KFUPM ePrints

Microstructure and Tribology of Fe-Cr-Mo–Based alloy fabricated using Spark Plasma Sintering

l Microstructure and Tribology of Fe-Cr-Mo–Based alloy fabricated using Spark Plasma Sintering. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (Thesis)
Restricted to Abstract Only until 20 February 2018.

9Mb

Arabic Abstract

في هذا البحث المعني بالمواد المضادة للتآكل، استحدثت مجموعة واسعة من المواد مثل الزجاج المعدني والسبائك النانوبلورية. السبائك النانوبلورية، على سبيل المثال، قد تم تصنيعها عن طريق الخلط الميكانيكي، والترسيب الكهربائي، والتبلور من مواد غير متبلورة. النقطة المحورية في هذا البحث هو استخدام عملية تلبد لصناعة مادة نانوبلورية من زجاج معدني (غير متبلور) سليفة. والهدف من هذا العمل هو دراسة تأثير درجة حرارة التلبد على التكثيف، البنية (% بالوزن) مصنوعة بتلبد شرارة Fe58Cr23Mo15B2C2 المجهرية، الصلابة، والخصائص الترابولوجية لسبائك ) من مساحيق زجاجية أولية. الأوصاف الأولية للمسحوق الزجاجي كما تلقي استخرجت باستخدام SPSالبلازما ( كالوري المسح التفاضلي و مجهر المسح الإلكتروني (DSC) . وأظهرت (XRD) وحيود الأشعة السينية (SEM) ،645 ،602، ودرجة حرارة الذوبان كانت Tx، درجة حرارة التبلور Tgالنتائج أن درجة حرارة التحول الزجاجي ،600 ،500) في SPS درجة مئوية على التوالي. ثم عزز المسحوق الزجاجي المعدني باستخدام معدات ( 1150و ) و اشعاعات XRD( درجة مئوية. تحليل البنية المجهرية باستخدام حيود الأشعة السينية 1000، و 900 ،800 ،700 ) أظهر تبلور جزئي وكامل مع EDS ومزودة بمطياف الطاقة المشتتة ( (FE-SEM) مجال مجهر المسح الإلكتروني ) مضمنة في مصفوفة مؤسسة من الحديد. تم التحقق Cr, Fe(2B وجسيمات نانوية من ، )Fe,Cr(23C6تكون جسيمات من السلوك الترايبولوجي للعينة الملبدة تماما باستخدام تريبوميتير كرة على قرص استخدام. وأجريت أيضا اختبارات التآكل الانزلاقي باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ ومواد الألومينا في الجهة المقابلة. بالمقارنة مع المواد التقليدية (الفولاذ )، لوحظ أن للعينات الملبدة مقاومة أعلى للتآكل. عندما ازلقت السبيكة الملبدة ضد مادة B2 الكربوني و أداة الصلب % في المائة بالمقارنة مع الكربون الصلب 72 % و 94الألومينا في الجهة المقابلة، اظهرت انخفاض في التآكل بنسبة B وأداة الصلب ، حيث شوهد أن EDS و SEM على التوالي. وكان سطح العينة البالية قد تم تحليله أيضا باستخدام 2 طريقة التآكل كانت بالأكسدة والكشط معا.

English Abstract

In the search for anti-wear materials, a wide range of materials have been developed such as the metallic glass and nanocrystalline alloys. Nanocrystalline alloys, for example, have been synthesized via mechanical alloying, electrodeposition and crystallization from amorphous materials. The focal point of this research is using sintering process to fabricate a nanocrystalline material from a metallic glass (amorphous) precursor. The aim of this work is to study the effect of sintering temperature on the densification, microstructure, hardness, and tribological properties of Fe58Cr23Mo15B2C2 (wt. %) alloy fabricated by spark plasma sintering (SPS) of the initial glassy powders. Initial characterizations of the as-received glassy powder was conducted using differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscope (SEM), and X-ray diffraction (XRD). The results showed that the glass transition temperature Tg, the crystallization temperature Tx, and the melting temperature were 602, 645, and 1150 oC, respectively. The metallic glassy powder was then consolidated using SPS equipment at 500, 600, 700, 800, 900, and 1000 oC. Microstructure analysis using XRD and field-emission SEM (FE-SEM) equipped with an energy dispersive spectroscope (EDS) showed partial and full crystallization with the formation of (Fe,Cr)23C6 particles and (Cr,Fe)2B nanoparticles embedded in Fe-based matrix. The tribology behavior of the fully sintered sample was investigated using a ball on-disk tribometer. The sliding wear tests were also conducted using stainless steel and alumina counterface materials. When compared with conventional materials (carbon steel and D2 tool steel), the sintered samples were seen to have a higher resistance to wear. Also, when the sintered alloy was slid against alumina counterface material, it exhibited a 94% and 72% reduced wear when compared to carbon steel and D2 tool steel respectively. The surface of the worn sample was also analyzed using SEM and EDS, where it was seen that the wear mode was both oxidative and abrasive.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor:Sorour, A. A.
Committee Members:Laoui, Tahar and Abdul Samad, Mohammad
ID Code:140292
Deposited By:ADEDAYO ADENIYI (g201403000)
Deposited On:28 Mar 2017 15:21
Last Modified:29 Mar 2017 14:47

Repository Staff Only: item control page