فهرست مطالب

مهندسی متالورژی - پیاپی 67 (پاییز 1396)

مجله مهندسی متالورژی
پیاپی 67 (پاییز 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/09/30
  • تعداد عناوین: 7
|
  • میلاد تقی زاده *، محمود نیلی احمدآبادی، مصطفی باغانی، محمدحسن ملک الشعرایی، محمد حبیبی پارسا صفحات 148-161
    در این مقاله تاثیر نسبت ضخامت بر کنترل خواص کامپوزیت دولایه مارتنزیتی-آستنیتی ساخته شده از آلیاژ نایتینول توسط دو روش شبیه سازی عددی و ساخت نمونه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار از نرم افزار آباکوس با مدل ساختاری ارائه شده توسط لاگوداس و همکاران استفاده شده است. در روش عددی علاوه بر بررسی تغییرات کرنش حافظه داری و سوپرالاستیک با پارامتر نسبت ضخامت، تاثیر درصد کرنش و تغییرات نسبت ضخامت بر روی سرعت بازیابی و میزان بازیابی کرنش مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. به منظور بررسی صحت جواب های به دست آمده از روش شبیه سازی عددی، نتایج روش تجربی ساخت نمونه آورده شده است. نتایج دلالت بر تطبیق بالایی میان داده های حاصل از دو روش دارد، همچنین بررسی ها نشان میدهد که کامپوزیت دولایه با نسبت ضخامت های مختلف پتانسیل بالایی را در ارائه کردن دامنه ای از رفتار حافظه داری و سوپر الاستیسیته و همپنین پارامترهای تغییر شکل، از خود نشان می دهد که می تواند مورد توجه طراحان در زمینه های ساخت عملگرهای حافظه دار و همچنین دیگر اجزای ساخته شده از جنس آلیاژهای حافظه دار باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، شبیه سازی عددی، کامپوزیت دولایه، بازیابی حرارتی کرنش
  • حمیدرضا جعفریان *، محمد فلکی طرازکوهی، محمدرضا ابوطالبی، اشکان قربانیان، حسن شیرازی صفحات 162-171
    در مقاله حاضر تاثیر کارمکانیکی سرد بر دگرگونی مارتنزیتی معکوس در فولاد مارتنزیتی Fe-18Ni به وسیله تست های کشش، سختی سنجی و متالوگرافی بررسی شده است. یکی از روش های دستیابی به ریزساختار دانه ریز استفاده از دگرگونی مارتنزیتی معکوس است که می تواند استحکام و شکل پذیری را در کنار هم حفظ نماید. ..در این تحقیق، آلیاژ مورد مطالعه ابتدا تحت عملیات کار سرد به میزان 10، 20 و 50 درصد نورد سرد قرار داده شدند. سپس در دمای 700 در جه سانتیگراد تحت عملیات حرارتی مارتنزیتی معکوس با میزان سیکل های متفاوت قرار داده شدند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که آستنیته شدن بر اثر عملیات حرارتی با استفاده از استحاله جامد-جامد با اعمال تغییر شکل پلاستیک باعث افزایش دانسیته نابجایی ها و افزایش نرخ تبلورمجدد و دستیابی به ساختار ریزدانه تر است. همچنین بررسی های حاصل از پژوهش نشان داد که بهترین سیکل اعمال شده یعنی 50% کار سرد و سپس 5 سیکل دگرگونی معکوس مارتنزیتی صفر ثانیه ای، سختی 270 ویکرز و استحکام 760 مگاپاسکال بدست آمد. و هم استحکام و هم انعطاف پذیری بهبود قابل ملاحظه ای داشته اند. نمونه خام اولیه سختی در حدود 223 ویکرز و استحکامی در حدود 620 مگاپاسکال را داشته است.
