Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Mehdi Salehi,Morteza Shamanian esfahani
محمدحسين عنايتي (استاد راهنما) مهدي صالحي (استاد مشاور) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahyar Mohammadnezhad
مهيار محمدنژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Formation of nanostructured NiAl coating on carbon steel by using mechanical alloying
. Carbon steels are largely used in various applicatio however, their wear, corrosion and oxidation resistance are weak. To improve these properties, NiAl intermetallic coating can be used. Several methods have been made to produce NiAl coatings on different substrate. In these study nanostructured NiAl intermetallics coatings were generated on carbon steel by using mechanical alloying in ambient temperature and effect of process parameters was studied on the MA and formation of coatings. In this regard, was used the balls with 2, 4, 7 and 10 diameter and ball-to-powder weight ratio 5:1, 10:1 and 20:1. Milling time was between 60 and 600 min. Also, prepared samples after ball milling were subjected to annealing treatment at temperatures range of 400 °C, 500 °C and 600 °C. The effect of the annealing treatment on the structure and mechanical properties, wear resistance and crystal size of the NiAl coatings has been investigated. In order to optimize the coating properties was used TiC reinforcing in different weight percent (1,2,3,4 and5) and reported the best percent of TiC. Coatings were examined using X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), microhardness, micro Scratch tester, roughness measurements and wear resistance. The results showed that the best coating was formed by using balls with 4mm diameter and ball-to-powder weight ratio 10:1 and 480 min milling time. With increasing milling time, coating thickness increased up to 470µm and hardness up to 970Hv and decreased crystal size to 23 nm. Annealing treatment in 600°C/ 90min improved the coating wear resistance, adhesion and microhardness properties due to the formation of NiAl intermetallic compound. By using 2% reinforcement, the attainable thickness, adhesion and wear resistance of coating were increased. Keywords : Coating; NiAl Intermetallics; Mechanical alloying; Annealing treatment ; Nanostructured materials; Composite; Wear
چکيده فولاد هاي ساده کربني پرکاربردترين فلز در صنايع مختلف هستند، با اين وجود اين آلياژها داراي ضعف خواص تريبولوژيکي و سختي پايين مي باشند. جهت بهبود اين خواص از پوشش هاي مقاوم مانند ترکيبات بين فلزي NiAl استفاده مي شود که با روش هاي متنوعي بر روي سطح قطعه اعمال مي شوند. در اين تحقيق از روش آسياکاري مکانيکي براي ايجاد پوشش نانوساختار NiAl در دما ي محيط برسطح فولاد ساده کربني استفاده شد و پارامتر هاي موثر بر فرايند آسياکاري و تشکيل پوشش مورد بررسي قرار گرفت. در همين راستا گلوله هاي به قطر 2 ،4 ،7 و10 ميلي متر و نسبت وزني گلوله به پودر 5:1 ،10:1 و20:1 استفاده شد. آسياکاري در زمان هاي مختلف بين30 تا 600 دقيقه انجام گرديد. همچنين نمونه هاي بدست آمده در دماهاي مختلف C°400 ، C°500 و C°600 عمليات حرارتي شدند و تاثير دما بر خواص پوشش از قبيل سختي، مقاومت به سايش، تغييرات فازي، اندازه دانه و چسبندگي بررسي شد. در ادامه جهت بهينه سازي خواص پوشش از نانو ذرات TiC به عنوان تقويت کننده در درصد هاي وزني مختلف 1، 2 ، 3 ، 4 و5 استفاده شد و مناسب ترين درصد تقويت کننده از نظر تغييرات خواص پوشش تعيين گرديد. به منظور مشخصه يابي و بررسي مورفولوژي پوشش توليد شده، نمونه ها تحت آزمايش هاي پراش پرتو ايکس (XRD)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM)، ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM)، زبري سنجي، آزمون سايش، ميکرو خراش و ميکرو سختي سنجي قرار گرفتند. نتايج بدست آمده نشان داد بهترين پوشش از نظر خواص ساختاري و يکنواختي سطحي با گلوله هاي به قطر mm4 ، نسبت وزني گلوله به پودر 10:1 و زمان آسياکاري 480 دقيقه ايجاد مي شود. افزايش زمان آسياکاري موجب افزايش ضخامت پوشش تا 470 ميکرون و افزايش سختي پوشش تا 970 ويکرز و کاهش اندازه دانه پوشش تا 23 نانومتر گرديد. نتايج عمليات حرارتي نشان داد،آنيل در دماي C°600 به مدت 90 دقيقه موجب تشکيل ترکيب بين فلزي NiAl به طور کامل و افزايش مقاومت سايشي و چسبندگي پوشش مي گردد. بررسي تاثير ميزان نانو ذرات تقويت کننده TiC نشان داد، اضافه کردن 2% تقويت کننده موجب افزايش يکنواختي و بهبود ساختار پوشش مي hy;شود. همچنين حضور نانو ذرات تقويت کننده موجب افزايش سختي، مقاومت سايشي و چسبندگي پوشش گرديد. واژه هاي کليدي : پوشش دهي، ترکيبات بين فلزي NiAl، آسياکاري مکانيکي ، عمليات حرارتي، مواد نانو ساختار، کامپوزيت، سايش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی