فهرست مطالب

مهندسی متالورژی - پیاپی 53 (بهار 1393)

مجله مهندسی متالورژی
پیاپی 53 (بهار 1393)

  • 56 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1393/03/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نیما صادقی، اسکندر کشاورز علمداری*، مولود سعیدی صفحه 3

    در این مقاله یک تحقیق بنیادی بر روی استخراج پالادیوم بوسیلهحلال آلی کروزن-تری بوتیل فسفات انجام شده است. براساس اطلاعات ترمودینامیکی در سیستم پالادیوم-کلر، کمپلکسهای کلریدی در غلظت های ناچیز یون کلرو کمپلکسهایدر غلظتهای بالای یون کلر تشکیل می شوند. استخراج پالادیوم با افزایش غلظت اسید کلریدریک و نمک کلریدی(کلرید سدیم) کاهش می یابد. به نظر می رسد علت اصلی این کاهش تمایل کمتر تری بوتیل فسفات برای استخراج نسبت است. چناچه 25/0 مول بر لیتر تری بوتیل فسفات در غلظتهای پایین اسید 58% و در غلظتهای بالای اسید 8% را استخراج می نمایند.براساس روش آنالیز شیب ماکرومولکول استخراجی(حاوی پالادیوم و تری بوتیل فسفات) برای و کمپلکس مطرح شده به صورت می باشد. در حالیکه براساس بررسی های انجام شده، تری بوتیل فسفات نمی تواند کمپلکس از محلول کلریدی استخراج نماید.

    کلیدواژگان: استخراج حلالی، مکانیزم، کمپلکسهای کلریدی پالادیوم، تری بوتیل فسفات
  • خدیجه فرجام حاجی آقا، علیرضا اکبری*، رقیه محمدزاده صفحه 9

    در تحقیق حاضر تاثیر رسوب های غنی از کروم بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد زنگ نزن فریتی Fe-23 Cr-2. 4Mo مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور نمونه های تهیه شده از این فولاد تحت عملیات همگن سازی در دمای C ̊1100 به مدت زمان 48 ساعت قرار گرفتند و پس از اتمام عملیات همگن سازی در کوره سرد شدند. نتایج بررسی های ریزساختاری و ترمودینامیکی نشان داد که به علت پایین بودن سرعت سرمایش پس از عملیات همگن سازی رسوب های غنی از کروم در ساختار فولاد تشکیل می شوند. برای انحلال رسوب های تشکیل شده، تعدادی از نمونه های فوق تحت عملیات محلولی در دماهای C ̊1100 و C ̊1150 به مدت زمان 5 ساعت قرار گرفتند و سپس در آب سرد شدند. نتایج بررسی ها نشان داد که بعد از عملیات آنیل محلولی در دمای C ̊1100 همه رسوب های تشکیل شده حل نمی شوند ولی در دمای C ̊1150 تمامی رسوب ها در زمینه فریتی حل شده و به علت بالا بودن سرعت سرمایش پس از عملیات محلولی این رسوب ها دیگر تشکیل نمی شوند. نتایج حاصل از بررسی های فازی و ریزسختی سنجی نشان داد که انجام عملیات محلولی در دمای C ̊1150 باعث افزایش پارامتر شبکه فاز فریت از Å880/2 به Å893/2 و همچنین افزایش سختی آن از 211 به 317 ویکرز علی رغم افزایش اندازه دانه می شود. این نتایج انحلال رسوب ها در زمینه فریتی را تایید می کند.