    کلیدواژگان: ریزدانگی، فولاد مارتنزینی، حافظه آستنیته، کار سرد
  • سلیمان محمدبیدهندی، ایوب حلوایی * صفحات 172-185
    در این پژوهش، جوشکاری فولاد ابزار سردکار آلیاژی D2 مورد بررسی قرار گرفته است. سعی گردیده است به کمک روش A-TIG راه حل مناسبی برای افزایش عمق نفوذ و نسبت عمق به عرض جوش در مقایسه با روش TIG جست و جو شود . متغیرهای این پژوهش نوع فلاکس فعال اکسیدی و شدت جریان در نظر گرفته شده اند که تاثیر هر یک بر عمق نفوذ و عرض جوش و ظاهر آن مورد بررسی قرار گرفته است. فلاکس های مورد استفاده در این پژوهش ZnO و SiO2 بودند و جوشکاری در پنج شدت جریان 85 ، 100 ، 115 ، 130 و 145 آمپر انجام شد.
    نتایج حاصل نشان دادند که در فلاکس ZnO انحراف قوس و پاشش به دلیل مقاومت الکتریکی فلاکس ظاهر نامناسبی را در جوش بوجود آورده است. جوش های حاصل از فلاکس SiO2 دارای ظاهری مطلوب بوده و افزایش عمق نفوذ و کاهش عرض جوش را در بر داشته است. فلاکس SiO2 در این پژوهش بهترین عملکرد را با افزایش عمق نفوذ تا 4/5 میلی متر در شدت جریان 145 آمپر از خود به جای گذاشته است.
    کلیدواژگان: فولاد D2، فلاکس های فعال اکسیدی، A، TIG، عمق نفوذ جوشکاری
  • داود آزادروی، حسن ثقفیان * صفحات 186-196
    در این پژوهش رفتار سایشی کامپوزیت های اصلاح شده به روش هم زدن مکانیکی در مقایسه با نمونه های اصلاح نشده آلومینیوم A319 مقاوم شده با ترکیبات بین فلزی آهن تحت سه نیروی 6، 20 و 40 نیوتن به روش پین بر دیسک مطالعه شده است. تاثیر مقدار ترکیبات بین فلزی آهن و بار اعمالی بر رفتار سایشی کامپوزیت ها مورد بررسی قرار گرفته است. شکل ترکیبات غنی از آهن β، تحت اصلاح مکانیکی هم زدن از تیغه ای شکل به دیسکی شکل تغییر یافت. نتیجه مهم حاصل شده بهبود چشمگیر مقاومت سایشی نمونه های اصلاح شده نسبت به نمونه های اصلاح نشده است. همچنین نتیجه شد که مقاومت سایشی نمونه های اصلاح شده با افزایش آهن از 1/5 درصد وزنی به 2/5 درصد وزنی افزایش و با افزایش نیروکاهش یافت. نتایج حاکی از آن است که اعمال همزدن مکانیکی سبب بهبود رفتار سایشی کامپوزیت های تولید شده می شود که در نیروی 6 و 20 نیوتن بهترین خواص سایشی مربوط به نمونه همزده شده با 1/5% وزنی آهن است و در نیروی 40 نیوتن بهترین خواص سایشی مربوط به نمونه همزده شده با 2/5ی حاصل از سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند. بر اساس شواهد موجود مکانیزم احتمالی از نوع مکانیزم چسبان به همراه شکل گیری لایه تریبولوژی (MML) بوده است.
    کلیدواژگان: آلومینیوم 319، ریخته گری هم زدنی، رفتار سایشی آلومینیوم، مکانیزم چسبان
  • منصور برونی *، بهزاد نیرومند، علی مالکی صفحات 197-208
    در این پژوهش، نانوکامپوزیت های زمینه منیزیمی از جنس آلیاژ AZ91C تقویت شده با ذرات اکسیدی، به صورت درجا با افزودن 2 درصد وزنی نانوسیلیکا به شکل مخلوط پودری 50wt.%Al+50wt.%SiO2(np) فعال سازی شده، به روش ریخته گری گردابی تهیه شد. ابتدا مخلوط پودری در شمش آلیاژ منیزیم جاگذاری شده و دمای آن تا °C800 افزایش یافت. سپس دمای مذاب به °C750 کاهش یافته و در این دما به مدت 15 دقیقه هم زده شد. در نهایت، مخلوط مذاب و جامد کامپوزیتی در دمای °C720 در قالب فلزی پیش گرم شده ریخته گری شد. برای مقایسه نتایج، نمونه های شاهدی نیز تحت شرایط کاملا یکسان ریختگی شدند. بررسی های ریزساختاری و مکانیکی، بهبود ریزساختار، کاهش تخلخل و افزایش سختی، استحکام کششی و استحکام تسلیم در نمونه های کامپوزیتی را نشان داد. مقدار سختی، استحکام تسلیم و استحکام کششی به ترتیب از 67 برینل، 84 مگاپاسکال و 168 مگاپاسکال در نمونه های بدون تقویت کننده به 80 برینل، 120 مگاپاسکال و 230 مگاپاسگال در نمونه های کامپوزیتی افزایش یافت. بر اساس بررسی های ریزساختاری و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، به نظر می-رسد واکنش درجای آلومینیوم، منیزیم و سیلیکا باعث ایجاد ذرات تقویت کننده اکسیدی از جنس Al2O3 ، MgAl2O4 و MgO در زمینه شده است.
