فهرست مطالب

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد - پیاپی 16 (بهار 1390)

نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 16 (بهار 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/02/28
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مهران گودرزی، علی سعیدی، علی شفیعی صفحه 1
    کامپوزیت های زمینه آلومینیوم به علت نسبت استحکام به وزن زیاد کاربردهای وسیعی در صنایعی نظیر هوافضا، اتومبیل، الکترونیک و غیره پیدا نموده اند. در سال های اخیر، تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای سنتز مواد پیشرفته صورت گرفته است. در این تحقیق، کامپوزیت زمینه آلومینیوم با ذرات تقویت کننده Al2O3-TiN به روش آلیاژسازی مکانیکی تولید گردید. از پودر اکسید تیتانیم و آلومینیوم به عنوان مواد اولیه استفاده شد و آسیاب کاری در آتمسفر نیتروژن با فشار 5 آتمسفر انجام شد. نتایج نشان داد در اولین مرحله از فرآیند سنتز، اکسید تیتانیم به وسیله آلومینیوم احیاء می شود و در ادامه ی فرآیند، تیتانیم تولیدی با آلومینیوم باقیمانده و یا نیتروژن واکنش انجام می دهد. در صورتی که نسبت مولی آلومینیوم به اکسید تیتانیم برابر 4/1 باشد، محصول سنتز پس از 10 ساعت آسیاب کاری، اکسید آلومینیوم و آلومینایدهای تیتانیم می باشد و هیچ مقدار نیترید تیتانیم تولید نمی شود. با کاهش مقدار آلومینیوم مصرفی و رسیدن به نسبت مولی آلومینیوم به اکسید تیتانیم برابر 2/1 و 3/1، پس از 10 ساعت آسیاب کاری، پیک های نیترید تیتانیم در نتایج XRD نمایان می شود.
    کلیدواژگان: کامپوزیت های زمینه آلومینیومی، کامپوزیت نیترید تیتانیم، آلومینا، نیترید تیتانیم، آلیاژسازی مکانیکی
  • عبدالله حاج علی لو، مرتضی رحمانپور، علی سعیدی صفحه 11
    در این تحقیق از روش سنتز احتراقی به همراه فعال سازی مکانیکی جهت تولید کاربید تیتانیم و نانوکامپوزیت های TiC-SiO2 و TiC-Al2O3 با استفاده از روتیل به عنوان یک ماده اولیه ارزان قیمت و از آلومینیوم و سیلیسیم به عنوان عامل احیاء کننده استفاده گردید. آسیاب کاری مخلوط های اولیه با نسبت استکیومتری به مدت زمان های 8، 10، 20 و 60 ساعت در یک آسیاب سیاره ای- گلوله ای انجام شد. هنگامی که از آلومینیوم به عنوان عامل احیاء کننده استفاده شد، نتایج XRD نشان داد پس از 10 ساعت آسیاب-کاری، واکنش بین Al/C/TiO2 به صورت احتراقی خود برقرار شروع شده و با افزایش زمان آسیاب کاری به 20 ساعت واکنش کامل می شود. با اندازه گیری اندازه دانه های فاز TiC و Al2O3مشخص شد که متوسط اندازه دانه های هر دو فاز کمتر از 28 نانومتر می باشند. نانوکامپوزیت TiC-Al2O3 در نمونه های 20 ساعت آسیاب کاری شده، در دماهای 800 و 1200 درجه سانتی گراد عملیات حرارتی شد و مشاهده گردید که هیچ گونه تغییر فازی در ساختار به وجود نیامده و اندازه دانه ها در مقیاس نانو باقی ماندند. اما هنگامی که از سیلیسیم برای احیاء روتیل (TiO2) استفاده شد، نتایج XRD نشان داد حتی پس از 60 ساعت آسیاب کاری اثری از پیک های کاربید تیتانیم بر روی نمودار پراش اشعه ایکس مشاهده نگردید و فقط از شدت پیک های سیلیسیم کاسته شده و به پهنای آنها افزوده شده است. پودرهای اکتیو شده در یک کوره لوله ای دارای اتمسفر کنترل شده در دماهای مختلف سنتز شد. سنتز نانوکامپوزیت TiC-SiO2 در نمونه های 10 ساعت آسیاب کاری شده در دمای 1200 درجه سانتی گراد صورت گرفت و نتایج XRD نشان داد که با افزایش زمان آسیاب کاری به 60 ساعت دمای سنتز به مقدار قابل توجهی کاهش یافته و به دمای 900 درجه سانتی گراد رسیده است.
