فهرست مطالب

مهندسی متالورژی - پیاپی 60 (زمستان 1394)

مجله مهندسی متالورژی
پیاپی 60 (زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/12/20
  • تعداد عناوین: 5
|
  • زهرا کریمی، محمدرضا ابوطالبی*، سید حسین سیدین، حامد توکلی صفحه 3

    تانتالیم فلزی دیرگداز است که به دلیل داشتن دمای ذوب بالا (◦C2996)، برای کاربرد در دماهای بالا مورد توجه بوده است. در پژوهش حاضر، تولید پودر تانتالیم از طریق احیاء اکسید تانتالیم بوسیله کلسیم تحت گاز آرگون در مقادیر متفاوت فلاکس کلریدکلسیم مورد بررسی قرار گرفته است. در فرآیند احیاء، ماده احیاء کننده کلسیم به میزان دو برابر استوکیومتری و فلاکس کلریدکلسیم در مقادیر 3، 5/2، 2، 5/1، 1 برابر استوکیومتری استفاده شد. آنالیز XRD روی محصول احیاء نشان داد که پودر های حاصله، حاوی فاز های تانتالیم و تانتالات کلسیم می باشند. مقدار کلسیم موجود در نمونه ها با آزمون ICP تعیین شد که کمترین مقدار کلسیم در پودر حاصل از احیا با کلریدکلسیم به میزان 5/2 برابر استوکیومتری معادل ppm23614 بدست آمد. مورفولوژی محصولات نیز با میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مورفولوژی پودر تانتالیم حاصله مرجانی شکل بوده که با افزایش میزان کلریدکلسیم، دانه های آن ریزتر می شوند.

