Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,MohammadReza Toroghinejad
فتح اله کريم زاده (استاد مشاور) محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Atia Torabizadeh
آتيا ترابي زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Fabricating of fine grain/nanostructured CoCrFeMoTi high entropy alloy and evaluation of microstructure and mechanical
In this study, nanostructured CoCrFeMoTi high-entropy alloy was synthesized using mechanical alloying . The microstructural features and mechanical properties of this alloy were compared with those of CoCrFeNi high-entropy alloy in order to investigate the influence of the substitution of Ni with Mo and Ti. Internal structure and powder particles morphology changes were studied using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) with energy resolution X-ray analysis (EDS) and transmission electron microscopy (TEM). After 40h of ball milling, two supersaturated BCC solid solution phases were obtained. For the selected alloy system, some physical properties and thermodynamic variables were calculated, including melting point, dissolution enthalpy changes, dissolution entropy changes, atomic size difference, electronegativity difference and valence electron concentration. The calculation results were in full agreement with the criteria for high entropy alloy formation, predicting the formation of high entropy alloy with a BCC solid solution structure. Thermal analysis was carried out with differential scanning calorimeter (DSC) and thermal gravimeter analysis (TGA) at heating rate of 5 for alloyed powders. Results showed that the high-entropy alloys have good thermal stability up to 670 . Consolidation of the alloyed powder was performed by spark plasma sintering under different conditions (temperature, pressure and electrical pulses) and optimized sample selected. Mechanical properties of bulk samples were studied by micro and macro hardness and shear punch tests. Hardness values obtained from macro and micro hardness were 778 and 1031HV, respectively. The values of the ultimate shear stress and yield shear stress were 106 and 81MPa, respectively. Finally, tribological behavior experiment of the optimized sample were carried out by ball on disk for 1000m distances. Results show that the dominant wear mechanisms of CoCrFeMoTi alloy were adhesive and delamination wear at ambient temperature and adhesive wear at elavated temperature. The higher wear resistance of the alloy at higher temperature than the ambient temperature was concluded.
چکيده در اين پژوهش به منظور بررسي همزمان حذف عنصر نيکل و افزودن عناصر موليبدن و تيتانيوم بر ريزساختار و خواص مکانيکي آلياژ آنتروپي بالا (HEA) CoCrFeNi، آلياژ آنتروپي بالاي نانوکريستالي CoCrFeMoTi به روش آلياژسازي مکانيکي ساخته شد. تغييرات ايجاد شده در ساختار داخلي و مورفولوژي ذرات پودر به وسيله پراش پرتو ايکس (XRD)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مجهز به آناليز تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDS) و ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) ارزيابي شد. نتايج نشان داد که پس از 40 ساعت آسياب کاري آلياژ آنتروپي بالا با ساختارهاي BCC محلول جامد تشکيل شد. برخي خواص فيزيکي و متغيرهاي ترموديناميکي مانند نقطه ذوب، تغييرات آنتالپي انحلال، تغييرات آنتروپي انحلال، اختلاف اندازه اتمي، اختلاف الکترونگاتيويته و غلظت الکترون هاي ظرفيتي براي اين آلياژ محاسبه شد. نتايج محاسبات در تطابق کامل با معيارهاي تشکيل آلياژ آنتروپي بالا بود و تشکيل آلياژ آنتروپي بالا با ساختار محلول جامد BCC را پيش بيني کرد. به منظور بررسي رفتار حرارتي، آزمون هاي حرارتي افتراقي (DSC) و وزن سنجي حرارتي (TGA) روي پودر آلياژي انجام شد. پايداري حرارتي آلياژ تا دماي 670 ثابت شد. به منظور ساخت نمونه حجمي، پودر آلياژ آنتروپي بالا به روش تف جوشي پلاسماي جرقه اي در شرايط متفاوت (دما، فشار و پالس الکتريکي) متراکم و نمونه بهينه از ميان آن ها انتخاب شد. بررسي رفتار مکانيکي آلياژ با استفاده از آزمون سختي، ريزسختي سنجي ويکرز و سنبه برشي انجام گرفت. مقادير سختي بدست آمده براي سختي و ريزسختي به ترتيب برابر با 778 و HV1031 بود. همچنين مقادير تنش نهايي برشي و تسليم برشي 106 و MPa81 بدست آمد. درنهايت رفتار سايشي دماي محيط و دماي بالاي نمونه بهينه آلياژ با استفاده از آزمون سايش گلوله بر ديسک تا مسافت m1000 انجام شد. نتايج بدست آمده نشان دهنده مکانيزم هاي سايش غالب چسبان و ورقه اي در دماي محيط و مکانيزم سايش چسبان در دماي بالا است. همچنين مقاومت به سايش بالاتر آلياژ در دماي بالا نسبت به دماي محيط از اين آزمون نتيجه گيري شد. کلمات کليدي: آلياژآنتروپي بالا، CoCrFeMoTi، آلياژسازي مکانيکي، نانوکريستال، پايداري حرارتي، خواص مکانيکي، رفتار سايشي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی