25978

بررسي تاثير پارامترهاي پوشش‌دهي الكترواسپارك بر ريزساختار و مقاومت سايشي پوشش‌هاي آنتروپي بالا

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

نيم سال اول 1401-1400

1400/10/20

دكتر منصور سلطانيه

دكتر حسين آقاجاني

مهندسي مواد و متالورژي

پوشش‌دهي سطحي، روش سودمندي براي بهبود كارآيي مواد است. روش‌هاي مختلفي براي پوشش‌دهي وجود دارند ولي روش پوشش‌دهي ESD به عنوان روشي آسان و سريع براي بهبود خواص سطحي، توجه زيادي را به خود جلب كرده‌است. فولاد‌هاي C10 داراي كاربرد‌هاي فراواني هستند كه از جمله‌ي آن‌ها استفاده در اتصالات و همچنين سازه‌هاي ماشين‌آلات است. از آن‌جايي كه اين فولاد‌ها در محل‌هاي مستعد سايش استفاده مي‌شوند، بايد داراي مقاومت سايشي بالايي باشند. هدف از اين پژوهش، ارتقاي خواص مكانيكي و سايشي نمونه با اعمال پوشش آنتروپي بالاي AlCoCrFeMnNi به روش رسوب‌دهي جرقه‌ الكتريكي در فركانس‌ها و حدجريان‌هاي مشخص بود. لذا، ابتدا نمونه‌هايي از فولاد C10 به عنوان زيرلايه متالوگرافي شدند. زيرلايه‌ها با استفاده از الكترود آنتروپي بالا كه متشكل از عناصر AlCoCrFeMnNi بود، به وسيله دستگاه پوشش‌دهي الكترواسپارك در فركانس‌هاي 5، 8 و kHz11 و حدجريان‌هاي 15، 25 و A35 پوشش داده‌شدند و با نمونه مرجع مقايسه شدند. براي بررسي‌هاي مورفولوژيكي از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و براي شناسايي فازهاي تشكيل شده، از پراش پرتو ايكس (XRD) استفاده شد. همچنين به منظور بررسي خواص مكانيكي، از آزمون ريزسختي‌سنجي ويكرز و آزمون سايش پين روي ديسك استفاده شد. با توجه به نتايج XRD مشخص شد كه ساختار پوشش، متشكل از محلول جامد دوفازي FCC و BCC بود. همچنين ملاحظه شد، سختي پوشش‌ها نسبت به نمونه مرجع حداقل 8/2 و حداكثر 04/6 برابر افزايش يافتند كه كمترين سختي مربوط به نمونه مرجع برابر HV122 و بيشترين سختي مربوط به نمونه‌ي بهينه‌ي تهيه شده با فركانس kHz5 و حدجريان A35 برابر HV737 بود. با توجه به سختي بالاتر نمونه‌هاي داراي پوشش ايجاد شده به روش الكترواسپارك در مقايسه با نمونه مرجع، مشاهده شد كه مسير سايشي در پوشش‌ها، داراي افت وزن كمتري بوده و كاهش وزن نمونه مرجع نسبت به نمونه‌هاي داراي پوشش حداقل 2/1 و حداكثر 1/3 برابر بيشتر بود. بيشترين افت وزن پس از طي 300 متر، مربوط به نمونه مرجع برابر mg9/4 و كمترين افت وزن مربوط به نمونه بهينه برابر mg6/1 بود كه تاييد كننده‌ بهبود رفتار سايشي پوشش‌ها نسبت به نمونه مرجع بود. با توجه به تصاوير SEM مشاهده شد، مكانيزم سايشي غالب در پوشش‌هاي حاصل از ESD، مكانيزم تغيير شكل پلاستيكي (چسبان) و اكسيداسيون بود.

1400/11/12

Investigation of the effect of electrospark coating parameters on microstructure and wear resistance of high entropy coatings

1/10/2023 12:00:00 AM

Suface coating is a useful method to improve material performance. There are several ways for coating the materials, but ESD coating method as an easy and fast method to improve surface properties has attracted much attention. C10 steels have many usages, including use in joints as well as machine structures. Since these steels are used in places prone to wear, they must have high wear resistance. The purpose of this study is to improve the mechanical and wear properties of the samples by applying the high entropy coating AlCoCrFeMnNi which was determined by ESD method at specific frequencies and current limits. Therefore, samples of C10 steel were first metallographed as substrates. Sublayers were coated by electrod which consisted of AlCoCrFeMnNi elements and determined by an electrospark coating device in 5, 8 and 11kHz frequencies and 15, 25 and 35A current limits and compared with the reference sample. For morphological studies and identification of formed phases, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) was used. Also, in order to study the mechanical properties, the microhardness test and ball on disk wear test were used. According to the XRD results, it was found that the coating structure, consisted of two solid solution phases, FCC and BCC. The hardness of the coatings compared to the reference sample was also observed increased by a minimum of 2.8 and a maximum of 6.04 times, with the lowest hardness of the reference sample being 122HV and the highest hardness was related to the optimal sample prepared with a frequency of 5kHz and a current limit of 35A equal to 737HV. Due to the higher hardness of the coated specimens generated by the electrospark method in comparison with the reference specimen, it was found that the wear path in the coatings had less weight loss and the weight loss of the reference sample was at the minimum 1.2 and at the maximum of 3.1 times more than coatted samples. The highest weight loss after 300 meters is related to the sample the reference was equal to 4.9mg and the lowest weight loss for the optimal sample was equal to 1.6mg, which confirms the improvement of wear behavior. According to the SEM images, the predominant wear mechanism in the coatings was the adhesive mechanism.

آلياژ آنتروپي بالا AlCoCrFeMnNi , پوشش‌دهي الكترواسپارك , مقاومت سايشي آلياژهاي آنتروپي بالا , سختي آلياژهاي آنتروپي بالا

AlCoCrFeMnNi high entropy alloy , electrosparkdeposition coating , wear resistance of high entropy alloy , hardness of high entropy alloy