نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال چهل و یکم شماره 8 (پیاپی 110، اسفند 1386)

در این مقاله، اثرات تغییر شعاع سنبه و ماتریس، بر برخی پارامترهای فرایند کشش عمیق فولاد AISI 304 بررسی شده است. بدین منظور، فرایند کشش عمیق یک فنجان استوانه ای به صورت یک مدل عددی شبیه سازی و تحلیل شده و نتایج حاصل با یک سری آزمایشات کشش عملی مقایسه گردیده است، که به روشنی نشان می دهد با افزایش شعاع لبه ماتریس، حداکثر نیروی کشش به طور پیوسته کاهش و با افزایش شعاع لبه سنبه در فرآیند کشش عمیق، تغییر ضخامت در ناحیه شعاع سنبه کاهش یافته و موضع لاغری در این ناحیه به سمت دیواره فنجان که کار سختی بیشتری شده انتقال می یابد و بالاخره اینکه، این مقایسه تطابق خوبی میان نتایج تجربی و شبیه سازی کامپیوتری نشان می دهد.

برگشت فنری یک پدیده اجتناب ناپذیر در شکل دهی ورقهای فلزی است، که در ضمن باربرداری و در نتیجه ی رها شدن تنش های الاستیک محبوس شده در قطعه حاصل شده و منجر به تغییر در ابعاد قطعه نهایی می گردد. بنابراین، پیش بینی میزان برگشت فنری ورقهای فلزی بعد از فرآیند شکل دهی جهت کنترل ابعادی مسئله مهمی است. هدف این مقاله بررسی اثر ضخامت اولیه بر برگشت فنری ورقهای فلزی با دو انحنای اصلی است. حالت بررسی شده با توجه به استفاده از یک مدل سه بعدی تنش در مقایسه با تحلیل های موجود کلی تر بوده و جهت پیش بینی دقیق تر، از مدل پلاستیسیته یوشیدا (Yoshida) جهت بدست آوردن سطح تسلیم و تنش سیلان در لایه های مختلف ورق استفاده شده است. نتایج حاصل از محاسبات انجام شده بر اساس مدل پیشنهادی و آزمایشات عملی، نشاندهنده افزایش برگشت فنری با افزایش ضخامت است.

در این مقاله انتگرال پذیری برخی مدلهای هیپوالاستیسیته شامل مدل لگاریتمی و مدلهای جامن، گرین-نقدی و مدلهائی بر پایه اسپین حاصل از چرخش محورهای اولری و لاگرانژی و نیز مدلهای کاتر- ریولین و تروزدل با استفاده از تعیین مقدار انرژی باقیمانده در انتهای یک مسیر بسته تغییرشکل الاستیک سه بعدی به روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق همچنین برخی روش های بهنگام کردن تنش برای مدلهای اولری نرخی مورد بررسی قرار گرفته و یک روش جدید برای مدلهای همگرد ارائه شده است. نتایج بدست آمده از بررسی انتگرال پذیری مدلهای هیپوالاستیسیته نشان می دهد که انرژی باقیمانده در انتهای مسیرهای بسته برای مدل لگاریتمی از سایر مدلها کمتر است. علاوه بر این نتایج بررسی روش های بهنگام کردن تنش نشان می دهد که روش پیشنهاد شده در این تحقیق با سایر روش ها قابل مقایسه است.

در این پژوهش مورفولوژی فیلم اکسید آلیاژ منیزیم که در شرایط ریخته گری تشکیل شده اند، بررسی گردید. فیلم اکسید سطحی در اثر تلاطم سطحی هنگام ریخته گری، بر روی هم تا خورده و با حبس هوا در بین لایه های داخلی خود، موجب تشکیل فیلم های دو لایه در مذاب شده و منشاء تشکیل عیوب ریختگی از جمله مک های گازی و حفرات انقباضی می شوند. بنابراین شناخت ویژگی ها و مشخصات فیلم اکسید فلزات در پیش بینی خواص نهایی قطعات ریختگی ضروری است. در این پژوهش نمونه ها از آلیاژ منیزیم AZ91 بر اساس روش تشکیل لایه ساندویچ بین دو حباب بهم رسیده در مذاب اکسید _ فلز _ اکسید، تهیه گردیدند. ویژگی های فیلم اکسید سطحی از قبیل ضخامت، مورفولوژی فیلم اکسید توسط میکروسکوپ الکترونی بررسی شد. نتایج نشان داد که مورفولوژی فیلم اکسید منیزیم به صورت چین خورده و از سطحی ناهموار متشکل از فازهای گلوبالی شکل اکسید منیزیم تشکیل شده است. تحقیقات نشان داده است که مورفولوژی فیلم اکسید در آلیاژهای مختلف متفاوت است. ضخامت فیلم اکسید در آلیاژ منیزیم AZ91 در مقایسه با ضخامت فیلم اکسید در آلیاژهای آلومینیم ده ها بار بزرگتر است. ضخامت زیاد فیلم های دو لایه موجب حبس هوای بیشتر می شود. بنابراین پتانسیل تشکیل عیوب ریختگی در آلیاژهای منیزیم بیشتر است. لایه ساندویچی تشکیل شده بین دو حباب روش مناسبی برای مطاله ساختار انجماد و فیلم های اکسید جدید (تشکیل شده در زمان های کوتاه) می باشد.