    کلیدواژگان: آلیاژ AZ91C، نانوکامپوزیت ریختگی درجا، نانو ذرات سیلیکا، خواص مکانیکی، ریخته گری گردابی
  • سعید شبستری *، صنم اعتمادی ملکی، الهام اعتمادی، فرشید ریخته گر صفحات 209-218
    در تحقیق حاضر تخلخل نانوکامپوزیت های زمینه آلومینیم خالص و آلیاژ 2024 با مقاوم ساز نانوتیوب کربن و اثر متغیر هایی از تف جوشی مانند دما و نوع فرآیند ساخت نانو کامپوزیت بر خواص آن ها مورد بررسی قرار گرفته اند. بدین منظور ابتدا پودر کامپوزیت با استفاده از روش های متالورژی پودر پولک، توزیع ذرات از طریق امواج مافوق صوت و مخلوط کردن شیمیایی تهیه شد. سپس با استفاده از روش های استحکام بخشی تف جوشی با جرقه پلاسما و پرسسرد- تف جوشی، نانوکامپوزیت های نهایی ساخته شدند و در نهایت نمونه ها به منظور بهبود خواص مکانیکی تحت عملیات اکستروژن داغ قرار گرفتند. آزمایش های چگالی سنجی، سختی سنجی و متالوگرافی روی نمونه های مختلف انجام شد و مشخص گردید که روش SPS روش بهتری برای دستیابی به خواص مطلوب است و همچنین تخلخل نانوکامپوزیت ها تحت فرآیند اکستروژن داغ کاهش یافته و سختی آن ها افزایش می یابد. سختی و تخلخل نمونه Al-1.5%wt.CNT تولید شده با روش SPS که تحت فرآیند اکستروژن داغ قرار گرفته است به ترتیب HB45/62 و 1% محاسبه شدند. به منظور بررسی امکان تشکیل کاربید آلومینیم در فصل مشترک از آزمایش های طیف سنجی رامان و XRD استفاده شد که در هر دو آزمون پیک های مربوط به کاربید مشاهده نگردید.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، نانوتیوب کربن، متالورژی پودر، تف جوشی، پرس سرد
  • پرستو نعیمی طرئی *، ابوالقاسم دولتی، سید محمد امین امامی صفحات 219-231
    ساخت اشیای دو فلزی آهن- مفرغ از فنون دوره انتقالی عصر مفرغ به آهن بشمار می روند. در تحقیق حاضر مطالعه ای جهت بررسی ترکیب آلیاژی مورد استفاده و شیوه ساخت دو قطعه مطالعاتی دوفلزی آهن-مفرغ از محوطه زیویه به عنوان یکی از محوطه های عصر آهن ایران انجام گرفته است. جهت مطالعه ریز ساختار مقاطع عرضی آثار، از میکروسکوپ نوری انعکاسی و به منظور مطالعه فاز ها و آخال های فلزی و غیر فلزی از میکروسکوپ روبش الکترون مجهز به دستگاه آنالیز عنصری) EDX SEM – ( استفاده شده است. نتایج نشان دهنده ریز ساختار فریتی-پرلیتی و ناخالصی های اکسیدی جهت دار در زمینه فلز بدنه قطعاتی است که با نوارهایی از جنس آلیاژ برنز قلع تزئین شده است. میزان کربن در قسمت های مختلف بدنه آهنی آثار یکسان نمی باشد. ریز ساختار دندریتی و توزیع مک های گازی در زمینه فلزی نوارهای تزئینی برنزی، تاییدی بر بکارگیری فن ریخته گری در ساخت لایه های برنزی می باشد. دانه بندی ریز و نوارهای دوقلویی حرارتی در لبه های خارجی نوارهای برنزی حاصل کار گرم نهایی است.
