عنوان پایان‌نامه
ایجاد پوشش بین فلزی نیکل تیتانیم روی سطح تیتانیم از طریق فرایند نفوذی و مطالعه خواص سایشی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 896;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49368
- تاریخ دفاع
- ۲۷ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- گلناز خسروی
- استاد راهنما
- محمود حیدرزاده سهی, حمیدرضا قاسمی منفردراد
- چکیده
- چکیده رفتار نفوذی نیکل و تیتانیم در یکدیگر، و ایجاد پوشش های بین فلزیTi-Ni روی سطح تیتانیوم از طریق آبکاری الکتریکی نیکل روی تیتانیم و متعاقبا عملیات حرارتی آن در دماها و زمان های مختلف، در کوره تونلی با اتمسفر آرگون مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه رفتار تریبولوژیکی پوشش های بین فلزی و نفوذی به وجود آمده روی سطح تیتانیم خالص تحت بارهای مختلف بررسی شد. mA/cmP پوشش نیکل خالص به روش آبکاری الکتریکی با چگالی جریان 2 P 20 ، به مدت 60 و 120 دقیقه روی تیتانیم رسوب داده شد و به ترتیب ضخامت های 30 و 60 میکرومتر به دست آمد. سپس تحت 12 و 24 ساعت قرار گرفت. ،10 ، عملیات حرارتی در دمای 850 و 900 درجه سانتیگراد به مدت 8 ساختار لایه های پوشش نیکل با ضخامت 60 میکرومتر پس از عملیات حرارتی به مدت 12 ساعت، به و منطقه NiTi2 ،NiTi ،NiR3RTi ، به ترتیب از سطح لایه های نیکل خالص EDS و آنالیز XRD کمک نفوذی تشخیص داده شدند. همچنین ساختار لایه های پوشش نیکل با ضخامت 30 میکرومتر پس از و منطقه نفوذی تشخیص R NiTiR2 ،NiTi عملیات حرارتی به مدت 12 ساعت، به ترتیب از سطح لایه های Ti-8%Ni داده شدند. همین پوشش پس از 24 ساعت عملیات حرارتی دارای لایه ای شامل محلول جامد در زمینه تیتانیم است. میکروسختی پوشش های تولید شده بعد از عملیات حرارتی اندازه گیری شد، نتایج به دست آمده نشان داد تیتانیم با پوشش بین فلزی دارای سختی بیشتری است. همچنین پروفیل سختی برای نمونه با لایه NiR3RTi های بین فلزی مختلف و منطقه نفوذی، تا 500 میکرومتر اندازه گیری شد. سختی لایه بین فلزی 320 به دست آمد. HV بیشتر از سایرلایه ها و برابر با به ضخامت 15 میکرومتر، نمونه با لایه ای از NiTi آزمایشهای سایش پین روی دیسک برای پوشش در زمینه تیتانیم و تیتانیم خالص در تماس با فولاد بلبرینگ 52100 به عنوان Ti-8%Ni محلول جامد 20 و 40 نیوتن انجام شد. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطوح ، پین ساینده تحت نیروهای 10 سایش و مقط ع این سطو ح حاکی از تغییرشکل پلاستیک شدید در نمونه تیتانیم خالص و تیتانیم با دارای مکانیزم سایش اکسایشی NiTi است. نمونه تیتانیم با پوشش بین فلزی Ti-8%Ni محلول جامد است که لایه اکسیدی محافظ باعث بهبود مقاومت به سایش آن نسبت به دو نمونه دیگر می شود. سختی از طرفی باعث پایداری لایه تریبولوژیکی اکسیدی ایجاد شده می شود و از طرف NiTi بیشتر بین فلز باعث کاهش تمرکز تنش شده و میزان سایش را کم می کند.
- Abstract
- In this work, inter-diffusion of nickel and titanium and formation of intermetallics of Ti-Ni coatings on CP titanium, have been studied. To produce intermetallic coatings, initially, nickel was electrodeposited on titanium from watts bath at a current density of 20 mA/cm2 for 60 and 120 min. The thicknesses of electroplated nickel coating were 30 and 60 micrometers. The coated specimens were heat treated at 850 and 900 °C for 8, 10, 12 and 24 hours. The treated layers were characterized by optical and scanning electron microscopes equipped with EDS analyzer, XRD technique and micro-hardness machine. The results indicated formation of a combination of different intermetallic layers on titanium substrate. The microstructures of the diffused coating formed on the 60 micrometer Ni deposited specimen heat treated at 900 °C for 12 hours from the surface to the substrate were respectively, Ni, Ni3Ti, NiTi, NiTi2 and solid solution of nickel in titanium. On the other hand, the layers formed on the 30 micrometers Ni deposited specimen heat treated at 900 °C for 12 hours from the surface to the substrate were respectively NiTi, NiTi2 and solid solution of nickel in titanium. However, the layer formed on the 30 micrometer Ni deposited specimen heat treated at 900 °C for 24 hours was just solid solution of Ni in titanium matrix. The hardness of the diffused layers varied from 180 to 320 Hv where the highest hardness belonged to the specimen that had been precoated with 30 mic Ni and subsequently heat treated at 900 C for 12 hr. This layer had a NiTi intermetallic on its surface. The wear tests were performed on a pin-on-disk tribometer using diffusion coated titanium as discs wearing against a 5 mm diameter 52100 bearing steel pins, under various normal loads of 10, 20 and 40N at room temperature. The highest wear resistece was belonged to the specimen with NiTi intermetallic on the surface. Characterization of the worn surfaces showed that iron rich tribological layers were formed on the worn surfaces of the layers with NiTi intermetallics. These layers were not observed for the titanium with a layer of solid solution of nickel in Ti and pure titanium itself. The higher strength of NiTi layer could be the main reason for the stability of the tribological layers formed.