این تحقیق به منظور مقایسه خواص و رفتار اکسیداسیون دمای بالای دو نوع پوشش سد حرارتی انجام شد تا ویژگی های سطوح قطعات به کار رفته در دمای بالا از جمله توربین های گازی بهبود یابد. این دو نوع پوشش عبارتند از یک پوشش دولایه و یک پوشش FGM پنج لایه. لایه میانی NiCrAlY به روش جدید HVOF بر روی فلز زمینه و لایه نهایی YSZ به روش پلاسما اسپری اعمال گردید. در پوشش FGM لایه های مختلط NiCrAlY+ YSZ با تغییر نسبت تغذیه پودرهای YSZ/NiCrAlY از دو افشانه جداگانه با فرایند APS اسپری شد. سپس نمونه های پوشش داده شده تحت آزمایش اکسیداسیون ایزوترمال در دمای °C950 قرار داده شدند. آنگاه به منظور بررسی رفتار اکسیداسیون این پوشش، نمودار تغییرات وزن بر حسب زمان رسم گردید. همچنین تغییرات ریزساختاری و ترکیب شیمیایی پوشش ها و اکسیدهای تشکیل شده حین آزمایش، نمونه های مورد نظر قبل و بعد از اکسیدسیون با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مجهز به EDS و نیز نتایج آنالیز XRD مورد مطالعه قرار گرفتند. در نهایت مشاهده گردید انهدام پوشش دولایه بعد از 1700 ساعت و انهدام پوشش مرکب بعد از 2100 ساعت رخ داد که این موضوع مبین آن است که علاوه بر اینکه پوشش FGM عملکرد بهتری نسبت به پوشش دولایه داشته، پوشش دولایه نیز به تنهایی از کیفیت بالایی برخوردار بوده است.

در مقاله حاضر، تاثیر میزان آلومینیم و متغیرهای عملیات حرارتی آستمپر بر خواص کششی و سختی چدن خاکستری Fe-C-Si-Al بررسی شده است. به منظور بررسی تاثیر میزان آلومینیم، سه آلیاژ حاوی 1، 2 و 4 درصد وزنی آلومینیم تهیه گردید. بر روی نمونه های کشش تهیه شده از این آلیاژها عملیات حرارتی آستمپر اعمال گردید. بدین ترتیب که این نمونه ها در دو دمای C850 و C900 به مدت 120 دقیقه آستنیته شده و در سه دمای آستمپر (C275، C325، C 375)، به مدت زمان 1، 30، 60 و 120 دقیقه آستمپر گردیدند. استحکام و سختی نمونه ها بوسیله آزمایش کشش و سختی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که بالاترین استحکام مربوط به چدن بدون آلومینیم است. با افزودن آلومینیم تا 2 درصد وزنی استحکام نهایی کاهش یافته و افزایش بیشتر آلومینیم تا 4 درصد وزنی باعث می شود که استحکام تا حدی بهبود یابد. افزایش دمای آستنیته از oC850 به oC900 در آلیاژهای بدون آلومینیم و حاوی 4 درصد وزنی آلومینیم باعث افزایش استحکام و سختی می گردد در حالی که در نمونه های حاوی 1 و 2 درصد وزنی آلومینیم استحکام و سختی کاهش می یابد. نتایج آزمایش های کشش نشان می دهد که استحاله آستمپر در چدنهای بدون آلومینیم و حاوی 4 درصد وزنی آلومینیم پس از 30 دقیقه آستمپر کامل می شود. محدوده زمانی 30 تا 60 دقیقه مرحله دوم استحاله آستمپر را در این آلیاژها تشکیل می دهد و افزایش زمان آستمپر به بیش از 60 دقیقه باعث می شود که مرحله سوم استحاله آستمپر آغاز شود. در آلیاژهای حاوی 1 درصد وزنی آلومینیم ازدیاد طول پس از 30 دقیقه آستمپر به حداکثر مقدار خود رسیده و افزایش بیشتر زمان آستمپر میزان ازدیاد طول را کاهش می دهد. در آلیاژهای حاوی 2 درصد وزنی آلومینیم در دماهای پایین آستمپر (oC275 و oC325) افزایش زمان آستمپر تا 120 دقیقه ازدیاد طول را افزایش می دهد. در دمای بالای آستمپر (oC375) مرحله سوم استحاله پس از 30 دقیقه آغاز شده و ازدیاد طول کاهش می یابد.