    کلیدواژگان: آثار دوفلزی، زیویه، آهن، برنز، ریخته جوش
|
  • Milad Taghizadeh *, Mahmoud Nili-Ahmadabadi, Mostafa Baghani, Mohammad Hassan Malekoshoaraei, Mohammad Habibi Parsa Pages 148-161
    In this paper the effects of thickness ratio on pseudoelastic, shape memory and thermal recovery properties of NiTi/NiTiCu bi-layer composite was investigated by using FEM simulation and experimental results. The NiTi/NiTiCu bi-layer composites with different thickness ratios designed and analyzed in ABAQUS software using SMA constitutive 3D model presented by Lagoudas et al. The pseudoelastic and shape memory strain values for different composites were studied and measured as well as thermal recovery strain and its rate. For validating the results of the FEM study NiTi/NiTiCu bi-layer composites were made and tensile tested. The results indicate a high correlation between two methods that leads to reduce the number of experiments to optimizing the composite behavior, also, considering the results of the FEM method, the NiTi/NiTiCu bi-layer composite shows high potential in adjusting pseudoelastic and shape memory properties and also deformation parameters such as stress and strain plateau with changing the thickness ratio that can be considered in SMA components design.
    Keywords: Shape memory alloys, FEM study, Bi, layer composites, Strain thermal recovery
  • Mohammad Falaki Tarazkouhi, Hamid Reza Jafarian *, Mohammad Reza Aboutalebi, Ashkan Ghorbanian, Hassan Shirazi Pages 162-171
    In this study, the effect of cold rolling on the reverse transformation in Fe-18Ni Martensitic alloy were studied by means of microstructure development, mechanical properties by means of tensile and hardness tests. One of promising way to obtain fine grained materials is using reverse martensitic transformation in specific in martensitic steels. This means reverse the alpha phase to the parent phase of gama and quench rapidly. In the present research, the studied alloy was subjected to different amount of cold rolling consisting of 10, 20 and 50%. Then the cold rolled samples was conducted to reverse transformation heat treatment at 700 C for different cycles. It si found that the 50% cold rolled sample followed by reverse transformation at 7000 C for 0 second demonstrated considerable elongation and relatively high strength of 760 MPa and harness of 270 HV. It should be noted that the starting material has strength of 620 MPa and hardness of 223 HV.
    Keywords: Grain Refining, Martensitic Alloy, Austenite Memory, Cold Roll
  • Soleiman Mohammad Bidhandi, Ayyub Halvaee * Pages 172-185
    In this research, Welding of D2 Cold Work Tool Alloy steel have been evaluated. A-TIG technique has been utilized to fine an appropriate solution in order to increase the depth of penetration and welding width compared to TIG. Active oxide flux and current intensity have considered as a main variables and their effects on penetration depth, welds width and welding surface appearance were investigated. The fluxes used in this study were ZrO2 and SiO2 and welding process was carried out at 85, 100, 115, 130 and 145A current intensities.
    The results showed that arc deviation and spattering due to electrical resistance of ZrO2 flux creates improper appearance on weld surface. Welding by SiO2 flux make welds with good surface appearance and increase the depth of penetration and also decrease weld width. SiO2 flux shows the best performance by increasing of penetration depth up to 5.4 mm at 145A current intensity.
    Keywords: Steel D2, Oxide Active Flux, A, TIG, Welding Depth Penetration
  • Davoud Azadrooy, Hasan Saghafian * Pages 186-196
    The effect of stir casting process on the modification of the Fe-containing intermetallics formed in a cast in-situ composite based on Al-319 matrix alloy was studied in the present work.