    کلیدواژگان: سنتز احتراقی، آلیاژسازی مکانیکی، کاربید تیتانیم، نانوکامپوزیت TiC، SiO2و TiC، Al2O3، احیاء کربومتالوترمی
  • حامد ثابت، شهرام خیراندیش، شمس الدین میردامادی، مسعود گودرزی صفحه 21
    در این تحقیق آلیاژ هایپریوتکتیک روکش سخت پایه Fe-Cr-C به روش جوشکاری GTAW بر روی فولاد ساده کربنی 1010AISI ایجاد گردید. آنالیز شیمیایی لایه سخت به روش اسپکتروگرافی نشر نوری (OES) تعیین شد و جهت بررسی ریزساختار و تجزیه و تحلیل فازها از مطالعات میکروسکوپ نوری (OM)، الکترونی (SEM) و پراش سنجی پرتو (XRD) X استفاده شد. نتایج آزمون متالوگرافی مشخص نمود که لایه روکش سخت حاصل دارای 3 منطقه متالورژیکی بوده که از نظر ضخامت و ترکیب شیمیایی متفاوت هستند. همچنین ریزساختار لایه روکش سخت در منطقه ضخیم تر (منطقه III) متشکل از کاربیدهای کروم- آهن 3C 7(Cr،Fe) اولیه به همراه یوتکتیک آستنیت و کاربید کروم- آهن 3C 7(Cr،Fe) بود. نتایج متالوگرافی، طیف سنجی تفکیک انرژی (EDS)، طیف سنجی تفکیک طول موج (WDS) و سختی سنجی میکروسکوپی مشخص نمود که کاربیدهای اولیه 3C 7(Cr،Fe) موجود در منطقه اصلی (منطقه III) لایه روکش سخت از اندازه، توزیع، ترکیب شیمیایی و سختی متفاوتی برخوردار هستند به نحوی که اندازه، درصد اتم کروم و سختی کاربیدهای اولیه به سمت سطح روکش سخت افزایش یافته و در مقابل تراکم آنها در واحد سطح کاهش یافتند. درصد حجمی فاز یوتکتیک و فاصله مرکز تا مرکز کاربیدهای یوتکتیک نیز به سمت سطح روکش افزایش یافتند.
    کلیدواژگان: Fe، Cr، C، هایپریوتکتیک، ریزساختار، مشخصات کاربیدها، 3C 7(Cr، Fe)
  • احسان ایرانپور بروجنی، حسن شیخ، خسرو فرمنش، فتح الله قدس صفحه 35
    به دلیل کارپذیری پایین شمش های ریختگی اینکونل 718، نمی-توان فرآیندهای شکل دهی را مستقیما بر روی این گونه شمش ها انجام داد. بنابراین، تعیین سیکل همگن سازی و ترمومکانیکی مناسب برای تبدیل ساختار ریختگی به ساختار کار شده به عنوان هدف اصلی تحقیق حاضر می باشد. لذا با اعمال سیکل همگن-سازی و فرآیندهای متفاوت آهنگری داغ بر شمش های ریختگی اینکونل 718، چگونگی تبدیل ساختار دندریتی ریختگی به ساختار کار شده تحقیق شد. تغییرات ریزساختاری حاصل توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت، ساختار همگن با توزیع دانه بندی یکنواخت (ASTM 2-3) به دست آمد.
    کلیدواژگان: سوپر آلیاژ، اینکونل 718، فرآیند همگن سازی، فرآیند ترمومکانیکی، اندازه دانه
  • ابوالفضل امیرکاویی، علیرضا گلعذار صفحه 43
    در این تحقیق تولید کامپوزیت های 3O2Al- TiAl و AlC2Ti- 3O2Al- TiAl به روش سنتز انفجاری مورد مطالعه قرار گرفت. این کامپوزیت ها به طور موفقیت آمیزی با استفاده از پودرهای اولیه 2TiO، Al و C سنتز شدند. برای مشخصه یابی محصول کامپوزیتی تولید شده از آنالیز تفرق اشعه ایکس (XRD) و جهت بررسی ریزساختار و تایید فازهای تشکیل شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز EDS استفاده گردید. نتایج نشان داد که واکنش ترمیتی 2TiO با Al باعث تولید درجای کامپوزیت 3O2Al- TiAl می شود. با افزودن کربن به مخلوط ترمیتی، امکان تولید مستقیم AlC2Ti بدون تشکیل محصولاتی نظیر TiC حاصل می شود. به دلیل وجود مقدار کم کربن در مخلوط ترمیت، AlC2Ti از TiAl مذاب در مجاورت ذرات کربن رسوب می کند. تصاویر SEM نشان داد که کامپوزیت 3O2Al- TiAl دارای ذرات 3O2Al یکنواخت و کوچکتر از μm1 در زمینه آلومیناید تیتانیوم می باشد و در مورد کامپوزیت AlC2Ti- 3O2Al- TiAl یک ریزساختار ورقه ای با دانه های کشیده حاصل می شود.
