Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad
محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Parisa Moazzen
پريسا موذن

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Fabricating of CoCrFeNiZr nano/fine grain high entropy alloy and evaluation of microstructure and mechanical properties
High entropy alloys (HEAs) as solid solution alloys that consist at least 4 basic elements with equal atomic ratio usually formed with between 5-35 atomic percentages of basic elements .often microstructure and properties of HEAs depend on kind and amount of constituent elements. So that if elements and compositions select truly can be received to ratio of FCC and BCC solid solution that to bring best physical and mechanical properties. in this investigation high entropy alloy of Fe Co Cr Ni prepared by mechanical alloying at different times of ball milling (10,20,30,40,50 hour ) . results of XRD tests in this stage show that FCC and BCC phase performed after 30h ball milling to investigation of the effect of change in percentage of basic atoms on this high entropy alloy , Fe x CoCrNi (x=1.3,1.6) synthesized that increasing in BCC phase fraction. Effect of addition of different atomic percentage of Zr to FeCoCrNi alloy system, microstructure and phase changes investigate by scanning electron microscope equipped with EDS , transition elector microscope and xray different ion test .thermodynamic stability of formed phase were evaluated using extended mediema model for all synthesized alloys. Thermal analysis were carried out with differential scanning calorimetric(DSC) at heating rate of 5°C/min and thermal gravimetric analysis (TGA) for all produced alloy powders. Results showed that all alloy systems have good thermal stability up to 800°C. to study of mechanical and tribological properties of alloy systems , powders compact by spark plasma sintering() method at 900°C, under pressure of 450Mpa and for 6 min. mechanical properties of compact samples studied by micro and macro hardness and shear punch tests. eventually tribological behavior of all ed samples carried out by pin on disk test for 1000m distances. Results show that increasing of Fe atomic percentage in FeCoCrNi alloy system addition to improving the mechanical properties (increasing of hardness and shear stress) improved the wear properties of these alloys. Addition of Zr and synthesis of FeCoCrNiZr 0.4 quintuple alloy improved the mechanical properties of ed samples of this alloy (UTS increase to 565Mpa and microhardness increase to 828 Vickers). Therefor in this alloy by increasing of BCC phase resistance against of plastic deformation increased and wear behavior improved.
چکيده آلياژهاي آنتروپي بالا (HEAs) به عنوان آلياژهاي محلول جامد شامل حداقل 4 عنصر اصلي با نسبت اتمي مساوي هستند که معمولاً در اين آلياژها عناصر تشکيل دهنده، بين 5 تا 35 درصد اتمي آلياژ را به خود اختصاص مي دهند. عمدتاً نوع ريزساختار و خواص آلياژهاي آنتروپي بالا به نوع و ميزان عناصر تشکيل دهنده بستگي دارد، به طوري که در صورت انتخاب دقيق عناصر و ترکيبات، مي توان به نسبتي از محلول هاي جامد BCC يا FCC دست يافت که بهترين خواص مکانيکي و فيزيکي را براي آلياژ رقم بزنند. در اين پژوهش پودر آلياژ آنتروپي بالاي FeCoCrNi با استفاده از روش آلياژسازي مکانيکي و در زمان هاي مختلف آسياب کاري (10، 20، 30، 40 و 50 ساعت) توليد شد. نتايج آزمون پراش پرتو ايکس (XRD) در اين مرحله تشکيل فازهاي BCC و FCC را پس از 30 آسياب کاري نشان مي دهد. به منظور بررسي تاثير تغيير درصد اتمي عناصر پايه ي اين آلياژ آنتروپي بالا ، آلياژهاي Fe x CoCrNi (x=1.3 ,1.6) نيز سنتز شدند که افزايش ميزان آهن، افزايش کسر فاز BCC را به همراه داشت. تاثير افزودن درصدهاي اتمي مختلف عنصر زيرکونيوم به سيستم آلياژي FeCoCrNi و تغيير ريزساختاري و فازي ايجاد شده به واسطه اضافه کردن اين عنصر با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي(SEM) مجهز به آناليز تفکيک انرژي پرتو ايکس(EDS)، ميکروسکوپ الکتروني عبوري(TEM) و XRD مورد مطالعه قرار گرفت. معيارهاي پايداري فاز به کمک محاسبات ترموديناميکي و با استفاده از مدل مديما براي تمامي آلياژهاي سنتز شده بررسي شد. به منظور بررسي رفتار حرارتي، آزمون هاي حرارتي افتراقي(DSC) با نرخ حرارتي ثابت 5 ?C/min و وزن سنجي حرارتي(TGA) از پودرهاي آلياژي توليد شده به عمل آمد. نتايج نشان داد تمامي سيستم هاي آلياژي توليد شده تا دماي حدود 800 درجه سانتي گراد از پايداري حرارتي خوبي برخوردار هستند. به منظور مطالعه رفتار مکانيکي و سايشي سيستم هاي آلياژي سنتزشده، پودرها با استفاده از روش تف جوشي پلاسمايي جرقه اي() در دماي 900 درجه سانتي گراد با فشار 45 مگاپاسکال به مدت 6 دقيقه متراکم شدند. خواص مکانيکي قطعات متراکم شده توسط آزمون هاي سختي سنجي، ريزسختي سنجي و سنبه برشي ارزيابي شدند. در نهايت رفتار تريبولوژيکي نمونه هاي توليد شده با استفاده از آزمون سايشي پين بر ديسک در مسافت 1000 متر و براي تمامي نمونه هاي متراکم شده بررسي شد. نتايج نشان مي دهد افزايش درصد اتمي عنصر آهن در سيستم آلياژي FeCoCrNi علاوه بر بهبود خواص مکانيکي (افزايش سختي و افزايش مقدار تنش برشي)، بهبود رفتار سايشي اين آلياژ آنتروپي بالا را نيز به همراه دارد. اضافه کردن عنصر زيرکونيوم و سنتز آلياژ پنج تايي FeCoCrNiZr 0.4 با افزايش استحکام نهايي قطعات متراکم شده تا 565 مگاپاسکال و افزايش ريزسختي تا 828 ويکرز به خوبي خواص مکانيکي آلياژ را ارتقا بخشيده است. از طرفي در اين آلياژ، مقاومت در برابر تغيير شکل پلاستيک بيشتر و رفتار سايشي به مراتب بهتر مي شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی