فهرست مطالب

مهندسی متالورژی و مواد - سال بیست و یکم شماره 1 (پاییز و زمستان 1388)

نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال بیست و یکم شماره 1 (پاییز و زمستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1388/10/11
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید عبدالکریم سجادی، ابوالفضل باباخانی، سید محمدرضا یوسف ثانی صفحه 1
    سوپرآلیاژ IN738LC برای ساخت پره های ردیف اول توربین گازی مورد استفاده قرار می گیرد. ریزساختار این پره ها پس از کارکرد طولانی مدت، حدود 20000 ساعت، تغییر می کند. تغییر ساختار به گونه ای است که پره ها عملا استحکام مطلوب خود را از دست می دهند. با توجه به قیمت بالای پره ها، بازیابی نسبی ریزساختار آنها به وسیله عملیات حرارتی مفید به نظر می رسد. بنابراین در این پژوهش تاثیر متغیرهایی نظیر: دما و زمان مرحله همگن سازی، سرعت سرد کردن از دمای همگن سازی، دما و زمان مرحله حل سازی جزئی، سرعت سرد کردن از دمای حل سازی، و دما و زمان مرحله پیرسازی روی ریزساختار سوپر آلیاژ یاد شده مورد تحقیق قرار گرفت. به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ریزساختار نمونه هایی از پره های کارکرده توربین گازی قبل و بعد از اعمال سیکل های مختلف عملیات حرارتی محلول سازی و پیرسازی مورد بررسی دقیق قرار گرفت. نتیجه این مطالعه منجر به دستیابی به سیکل بهینه برای ایجاد ساختار مطلوب اولیه شد. افزون بر این، برای اطمینان از تاثیر سیکل بهینه عملیات حرارتی، آزمایش خزش روی نمونه های تهیه شده از پره نو و نمونه های تهیه شده از پره مستعمل عملیات حرارتی شده انجام شد که مقایسه نتایج، تاثیر مثبت سیکل بهینه را در بازیابی پره ها تایید نمود.
  • حسن غیاثی، مسعود مصلاییپور یزدی، علی اصغر نجفزاده، محمد فرخ، امیرحسین کوکبی، محمد قربانی صفحه 11
    وان گالوانیزه یکی از اجزای اصلی فرآیند گالوانیزه گرم بوده و جوشکاری مرحله نهایی در ساخت آن است. در این تحقیق، اثر پارامترهای مختلف جوشکاری همچون طرح پخ و ترکیب شیمیایی الکترود بر خواص مکانیکی، ریزساختار و مقاومت به خوردگی مواضع جوشکاری شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشاندهنده مؤثرتر بودن طرح پخ X متقارن نسبت به طرح پخ X نامتقارن بود؛ هر چند هر دو طرح پخ خواص مکانیکی مورد نیاز برای قطعات جوشکاری شده را فراهم نمودند. نتایج بررسی های غیر مخرب دلیل بر عاری بودن مواضع جوش از عیوبی همچون حفره، آخال، نفوذ ناقص و غیره بود. انجام آزمایش های مختلف با استفاده از سه نوع الکترود نشان داد که الکترود Nilsil از الکترودهای آما 1531 و 2000 در ایجاد اتصالی مطلوب مؤثرتر است. افزون بر این، انجام آزمایش های خوردگی نشان داد که عنصر سیلیسیم نامطلوبترین عنصر در مقاومت به خوردگی اتصالات جوشکاری شده است.
  • سید محمدحسین میرباقری، مریم باری، نگار اشعری آستانی صفحه 23
    در پژوهش پیش رو کوشش شده است مکانیزم شکست ناشی از خستگی حرارتی بدون قید با دامنه حرارتی بالا بین صفر تا 900 در قطعات چدن خاکستری ارائه شود. به این منظور نمونه هایی از چدن GG25 با ابعاد 5520 میلیمتر تراشکاری شد. سپس با ایجاد شکافی به ضخامت 3/0 میلیمتر در وسط آن ها و به عمق 5/2 میلیمتر، عملیات خستگی حرارتی از دمایC ̊900 و کوئنچ کردن در دو محیط مختلف، یکی محیط آب یخ و دیگری دوغاب ضداکسیداسیون، بر نمونه های چدنی انجام گرفت. در سیکل های مختلف، ساختار نمونه در اطرف گرافیت ها و زمینه فلزی مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر متالوگرافی الکترونی و آزمون میکروسختی نشان می دهند مکانیزم خستگی حرارتی در چدن یاد شده به این صورت است که با اعمال شوک حرارتی در دمای بالا فاز Fe3C به کربن و فریت تجزیه می شود. سپس با رسوب کربن روی گرافیت های آزاد اولیه، ساختار پرلیتی اولیه ریختگی به فاز نرم فریتی تبدیل می شود و به علت اختلاف ضرایب انبساط حرارتی گرافیت و فریت، ترک های ریزی در مرز بین گرافیت و زمینه فلزی جوانه زنی، رشد و اشاعه می یابند که در نهایت منجر به شکست نمونه ها می شوند. اما در مورد نمونه هایی که سطح آن ها با ماده ضداکسیداسیون پوشش داده نشده بود (محیط آب یخ) پدیده اکسیداسیون داغ از تمام سطوح شروع و به عمق ماده پیشروی می کند؛ به طوری که مکانیزم غالب در شکست نمونه ها به جای خستگی حرارتی، پدیده خوردگی اکسیداسیون داغ خواهد بود.