ترشوندگی ضعیف گرافیت توسط آب، عامل اصلی محدود کننده در استفاده از این ماده ارزشمند در طراحی وکاربرد جرم های ریختنی دیرگداز می باشد. به نظر می رسد که یک پوشش اکسیدی پایدار بر روی گرافیت بتواند کاربرد را در محیط های آبی ممکن سازد و در عین حال مقاومت به اکسیداسیون آن را نیز افزایش دهد. به همین منظور در این تحقیق برای بهبود تر شوندگی گرافیت از پوشش اسپینل آلومینات منیزیوم استفاده شده است که مقادیر مختلفی اسپینل (5/0، 1، 5/1 و 2 درصد وزنی) بر سطح ذرات گرافیت اولیه پوشش داده شد. بر این اساس ابتدا محلولی از نمک های نیترات آلومینیوم و نیز نیترات منیزیم با نسبت مولی آلومینا به منیزیا برابر با یک تهیه گردید. سپس اسید سیتریک و آمونیاک به محلول افزوده شدند تا سل پایداری ایجاد شده سپس گرافیت وارد سل گردید. عملیات حرارتی منجر به تشکیل شبکه پلیمری(ژل گونه) شده و در نهایت با عمل کلسیناسیون، اسپینل بر سطح گرافیت تشکیل گردید. مطالعه رفتار ترشوندگی گرافیت توسط آب ونیز مقاومت به اکسیداسیون گرافیت پوشش داده شده نشان داد که پوشش نانوکریستالین اسپینلی تشکیل شده بر سطح پولک های گرافیت، به طور قابل توجهی منجر به بهبود ترشوندگی گرافیت در محیط آب و مقاومت به اکسیداسیون گرافیت شده است.

دراین پژوهش، سنتز وتشکیل دی سیلیسید مولیبدن به روش آلیاژسازی مکانیکی ازمخلوط موازنه ای مولیبدن وسیلیسیم و نیز تبدیلات فازی در آن، بررسی شده است. با انجام آزمایش در دوحالت و با دو سرعت آسیا و مساوی بودن تمام شرایط آزمایش مثل زمان کارمکانیکی، نسبت وزنی گلوله به پودر برای هر دو حالت، وابستگی بیشتر تولید دی سیلیسید مولیبدن به انتخاب پارامترها از نقطه نظر فرکانس برخورد گلوله با ذرات پودر، ایجاد سطح تماس و حرارت دهی به ذرات پودر به استناد نتایج حاصل از XRD مشخص گردید. نتایج آنالیز حرارتی نیز تاثیر فعال سازی مکانیکی بر سرعت تشکیل و کاهش دمای تشکیل دی سیلیسیدمولیبدن را تایید نمودند. بررسی میکروسکپ الکترونی عبوری اندازه دانه دی سیلیسیدمولیبدن حاصل از نتایج XRD را تایید کرده و بررسی میکروسکپ الکترونی روبشی ضمن بیان مورفولوژی و ابعاد ذرات، تشکیل دی سیلیسیدمولیبدن بر روی ذرات مولیبدن (ترجیحا") را نشان داد. همچنین مشخص شد که تولید دی سیلیسید مولیبدن (نوع α و یا β) به نحوه اعمال کارمکانیکی و انتخاب پارامترها بستگی دارد. به طوری که اگر شدت کارمکانیکی بالا باشد و یا انتخاب پارامترها بنحوی باشد که در نهایت گرمای بیشتری در محفظه آسیا تولید گردد، نوع α به تنهایی و یا به همراه β (که از انرژی اکتیواسیون کمتری نسبت به α برخوردار است) تشکیل می گردد. در سایر شرایط و آسیاکاری با شدت پایین تر معمولا" در زمان های اولیه کارمکانیکی نوع β تشکیل می شود و با ادامه کارمکانیکی و به محض رسیدن اندازه کریستالیت نوع β به مقداری در حدود 12 نانومتر، آن نیز به نوع پایدار در درجه حرارت محیط یعنی αتبدیل می گردد.

