MICROSTRUCTURE AND WEAR OF NI-AL2O3 COLD SPRAYED COATING. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS Thesis_Raihan Goriya.pdf Restricted to Repository staff only until 4 June 2025. Download (4MB)

Arabic Abstract

تعرض هذه الدراسة تصنيع طلاءات الرش البارد Ni-Al2O3 على ركيزة 304SS باستخدام تقنية الرش البارد منخفض الضغط. من خلال استخدام الأداة الحسابية KSS لاختيار معلمة العملية، تم التقليل من التجارب التجريبية واسعة النطاق. استكشف البحث تأثيرات درجة حرارة الغاز (25 درجة مئوية إلى 600 درجة مئوية) وسرعة اجتياز الفوهة (0.6 إلى 3.6 م/دقيقة) على البنية المجهرية، مما أدى إلى سمك طلاء موحد بمتوسط قيمة 130 ميكرومتر في ظل الظروف المثلى (400 درجة مئوية و 0.6 ميجا باسكال). إن استخدام طلاء الرش البارد Ni-Al2O3 عبر تقنية الرش البارد منخفض الضغط يوفر بديلاً واعدًا لطلاء الكروم الصلب، مما يوفر مقاومة فائقة للتآكل وفوائد بيئية. يؤدي دمج جزيئات السيراميك Al2O3 في مصفوفة النيكل إلى تعزيز مقاومة التآكل للطلاء بشكل كبير، بينما لا تصدر عملية الرش أي غازات سامة أو خطرة، مما يعالج المخاوف البيئية. ظهرت سبائك النيكل والسبائك ذات الإنتروبيا العالية كخيارات مفضلة لتطبيقات علم الاحتكاك نظرًا لقدرتها على تكوين طبقات وسيطة، مثل طبقات ثلاثية أو طبقات شبه تشحيم، والتي تخفف من التآكل عن طريق تقليل الاتصال بين المواد المنزلقة. بحثت هذه الدراسة في كيفية تأثير تركيز Al2O3 على خصائص التآكل لطلاءات الرش البارد Ni-Al2O3 من خلال التحليل المجهري والتحسين الحسابي لمعلمات العملية. بالإضافة إلى ذلك، قامت الدراسة باستكشاف الخواص الميكانيكية للطلاء وتقييم تأثير تركيز الألومينا وعدد التمريرات على أداء الطلاء، مع التركيز على خصائص التآكل وجودة الطلاء

English Abstract

This study presents the fabrication of Ni-Al2O3 cold spray coatings on a 304SS substrate using a low-pressure cold spray technique. By employing the computational tool KSS for process parameter selection, extensive experimental trials were minimized. The investigation explored the effects of gas temperature (25°C to 600°C) and nozzle traverse speed (0.6 to 3.6 m/minutes) on microstructure, resulting in a uniform coating thickness with an average value of 130 μm under optimized conditions (400°C and 0.6 MPa). The utilization of Ni-Al2O3 cold spray coating via the low-pressure cold spray technique offers a promising alternative to hard chrome plating, providing superior wear resistance and environmental benefits. Incorporating Al2O3 ceramic particles into the nickel matrix significantly enhances the wear resistance of the coating, while the spraying process emits no toxic or hazardous gases, addressing environmental concerns. Nickel and high-entropy alloys have emerged as favored options for tribology applications due to their ability to form intermediate layers, such as tribolayers or semi-lubrication layers, which mitigate wear by reducing contact between sliding materials. This study investigated how Al2O3 concentration influences the wear properties of Ni-Al2O3 cold spray coatings through microstructural analysis and computational optimization of process parameters. Additionally, the study explored the mechanical properties of the coating and assessed the impact of alumina concentration and the number of passes on coating performance, with a focus on wear properties and coating quality.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Sorour, Ahmad Asaad
Committee Members:	Akhtar, Syed Sohail and Abubakar, Abba Abdulhamid
Depositing User:	RAIHAN GORIYA (g202113450)
Date Deposited:	04 Jun 2024 11:10
Last Modified:	04 Jun 2024 11:10
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142931