Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hassan Abbasi,Fatallah Karimzadeh
محمدحسن عباسي (استاد راهنما) فتح اله کريم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehraz Javdan
مهرناز جاودان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Synthesis and characterization of nanostructured CuMnNiZnAl high entropy alloy by mechanical alloying
In this research, nanostructures High entropy alloy of CuMnNiZnAl was manufactured by mechanical alloying. For this purpose, copper, nickel, zinc, manganese and aluminum powders with atomic ratios equaled for 80 and 120 hours in three different ways of mechanical alloying. Internal structure and powdwe particales morphology change were studied using X-ray diffraction (XRD), scanning electrone microscopy (SEM) with energy resolusion X-ray analysis (EDS). Thermal behavior was carried out differential scanning calorimeter (DSC) and thermal gravimeter analysis (TG) . Also, microscopic tests, shear punches and wear test were used to investigate mechanical properties. The results of the X-ray diffraction test showed that this alloy had a solid solution with a FCC structure and a crystallite size of 10 nm after 120 hours of milling. The investigate of alloying process variables (milling speed, number of balles) on alloy manufacturing was studied. By calculating the energy in three route, it was determined that by increasing energy by 3 times the second path and by 8 times the total energy transferred to the powder in the third path, conditions for the formation of a solid solution were provided. . Also, the results of energy resolusion X-ray analysis (EDX) confirm the absence of impurities and the correctness of the chemical composition obtained with the compound in question. Parameters including melting point, mixing enthalpy change, mixing entropy change, atomic size difference, electronegativity difference and valence electron concentration of the alloy were calculated And comparison of the results with the proposed criteria for full stability of the phase in the high entropy alloys were completely consistent and predicted the formation of a solid solution FCC. The results of the DSC test indicated that Up to melting temperatureof the alloy no intermetallic compound is not formed in the alloy. Also, the behavior of thermal gravimeter analysis (TG) in this alloy showed that the alloy had a weight loss of 31.5% with increasing temperature to melting temperature. The thermodynamic study by the Mediama model in this alloy created a solid solution as the first phase of the formation of this alloy. Spark Plasma Sintering method was used to compress and prepare a bulk sample. For alloy produced by the alloying method, the amount of micro hardness was 750 HV. The ultimate shear stress and yield shear stress were 80.15MPa and 122.1Mpa, respectively. The tribological behavior of alloys produced by mechanical alloying at ambient temperature and 400 ° C was investigated by ball on disk for 1000m distance. Results showed that the wear mechanism at ambient temperature were delamination and adhesive wear at temperature of 400 . Also, the higher wear resistance of the alloy at 400 ° C was concluded. Finally, in order to compare some properties of CuMnNiZnAl alloy (such as micro hardness, yield shear stress and ultimate shear stress), the VAR method was also developed.
دراين پژوهش آلياژآنتروپي بالاي نانوساختار CuMnNiZnAl به روش آلياژسازي مکانيکي توليد شد. بدين منظور پودرهاي مس، نيکل، روي ،منگنز و آلومينيوم با نسبت هاي اتمي برابر به مدت 80 و 120 ساعت در سه مسير متفاوت آلياژسازي مکانيکي انجام شد. تغييرات ايجاد شده در ساختار و مورفولوژي ذرات پودر به وسيله پراش پرتو ايکس (XRD) وميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مجهز به آناليز تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDS) ارزيابي شد. به منظور بررسي رفتار حرارتي از آزمون هاي حرارتي گرماسنجي افتراقي (DSC) و وزن سنجي حرارتي (TG) استفاده شد. همچنين از آزمون هاي ميکروسختي، سنبه برشي و آزمون سايش جهت بررسي خواص مکانيکي انجام گرفت. نتايج آزمون پراش پرتو ايکس نشان داد که اين آلياژ بعد از 120 ساعت آسياب کاري داراي محلول جامد پنج تايي با ساختار FCC و اندازه کريستاليت nm 10 مي باشد. . بررسي متغييرهاي فرايند آلياژسازي (سرعت آسياب کاري، تعداد گلوله ها) بر روي ساخت آلياژ مورد مطالعه قرار گرفت. با محاسبه انرژي در سه مسير مشخص شد که با 3 برابر شدن انرژي نسبت به مسير دوم و8 برابر نسبت به مسيراول انرژي کل منتقل شده به پودر در مسير سوم شرايط براي تشکيل محلول جامد فراهم گرديد. همچنين نتايج طيف سنج تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDX) عدم وجود ناخالصي و صحت ترکيب شيميايي به دست آمده با ترکيب مورد نظر را تائيد مي کند. با محاسبه ي متغييرهائي مانند دماي ذوب، تغييرات آنتالپي انحلال، تغييرات آنتروپي انحلال، تفاوت اندازه اتمي، اختلاف الکترونگاتيويته و غلظت الکترون هاي ظرفيتي و مقايسه نتايج به دست آمده با معيارهاي پيشنهاد شده براي پايداري فاز در آلياژهاي آنتروپي بالا تطابق کامل داشت و تشکيل محلول جامد FCC را پيش بيني کرد. نتايج حاص از آزمون DSC نشان داد که تا دماي ذوب آلياژ( 1010) هيچ گونه ترکيب بين فلزي در آلياژ تشکيل نشده است. همچنين رفتار وزن سنجي حرارتي (TG) در اين آلياژ نشان داد که آلياژ با افزايش دما تا دماي ذوب 5/31 درصد کاهش وزن را داشته است. بررسي ترموديناميکي توسط مدل مديما در اين آلياژ تشکيل محلول جامد را به عنوان اولين فاز تشکيل دهنده در اين آلياژمعرفي کرد. با روش تف جوشي پلاسماي جرقه اي فشرده سازي و تهيه نمونه بالک انجام گرفت. براي نمونه توليد شده به روش آلياژسازي مقدار ريزسختي HV750 به دست آمد. همچنين تنش نهايي برشي و تنش تسليم برشي به ترتيب MPa51/80 و MPa91/122به دست آمد. رفتار سايشي آلياژ توليد شده به روش آلياژسازي مکانيکي در دو دماي محيط و 400 با استفاده از آزمون پين روي ديسک تا مسافت m1000 مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد که مکانيزم سايش در دماي محيط سايش ورقه اي و در دماي 400 سايش چسبان است. همچنين مقاومت به سايش بالاتر آلياژ در دماي 400 نسبت به دماي محيط از اين آزمون نتيجه گيري شد. در نهايت جهت مقايسه برخي خواص آلياژCuMnNiZnAl (مانند ميکرو سختي و تنش تسليم برشي و تنش نهايي برشي) به روش ذوبي(VAR) نيز توليد شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی