مشخصه¬يابي آلياژ آنتروپي بالا AlCoFeNiZn نانوساختار ساخته شده به روش آلياژ سازي مکانيکي

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this study, AlCoFeNi, AlCoFeNiCu and AlCoFeNiZn high entropy alloys prepared by mechanical alloying to investigate the effect of elements on microstructure and mechanical properties. the X-ray diffraction pattern results confirmed the formation of a solid solution after 50 hours mechanical alloying in these alloys. Changes internal structure and morphology were evaluated useing scanning electron microscopy (SEM) equipped with X-ray energy analysis (EDS). arameters investigation of phase stability criteria of alloy were calculated to were in good agreement with the criteria for high entropy alloys formation. predicted the formation of a simple solid solution in all alloys. Thermodynamic stability of formed phase were evaluated using extended mediema model for all synthesized alloys. To evaluate the thermal behavior of the alloys, differential thermal tests (DSC) and thermal weighing (TG) were used. The results showed that AlCoFeNi and AlCoFeNiCu alloys have high thermal stability, while the AlCoFeNiZn alloy retains its stability only up to 450 ° C. In order to construct a volumetric sample, various conditions were used to construct an optimal sample. High-entropy alloy powder was compressed by sparkling plasma spraying under different conditions (temperature, pressure, pulse and storage time). The highest percentage of AlCoFeNi samples was 89%, AlCoFeNiCu was 91% and AlCoFeNiZn was 85%. The mechanical behavior of the alloys was investigated using hardness test, Vickers microtiterification, shear socket and abrasion. The highest hardness values ??for zinc-containing alloys can be attributed to the presence of intraluminal compounds in the structure of BCC. The highest amounts of final shear stress and substrate for copper-bearing alloy were due to the copper element strengthening mechanism and the formation of a solid FCC solution along with BCC, and its lowest value was for zinc containing alloys with BCC structure and The BCC structure did not have the ability to prevent the outbreak. With the results of the study of wear behavior, it was found that with increasing strength, the resistance to wear of the alloy decreased, but the friction coefficient remained constant. The changes in weight loss after 500 m showed different wear rates in the samples and according to the coefficient of friction, all samples had a uniform wear

چکيده در اين پژوهش، آلياژهاي آنتروپي بالا AlCoFeNi، AlCoFeNiCu و AlCoFeNiZn به روش آلياژسازي مکانيکي به منظور بررسي تاثير عناصر بر ريزساختار و خواص مکانيکي ساخته شدند. نتايج حاصل از الگوي پراش پرتو ايکس تشکيل محلول جامد بعد از 50 ساعت آسياکاري در اين آلياژها را تاييد کرد. تغييرات ايجاد شده در ساختار داخلي و مورفولوژي با ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مجهز به آناليز تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDS) ارزيابي شد. بررسي معيارهاي پايداري فاز در آلياژهاي آنتروپي بالا انجام شد و با معيار تشکيل محلول جامد تطابق داشت و تشکيل محلول جامد ساده را در تمام آلياژها پيش بيني کرد، همچنين نتايج حاصل از بررسي ترموديناميکي آلياژها با استفاده از مدل مديما با نتايج حاصله تطابق داشت و نشان داد محلول جامد اولين فاز تشکيل شونده در آلياژها است. به منظور بررسي رفتار حرارتي آلياژها، از آزمون هاي حرارتي افتراقي (DSC) و توزين حرارتي (TG) استفاده شد، نتايج نشان داد که آلياژهاي AlCoFeNi و AlCoFeNiCu پايداري حرارتي بالايي دارند در صورتي که آلياژAlCoFeNiZn فقط تا دماي 450 درجه سانتي گراد پايداري خود را حفظ مي کند. به منظور ساخت نمونه حجمي، شرايط مختلف براي ساخت نمونه بهينه بررسي شد. پودر آلياژهاي آنتروپي بالا به روش تف جوشي پلاسمايي جرقه اي در شرايط متفاوت (دما، فشار و پالس الکتريکي و زمان نگهداري) متراکم شدند. بيشترين درصد چگالي در نمونه AlCoFeNi %89، نمونه AlCoFeNiCu %91 و در نمونه AlCoFeNiZn %85 بود. بررسي رفتار مکانيکي آلياژها با استفاده از آزمون سختي، ريزسختي سنجي ويکرز، سنبه برشي و سايش انجام گرفت. بيشترين مقادير سختي بدست آمده براي آلياژ حاوي روي است که علت آن را مي توان به وجود ترکيبات بين فلزي در زمينه ساختار BCC دانست. بيشترين مقادير تنش برشي نهايي و تسليم براي آلياژ حاوي مس بود که علت آن را مي توان به مکانيزم استحکام دهي عنصر مس و تشکيل محلول جامد FCC در کنار BCC نسبت داد و کمترين مقدار آن براي آلياژ حاوي روي بود که داراي ساختار BCC بود و ساختار BCC قابليت جلوگيري از شيوع ترک را نداشت. با نتايج بررسي رفتار سايشي مشخص شد که با افزايش نيرو مقاومت به سايش آلياژ کاهش مي يابد اما ضريب اصطکاک ثابت باقي مي ماند. تغييرات کاهش وزن نمونه ها بعد از 500 متر نشان دهنده نرخ متفاوت سايش در نمونه ها بود و و با توجه به نمودار ضريب اصطکاک تمام نمونه ها سايشي يکنواخت داشتند.