16148

16148

بوردهي سطحي آلياژ سنگين تنگستن به روش سمانتاسيون و بررسي كيفيت و خواص مكانيكي پوشش

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

شهريور 1395

شهريور 1395

دكتر مرتضي تميزي فر

دكتر ميثم جلالي

مواد و متالورژي

چكيده بوردهي يك عمليات سخت¬كاري سطحي حرارتي-شيميايي است كه در آن اتم¬هاي بور به فلز زيرلايه نفوذ داده شده و يك لايه بورايد فلزي با سختي و مقاومت خوردگي بالا و افزايش زمان سرويس¬دهي 3 تا 10 برابر قطعه، را تشكيل مي¬دهد. اين نوع از عمليات¬ سطحي بصورت گسترده در كاربردهاي مختلف در صنعت استفاده مي¬شود. هدف از اين پژوهش، مطالعه ساختار و خواص آلياژ سنگين تف¬جوش شده تنگستن- نيكل- آهن بعد از عمليات بوردهي سطحي است. عمليات پوشش¬دهي به روش سمانتاسيون بسته¬اي و در يك محفظه حاوي پودر B4C، KBF4 و SiC انجام شد. در اين تحقيق 6 نمونه از جنس آلياژ سنگين تنگستن در يك تركيب پودري ثابت شامل 5 درصد B4C، 5 درصد KBF4 و 90 درصد SiC، در سه دماي 1000، 1050 و 1100 درجه سانتيگراد و در دو زمان 6 و 9 ساعت تحت عمليات پوشش¬دهي قرار گرفتند. براي بررسي مشخصات پوشش شامل تركيب شيميايي پوشش، آناليز فازي و عنصري، ضخامت لايه و سختي آن از روش¬هاي XRD، SEM، ICP و ريزسختي سنجي ويكرز استفاده شد. نتايج نشان داد كه در سطح مقطع پوشش سه ناحيه ايجاد مي¬شود. در ناحيه اول عمدتا فاز سيليسيد نيكل ديده مي¬شود. ناحيه دوم، منطقه واكنش با WB لايه¬اي شكل در دانه¬هاي تنگستن و ناحيه سوم، منطقه واكنش¬نداده داخلي است. با افزايش دماي پوشش¬دهي، عمق منطقه واكنش افزايش مي¬يابد كه باعث كاهش در كيفيت سطحي آلياژ بواسطه تغيير در فاز زمينه داكتيل غني از نيكل مي¬شود و درعوض سختي سطح افزايش مي-يابد. بالاترين سختي بدست آمده در اين پژوهش HV 67/2531 است كه مربوط به پوششي با دماي عمليات 1000 درجه سانتيگراد و زمان 9 ساعت است. واژه‌هاي كليدي: سمانتاسيون بسته¬اي، بوردهي سطحي، آلياژ سنگين تنگستن، ريزسختي سنجي

1395/09/29

Abstract: Boronizing is a thermo-chemical surface hardening process in which boron atoms diffused in substrate material create a metal boride layer with high hardness an​d corrosion resistance. The aim of this study was the eva​luation of structure an​d properties of sintered W-Ni-Fe heavy alloy after boronizing. The surface treatment was done via pack cementation method in a box consisted of B4C, KBF4 an​d SiC powders. 6 tungsten alloyed sample were treated in a compound powder involved of 5 wt% B4C, 5 wt% KBF4 an​d 90 wt% at three temperature, 1000, 1050 an​d 1100 °C, during 6 an​d 9 hours. XRD, SEM, ICP-MS an​d Vickers microhardness were used to assess phase structure, layer thickness, elemental analysis an​d hardness of boronized surface, respectively. Three regions were observed in the surface. The first one was mostly nickel silicide. The second region was the reaction zone consisted of taungestan particles layered by WB. The last region did not interfere in the reaction. Increase in temperature increase the depth of reaction region an​d consequently, however, improve surface hardness but decrease surface quality which caused by variation in ductile nickel-rich matrix alloy. The highest hardness, 2531.67 HV, was obtained at 1000 °C an​d after 9 hours treatment. According to the depth of reaction zone, 1000 °C an​d 9 hr are the optimized conditions. Keywords: Boronizing, Tungsten heavy alloy, Pack cementation method, microhardness, ICP-MS