نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 7 (زمستان 1387)

یکی از مشکلات دامنگیر صنایع فولادسازی، بلوکه شدن دو لایه کاری و دائمی تاندیش می باشد که موجب مصرف زیاد مواد نسوز و ایجاد هزینه های بالا می شود. این مشکل در اثر استفاده از پیونددهنده های حاوی اکسیدهای زودذوب رخ می دهد، به طوری که در دماهای بالای پروسه ریخته گری پیوسته، در اثر تشکیل فازهای زودذوب و واکنش این فازها با دو لایه کاری و دائمی، در قسمت هایی از تاندیش این دو لایه در هم نفوذ کرده و به هم می چسبند. نفوذ دو لایه در یکدیگر، پروسه تخلیه پوسته باقیمانده را مشکل و در برخی موارد غیرممکن ساخته و باعث آسیب رساندن به لایه دائمی و کاهش عمر مفید این لایه می شود. در تحقیق حاضر به مطالعه و بررسی خواص سه گروه از پیونددهنده های فسفاتی، سیلیکاتی کمپلکس و سولفاتی جهت انتخاب مناسبترین پیونددهنده برای به کارگیری در ترکیب جرم های تاندیش و کاهش مشکلات مربوط به پروسه تخلیه پوسته باقیمانده پرداخته شده است. نتایج مطالعات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز فازی با پراش پرتو ایکس(XRD) نشان داد که در میان پیونددهنده های مورد آزمایش، پیونددهنده سولفات منیزیم پتانسیل بهتری را برای استفاده در ترکیب جرم ها دارا است، به نحوی که این پیونددهنده در دماهای پایین، استحکام فوق العاده ای را ایجاد می کند و در دماهای بالا به دلیل اینکه هیچگونه اکسید زودذوبی را که باعث ایجاد فاز مذاب و بهبود زینترینگ شود با خود به همراه نمی آورد، پروسه تخلیه پوسته باقیمانده راحت تر انجام شده و آسیبی به لایه دائمی نیز نمی رسد.

در تحقیق حاضر، تحولات ریزساختاری منطقه متاثر از حرارت1 (HAZ) و فلز جوش نمونه های جوشکاری GTAW فولاد زنگ نزن 316 با استفاده از پروفیل دمایی به دست آمده از یک مدل انتقال حرارت و جریان سیال مناسب، مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به میزان حرارت ورودی اعمالی، حداکثر اندازه دانه در منطقه متاثر از حرارت در محدوده دو تا چهار برابر اندازه دانه فلز پایه تغییر کرد. بررسی ریزساختار در فلز جوش نشان داد که دو پارامتر گرادیان دمایی و سرعت سرمایش اثر مهمی در پیش بینی مورفولوژی انجماد و اندازه دانه فلز جوش دارند.

مدل سازی روش های شکل دادن فلزات، فرآیندی است که به کمک آن می توان تصویری گویا از مراحل شکل دادن و میزان تاثیر پارامترهای مختلف بر این فرآیند به دست آورد. اغلب مدل های ارائه شده در فرآیند کشش عمیق فلزات، از تغییر ضخامت ورق در حین کشش و نیز از اثرات اصطکاک صرف نظر کرده و با استفاده از مدل های دو بعدی، تحلیلی نامطمئن از این فرآیند را به دست می دهند. در این تحقیق علاوه بر در نظر گرفتن عوامل فوق، با ارائه مدلی سه بعدی، تحلیلی دقیق از فرآیند کشش عمیق استوانه فلزی ارائه شده که در مقایسه با سایر مدل ها، دارای هم خوانی بیشتری با نتایج تجربی است.

در این تحقیق نمونه آلیاژ 70B+0.25%Mn تحت شرایط اتمسفر کنترل شده به روش ریخته گری تبریدی ثقلی در قالب مسی تهیه گردید. سپس تسمه هایی به ابعاد 5×10×50 میلی متر تهیه و بر روی تمامی نمونه ها با استفاده از نورد سرد کاهش سطح مقطع برابر 65% اعمال گردید. پس از نورد، نمونه ها در حمام نمک در دماهای 600، 700 و 800 درجه سانتی گراد و زمان های مختلف بین 2 دقیقه تا 1 ساعت تحت عملیات آنیل هم دما قرار گرفتند و سپس در آب 20 درجه سانتی گراد سرد شدند. بررسی های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری انجام شد و برای محاسبه اندازه دانه، مساحت حدود 450-200 دانه برای هر نمونه به وسیله دنبال کردن مرز دانه ها با استفاده از نرم افزار Clemex اندازه گیری شد. نتایج حاصل از محاسبه اندازه دانه و انرژی اکتیواسیون نشان داد که حضور منگنز با تاثیر بر اتمسفر مرزهای دانه و نیز کاهش انرژی اکتیواسیون موجب تسریع فرآیند رشد دانه در آلیاژ برنج 30-70 خواهد شد. انرژی اکتیواسیون رشد دانه برابر با KJ/mol35/22Qgg= به دست آمده است. درحالی که این انرژی برای برنج 30-70 در محدوده دمایی 700-500 درجه سانتی گراد برابر KJ/mol171 است.

