عنوان پایان‌نامه
آلیاژ سازی سطحی منیزیوم باسیلیسیم از طریق ذوب سطحی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1369;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81751;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1369;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81751
- تاریخ دفاع
- ۲۷ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- محیا غفاری
- استاد راهنما
- احمدعلی آماده, محمود حیدرزاده سهی
- چکیده
- منیزیم به عنوان فلزی جایگزین در صنایع مختلفی نظیر صنایع خودروسازی و هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد. آلیاژهای منیزیم علی رغم دارا بودن خواص مطلوبی نظیر سبکی و استحکام به وزن مناسب، خواص تریبولوژیکی ضعیفی دارند. یکی از روش های بالقوه بهبود خواص تریبولوژیکی، انجام فرآیندهای ذوب، آلیاژسازی سطحی و ایجاد لایه های کامپوزیتی با استفاده از فرآیند قوس تنگستن (TIG) است. در این پژوهش عملیات ذوب و آلیاژسازی سطحی روی آلیاژ منیزیم AZ31 با استفاده از فرآیند قوس تنگستن و از طریق ایجاد لایه پیش نشست بر مبنای پودرهای سیلیسیم و فروسیلیسیم انجام گرفت. ساختار لایه ها و فازهای حاصل از این عملیات توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی مجهز به طیف‌سنجی انرژی پرتو ایکس و پراش-سنجی پرتو ایکس بررسی شد و خواص سطحی آن ها به کمک آزمون های ریزسختی و سایش مورد مطالعه قرار گرفتند. لایه های سطحی آلیاژی با پودر سیلیسیم شامل زمینه بر مبنای –Mg? و ترکیب بین فلزی Mg2Si و لایه های سطحی آلیاژی با پودر فروسیلیسیم شامل زمینه بر مبنای –Mg? و ترکیبات بین فلزی Mg2Si و FeSi بودند. هم چنین اثر حرارت ورودی روی هندسه و ابعاد حوضچه مذاب مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آزمون ریزسختی، نمایان گر افزایش سختی پس از آلیاژسازی تا حدود 330 ویکرز بود، درحالی که سختی آلیاژ پایه AZ31 حدود 65 ویکرز و سختی لایه پس از ذوب سطحی حداکثر 87 ویکرز به دست آمد. هم چنین مقاومت به سایش لایه های سطحی نسبت به زیرلایه برتری قابل ملاحظه ای داشت به قسمی که نرخ سایش لایه آلیاژی شده با پودر سیلیسیم و فروسیلیسیم به ترتیب حدود 5/2 و 5/3 برابر نسبت به آلیاژ پایه کاهش یافت. این افزایش سختی و مقاومت به سایش را می توان به حضور ترکیبات بین فلزی Mg2Siو FeSi در لایه های آلیاژی نسبت داد. کلمات کلیدی: قوس تنگستن، منیزیم AZ31، آلیاژسازی سطحی، سیلیسیم، فروسیلیسیم، ریزسختی، سایش.
- Abstract
- Magnesium and its alloys are attractive for many structural components in the automotive and aerospace industries because of their low density and high specific strength. However, these alloys have a number of undesirable properties such as poor tribological behavior, which limit their extensive use in many applications. Tungsten inert gas (TIG) heat source is a process which can be used for liquid phase surface engineering in order to improve the wear resistance of a material. In this study, liquid phase surface alloying of AZ31 magnesium alloy was carried out by pre-placing of silicon and ferrosilicon powders and subsequent tungsten inert gas melting process. The microstructure of the surface layers were characterized by optical and scanning electron microscope equipped with EDS analyzer and the phases formed were identified by X-ray diffraction analysis. Moreover, the microhardness and wear resistance of the surface alloyed layers were evaluated too. Surface alloying with silicon resulted in the formation of a microstructure consisting of mg2si intermetallic compounds embedded in a ?-Mg matrix. Addition of ferrosilicon powders to the alloyed layer caused the formation of surface layers containing Mg2Si and FeSi phases. The results showed that the hardness of AZ31 alloy was improved from 65 HV0.3 to 220 HV0.3 and 330 HV0.3 by surface alloying with silicon and ferrosilicon, respectively. The wear rates of these surface layers were also reduced by 2.5 and 3.5 times as compared to that of the base material. The hardness and wear resistance improvement by surface treatment is mainly attributed to the formation of Mg2Si and FeSi intermetallic compounds in the alloyed layers. Keywords: AZ31 magnesium alloy, Surface alloying, TIG, Silicon, Ferrosilicon, Wear