  • غلامرضا خیاطی، ابوالقاسم عطایی، سعید حشمتی منش، سعید شیبانی صفحه 39
    در این تحقیق فلز منیزیم برای اولین بار در کشور به روش احیای سیلیکوترمیک تحت خلا از دولومیت تکلیس شده (دولومی) استخراج شده است. در این روش، مواد اولیه بعد از مخلوط شدن به صورت بریکت تبدیل شده و سیلیسیم موجود در فروسیلیس باعث احیای دولومی می شود. محصول واکنش احیا، منیزیم فلزی است که به صورت فاز گازی در کندانسور جمع آوری می گردد. به منظور بهینه سازی فرآیند تولید و مدل سازی تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند دما، زمان، دانسیته بریکت ها و میزان فروسیلیس مورد استفاده در ساخت بریکت ها بر راندمان احیا و راندمان سیلیسیم، از روش طراحی آزمایش ها استفاده شده است. داده های ورودی در این روش، مقادیر تجربی به دست آمده از فرآیندهای احیا متفاوت بوده که شرایط پارامترهای عملیاتی در آنها با استفاده از طراحی آزمایش ها مشخص شده است. به منظور بررسی صحت مدل استفاده شده، مقادیر محاسبه شده توسط مدل با نتایج عملی به دست آمده در احیا با پارامترهای عملیاتی متفاوت مقایسه و شرایط بهینه تولید منیزیم تعیین شده است.
  • علی رسولی، مهدی دیواندری، حمیدرضا شاهوردی، سید محمد علی بوترابی صفحه 49
    دستیابی به مکانیزم تجزیه حرارتی پودر هیدراید تیتانیم، نقش مهمی در مراحل مختلف ساخت فوم های فلزی آلومینیمی، به ویژه تعیین مناسب ترین شرایط عملیات حرارتی اولیه پودر، دارد. در این تحقیق نمودارهای STA پودر هیدراید تیتانیم، با سرعت حرارت دهی 10 درجه بر دقیقه در حضور گاز آرگون با خلوص 99/99%، و همچنین نمودارهای STA برای پودر هیدراید تیتانیم، با سرعت های حرارت دهی 5، 10، 20، 25 و 30 درجه بر دقیقه، در هوا، رسم شدند. افزون بر تهیه نمودار های یاد شده به منظور بررسی دقیق تحولات هیدراید تیتانیم تا دمای oC500، نمودار DSC با سرعت 10 درجه بر دقیقه رسم شد. نتایج نشان می دهد که پودر هیدراید تیتانیم با ترکیب شیمیایی TiH1.924 در گاز آرگون طی دو مرحله TiH1.924→δ-TiHX→α-Ti به ترتیب در دماهای oC534 و oC642 تجزیه می شود. مکانیزم رفتار تجزیه حرارتی پودر هیدراید تیتانیم در هوا پیچیده بوده و با تجزیه آن در گاز آرگون بسیار متفاوت است. به نظر می رسد خروج گاز هیدروژن از هیدراید تیتانیم در هوا طی 8 مرحله به ترتیب در دماهای 285،460،550،660،690،720،750 و 825 درجه سانتیگراد انجام می شود. در نمودار DTG یک مقدار کمینه، تقریبا در دمای oC835، مشاهده می شود که حاکی از کاهش شیب افزایش وزن پودر با دما است. به نظر می رسد مکانیزم رفتار تجزیه حرارتی پودر هیدراید تیتانیم تحت کنترل دو عامل نفوذ داخلی (نفوذ اتم های هیدروژن و اکسیژن درون لایه های محلول جامد، اکسیدی و هیدراید تیتانیم) و واکنش شیمیایی (اکسیداسیون) قرار دارد. دمای خروج گاز هیدروژن از هیدراید تیتانیم (تجزیه هیدراید تیتانیم) در هوا نسب به گاز آرگون در مرحله اول از oC534 به oC550 و در مرحله دوم از oC642 به oC660 افزایش می یابد. بر اساس نتایج این تحقیق به نظر می رسد مناسب ترین دما، برای عملیات حرارتی اولیه پودر هیدراید تیتانیم در هوا، دماهای بین oC300 تا oC500 باشد.
  • محمدعلی صفرخانیان، مسعود گودرزی، سید محمدعلی بوترابی صفحه 63
    جوشکاری اصطکاکی اختلاطی به طور وسیعی برای آلیاژهای آلومینیم به ویژه برای آن گروه از آلیاژهای آلومینیم که روش های جوشکاری ذوبی برای آنها مناسب نمی باشد، مانند آلیاژ آلومینیم 2024، کاربرد دارد. با وجود حذف عیوب محل اتصال در این روش جوشکاری، نرم شدن منطقه تحت تاثیر حرارت، می تواند یک مسئله غیرقابل پذیرش باشد. یکی از روش های برطرف کردن نرم شدن منطقه تحت تاثیر حرارت، عملیات حرارتی بعد از جوشکاری است؛ اما گزارش شده است که در حین عملیات انحلالی دانه های بسیار ریز در منطقه اتصال ناپایدار می باشند. در این تحقیق اثر سرعت دورانی ابزار بر ریزساختار منطقه اتصال آلیاژ 2024-T8 به ضخامت mm 5، قبل و بعد از عملیات حرارتی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که خرد شدن ذرات بین فلزی در منطقه اتصال حین فرایند جوشکاری اصطکاکی اختلاطی اتفاق افتاده و با افزایش سرعت دورانی ابزار شدت خرد شدن ذرات بین فلزی و اندازه دانه های منطقه اتصال افزایش می یابد که منجر به پایداری دانه های منطقه اتصال حین عملیات حرارتی می شود.
  • سیدمحمدحسین میر باقری، مریم مجیدیان صفحه 73
    هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر نرخ سرد شدن و حضور گاز هیدروژن درعامل گاززدا طی فرآیند ریخته گری، بر فاصله بین دندریتی و دانسیته حفره های انقباضی و خواص مکانیکی کامپوزیت پایه آلومینیوم می باشد. به این منظور ابتدا نمونه ای به شکل گوه طراحی شد. سپس، کامپوزیت یاد شده تهیه و در دو شرایط مختلف گاززدایی با گاز Ar-100% و گاز در قالب فلزی از جنس چدن ریخته گری شد. قبل از ذوب ریزی در چند مکان مختلف داخل گوه ترموکوپل هایی کار گذاشته شد تا به کمک یک سیستم ثبت اطلاعات، تاریخچه حرارتی گوه در حین ریخته گری در کامپیوتر ضبط شود. سپس آزمون های صلبیت و سختی روی مکان های مختلف گوه انجام شد. در انتها با بررسی ریزساختار کامپوزیت در مکان های یاد شده ارتباط خواص مکانیکی باریز ساختار و قدرت سرد شدن کامپوزیت مدلسازی شد. نتایج نشان می دهد در سرعت های سرد شدن بین 2 تا 5/2 درجه سلسیوس بر ثانیه؛ اثر مخرب ریزحفره های ناشی از عامل گاز زدای بر خواص مکانیکی به حداقل می رسد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت پایه فلزی، حفره انقباضی، دندریت، ریخته گری، نرخ سرد شدن
  • علیرضا کیانی رشید صفحه 89
    MTDATA، بسته نرم افزاری قدرتمندی برای محاسبه شرایط تعادلی و دیاگرام های فازی است. این نرم افزار برای بررسی استحاله های فازی یا شبیه سازی فرآیند ها قابل استفاده است که بستگی به نوع پایگاه داده هایی دارد که در اتصال با آن ها می باشد. در این تحقیق نمودارهای فازی سیستم آهن- کربن- آلومینیوم- سیلیسیم (Fe-C-Al-Si) با به کار بردن نرم افزار MTDATA و استفاده از پایگاه داده های SGTE محاسبه گردیدند تا فازهای موجود در دماهای متفاوت و محدوده ترکیب شیمیایی مورد نظر و در شرایط تعادلی تعیین شوند. مشاهده گردید که افزایش آلومینیوم باعث تغییرات تعادلی آهن – کربن در این ترکیبات آلیاژی می شود. ناحیه آستنیت با افزایش آلومینیوم کوچک تر شده و برای چدن های حاوی حدودAl 88/4% یا بیش تر هیچ نشانی از یک ناحیه آستنیتی دیده نمی شود. نتایج تجربی حاصل از عملیات حرارتی و دیلاتومتری در تلفیق با مشاهدات انجام گرفته با میکروسکوپ های نوری و الکترونی گواه توافق خوب نمودارهای فازی محاسبه شده برای مقادیر کم و مقدار بالای Al 16/6% می باشد. به هرحال محاسبات انجام شده برای Al 88/4% با مشاهدات اختلاف نشان می دهد و آزمایش ها با آلیاژ حاوی این مقدار آلومینیوم بیانگر این نکته است که استحاله های آستنیتی در این آلیاژ اتفاق می افتد، درحالی که شاهدی بر حضور ناحیه γ در نمودار فازی محاسبه شده وجود ندارد.
|
  • Seyed Abdolkarim Sajjadi, Abolfazl Babakhani, S. Mohammad Reza Yousef Sani Page 1
    The Ni-base superalloy IN738LC is employed in manufacturing of the first stage blades of high power gas turbines. Its microstructure changes after 20000 hours in high temperature service. The microstructure degeneration is so that the blades loose their appropriate strength. Regarding their high price, microstructure recovery by heat treatment is a valuable job. Therefore, in this research, the effects of heat treatment parameters such as: time and temperature of homogenization, partial solution and aging temperatures, and cooling rate from homogenization and solution temperatures on the microstructure of the alloy are investigated. Microstructure of some specimens from used blades before and after applying of different heat treatment cycles was studied by SEM. Its results led to obtaining of the optimum cycle for producing optimum microstructure. Also, to verify the effect of the optimum cycle, creep test was carried out on the samples extracted from unused blades and on the samples extracted from used blades after applying the optimum heat treatment cycle. Comparison of the results confirmed the effectiveness of the optimum heat treatment cycle in rejuvenation of the blades.
  • Hasan Ghiasi, Masoud Mosallaiee Pour, Ali Asghar Najaf Zade, Mohammad Farokh, Amir Hosin Kokabi, Mohammad Ghorbani Page 11
    Galvanizing kettle is one of the main components of hot dip galvanizing process. Welding is the final stage in galvanizing kettle fabrication. In the persent research the effect of various welding parameters such as bevel pattern and chemical composition of filler metal on mechanical properties, microstructure and corrosion resistance of welded galvanized steel were investigated. Results showed that symmetry bevel pattern is more effective than the non-symmetry one in developing desired properties in welding zone. Although both patterns developed acceptable mechanical properties in welded coupons. NDT results confirmed that welding zone is free from defects such as porosity, inclusion trapping, lack of penetration and etc. Various tests on the electrode type showed Nilsil electrode is more effective than AMA 1531 and 2000 electrodes in producing sound joints. Corrosion tests showed that silicon is the most detrimental element on corrosion resistance of welded coupons.
  • S. Mohammad Hosin Mirbagheri, Maryam Bari, Negar Ashari Astani Page 23
    In this paper a mechanism for fracture of GG25 Gray Iron has been presented under the non-constrained thermal shock. In order to constrain the residual stress on the Cast Iron matrix a notched sample with dimensions 5*5*20 mm from the GG25 were designed and machined. The notch had dimensions of 0.3 mm thickness and 2.5 mm depth. Then the samples were thermal shocked between cycles 900˚C and 0˚C in the ice-water and the non-oxidation slurry. Results of SEM metallographic and micro hardness show that thermal shocks can cause the Fe3C phase decomposition to carbon and ferrite. The precipitating of carbon on initial free graphite flakes can cause the growth and toughness of the graphite flakes. Then, due to difference of thermal expansion between the graphite and the ferrite, at the interface, micro cracks propagate into the ferrite phase and leads to fracture. However, dominant phenomenon for the quenched samples into the ice-water was the hot oxidation
  • Gholam Reza Khayati, Abolghasem Ataie, Said Heshmati Manesh, Said Shaibani Page 39
    In production of magnesium by vacuum silicothermic reduction of calcined dolomite, Pidgeon process, experimental parameters such as temperature, time, density of briquettes and the ratio of stoichiometric requirement of silicon can be employed to control reduction efficiency and silicon efficiency. To model the effects of these parameters on reduction process, a basic statistical approach was utilized. Experimental data are inputs to the model. What about response of The model was compared with actual reduction data, in which temperature, time, density of briquettes and the ratio of stoichiometric requirement for reduction, were varied. A statistical "design of experiments" approach was undertaken in process experimentation and the optimium conditions of Pidgeon process were determined
  • Ali Rasoli, Mehdi Divandari, Hamid Reza Shahverdi, S.Mohammad Ali Boutorabi Page 49