    کلیدواژگان: تانتالیم، احیای کلسیوترمی، اکسیدتانتالیم، کلریدکلسیم
  • اشکان نوری، جمال الدین فرشته خصلت، قاسم عیسی آبادی صفحه 11
    در این پژوهش اثر عملیات فوق پیری و دمای آن و نیز افزودن نایوبیم بر ریزساختار و خواص کششی فولاد نورد سرد شده دوفازی مطالعه شد. به منظور مقایسه، از دو فولاد کم کربن مختلف که یکی حاوی نایوبیم و دیگری فاقد آن بود استفاده شد. فولادها به مدت 5 دقیقه در دمای میان بحرانیC7700 آنیل شدند و سپس در حمام نمک در پنج دمای مختلف به مدت 12 دقیقه فوق پیر شده و در انتها به آرامی تا دمای اتاق در هوا سرد شدند. ریزساختار نمونه ها از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و خواص کششی آنها به وسیله آزمون کشش تک محوری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که دمای فرآیند فوق پیری تاثیری قابل توجه بر ریزساختار و خواص کششی هر دو فولاد دارد. این اثر همچنین در دو رژیم دمایی بالا و پایین متفاوت است. در رژیم دمایی پایین، افزایش دمای فوق پیری، استحکام تسلیم و کششی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد در حالی که ازدیا طول نسبی را با نرخ زیادی افزایش می دهد. در رژیم دمایی بالا افزایش دما تاثیر قابل توجهی بر ازدیاد طول نسبی ندارد؛ در حالی که استحکام تسلیم را افزایش و استحکام کششی را کاهش می دهد. بررسی فولاد دوفازی نایوبیم دار نشان داد که افزودن نایوبیم به فولاد به طور کلی باعث افزایش قابل ملاحظه در استحکام گردیده و پایداری استحکام در دمای بالا را افزایش می دهد. نتایج از طریق بستگی خواص کششی با ریزساختار مورد بحث واقع شد.
    کلیدواژگان: فولاد دو فازی نایوبیم دار، فوق پیری، ریزساختار، خواص کششی
  • حمید سازگاران، علیرضا کیانی رشید، جلیل وحدتی صفحه 20
    در این پژوهش، گوی های توخالی فولادی توسط روشی مبتنی بر متالورژی پودر و با استفاده از پودرهای آهن تجاری تولید شدند. بدین منظور، ابتدا پودرهای آهن، مس (10 درصد وزنی) و کربن (5/0 درصد وزنی) مخلوط شدند و سپس توسط سیلیکات سدیم (10 درصد وزنی) به عنوان چسب یک سوسپانسیون همگن ایجاد کردند. سپس، سوسپانسیون تهیه شده بر روی دانه های پلی استیرن توسط دستگاه پوشش دهی پاشیده شد. پس از خشک شدن گوی ها، دو عملیات حرارتی متفاوت بر روی آن ها انجام گردید که شامل حرارت دهی به منظور ذوب و تجزیه حرارتی پلی استیرن و تف جوشی به منظور تولید پوسته مستحکم می باشند. برای بررسی ریزساختار گوی های توخالی فولادی از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی رفتار مکانیکی آن ها از آزمون فشار استفاده شد. نتایج حاکی از آن است که دیواره گوی های تولیدی از چهار ناحیه متفاوت تشکیل شده است که شامل ناحیه پودرهای آهن تف جوشی شده، ناحیه پودرهای مس توسعه یافته در بین پودرهای آهن، ناحیه سیلیکات سدیم باقیمانده و ناحیه تخلخل ها می باشد. نتایج به دست آمده از آزمون فشار بیانگر آن است که منحنی های نیرو- جابجایی در گوی ها با قطرهای متفاوت تفاوت چندانی ندارد. شکست گوی ها در اعمال نیروهای فشاری بر اثر وجود ریزترک ها در دیواره گوی ها و رشد آن ها صورت می گیرد.
    کلیدواژگان: گوی های توخالی فولادی، متالورژی پودر، تف جوشی، میکروسکوپ الکترونی روبشی، رفتار فشاری
  • مهدی کلانتر، افشین امیری مقدم صفحه 30
    هدف از این تحقیق تولید کامپوزیت WC-Co با ترکیب مختلف از 13 الی 33% کبالت از اکسیدهای فلزی WO3 و Co3O4 به روش درجا و با استفاده از عملیات احیای کربوترمیک و سپس بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی آن می-باشد. در این مطالعه پودر اکسیدهای فلزی کبالت و تنگستن به نسبت های مختلف به همراه 17 درصد وزنی کربن (30 درصد اضافه بر مقدار استوکیومتری)، بعد از فعال سازی مکانیکی در یک آسیای گلوله ای ماهواره ای با گاز محافظ آرگون به مدت 20 ساعت مراحل پرس و عملیات حرارتی احیا + زینتر (دمای°C 1500، 2ساعت و تحت لایه ی محافظ مخلوط پودری آلومینا + کربن) را پشت سر می گذارند. سختی(ویکرز)، چقرمگی (دندانه ی ویکرز و اندازه گیری طول ترک) و چگالی (ارشمیدس) نمونه ی زینتر شده مورد ارزیابی قرار گرفته و با استفاده از مشاهدات میکروسکوپ الکترونی ارتباط خواص با ریزساختار مورد بحث قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در مرحله آسیاکاری حتی تا 20 ساعت هیچ واکنش احیایی رخ نداده و فقط فعال سازی پودر صورت می گیرد. در بین کامپوزیت های مورد مطالعه کامپوزیت 23% کبالت بالاترین چگالی و استحکام را از خود نشان می دهد این در حالی است که کامپوزیت 33% بالاترین چقرمگی و کامپوزیت 13% کبالت بالاترین سختی را از خود نشان می دهد.
    کلیدواژگان: احیای کربوترمیک، فعال سازی مکانیکی، روش درجا، سرمت WC، Co، سیستم CO3O4، WO3
  • علیرضا حسینی فر، مهدی سلطانعلی نژاد صفحه 39
    در این تحقیق، خواص مکانیکی و خوردگی صفحه فولادی زنگ نزن آستنیتی 321 AISI تولیدشده به روش نورد ترمومکانیکال و سرمایش سریع کنترل شده (TMAC) با و بدون عملیات حرارتی های بعدی، شامل آنیل و پایدارسازی بر اساس استانداردهای 240 ASTM A و 5510 AMS مورد بررسی قرار گرفت. آزمون های تکمیلی نشان داد که خواص صفحه در حالت های مورد بررسی در تطابق با استانداردهای مربوطه بوده، هرچند خواص استحکامی با اعمال عملیات حرارتی بعدی نسبت به حالت TMAC افت پیدا می کند. نتیجه آزمون خوردگی بین دانه ای نیز نشان از تطابق با استاندارد در هر سه حالت عملیاتی داشت که ناشی از وجود رسوبات TiC به جای رسوبات Cr23C6 در مرزدانه ها بود. همچنین، عملیات پیرسازی در دمای °C 600 به مدت 20 ساعت نشان داد که نمونه ها مقاومت عالی در برابر خوردگی بین دانه ای دارند. بنابراین، مشخص شد که امکان کاربرد صفحه 321 AISI در حالت TMAC بدون عملیات حرارتی بعدی وجود دارد.
    کلیدواژگان: فولاد زنگ نزن آستنیتی، صفحه 321 AISI، فرآیند ترمومکانیکال، پایدارسازی، خوردگی بین دانه ای
|
  • Zahra Karimi, Seyed Hossein Seyedein, Hamed Tavakoli Page 3

    Tantalum is a refractory metal which has often been considered for high temperature applications because of its high melting point (2996◦C). In the present study, the tantalum powder characteristics produced by calciothermic reduction of Ta2O5 under argon atmosphere at different amounts of flux was studied. A fixed value of Calcium was used for the reduction of Tantalum oxide which amounted to two times of the stoichiometric ratio while various amounts of CaCl2 flux of 1, 1.5, 2, 2.5 and 3 times of the stoichiometric amount was utilized. XRD analysis on the product showed that the obtained powder contains tantalum and calcium tantalate phases. ICP technique was used to determine the calcium content of the reduced samples. The minimum value of remained Calcium in the product was obtained when the CaCl2 flux amounted to 2.5 times of stoichiometry, which was 23614 ppm. The morphology of the products was studied by scanning electron microscopy. Based on the SEM results, the morphology of the tantalum powder was coral-like which the size of the particles decreases by increasing the amount of CaCl2 flux.

