عنوان پایان‌نامه
لایه سطحی بر روی تیتاتیم از طریق ذو ب سطحی و افزودن نانو ذرات کامپوزیتی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1191;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68716
- تاریخ دفاع
- ۲۵ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- بابک رضایی
- استاد راهنما
- محمود حیدرزاده سهی
- چکیده
- در این پژوهش ایجاد یک لایه کامپوزیتی روی آلیاژ Ti-6Al-4V از طریق ذوب سطحی و با استفاده از پودرهای کامپوزیتی Ti/SiC و Ni/Ti/SiC حاصل از فرایند آسیاکاری بررسی شده و اثر آسیا کاری مکانیکی روی میزان تر شوندگی نانو ذراتSiC حاصل از این فرایند در لایه ذوب سطحی شده مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا آسیا کاری مخلوط پودری تیتانیم و SiC با نسبت وزنی (تیتانیم80?+SiC20?) و (تیتانیم60?+SiC20?+Ni20?) در آسیای پر انرژی گلوله ای با سرعت rpm350 و نسبت PBR نسبت وزنی پودر و گلوله) 1/20 به مدت 12 ساعت صورت پذیرفت. در نهایت توزیع اندازه ذرات یکنواخت شده و اندازه ذرات SiC به زیر 40 نانو متر و اندازه کریستالیت های تیتانیم و نیکل به زیر 20 نانومتر رسید و پودر نانو کامپوزیتی حاوی نانو ذرات SiC بدست آمد . جهت ذوب و کامپوزیت سازی سطحی تیتانیم جهت بهبود خواص سایشی و سختی سطحی تیتانیم از فرایند جوشکاری قوس تنگستن تحت حرارت های ورودی مختلف استفاده شد. ساختار های ایجاد شده در ناحیه های ذوب سطحی کامپوزیت سطحی و تغییرات میکروسختی این لایه مورد مطالعه قرار گرفتند. استفاده از پودر های کامپوزیتی Ti/SiC و Ni/Ti/SiC حاصل از روش آسیا کاری به توزیع مناسب ذرات SiC در لایه کامپوزیتی حاصل از ذوب سطحی با استفاده از روش TIG منجر شد و این نکته بیانگر بهبود ترشوندگی ذراتSiC توسط مذاب تیتانیم با استفاده از ذرات کامپوزیتی حاصل از آسیا کاری است . در حالت بهینه لایه کامپوزیتی ایجاد شده دارای توزیع نسبتاً یکنواختی از ذرات SiC در زمینه تیتانیمی بود. بیشترین میزان سختی و مقاومت به سایش مربوط به نمونه کامپوزیت سطحی شده با پودر کامپوزیتی Ni/Ti/SiC می باشد. به نظر می رسد افزایش خواص سطحی تیتانیم به علت افزایش ترشوندگی SiC به دلیل استفاده همزمان آلیاژسازی مکانیکی و پوشش نیکلی است. نتایج به دست آمده از آزمون میکروسختی نشان داد که به واسطه حضور ذرات SiC آسیاکاری شده سختی لایه کامپوزیتی به 1008 ویکرز افزایش می یابد. کلمات کلیدی: Ti-6Al-4V، TIG، آسیا کاری مکانیکی، تر شوندگی ذوب سطحی، کامپوزیت سازی سطحی و میکرو سختی و سایش.
- Abstract
- Formation of a hard composite layer containing dispersed SiC particles on Ti substrate to achieve a higher surface hardness is the aim of this research. One major problem in preparation of metal/ceramic composites is lack of wettability on the ceramic surface. In order to increase wettability of nano-sized SiC particles, they were coated with Ni layer by mechanical alloying. A high energy planetary ball mill was used for milling operation. The resulting composite powders were mixed with a proper binder like PVA (polyvinyle alcohol) and spread on a Ti substrate. TIG welding was used for melting the composite layers of Ti/SiC and Ni/Ti/SiC. Usage of TIG welding led to formation of a porous microstructure on the surface of composite layer due to a rapid solidification. Effects of heat input and travel speed on the geometries of the melting zone and microstructures were investigated. Microstructure of the surface layers were evaluated by optical and scanning electron microscopes. The surface composite layers were consisted of homogenously dispersed SiC Nano particles in Ti matrix. The results showed that surface melting of the base Ti substrate increased its hardness from 327HV to around 480HV. Using of Ti/SiC nano-composite powder on the surface increased the hardness value up to 810HV. When Ni/Ti/SiC was used, the hardness was further increased up to 900HV. Samples coated with Ni/Ti/SiC composite powder indicated best wear resistant comparing with the other samples. Keywords: TIG, Composite, Surface melting, SiC, Ti, Ni, Micro hardness, wear resistance.