در این مقاله تغییر حالت های فازی در یک آلیاژ بین فلزی بر پایه γ-TiAl حاوی کروم مورد مطالعه قرار گرفته است. عملیات حرارتی نمونه های این آلیاژ در بالای دمای Tα و تبرید بعدی آنها با سرعت های مختلف، منتج به طیفی از ریزساختارها شد که با مطالعه و شناسایی آنها به کمک روش های میکروسکوپی و تفرق اشعه ایکس، نمودار شماتیک CCT این آلیاژ ترسیم گردید. سپس نمونه ای از این آلیاژ با ریزساختارگاما توده ای (massive) مورد عملیات حرارتی دوره ای با هدف ریز دانه نمودن ساختار قرار گرفت. در طی عملیات حرارتی دوره ای، تجزیه تدریجی فاز گاما منجر به تشکیل محصولاتی با ساختار ویدمانشتاتن گردید. روند تغییرات ساختاری در طول این عملیات حرارتی و چگونگی تشکیل ساختار ویدمانشتاتن با توجه به خصوصیات بلوری فاز مادر نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

در این پژوهش، تاثیر اعمال ارتعاش مکانیکی در حین انجماد با فرآیندهای متداول جوانه زایی و بهسازی در حالت ریخته گری استاتیک، بر ویژگی های ریزساختاری، فیزیکی و مکانیکی آلیاژ آلومینیوم A380 نظیر اندازه دانه، فاصله بین بازوهای دندریتی، چگالی، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، درصد ازدیاد طول نسبی و سختی مورد بررسی قرار گرفته است. پس از انجام مطالعات اولیه، نمونه هایی در دو شرایط ریخته گری استاتیک و دینامیک (فرکانس Hz60 و دامنه mm2) و در هر حالت، بهمراه جوانه زا، بهساز و نیز بدون مواد افزودنی ریخته گری شدند. پس از انجام آزمایشهای مربوطه، میزان استحکام کششی نهایی، تسلیم و درصد ازدیاد طول نسبی نمونه ریخته شده در فرکانس Hz60 نسبت به نمونه های جوانه زایی و بهسازی شده در شرایط ریخته گری استاتیک به ترتیب %27، %29 و %64 افزایش یافته و اندازه متوسط فاصله بین بازوهای ثانویه دندریتهای آن نیز %56 کاهش یافته است. اثرات مضاعف مشاهده شده در اثر اعمال ارتعاش بر خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه ها، بسیار فراتر از فرآیندهای متداول سنتی جوانه زایی و بهسازی بوده، بگونه ایکه اعمال ارتعاش علاوه بر کاهش کلی اندازه دانه، پتانسیل زیادی را برای کاهش حفرات و تخلخل از طریق شدت بخشیدن به پدیده تغذیه جرمی فراهم آورده و سبب ایجاد ریزساختاری همگن با خواص مکانیکی بالاتر شده است.

فولادهای عاری از عناصر بین نشین 1(IF) به علت قابلییت شکل پذیری بسیار مناسب و خواص کششی برتر، کاربرد گسترده ای را در صنعت خودروسازی جهان به خود اختصاص داده اند. ترکیب شیمیایی و نوع عملیات ترمو مکانیکال انجام شده در این فولادها تاثیر قابل ملاحظه ای بر خواص نهایی این فولادها ایفا می کند. در این پژوهش به بررسی تاثیر ترکیب شیمیایی بر بافت، خواص ناهمسانگردی و خواص پخت سختی 2(BH) در این فولادها پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که حضور عنصر ضعیف کاربونیترید ساز وانادیم در مجاورت یک عنصر قوی مانند تیتانیم می تواند سبب تضعیف بافت نهایی و متعاقب آن تضعیف خواص کششی گردد. حضور وانادیم در مقادیر بیشتر نیز می تواند سبب تشکیل بافت های ناشناخته که تضعیف کننده خواص کششی هستند شود. همچنین نتایج نشان می دهد که یک مقدار بحرانی برای درصد وانادیم وجود دارد که چنانچه درصد این عنصر از آن مقدار بحرانی بیشتر گردد، سبب ارتقا خواص پخت سختی می شود.