    Keywords: tantalum, calciothermic reduction, tantalum oxide, calciumchloride
  • Ashkan Nouri Page 11
    In this study, effects of over aging treatment and its temperature as well as Nb addition on the microstructure and tensile properties of cold-rolled dual-phase steel were studied. For this purpose, two different steel containing Nb and free Nb were considered. Steels were intercritical annealed at 770C for 5 minute and then were over aged in the salt bath with five different temperatures for 12 minute and finally were slow cooled in the air to the room temperature. Samples microstructures were evaluated by scanning electron microscopy. Uniaxial tension test was used for study of tensile properties. The obtained results implied that the over aging temperature affects microstructure and tensile properties of both steels significantly. This effect is also different in high and low temperature regime. In the low temperature regime; increasing of the over aging temperature, decreases yield and tensile strength significantly while elongation increases by a sharp rate. In high temperature regime; increasing temperature has not noticeably effect on the elongation. However, yield strength increased and tensile strength decreased. The consideration of dual-phase Nb steel showed that Nb addition increases strength significantly. Also, it was caused increasing in the strength stability in high temperature. Results were discussed through relation microstructure and tensile properties.
    Keywords: Dual phase Nb steel, Over aging, Microstructure, Tensile properties
  • Hamid Sazegaran Page 20
    In this study, steel hollow spheres were manufactured using commercial iron powders by powder metallurgy technique. For manufacturing the hollow spheres, iron powders, copper powders (10 wt. %) and carbon powders (0.5 wt. %) were firstly mixed and then were added to the sodium silicate (10 wt. %) as binder to produce a homogenous suspension. Then, prepared suspension was coated on the polystyrene spheres. After drying the green spheres, two different heat treatment processes were carried out on the spheres including the melting and thermal de-binding and the sintering processes. The microscopic evaluations were performed by optical microscope and scanning electron microscope and mechanical properties of steel hollow spheres were investigated by the compression test. The results shown that sphere walls composed of four different regions including: the sintered iron powders region, the dispersed copper powders region, remained sodium silicate region and porosities region. In addition, the force-displacement curves of compressed spheres were revealed no significant differences in spheres with different sphere sizes. The fractures of spheres in compression forces were occurred based on the presence of the micro-cracks in the sphere walls and growth of them.
    Keywords: Steel hollow spheres, Powder metallurgy, Sintering, Scanning electron microscopy, Compression behavior
  • Mahdi Kalantar Page 30
    The aim of this research is in-situ production of WC-Co composite with different combination of 13% to 33% of cobalt from metal oxides WO3 and Co3O4 by use of carbothermic reduction method and then testing its physical and mechanical properties. In this study, cobalt and tungsten metal oxides powder with- different ratios with 17% carbon (30% more than stoichiometric value) after homogenization and mechanical activation in a planet ball mill with argon shielding gas for 20 hours, pass pressing, reduction heat treatment and sintering (temperature of 1500 oC for 2 hours and under shielding layer of alumina and carbon powder). Hardness (Vickers), toughness (Vickers indentation and crack length measurement) and density (Archimedes) of sintered sample were evaluated and relation of properties and microstructure was discussed using electron microscope observations. The results showed that in the milling stage no reduction reaction occurred even up to 20 hours and only powder activation took place. Between investigated composites, the composites with 23% cobalt showed highest density and strength while the composite with 33% and 13% cobalt showed highest toughness and hardness, respectively.
    Keywords: In, situ carbothermic reduction, Mechanical activation, WC, Co cermet, WO3, CO3O4 system
  • Page 39
    The purpose of the present paper is to investigate the mechanical and corrosion behaviors of an AISI 321 austenitic stainless steel plate produced by controlled hot-rolling and accelerated cooling (TMAC) route without and with subsequent annealing and stabilizing thermal treatments, based on ASTM A 240 and AMS 5510 standards. The subsequent experiments indicated the consistency of the properties of all the investigated specimens with standards requirements; however, the strength of the as-treated sample was much improved in comparison with the heat-treated samples. Furthermore, all three samples satisfied the standards requirements regarding the intergranular corrosion resistance, which was due to the precipitation of TiC carbides instead of Cr23C6 in grain boundaries. In addition, aging treatment at 600°C for 20 hours showed superior intergranular corrosion resistance. Finally, it was concluded that it is possible to benefit from the AISI 321 plate produced by TMAC route without subsequent heat treatment, in service conditions.
    Keywords: Austenitic stainless steel, AISI 321 plate, Thermomechanical processing, Stabilizing, Intergranular corrosion