    کلیدواژگان: سنتز احتراقی، کامپوزیت 3O2Al، TiAl، کامپوزیت AlC2Ti، 3O2Al، TiAl، ریزساختار
  • مهران مهربانیان، مجتبی نصر اصفهانی، مجید جعفری صفحه 51
    در این تحقیق یک روش پلیمریزاسیون فصل مشترکی برای ساخت کامپوزیت-های نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- نایلون 6 و 6 به روش پلیمریزاسیون درجا استفاده شد. نایلون 6 و 6 از پلیمریزاسیون فصل مشترکی هگزامتیلن دی آمین و آدیپوئیل کلراید در داخل سل هیدروکسی آپاتیت برای افزایش یکنواختی و زیست فعالی سنتز شد. سپس پودر سنتز شده با میزان 60% وزنی هیدروکسی آپاتیت در 80 درجه سانتی گراد خشک گردید و توسط تکنیک های پراش پرتو ایکس (XRD)1، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)2، آنالیز توزین حرارتی (TGA)3 و طیف-سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR)4 مشخصه یابی شد. همچنین، نتایج طیف-سنجی فروسرخ نشان دهنده تشکیل پیوند هیدروژنی بین گروه هیدروکسیل نانوهیدروکسی آپاتیت و گروه آمید نایلون 6 و 6 می باشد. علاوه بر این، الگوی پراش پرتو ایکس پودر کامپوزیتی، تشکیل همه پیک های اصلی نانوهیدروکسی آپاتیت و نایلون 6 و 6 را تصدیق می کند. ارزیابی خواص مکانیکی پودر کامپوزیتی مؤید تطابق پارامترهای اندازه گیری شده با استخوان طبیعی است. آزمون زیست فعالی با غوطه-وری نمونه های پودری درون محلول شبیه سازی شده بدن (SBF)5 در مدت زمان های مشخص انجام و تشکیل آپاتیت بر سطح آن به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)6 مجهز به آنالیز عنصری تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDX)7 تایید شد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، نانوهیدروکسی آپاتیت، نایلون 6 و 6، سل- ژل، زیست، فعالی
  • محمد خدایی، محسن خلیلیان صفحه 63
    از فرآیند نورد تخت سیم ها برای ساخت برخی اجزای قطعات الکترونیکی، برخی فنرها و رینگ های پیستون استفاده می شود. به علت شرایط هندسی سیم در لحظه شروع نورد، تغییر شکل ایجاد شده غیر همگن می باشد. پیش بینی هندسه سیم های نورد تخت شده حین تولید مهم و ضروری می-باشد، بنابراین در این پژوهش از فرآیند نورد تخت سیم با کرنش های مختلف برای ایجاد تغییر شکل غیر همگن در نمونه های برنجی استفاده شده است. نمونه ها با مقادیر مختلف کاهش سطح مقطع داده شده اند. از طرفی فرآیند نورد تخت سیم توسط نرم افزار ABAQUS مدلسازی شده است. با مقایسه نتایج شبیه سازی فرآیند نورد و اطلاعات هندسی نمونه های نورد شده و نتایج محققین پیشین دقت روابط ارائه شده و نتایج شبیه سازی برای سیم برنجی بررسی گردید. همچنین روابط جدیدی برای هندسه سطح مقطع و طول سیم های برنجی نورد شده، ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که روابط ارائه شده در این زمینه به جنس ماده مورد تحلیل بستگی دارد و رابطه تجربی جدید برای پیش بینی طول، دقت مناسبی به ویژه در کاهش ارتفاع های بیشتر دارد.