ورق های مس / نقره به وسیله نورد سرد تولید و سپس در دمای 250 الی 800 درجه سانتی گراد تابکاری شدند. استحکام فصل مشترک به وسیله آزمون خمش و آزمون لایه کنی (Peel Test) مورد مطالعه قرار گرفت. سپس مقاومت الکتریکی, ریزسختی و ریزساختار در نواحی فصل مشترک بررسی گردیدند. مقاومت الکتریکی و استحکام اتصال به پارامترهائی از جمله دمای تابکاری و نفوذ اتمها بستگی دارد. مشاهده شد که عملیات تابکاری بالای 600 درجه سانتی گراد منجر به تولید فاز یوتکتیک ریزدانه در فصل مشترک و زمینه نقره ای می شود, که این امر به حرکت فصل مشترک در نتیجه فرایند نفوذ شیمیایی منجر می گردد. همچنین با افزایش ضخامت لایه یوتکتیکی در فصل مشترک, استحکام و خواص فیزیکی کاهش می یابد. همچنین دمای بهینه برای تابکاری که منجر به شکل پذیری خوب به همراه استحکام مطلوب فصل مشترک می شود نیز حاصل گردید.

در حال حاضر در کارخانه های تولید روی کشور، باطله های ایجاد شده، دپو می گردند. این باطله ها حاوی فلزات با ارزشی می باشند که بازیابی نمی گردند. از جمله این باطله ها، باطله فلوتاسیون سرب خط 2-0 میلیمتر کارخانه دندی می باشد. این باطله حاوی حدود 18-22 % روی می باشد که به دلیل مشکلات خط فلوتاسیون روی، مورد بازیابی قرار نمی گیرد. ابتدا به منظور پی بردن به ماهیت اجزاء تشکیل دهنده باطله، آنالیز های مورد نیاز انجام شده و سپس شرایط بهینه معرف های مصرفی جهت بازیابی روی از این باطله ها در روش سولفوراسیون- فلوتاسیون در مقیاس آزمایشگاهی و با استفاده از کلکتور آمین مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله فلوتاسیون به منظور بدست آوردن شرایط بهینه، از معرفهای شیمیایی مانند سولفور کننده، متفرق کننده ها و فلوکولانت ها استفاده گردید و تاثیر این معرفها با غلظت های متفاوت برای دستیابی به میزان بازیابی بهینه روی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج XRD، باطله مورد بررسی عمدتا دارای اسمیت زونیت، سیلیس و موسکوویت می باشد. همچنین XRF نشان داد که نمونه دارای 2/20% اکسید روی و 6/34% سیلیس بوده است. در مرحله سولفوراسیون، عامل سولفوره کننده (سدیم سولفید)، با منفی تر نمودن بار سطح، جاذبه الکتروستاتیک بین مولکول های آمین و سطح کانی را افزایش داده و درنتیجه به عنوان یک فعال کننده عمل نموده و موجب بهبود شرایط فلوتاسیون شده است. در مرحله سولفوراسیون، زمان آماده سازی اهمیت دارد زیرا با آماده سازی ذرات نمونه (عمدتا کربنات سرب یا اسمیت زونیت) در محلول سولفوره کننده و در pH لازم برای فلوتاسیون اسمیت زونیت، آنیون های هیدروسولفید (HS-) تشکیل می شوند. لذا زمان آماده سازی بهینه 5 دقیقه تعیین شد. نتایج همچنین نشان داد که در میان متفرق کننده های مورد بررسی (سدیم سیلیکات، سدیم تری پلی فسفات و سدیم هگزامتافسفات)، هگزامتافسفات موثر تر بوده و عیار و بازیابی روی در کنسانتره را به ترتیب به 4/40% و 70 % رسانده است. شایان ذکر است که معمولا از نرمه گیری برای افزایش میزان بازیابی استفاده می شود، اما با توجه به آزمایش های تجزیه سرندی برای هفت محدوده ابعادی مختلف و قرار گرفتن بیشترین مقدار روی در ذرات نرمه، این عملیات انجام نگرفت. بالاخره، فلوکولانت مورد بررسی (سوپرفلاک N-100) با اتصال ذرات به یکدیگر باعث گرفتار شدن ذرات گانگ در میان ذرات کنسانتره شده و موجبات کاهش عیار را فراهم نمود.