عنوان پایان‌نامه

مطالعه ذوب و آلیاژسازی سطحی برنج بااستفاده از فرای



    دانشجو در تاریخ ۲۹ مهر ۱۳۸۶ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "مطالعه ذوب و آلیاژسازی سطحی برنج بااستفاده از فرای" را دفاع نموده است.


    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 36990;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 655
    تاریخ دفاع
    ۲۹ مهر ۱۳۸۶
    دانشجو
    مهدی خرمیان
    استاد راهنما
    محمود حیدرزاده سهی

    در تحقیق حاضر، ذوب و آلیاژسازی سطحی برنج (Zn38% - Pb1.5% - Cu) با استفاده از فرآیند جوشکاری قوس تنگستن تحت محافظت گاز خنثی (TIG) مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور تاثیر پارامترهای مختلف جوشکاری نظیر شدت جریان (از 75 تا 150 آمپر) و سرعت جوشکاری (از 71 تا 200 میلیمتر بر دقیقه) بر خواص لایه های سطحی مورد مطالعه قرار گرفت. پس از بهینه سازی متغیرهای ذوب سطحی، لایه آلیاژی Al-Cr با پارامترهای جوشکاری بدست آمده، روی سطح برنج نشانده شد. به منظور بررسی ریزساختار لایه آلیاژی از میکروسکوپهای نوری و الکترونی روبشی (SEM)، سنجش EDS، پراش سنجی XRD و میکروسختی سنجی استفاده گردید. خواص سایشی و ضریب اصطکاک لایه های نشانده شده، با آزمایش پین روی دیسک و مقاومت خوردگی لایه های مذکور، با آزمایش پلاریزاسیون تافل در محلول NaCl 5/3% وزنی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که با انجام عملیات ذوب سطحی بر روی برنج ?+?، به علت وقوع پدیده روی زدایی، ساختار دو فازی این آلیاژ جای خود را به برنج تکفاز ? با دانه بندی ریز در لایه ذوب شده می دهد. تشکیل چنین ساختار دانه ریزی باعث افزایش سختی لایه های ذوب شده حداکثر تا 151 ویکرز در لایه ایجاد شده با حرارت ورودی kJ/cm 5/4 می شود که در حدود 6/1 برابر سختی زیر لایه است. همچنین با تشکیل محلول جامد در لایه های آلیاژی، اتمهای آلومینیم و کرم جایگزین اتمهای روی می شوند. علاوه بر این به دلیل ریز شدن دانه بندی، سختی سطحی نمونه های آلیاژسازی شده به 180 ویکرز می رسد که نزدیک به دو برابر سختی زیرلایه است. نتایج آزمایشهای سایش بیانگر آن است که ذوب سطحی، مقاومت به سایش برنج را تا 7/28 درصد افزایش می دهد. در حالی که آلیاژسازی سطحی با لایه Al-Cr باعث بهبود مقاومت به سایش تا 7/54 درصد نسبت به زیر لایه می شود. مکانیزم سایش در هر دو لایه ذوب و آلیاژسازی شده، سایش خراشان تشخیص داده شد. میانگین ضریب اصطکاک برنج زیرلایه، لایه ذوب سطحی شده و لایه آلیاژی به ترتیب 23/0، 21/0 و 19/0 محاسبه شد. همچنین به دلیل دانسیته مرز دانه بیشتر در لایه های آلیاژی، علیرغم حضور مناطق غنی از کرم، مقاومت به خوردگی بهبود چندانی نداشت. افزایش پتانسیل خوردگی در حدود 66 میلی ولت در لایه آلیاژی نشانده شده با حرارت ورودی kJ/cm 9 محاسبه شد. دانسیته جریان خوردگی بدست آمده برای این لایه آلیاژی در حدود یک برابر کمتر از زیر لایه بود.
    Abstract
    Brass specimens (containing 38wt% zinc and 1.5wt% lead) were surface melted and surface alloyed with aluminum and chromium using Tungsten Inert Gas (TIG) process. The effect of various welding parameters like current (75-150 A) and welding speed (71-200 mm/min) on surface layers were investigated. The microstructural studies were carried out using Optical and Scanning Electron Microscopies. XRD and Microhardness testing were also used to characterize the layers. Wear rate and friction coefficient of the layers were measured by using pin-on-disc wear test. The corrosion behavior of the treated specimens was also studied via electrochemical polarization test in NaCl 3.5wt% solution at room temperature (23oC). The results indicated that the hardness of the surface melted specimens was as high as 151 HV that was about 1.6 times of that of the substrate (94 HV). This hardness improvement was attributed to the formation of fine microstructure in the melted region. In the alloyed layers with aluminum and chromium, the hardness reached to 180 HV, almost twice of that of the substrate. Apart from structural refinement, formation of solid solutions of Al and Cr in copper was the reason for hardness improvement in the alloyed layers. The tribological studies indicated that surface melting and alloying of the brass reduced the wear rates by around 28.7 and 54.7% respectively, as compared with untreated brass friction coefficient of Brass, surface melted and alloyed materials were also measured to be about 0.23, 0.21 and 0.19 respectively. Finally, the formation of high grain boundary density structures by surface melting and alloying prevented any significant improvement in corrosion resistance.