    کلیدواژگان: نورد تخت، پروفیل سطح مقطع، شبیه سازی نورد، پیش بینی طول
  • حمیدرضا عسگری بیدهندی صفحه 69
    در این پژوهش، تاثیر ولتاژ اعمالی و الکترولیت در فرآیند ماشین کاری الکتروشیمیایی نایتینول بررسی شده است. بدین منظور، ابتدا پتانسیل فروپاشی فیلم اکسیدی (Etranspassive) با استفاده از پلاریزاسیون سیکلی تعیین شده و سپس انحلال آندی آلیاژ نایتینول (Ti50%Ni - 50%) با استفاده از دستگاه پتانسیواستات در سه محلول مختلف با پایه نمک طعام اشباع انجام گردید. ولتاژ ماشین کاری از 2 ولت تا حدود 30 ولت (پتانسیل های بالاتر از Etranspassive) تغییر داده شده است. پارامترهای مورد بررسی، سرعت ماشین کاری (چگالی جریان تولید شده)، شاخصه های نمودار جریان بر حسب زمان و کیفیت نهایی سطح (صافی سنجی) بوده است. دیده شد که فرآیند تصمیم گیری چند شاخصه می تواند برای انتخاب یک الکترولیت و ولتاژ مناسب برای ECM استفاده شود. مناسب ترین الکترولیت با توجه به پارامترهای کمی و کیفی، مربوط به الکترولیت gr/lit NaF 4/2 gr/lit NaCl + 300 در حدود 22 تا 26 ولت می باشد. زبری موجود بر روی سطح ماشین کاری شده تا حدود زیادی مربوط به ریزساختار نایتینول می باشد.
    کلیدواژگان: ماشین کاری الکتروشیمیایی (ECM)، انحلال آندی، نایتینول، فرآیند تصمیم گیری چند شاخصه، (MADM)
|
  • Mehran Godarzi, Ali Saidi, Ali Shafiei Page 1
    Aluminium matrix composites have found wide application in the industries such as aerospace, automobile, electronics and etc, due to their high strength/weight ratio. in Recent years, much research in the field of mechanical alloying process for the synthesisof advanced materials has been done. In this research work, aluminium matrix composite with Al2O3-TiN reinforcement particles were produced using mechanical alloying method. aluminum and titanium oxide powders was used as raw materials and milling were performed under N2 atmosphere with 5 atmosphere pressure. The results showed that reduction of TiO2 by Al is the first step of synthesis process and the process continous, Ti react were does with Al remaining or N2. When Al/TiO2 Ratio molar is equal to 1.4, the product synthesis after 10 hours milling were titanium aluminide and Aluminium oxide and will not produced any value of TiN. with reducing value of aluminum and reaching the Al/TiO2 Ratio molar is equal to 1.2 and 1.3, after 10 hours milling, TiN peaks appears in the XRD results.
  • Abdolah Hajalilou, Morteza Rahmanpour, Ali Saidi Page 11
    In this research, the possibility of providing of titanium carbide and its nanocomposite from rutile as an inexpensive material, Al and Si powder using mechanically activated sintering was studied. Primary mixture was milled in a planetary ball mill at 10hr,20hr and 60hr milling time. When Al as reduction reagent was used results showed that after 10hr milling, the combustion reation between Al, TiO2 and C was started and promoted by a self-propagation high temperature synthesis. By extension of milling time to20hr, the reaction was completed. In final stage of milling, Alumina and titanium carbide crystallite sizes were less than 28 nm. For samples 20hr milled, TiC-Al2O3 nanocomposite was heat treated at 800°C and 1200°C for 1hr. No significant phase change wasobserved after annealing of the synthesized TiC-Al2O3 powder. And grain sizes remained at scale of nanometer. When Si as reduction reagent was used the results showed that after 10hr milling, rutile reduced to intermediate oxides and also, Si peaks wasobserved on XRD pattern. With increasing milling time from10hr up 60hr, the no effect of titanium carbide was observed and onlythe peaks width of XRD patterns of Si was increased while their intensity decrease. The activated powders were synthesized atdifferent temperatures in tube furnace under the argon atmosphere. The XRD results showed that with increasing milling time thesynthesizing temperature remarkably was decreased.
  • Hamed Sabet, Shahram Kheirandish, Shamsedin Mirdamadi, Masoud Goodarzi Page 21
    In this investigation hypereutectic Fe-Cr-C hardfacing alloy with constant ratio of 6C Cr = fabricated by GTAW on AISI 1010 mild steel substrate. OES, XRF, XRD, OM, SEM, EDS, WDS techniques and microvickers method were used for determining chemical composition, hardness and studying the microstructure characteristics. The metallographic examination results indicated that hardface samples had three metallurgical zones with different thickness, compositions, microstructure and microhardness. The microstructure in essential (thicker) zone consisted of primary (Cr,Fe)7C3 Carbides with γ+(Cr,Fe)7C3 eutectic structure. SEM, EDS, WDS examination and microhardness test results indicated that primary (Cr,Fe)7C3 carbides in essential zone, have different size, area density, chemical compositions and microhardness. The size, atomic percent of chromium and microhardness of primary (Cr,Fe)7C3 carbides from substrates to top surface increased and area density of them decreased. In addition volume fraction of eutectic phase and eutectic carbides distance from substrate to top surface increased. Therefore it can be divided essential zone to three metallurgical areas.