    Microstructural observations using optical and scanning electron microscopes showed that the undesirable needle-like shape of the Fe-containing intermetallics (β) and also the coarse star-like α phase were modified into the disc and spheroid shape particles with much less length to width ratio. The effect of parameters such as stirring temperature, cooling rate and Fe contents on the shape, size and distribution of intermetallic particles and eutectic Si blades were also studied. Results showed that the best condition to improve the above-mentioned microstructural features can be achieved at a stirring speed of 1200 rpm for 5 minutes at the vicinity of β needles nucleation temperature followed by casting into a metallic mold. Based on the results obtained from the current work, it can be concluded that the harmful morphology of the β needles can be properly modified by applying a shearing force during stirring the molten alloy in the semi-solid state.
    Keywords: Al 319, stir casting, wear behavior, adhesive wear
  • Mansour Borouni *, Behzad Niroumand, Ali Maleki Pages 197-208
    In this study, AZ91C magnesium matrix in-situ nano-composites reinforced with oxide particles were produced by addition of 2 wt% nano silica in the form of a 50wt.%Al.%SiO2(np) activated powder mixture to the melt using stir casting method. For this purpose, the activated powder mixture was embedded in AZ91C ingots and their temperature was stabilized at 800°C. Then the melt temperature was reduced to 750°C and the composite slurry was stirred for 15 min. Finally the slurry was cast in a preheated die at 720°C. Control samples were also cast under the same conditions. Improved microstructure, reduced porosity and increased hardness, tensile strength and yield strength of the composite sample were revealed by microstructural and mechanical investigations. The hardness, yield strength and tensile strength values increased from 67 BHN, 84 MPa and 168 MPa for the monolithic samples to 80 MPa, 120 MPa and 230 MPa for the in-situ formed cast composites, respectively. Microstructural and EDS analyses suggested the in-situ formation of Al2O3, MgAl2O4 and MgO oxide particles by in-situ reaction of Al, Mg and SiO2 in the melt.
    Keywords: AZ91C alloy, in, situ cast nano, composite, silica nanoparticles, mechanical properties, stirs casting
  • Sanam Etemadi Maleki, Elham Etemadi, Saeed G. Shabestari *, Farshid Rikhtegar Pages 209-218
    In this paper, effects of porosity of pure Al and Al2024 matrix nanocomposite reinforced with carbon nanotubes, sintering parameters such as temperature and consolidation methods of nanocomposite on its properties have been studied. For this purpose, powder composite was prepared using flake powder metallurgy, dispersing particles with ultrasonic and chemical mixing. Consequently, nanocomposites were produced based on two strengthening procedures of spark plasma sintering and cold press-sintering. Finally, the samples were treated under hot extrusion in order to improve mechanical properties. Densitometry, hardness test and metallography were performed on final products. It was concluded that properties of nanocomposites produced by SPS were better than those manufactured by cold press-sintering and also porosity of nanocomposites, which were hot extruded, has been decreased and their hardness has been increased. Hardness and porosity of Al-1.5%wt.CNT, produced by SPS and hot extruded, were measured 62.45 HB and 1% respectively. In order to investigate the formation of aluminum carbide in the interface, Raman spectroscopy and XRD were used and no peak for carbide appeared in both of the experiments.
    Keywords: Nanocomposite, carbon nanotube, powder metallurgy, Spark plasma sintering, cold pressing
  • Parastou Naeimi Taraei *, Abolghasem Dolati, Seyed Mohammad Amin Emami Pages 219-231
    The Production of iron- bronze bimetallic artifacts is one of the techniques of the Bronze Age to the Iron transitional period. In this research, in order to assess the alloy composition and method of production, two iron-bronze bimetallic objects in the site of Ziviyeh have been studied as one of the important Iron Age sites in Iran. The microstructure of the cross section of objects, the phases and metallic and nonmetallic inclusions was studied by the optical microscope (OM) and the scanning electron microscope equipped with an elemental analysis (SEM-EDX). The results shows the ferrite-pearlite microstructure and preferred orientation of inclusions in substrate of base metal that is decorated with bands of tin- bronze alloy. The amount of carbon in different parts of the body of objects is not the same. Dendritic microstructure and distribution of gas holes in copper phase of bronze strips confirmed the use of casting-on technology in production of bronze layers. Fine grains and twin lines in the outer edges of bronze strips are the result of final hot working.
    Keywords: Bimetallic Artifacts, Ziviyeh, Iron, Copper, Casting On