    کلیدواژگان: فولاد زنگ نزن فریتی، رسوب های غنی از کروم، پارامترهای شبکه، سختی، اندازه دانه
  • احسان حسین خان نژاد، بهروز قاسمی، کرمی زنگنه مدار، یوسف علی زاد فرزین صفحه 17
    در این پژوهش خواص پوشش آلومیناید نیکل اصلاح شده با سیلیسیم بر روی سوپر آلیاژ اینکونل 100 با استفاده از آلومینایزینگ اکتیویته بالا - دما بالا تک مرحله ای بررسی شده است. این پوشش در زمان های 1 و 3 ساعت در دمای 1000 و ̊C1100 با استفاده از مخلوط پودری 5 و 10 درصد وزنی Al و Si به همراه آلومینا و فعال ساز NH4Cl ایجاد گردید. بررسی ریزساختار، توزیع فاز و ترکیب شیمیایی پوشش با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مجهز به EDS/WDS و شناسایی فاز به وسیله XRD انجام گرفت. نتایج نشان داد با استفاده از فرآیند اکتیویته بالا-دما بالا تک مرحله ای رسوب Al و Si امکان پذیر است، به طوری که با کاهش Al و Si در مخلوط پودری از 10 به 5 درصد وزنی عمق منطقه غنی از سیلیسیم از 50 به μm20 کاهش می یابد. همچنین در مدت 1 ساعت با استفاده از مخلوط 10 درصد وزنی، فاز NiAl هایپراستوکیومتری با آلومینیم بیش از 50 درصد اتمی و در مدت 1 و 3 ساعت با مخلوط 5 درصد وزنی، فاز NiAl هیپواستوکیومتری با آلومینیم کمتر از 50 درصد اتمی تشکیل می گردد. نتایج میکروسختی نشان داد سختی پوشش از VHN 449 در زیرلایه تا VHN 1003 در منطقه نفوذ در هم در اثر حضور کاربیدهای سخت با ترکیب های پیچیده افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: سمانتاسیون جعبه ای، اصلاح شده با سیلیسیم، سوپر آلیاژ اینکونل 100، اکتیویته بالا، آلومینایزینگ
  • فرهاد رحیمی، باقر محمدصادقی، مسعود احمدی صفحه 25
    تغییر شکل پلاستیک شدید یکی از موثرترین روش هایی است که طی آن می توان کرنش پلاستیک نسبتا زیادی به نمونه فلزی اعمال نمود. از جمله مهم ترین روش های تغییر شکل پلاستیک شدید ورق ها می توان به فشرده سازی شیاری محدود و موج دار و صاف کردن متوالی اشاره کرد. این دو روش از نقطه نظر سیکل انجام فرآیند دارای شباهت هایی هستند، اما از نظر مقدار کرنش اعمالی متفاوت اند. لذا بررسی نحوه تغییر شکل اعمالی به نمونه فرآوری شده از اهمیت برخوردار است. در پژوهش حاضر، به بررسی رفتار تغییر شکل نمونه آلومینیومی 1070 فرآوری شده توسط روش های فوق پرداخته شده است. بدین منظور میزان پرشدن فضای قالب، توزیع کرنش موثر اعمالی در نمونه و نیروی لازم جهت انجام فرآیند پس از اعمال تغییر شکل به ازای یک پاس با استفاده از آنالیز المان محدود مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی همگن بودن تغییر شکل اعمالی در نمونه ها از اندیس ناهمگنی توزیع کرنش موثر بهره گرفته شد. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار DEFORM-3DTM انجام گرفت و از نتایج سایر گزارش های موجود در منابع علمی برای ارزیابی نتایج حاصل از شبیه سازی استفاده شد. لذا مشاهده شد که مقدار پرشدن فضای قالب در روش فشرده سازی شیاری محدود نسبت به موج دار و صاف کردن متوالی بیشتر است، بنابراین امکان تکرار فرآیند جهت رسیدن به مقادیر بالای کرنش پلاستیک فراهم می شود. همچنین نمونه تغییر شکل یافته توسط روش فشرده سازی شیاری محدود نسبت به روش دیگر کرنش بیشتری متحمل شده است. علاوه بر این توزیع کرنش به صورت یکنواخت تری در نمونه اعمال شده است.
    کلیدواژگان: آنالیز المان محدود، تغیر شکل پلاستیک شدید، CGP
  • مهران رزاقی قلعه، بهمن میرزاخانی، مهدی رئوفی صفحه 33