در تحقیق حاضر، تاثیر عملیات حرارتی پیرسازی در زمان ها و دماهای مختلف بر سختی و ریزساختار نایتینول 60 (آلیاژ نیکل- تیتانیم با 60 درصد وزنی نیکل) مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها پس از کارگرم، در دمای 1100 درجه سانتی گراد به مدت 6 ساعت تحت عملیات آنیل انحلالی قرار گرفته اند. سپس در دماهای بین 400 تا 900 درجه سانتی گراد و بین 30 تا 480 دقیقه پیرسازی شده اند. نتایج این بررسی نشان می دهد که با افزایش زمان پیرسازی در دمای ثابت تغییر محسوسی در سختی نمونه ها مشاهده نمی شود. ولی در زمان ثابت، با افزایش دمای پیرسازی ابتدا سختی افت کرده و سپس رو به افزایش می گذارد. این نتیجه در مورد تمامی زمان های پیرسازی صادق می باشد. در دمای ثابت با افزایش زمان پیرسازی رسوب های ایجاد شده در ساختار درشت می شوند. با افزایش دمای پیرسازی اندازه رسوبات ابتدا زیاد شده و سپس کاهش می یابد.

در این پژوهش میزان استحکام چسبندگی پوشش های فولاد زنگ نزن L316 ایجاد شده به روش های پاشش شعله ای و الکترواسپارک (ESD) بر روی سطح فولاد 1248/1 مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. پس از پوشش دادن نمونه های متعدد توسط دو روش یاد شده برای اندازه گیری استحکام چسبندگی از آزمون استحکام چسبندگی به شماره استاندارد ASTM C 633-01 و آزمون خمش به شماره استاندارد ASTM B 489-85 استفاده گردید. همچنین به منظور ارزیابی تغییرات ایجاد شده در پوشش های پاشش شعله ای و الکترواسپارک از دستگاه پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استحکام چسبندگی پوشش های ایجاد شده توسط روش الکترواسپارک بسیار بالاتر از استحکام چسبندگی پوشش های پاشش شعله ای است. بالا بودن استحکام چسبندگی پوشش های الکترواسپارک به علت ذوب و یکپارچه شدن پوشش به زیر لایه، نفوذ عناصر آلیاژی بین زیر لایه- پوشش و ایجاد ساختاری بدون جدایش در فصل مشترک است. در حالی که در پوشش های حاصل از پاشش شعله ای عواملی نظیر ذرات ذوب جزیی شده، فازهای اکسیدی و تخلخل، باعث کاهش استحکام چسبندگی پوشش شده است.

در این تحقیق اثر آلومینیوم بر رفتار رشد دانه برنج 30-70 حاوی ناخالصی آهن مطالعه شده است. نتایج نشان می دهند رفتار رشد دانه در دماهای مختلف متفاوت است، به طوری که در دماهای کم به صورت غیرنرمال بوده ولی با افزایش دما نرمال می شود. همچنین محدوده دمایی این تغییر رفتار با تغییر مقدار آلومینیوم تغییر می کند، به طوری که با افزایش مقدار آلومینیوم این دما افزایش می یابد. وقوع رشد دانه غیرنرمال و تحول آن به رشد دانه نرمال در دماهای بالاتر می تواند به اثر ممانعت ناخالصی روی حرکت مرز دانه ها نسبت داده شود.

خاکستر استخوان از سوزاندن استخوان گاو در محدوده دمایی 450-350 درجه سانتی گراد به مدت 60 دقیقه تولید شد. این ماده سیاه رنگ در دماهای 700، 800، 900 و 1100 درجه سانتی گراد برای تولید هیدروکسی آپاتیت به مدت 90 دقیقه در معرض هوا حرارت داده شد. آنالیز ترکیبی مادون قرمز (FTIR) بر روی پودرهای تولیدی در این دماها انجام گردید. همچنین آنالیز تفرق اشعه ایکس بر روی نمونه های تولیدی در دمای مختلف به منظور بررسی اثر دما بر خواص ساختاری ماده تولیدی انجام گرفت. مشخص گردید پودر حاصله هیدروکسی آپاتیت می باشد. آنالیز ترکیبی طیف سنجی مادون قرمز بر روی این پودرها نشان داد که پودر تولیدی در دمای 800 درجه سانتی گراد عاری از هر گونه ترکیب آلی می باشد. نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس همچنین نشان داد که پودر تولیدی در دمای 800 درجه سانتی گراد، هیدروکسی آپاتیت می باشد. هیدروکسی آپاتیت تولید شده تا دمای 1100 درجه سانتی گراد از لحاظ ساختاری، پایدار می باشد و دانسیته پودر هیدروکسی آپاتیت تولید شده در دمای 800 درجه سانتی گراد، 187/3 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد.