عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار تربیولوژیکی دمای بالای پوشش اکسید حرارتی شده
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1139;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65560
- تاریخ دفاع
- ۱۹ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- نیما قفل گری
- استاد راهنما
- حمیدرضا قاسمی منفردراد
- چکیده
- به منظور بهبود خواص تریبولوژیکی آلیاژ پرکاربرد Ti-6Al-4V، روش‌های مختلفی به کار گرفته می‌شود که یکی از آن‌ها اکسیداسیون حرارتی است. در این تحقیق فرایند اکسیداسیون حرارتی در دمای oC650 و زمان 24 ساعت روی آلیاژ Ti-6Al-4V انجام گردید. به منظور بررسی خواص پوشش ایجاد شده آزمون میکرو سختی و XRD بر روی نمونه‌های اکسیداسیون حرارتی شده انجام گرفت. سختی سطح نمونه اکسیداسیون حرارتی شده 855 ویکرز به دست آمد. آزمون XRD وجود پیک‌های اکسید تیتانیم روتایل TiO2 را در پوشش نشان داد. آزمون‌های سایش ساچمه روی دیسک با آلیاژ تیتانیم اکسید حرارتی شده در مقابل ساچمه فولاد بلبرینگ 52100AISI انجام شد. همچنین به منظور بررسی تأثیر پوشش اکسیداسیون حرارتی بر سایش این آلیاژ در محیط روانکار، سایش دیسک‌های پوشش‌دار و بدون پوشش در نیروی 10 نیوتن و مسافت 1000 متر در دو دمای oC 25 و oC 100 انجام گردید. نتایج به دست آمده از آزمایش‌های سایش بر روی نمونه‌های اکسیداسیون حرارتی شده تحت نیروهای 3، 5 و 10 نیوتن در دمای oC 25، تغییرات افزایشی و کاهشی سایش در فواصل مختلف را نشان داد. نتایج به دست آمده از آزمایش‌های سایش در دمای oC 100 تحت نیروهای 3، 5 و 10 نیوتن کاهش نرخ سایش دیسک با افزایش مسافت را نشان داد. بررسی‌های سطوح سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، حاکی از تشکیل لایه‌های تریبولوژیکی غنی از اکسیژن و آهن در مسافت‌های لغزشی که نرخ سایش کم است، می‌باشد. درحالی‌که در مسافت‌های لغزشی که نرخ سایش بیشتر بود این لایه‌ها مشاهده نشده یا پوشانندگی بسیار کمی داشتند. مقایسه نتایج آزمون‌های سایش نمونه‌های بدون پوشش با نمونه‌های پوشش‌دار تحت نیروی 3 نیوتن نشان دهنده بهبود خواص سایشی آلیاژ اکسید حرارتی شده نسبت به آلیاژ بدون پوشش در همه مسافت‌ها می‌باشد. درحالی‌که تحت نیروی 5 و 10 نیوتن این بهبود سایش در همه مسافت‌های لغزشی مشاهده نشد. همچنین نتایج نرخ سایش دیسک‌ها در محیط روانکار نشان دهنده کاهش حدود 99% در نرخ سایش دیسک‌های اکسیداسیون حرارتی شده نسبت به آلیاژ پایه در محیط روانکار می‌باشد.
- Abstract
- In the present work, the process of thermal oxidation was conducted on Ti-6Al-4V alloy at a temperature of 650 oC for 24 hours. The thermally oxidized samples were characterised by microhardness measurement and X-Ray diffraction (XRD). The surface hardness was about 855 HV and the XRD pattern indicated an oxide layer of Rutile (TiO2) compound on the surface. Tribological properties of the coating was investigated using a ball-on-disk tribometer with AISI 52100 steel balls against thermally oxidized titanium disks under normal loads of 3, 5 and 10 N for sliding distances of 50, 100, 150, 300 and 500 m at two wear temperatures of 25 and 100 oC. The results showed that at the wear temperatures of 25 and 100 oC, the wear rate decreased as sliding distance increased. The scanning electron microscopy (SEM) analysis of the wear tracks showed tribological layers, rich in iron and oxygen, on the samples at lower wear rates, while the layers were not present or as protective at the sliding distances with higher wear rates. The wear results under normal load of 3N indicated that the thermally oxidized Ti-6Al-4V samples showed lower wear rates compared with the base alloy at all sliding distances, however, this behaviour was not observed under normal loads of 5 and 10 N. The tribological behavior of the oxidized samples was also carried out under lubrication condition under a normal load of 10 N for sliding distance of 1000 m at the wear temperatures of 25 and 100 oC. The results exhibited a decrease of about 99% in the wear rates of thermally oxidized samples compared with the base metal.