    کامپوزیت های پلیمر یونی - فلزی (IPMC) از جمله مواد هوشمندی هستند که اخیرا در صنعت مکاترونیک کاربردهای گسترده ای یافته اند. این کامپوزیت ها، کامپوزیت های لایه ای فلزی پلیمری بوده که ساخت آنها از تکنولوژی پیچیده ای برخوردار است. این کامپوزیت ها نسل جدیدی از مواد هوشمند هستند که در محرک ها استفاده می شوند. هدف از تحقیق حاضر ساخت یک کامپوزیت پلیمر یونی- فلزی با استفاده از لایه نشانی و بررسی تاثیر متغیرهای مختلف بر خواص و ساختار آن است. بدین منظور پس از تهیه ورق پلیمر پلی وینیل دن فلورید متخلخل پوششی از طلا با اندازه ذرات نانومتری و ضخامتی میکرونی بر روی ورق نازک آن به روش کندوپاش ایجاد گردید. در ادامه به کمک روش الکتروپلیتینگ با استفاده محلول پروپیلن کربنات، پیرول و نمک تری فلوئورومتان سولفونیمید لیتیوم، در شرایط کاملا کنترل شده پلی پیرول برروی طلا نشانده شد. جهت بررسی کیفیت پوشش از بررسی های میکروسکوپ الکترونی و آنالیز طیف سنجی مادون قرمز استفاده گردید. پارامترهای موثر بر لایه نشانی پلی پیرول نظیر دمای کاری و مدت زمان لایه نشانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در غلظت محلول الکترولیت پیرول و نمک 1/0 مولار و دمای 25- درجه سانتی گراد با افزایش مدت زمان لایه نشانی، ضخامت پوشش پلی پیرول بیشتر شده و کیفیت سطحی آن بهتر گردیده است.
    کلیدواژگان: پلیمرهای الکترواکتیو، کامپوزیت های پلیمری، یونی فلزی، لایه نشانی، پلی پیرول
  • امیر طالبی، رضا بختیاری، بیژن عباسی خزایی صفحه 40
    فولادهای دوفازی با خواص منحصر بفردی نظیر تسلیم پیوسته، نسبت استحکام تسلیم به استحکام کششی کم، سرعت کار سختی بالا و درصد ازدیاد طول همگن و قابل توجه در کاربردهای مختلفی نظیر خودروسازی همواره مورد توجه می باشند. فولادهای سه فازی نیز گسترش یافته فولادهای دوفازی بوده که ریزساختار آنها شامل فازهای فریت، مارتنزیت و بینایت می باشد. در این تحقیق، ریزساختار سه فازی با کسر حجمی فریت برابر با 34% برای فولاد AISI4140 با استفاده از عملیات حرارتی مناسب ایجاد شده است. در ادامه، عملیات حرارتی بازپخت در دماهای 250، 450 و oC650 به مدت min90 در مورد ریزساختار سه فازی انجام شده و بررسی های ریزساختاری و آزمون های مکانیکی شامل سختی سنجی و کشش مورد استفاده قرار گرفته اند. بررسی ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی وجود سه فاز در ریزساختار و امکان بازپخت مارتنزیت و تشکیل کاربیدهای ثانویه حین بازپخت را تایید نمود. نتایج آزمون کشش، کاهش پیوسته استحکام تسلیم و استحکتم کششی نهایی و افزایش انعطاف پذیری با افزایش دمای بازپخت را نشان داد. بررسی سطوح شکست نمونه های کششی نیز نشان داد که در دمای oC650 رفتار نرم تر بوده که مطابق با دیگر نتایج آزمون های مکانیکی در این دمای بازپخت می باشد.
    کلیدواژگان: عملیات بازپخت، مارتنزیت، بینایت، فریت، خواص کششی
  • محمدحسین میرباقری، حامد والی، حسن سلطانی صفحه 49
    هدف از پژوهش حاضر ابتدا ارایه دانش فنی ساخت فوم آلیاژی پایه آلومینیم است. به این منظور فوم A356 تهیه شد و سپس مذاب A356 با 4 درصد مس آلیاژ سازی شد و سپس توسط عامل حباب زای TiH2 فوم فلز مذکور تهیه شد. وجود 4-5 درصد مس در آلیاژ A356 می تواند آن را مستعد به عملیات پیرسازی نماید. لذا سیکل عملیات پیرسازی برای فوم مذکور انجام گرفت و ساختار سلولی دو فوم و همچنین خواص مکانیکی آنها مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد ساختار فوم حاوی مس دارای حباب های گرد با سطح صاف می باشد در صورتیکه فوم آلیاژ A356 دارای حفره های با سطوح چروکیده و بیضوی بوده. خواص مکانیکی استحکام تسلیم و انرژی سطح زیر منحنی تنش-کرنش این دو نمونه نشان از افزایش 7/1 برابری استحکام نمونه حاوی مس و پیرسازی شده است. همچنین انرژی جذب آن طی آزمون فشاری تک محوره 160 درصد نسبت به نمونه عملیات حرارتی نشده افزایش یافت. لذا می توان برای دست یابی به خواص مکانیکی بالاتر بین 4-5 درصد مس به آلیاژ A356 افزود و سپس آن را به فوم تبدیل نمود و با عملیات انحلالی سازی در دمای510 درجه سلسیوس به مدت زمان 12 ساعت و سپس کوئنچ آن در آب سرد و به دنبال آن عملیات پیر سازی در دمای 160 درجه سلسیوس به مدت 3 ساعت روی فوم مذکور به هدف فوق دست یافت.
    کلیدواژگان: عملیات حرارتی پیرسازی، فوم آلومینیم A356، مس، آزمون فشار تک محوره، خواص مکانیکی
|
  • Nima Sadeghi, Eskandar Keshavarzalamdari, Moloud Saeedi Page 3