  • Ehsan Iranpour, Hassan Sheikh, Khosro Farmanesh, Fathollah Qods Page 35
    Because of intense segregation during solidification of Inconel 718, direct mechanical working on cast ingots is not possible. Therefore, the purpose of this investigation is to determine proper homogenization and thermo-mechanical cycles that are need toconvert cast ingot to wrought condition. To do so, different homogenization and hot forging cycles were carried out on cast ingots to investigate microstructural changes. The resulting microstructural evolution was evaluated by optical and electron microscopes.Finally, a homogenized structure accompanied with a uniform distribution of grain size (ASTM 2-3) was produced.
  • Abolfazl Amirkaveei, Alireza Golozar Page 43
    Combustion synthesis in the mode of explosion synthesis was used to fabricate TiAl-Al2O3 and TiAl-Ti2AlC-Al2O3 composites.Theses composites were successfully synthesized with compressed samples from elemental powder mixtures of TiO2, Al and C.The XRD analysis was conducted for in situ composites characterization. Scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy-dispersive spectroscopy (EDS) was utilized to confirm results. The experimental results showed that thermite reaction of Alwith TiO2 causes to in situ TiAl-Al2O3 composite formation. By addition of carbon powder to thermite mixture, ternary carbide Ti2AlC and TiAl-Ti2AlC-Al2O3 composite was formed. With low carbon in thermite mixture, direct formation of Ti2AlC without ofintermediate TiC is reasonable. It is suggest that after TiAl formation, Ti2AlC percipitated from molten TiAl in vicinity of carbon particles. SEM micrographs show that carbon addition to thermite mixture changes the microstructure to a laminated form withplate-like grains.
  • Mehran Mehrabanian, Mojtaba Nasr-Esfahani, Majid Jafari Page 51
    An interfacial polymerization method for nylon 6,6 was adapted to produce nanostructured composites with nano hydroxyapatite (n-HA) via in situ polymerization. Nylon 6,6 was synthesized with hexamethylenediamine and adipoyl chloride viainterfacial polymerization method in n-HA slurry to increase homogeneity and biocompatibility. Then as synthesis powders with 60% n-HA content was dried in 80º and was characterized by x-ray diffraction analysis (XRD), transmission electron microscopy(TEM), thermogravimetric analysis (TGA) and FT-IR analysis. The results showed a uniform dispersion in composites, whereas needle-like n-HA crystals dispersed in condense polymer matrix. Infrared spectrum results showed that n-HA and nylon 6,6 were mainly linked by hydrogen-bonding, which mainly existed between OH of n-HA and amide of nylon 6,6. The X-ray diffraction results verified the presence of all characteristic peaks n-HA and nylon 6,6 in composite powder. The evaluation of mechanical properties of the composite powder approved their accordance to natural bone. The samples were immersed in simulated body fluid (SBF) for bioactivity tests in different periods and results were compared with scanning electron microscopy (SEM) in terms of forming apatite layer.
  • Mohammad Khodaei, Mohsen Khalilian Page 63
    Flattened wires are used in electronic industries, spring, saw blades and piston rings. In this process, deformation is inhomogeneous because of wire initial geometry. It is important to predict the geometry of flattened roll wire during production, Thus in this research brass wires inhomogeneously deformed using flat rolling in various height reductions. Also flat wire rolling simulated using ABAQUS software. Flat rolling process simulation and geometrical experiments data and the results of previous researchers compared and the accuracy of presented relationship and simulation results investigated. Also new experimental relation developed to study the cross section and length of flattened wires. It is found that presented relationships related to the properties of investigated materials. New empirical relation for length prediction has a good accuracy especially in more reductions.
  • Hamidreza Asgari Bidhendi Page 69
    Effect of applied voltage and electrolyte composition on electrochemical machining (ECM) of intermetallic compound Nitinol is studied. Oxide film breakdown of Nitinol is firstly defined with the use of cyclic polarization test. Anodic dissolution of Nitinol alloy (50%Ni-50%Ti) in three different solutions basically consist of NaCl is carried out in a potentiostat machine. Machining voltage varied from 2 volts to about 30V (potentials higher than Etranspassive). Machining rate (produced current density), current vs.time curve characterization and final surface finish was of interest for study. It seems that Multi Attribute Decision Making can be used for selection of suitable electrolyte and voltage of ECM. Comparing parameters, the best electrolyte and applied voltage wasof 300 gr/Lit NaCl + 2.4 gr/Lit NaF and 22 to 26 volts. Roughness exsiting over the surface is related to Nitinol microstructure.