    Understanding the thermal decomposition mechanism of titanium hydride, especially determining of the best conditions of the primary heat-treatment of this material, would be an important step on the process of production of Al foams. In this research, the STA diagram of titanium hydride powder with the heating rate of 10ºC/min in the presence of Argon gas with %99.99 purity and, also, STA diagrams of this powder with the heating rates 5, 10, 20, 25, 30ºC/min at air were determined. In addition, the DSC diagram with the heating rate of 10ºC/min at 500ºC was studied and determined. Results showed that titanium hydride powder (TiH1.924) decomposes in two stages TiH1.924→δ-TiHX→α-Ti, at 534ºC and 624ºC, respectively. The thermal decomposition mechanism of TiH2 complexes, in conventional atmosphere, is quite complex and different in comparison with the similar condition in the Argon gas. In the presence of air, hydrogen comes out from titanium hydride during eight stages. In the DTG diagram a minimum was noticed, at the temperature of 835ºC, which can be the sign of reducing of the rate of oxidation and weight gaining of the powder. The thermal decomposition mechanism of TiH2 powder seems to be under control of both internal diffusion (diffusion of hydrogen and oxygen atoms within the layers of α solid solution, titanium oxide and titanium hydride) and the chemical reaction (titanium oxidation). The temperature of hydrogen excretion from TiH2, in the presence of air, increased relative to its excretion, in the presence of the argon gas at the first stage from 534ºC to 550ºC and at the second stage from 642ºC to 660ºC. Based on the results of this work it seems that the most appropriate temperature, for the primary heat treatment of TiH2 powder, is between 300-500ºC
  • Mohammad Ali Safarkhanian, Masoud Goodarzi, S. Mohammad Reza Boutorabi Page 63
    Friction stir welding (FSW) can be used to join aluminum alloys such as Al-2024 that are hard to weld by conventional fusion welding. Although this welding process can eliminate defects, the softening problem of heat-affected zone can be a non-acceptable problem. To recover the strength of joint, one option is fully post weld heat treatment of welded components. However, it has been reported that fine grains in the stir zone are not stable during solution treatment. In this study, a 2024-T8 aluminum alloy with 5 mm thickness is selected as the experimental material for FSW to reveal the effect of rotational speed of tool before and after post weld heat treatment on the microstructure of stir zone. It was found that the particles are broken up during friction stir welding, and the severity of the breaking up of particles and grain size in the stir zone increase with increasing rotational speed. Consequently stability of grains increases
  • S. Mohammad Hosin Mirbagheri, Maryam Majidian Page 73
    In this paper, effect of cooling rate on dendrite arm space, porosities density and mechanical properties of composite has been investigated during degassing with H2. For this purpose a wedge sample was designed, and then the composite was cast under two degassing conditions: i. 100%Ar, ii.. Before pouring, some thermocouples were placed into the wedge. Then thermal history of the wedge was saved in a computer using a data acquisition system which connected to the thermocouples. Then hardness and stiffness tests were conducted on the wedge. Finally, microstructures of the composites were investigated and relations between mechanical properties and cooling rate of composites were extracted. In the case of, results show effect of the micro-porosities on the mechanical properties will be omitted when the cooling rate controlled between
  • Ali Reza Kiani-Rashid Page 89
    MTDATA is a powerful software package for equilibrium conditions and phase diagram calculations. It can be applied in phase transformation or process simulations depending on the kind of databases they are connected to. The iron-carbon-aluminium-silicon (Fe-C-Al-Si) phase diagrams were calculated using MTDATA software and SGTE databases to determine the phases that are present at various temperature and composition ranges in equilibrium conditions. It was observed that the iron-carbon equilibrium could be modified by addition of aluminum. The austenite region decreased with increasing Al content, and in the case of cast irons containing about 4.88%Al or more, the austenite zone was disappeared. Further results obtained from heat treatment cycles and dilatometry examinations together with optical and electron microscopic investigations showed a good agreement with the calculated phase diagrams for low as well as high (6.16%)Al addition. However, there was a difference between the observations made for 4.88%Al. Experiments conducted on an alloy containing this Al content showed that the austenitic reaction occurred in the alloy, whereas no evidence was found for the -region in the corresponding phase diagram.