    در این مقاله یک تحقیق بنیادی بر روی استخراج پالادیوم بوسیلهحلال آلی کروزن-تری­بوتیل فسفات انجام شده­است. براساس اطلاعات ترمودینامیکی در سیستم پالادیوم-کلر، کمپلکسهای کلریدی در غلظت­های ناچیز یون کلرو کمپلکسهایدر غلظتهای بالای یون کلر تشکیل می­شوند. استخراج پالادیوم با افزایش غلظت اسید کلریدریک و نمک کلریدی (کلرید سدیم) کاهش می­یابد. به نظر می­رسد علت اصلی این کاهش تمایل کمتر تری­بوتیل فسفات برای استخراج نسبت است. چناچه 25/0 مول بر لیتر تری­بوتیل فسفات در غلظتهای پایین اسید 58% و در غلظتهای بالای اسید 8% را استخراج می­نمایند. براساس روش آنالیز شیب ماکرومولکول استخراجی (حاوی پالادیوم و تری­بوتیل فسفات) برای و کمپلکس مطرح­شده به صورت می باشد. در حالیکه براساس بررسی­های انجام شده، تری­بوتیل فسفات نمی­تواند کمپلکس از محلول کلریدی استخراج ­نماید.

    Keywords: solvent extraction, mechanism, palladium chloride complexes, tri butyl phosphate
  • Khadijeh Farjam Hajiagha, Alireza Akbari, Roghayeh Mohammadzadeh Page 9

    In this study, Influence of formation of Cr-rich precipitates on microstructure and mechanical properties of Fe-23­Cr-2.4­Mo ferritic stainless steel has been investigated. In this regard, samples of this steel were homogenized at 1100°C for 48 hours and then were cooled in furnace. Microstructure, phase composition, and hardness of the samples were investigated using optical and scanning electron microscopes, X-ray diffraction and micro-hardness measurements. Results of microstructural observations and thermodynamic evaluations showed that Cr-rich precipitates are formed in the steel microstructure due to slow cooling after homogenizing treatment. In order to dissolve the Cr-rich precipitates; formed during slow cooling, a number of samples were subjected to solution treatments at 1100°C, 1150°C for 5 hours and then were quenched in water. Results showed that at temperature of 1100°C precipitates are not dissolved entirely but at 1150°C they are dissolved completely. After solution treatment at 1150°C followed by water quenching no longer precipitation is took place due to the fast cooling rate. Results of phase analysis and microhardness measurements showed that solution treatment at 1150°C lead to increase of ferrite lattice parameter from 2.880 Åto 2.893Å and also enhancement hardness from 211 to 317 Vickers despite an increase in ferrite grain size. These results confirm dissolution of Cr-rich precipitates in the ferrite matrix.

    Keywords: Ferritic stainless steel, Cr, rich precipitates, Lattice parameter, Hardness, Grain size
  • Ehsan Hosseinkhannejad, Behroz Ghasemi, Karim Zangenehmadar, Yousof Alizad Farzin Page 17
    In this research properties of Single-Step High temperature-High activity Si-modified Nickel Aluminide coating on superalloy Inconel 100 at 1000 and 1100˚C have been investigated. Si-modified NiAl coating were prepared using 5 and 10 percent mass of Al and Si powders as well as Al2O3 and NH4Cl activators. Microstructure, phase distribution and coating composition of as-coated specimens were analyzed by using OM, SEM equipped with EDS/WDS and XRD. The results showed that co-precipitation of Al and Si using Single-Step High Temperature-High Activity process can be achieved. By reducing Al and Si amount in the pack from %10 to %5 in mass, the coating depth enriched by Si decrease from 50 to 20μm. In 1 hour, With %10 in mass pack hyperstoichiometric NiAl phase with more than %50 at of Al was formed while after 1 and 3 h aluminizing with %5 in mass pack, hypostoichiometric NiAl phase with less than %50 at of Al was formed. Micro hardness test results have shown that hardness of formed surface coating varies from 449 VHN in substrate to 1003 VHN in interdiffusion zone duo to presence of various carbides with complex composition.
    Keywords: pack cementation, Si, modified, Inconel 100 superalloy, high activity, Aluminizing
  • F. Rahimi, B. Mohammad Sadeghi, M. Ahmadi Page 25
    Severe plastic deformation is one of the most effective methods for applying high plastic strain to metallic specimen. Constrained Groove Pressing (CGP) and Repetitive Corrugation and straightening (RCS) are preeminent in this field. There are several similarities between these two processes, however, there are some differences in applied strain. Consequently, the deformation process is really crucial in case of method. In this study, AA 1070 Aluminum alloy has been utilized in order to investigate the behavior of deformation using stated methods. Therefore, filling of the die, effective strain distribution and required load to perform the process were analyzed using Finite Element Analysis (FEA) for a single pass of deformation. To evaluate homogeneity of applied deformation, inhomogeneity index of effective strain was considered. The simulations are carried out using commercially available DEFORM-3DTM software and for validation, the results were compared to former reported researches. It was revealed that the amount of filling of the die was greater for CGP in comparison with RCS. As a result, it is feasible to repeat the process in order to obtain high plastic strain. Furthermore, the deformed specimen experienced more plastic strain for CGP. In addition, this strain distribution was imposed homogeneously thus the mechanical properties can be improved uniformly in the specimen.
    Keywords: FEA, CGP, RCS, severe plastic deformation
  • Mehran Razaghi, Bahman Mirzakhani, Mahdi Raufi Page 33
    In recent years, Ionic Polymer Metal Composites (IPMC) have been extensively used in various industries. They are new generation of smart materials for fabrication of actuators. IPMC is a layered polymer-metal composite with high technology processing. The objective of this project is production and processing of Polypyrrole - gold - Polyvinylidene fluoride (PVDF) composite. The porous PVDF membranes were first sputtered with gold as a conductive layer. The solution of propylene carbonate, pyrrole and lithium triflouromethane sulfonamide salt employed as electrolyte for electroplating of poly pyrrole on gold layer in controlled condition. The composite layers and the influences of temperature, current and time of electroplating electrolyte concentration and the thickness of gold layer on characteristics of IPMC were investigated with SEM and FTIR analysis. The results indicated that with increase of the thickness of gold layer and electroplating duration the thickness of polypyrrole layer increases in 0.1 molar concentration of pyrrole and lithium triflouromethane sulfonamide salt temperature of -25 °C.
    Keywords: Electro active polymers, Ionic polymer–metal composite (IPMC), Polyvinylidene fluoride (PVDF), gold coating, Polypyrrole
  • Amir Talebi, Reza Bakhtiari, Bijhan Abbasi Khazaei Page 40
    Dual phase steels have unique properties such as continuous yielding, low ratio of yield strength to tensile strength, high work hardening rate and homogenous elongation percent which are applicable for vehicle industries. Triple phase steels are a developed type of dual phase steels which contains ferrite, bainite and martensite. In this study, triple phase microstructure with 34Vol.% ferrite was obtained for AISI4140 steel using appropriate heat treatment. Then, tempering was performed for triple phase microstructures at 250, 450 and 650oC temperatures for 90 min and microstructural studies and mechanical tests including tensile and hardness were used for the related microstructures. Microstructural studies using optical and scanning electron microscops revealed the three phases as well as tempered martensite and secondary carbides formed during tempering. The results of tensile test showed continuously reduction of yield strength and ultimate tensile strength and also increase of elongation with increasing tempering temperature. The fracture surfaces of tensile tested specimens showed more ductile behavior at 650oC tempering temperature which was in agreement with other mechanical properties.
    Keywords: Tempering treatment, Ferrite, Bainite, Martensite, Tensile properties
  • Mohammad Hossein Mirbagheri, Hamed Vali, Hasan Soltani Page 49
    In this research the main purpose was finding and improving a technical and practical process to produce aluminum based foam. As a result; aluminum-A356 foam was produced using melting process, the molten A356 was alloyed by adding 4%Wt of Copper(4%WtCu-Al) to be apt for aging, then foam was produced by using TiH2 Nano scale powder as foaming agent. Ageing heat treatment cycle was performed on alloyed foam then cell structure and mechanical properties for both alloyed and not alloyed foam was compared. Results was shown cell structure for the foam with Cu is spherical with smooth layer which is crooked and elliptical that for A356-foam. The uniaxial compressive yield strength, as a result of this heat treatment cycle, was increased from 10 to 27.5 MPa, about 170% increase in yield strength. The energy absorption, was measured by uniaxial compressive loading, was shown an increase of about 160% for the aged alloy in comparison to non-heat-treated specimen. So to achieve this final properties adding 4-5 percent of Cu following the heat treatment cycle is the main result of this research. The cycle, solution process at 510 °C for 12 hours and then quenching in cold water, carrying on the process by aging at 160 °C for 3 hours culminate in best mechanical properties for A356+4%wt.Cu.
    Keywords: Aging heat treatment, A356 Aluminum Foam, Copper, Uniaxial compression test, Mechanical properties