Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Mehdi Salehi
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) مهدی صالحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Behnoosh Sattari Baboukani
بهنوش ستاری بابوکانی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

The study of microstructure, wear performance and corrosion behavior of FeAl surdace composite fabricated by plasma spraying and friction stir processing
Improving the corrosion behavior and wear resistance of steels by surface processing has got a lot of attention, economically. In this study, Fe/Al surface composite has been produced using plasma spraying and FSP. To fabricate surface composites, a Al-70wt.%Fe layer with a thickness of 100 m was coated on the low carbon steel substrate using plasma spraying and FSP was applied on these surfaces from one to four passes. FSP was also applied on the surface of steel samples with the same pass numbers in order to evaluate the effects of reinforcement particles on surface microstructure and properties. A tungsten carbide pin with the depth of 0.8 mm was used to perform FSP. The pin had the rotation speed and the traverse speed of 700 rpm and 80 mm/min, respectively. Two steel specimens with Al-Fe coating were heat treated at 900 for one and two hours to study the role of compounds in surface properties of composite samples. X-ray diffraction (XRD) analysis was used to identify the phases which formed on the surface composites and the heat treated samples. Optical microscopy and electron backscatter diffraction (EBSD( were utilized to study the microstructures. Besides, the Vickers micro-hardness profiles for different samples were measured. Linear reciprocating wear test was used for investigating the tribological performance of the stir zones (SZs). To evaluate the corrosion behavior of SZs the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization tests have been done in 3.5 wt.% NaCl solution. The results revealed that Fe-Al in-situ Fe-Al intemetallics have been formed on the surface composites. Widm?nsttaten ferrite plates have been formed in the SZs of the steel specimens as well as the surface composite, considerably. The micro-hardness of the SZs was increased by increasing the pass numbers both for steel and surface composite specimens. The SZs of the steel and surface composite which subjected to 4 FSP passes had the average hardness of 284 HV and 405 HV, respectively. The wear behavior of the SZs in both groups of samples was improved by increasing the pass number. The steel surface processed with 4 passes and the surface composite produced by 3 passes exhibiited the lowest wear rates in their groups. The dominant wear mechanism has changed from adhesive to abrasive by increasing the pass numbers in both types of the samples. However, pass numbers had no considerable effects of coefficients of friction (CoFs). The corrosion behavior of the steel specimens have been improved by increasing the pass numbers while the sample subjected to 4 FSP passes had the best corrosion resistance with polarization resistance (R P ) of 46769 K?.cm 2 . Between the surface composites, the sample which produced by one FSP pass showed the best corrosion behavior with the R P of 40940 K?.cm 2 and the highest corrosion potential.
انجام عملیات سطحی بر روی فولادها به منظور بهبود رفتار سایشی و خوردگی این دسته از آلیاژهای پرکاربرد، از نظر اقتصادی همواره مورد توجه بوده است. در این تحقیق، کامپوزیت سطحی Fe/Al به کمک روش پاشش پلاسمایی و فرایند اصطکاکی اغتشاشی ساخته شده و خواص سطحی آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای ساخت نمونه‌های کامپوزیتی، ابتدا پوشش Al-30wt.%Fe به ضخامت 100 با روش پاشش پلاسمایی بر روی زیرلایه فولاد کم‌کربن نشانده شد و فرایند اصطکاکی اغتشاشی از یک تا چهار پاس بر روی سطح اعمال گردید. به منظور درک بهتر نقش ذرات تقویت‌کننده در ریزساختار و خواص سطحی، فرایند اصطکاکی اغتشاشی در پاس‌های مشابه بر روی سطح فولاد کم‌کربن زیرلایه نیز اعمال گردید. برای این کار از پین کاربید تنگستن با عمق mm 8/0 و سرعت‌های چرخشی و پیشروی rpm 700 و mm/min 80 استفاده شد. به منظور بررسی نقش ترکیبات احتمالی تشکیل شده در سطح نمونه‌های دارای پوشش، دو عدد از نمونه‌ها، تحت عملیات حرارتی در دمای 900 برای مدت یک و دو ساعت قرار گرفتند. از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) برای شناسایی فازهای سطح نمونه‌های کامپوزیتی و نمونه‌های تحت عملیات حرارتی استفاده شد. تصاویر نوری و تصاویر آنالیز پراش الکترونی از الکترون‌های برگشتی (EBSD) برای بررسی ریزساختار نواحی مختلف نمونه‌ها استفاده شده است. همچنین پروفیل ریزسختی ویکرز نمونه‌های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. از آزمون سایش خطی رفت و برگشتی برای بررسی رفتار سایشی نواحی اغتشاش و از آزمون‌های طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و پولاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول 5/3% وزنی NaCl برای بررسی رفتار خوردگی این نواحی استفاده شده است. نتایج نشان داده است که در سطح نمونه‌های کامپوزیتی، ترکیبات بین فلزی Fe-Al به صورت درجا تولید شده است. در نواحی اغتشاش نمونه‌های فولادی و کامپوزیتی فاز فریت ویدمن اشتاتن به طور قابل ملاحظه‌ای تشکیل شده است. سختی نواحی اغتشاش نمونه‌ها با افزایش تعداد پاس اعمالی افزایش یافته به طوری که میانگین سختی این نواحی برای نمونه‌های فولادی و کامپوزیتی تحت فرایند چهار پاسه به ترتیب HV 284 و HV 405 بوده است. رفتار سایشی نمونه‌ها با افزایش تعداد پاس اعمالی بهبود یافته و نمونه‌های فولادی تحت فرایند چهار پاسه و کامپوزیتی تحت فرایند سه پاسه کمترین نرخ سایش را داشته‌اند. با افزایش تعداد پاس، مکانیزم غالب سایش از چسبان به خراشان در دو دسته از نمونه‌های فولادی و کامپوزیتی تغییر کرده است. از طرفی تعداد پاس اعمالی تاثیر چندانی بر مقادیر ضریب اصطکاک نمونه‌ها نداشته است. در بین نمونه‌های فولادی، با افزایش تعداد پاس اعمالی، رفتار خوردگی بهبود پیدا کرده است به طوری که نمونه چهار پاسه با داشتن مقاومت پولاریزاسیون k?.cm 2 46769 بهترین عملکرد خوردگی را داشته است. این در حالی است که در بین نمونه‌های کامپوزیتی، نمونه یک پاسه با داشتن مقاومت پولاریزاسیون k?.cm 2 40940 و بالاترین میزان پتانسیل خوردگی بهترین رفتار خوردگی را از خود نشان داده است. کلمات کلیدی: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، آلومینایدهای آهن، پاشش پلاسما، فریت ویدمن اشتاتن، سایش چسبان، سایش خراشان.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی