فهرست مطالب

مهندسی متالورژی و مواد - سال بیست و دوم شماره 1 (پاییز و زمستان 1389)

نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال بیست و دوم شماره 1 (پاییز و زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/12/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی رسولی، مهدی دیواندری، حمیدرضا شاهوردی، سیدمحمدعلی بوترابی صفحه 1
    در اسفنج های آلومینیمی، حباب ها در نتیجهی تجزیهی پودر هیدرید تیتانیم (TiH2) در تماس با مذاب آلومینیم تولید می شوند. بنابراین، بررسی این واکنشها نقش مهمی در تعیین سازوکار تجزیهی هیدرید تیتانیم در مذاب آلومینیم دارد. در این تحقیق، پودر هیدرید تیتانیم در بازه های دمایی مختلف، الف): oC700- 750، ب): oC750- 800 و ج): oC800- 1000، در تماس با مذاب آلومینیم قرار داده شد. پس از انجماد مذاب، از جامد ایجاد شده تصویرهای SEM تهیه شد، و بر روی آنها تحلیل EDAX انجام شد. نتایج نشان دادند که هنگام تماس پودر هیدرید تیتانیم با مذاب، لایهی نازکی از TiAl3 در اطراف ذرات پودر ایجاد می شود. در بازهی دمایی (الف)، لایهی TiAl3 تشکیل شده تقریبا پیوسته بود و در نتیجه، فرایند تجزیه با نفوذ درونی (نفوذ اتمها درون لایهی TiAl3) کنترل میشد. در بازهی دمایی (ب)، لایهی TiAl3 از پیوستگی کافی برخوردار نبود و ضخامت کلی آن نسبت به بازهی دمایی قبلی بیشتر بود. در این حالت، پودر حالت نیمه متلاشی شده به خود گرفت. بنابراین، فرایند تجزیه توسط نفوذ درونی و واکنش شیمیایی (واکنش بین مذاب و پودر هیدرید تیتانیم) کنترل میشد. در بازهی دمایی (ج)، لایهی TiAl3 تشکیل شده در اطراف ذرات پودر متلاشی و درون مذاب پراکنده شد. به این ترتیب، فرایند تجزیه در این حالت با واکنش شیمیایی کنترل میشد. با افزایش دمای مذاب، میزان ذرات پودر باقیمانده کاهش یافت. بهدلیل کاهش ضخامت لایهی TiAl3 تشکیل شده در اطراف ذرات پودر و ناپیوستگی آن، سرعت فرایند تجزیه با افزایش دمای مذاب افزایش یافت.
    کلیدواژگان: هیدرید تیتانیم، مذاب آلومینیم، کنترل شیمیایی، کنترل نفوذ درونی، واکنش های فصل مشترک
  • بهزاد طولمی نژاد، علی کریمی طاهری، محمد شاهمیری، حسین عربی صفحه 11
    در این تحقیق، یک مدل ریاضی مبتنی بر معادله های Bezier برای ارائه ی یک میدان سرعت مجاز در تغییر شکل ماده ی مرکب لایه ای آلومینیم- مس- آلومینیم در فرایند حدیده کاری در شرایط کرنش صفحه ای با کانال های زاویه دار هم سان (ECAE) پیشنهاد شده است. با استفاده از ضریب ثابت تیلر، میدان های کرنش و نرخ کرنش بر اساس خطوط جریان و مدل ریزساختاری اصلاح شده ی ETMB برای تحولات نانوساختاری لایه های آلومینیم و مس پیش بینی شده است. نتایج به دست آمده نشان دادند که اندازه ی سلول های نابجایی تشکیل شده در لایه ی مسی از لایه ی آلومینیمی، به ویژه در محل نزدیکی لایه ی آلومینیم به انحنای خارجی قالب و در حالت به کارگیری قالب با زاویه ی انحنای کم تر، کوچک تر است. افزون بر این، نتایج به دست آمده از مدل مربوط به گذرهای مختلف فرایند ECAE هم خوانی مناسبی با نتایج بررسی های ریزساختاری و بافت که از مطالعات TEM و EBSD به دست آمدند، داشت.
    کلیدواژگان: چگالی نابجایی ها، خطوط جریان، آلومینیم، مس، ECAE، ماده ی مرکب لایه ای، بافت
  • حمید خرسند، مصطفی امیرجان، حسن عبدوس صفحه 23
    در این تحقیق، نمونه های مادهی مرکب زمینه مسی با 53 درصد حجمی ذرات تقویت کنندهی WC بهروش رخنه دهی تهیه شدند. چگالی و رسانایی الکتریکی نمونه های مادهی مرکب تولید شده اندازه گیری شدند. افزون بر این، رفتار سایشی مادهی مرکب WC/Cu بهروش سوزن بر روی صفحه با استفاده از صفحهی ساینده از جنس SiC، مطالعه و بررسی شد. بررسی ها نشان دادند که با افزایش دما و زمان رخنه دهی، چگالی نهایی به چگالی نظری نزدیکتر شده و در یک دمای خاص، چگالی با افزایش زمان افزایش مییابد. در نیروی عمودی اعمالی حدود 9 نیوتن، نرخ سایش مادهی مرکب WC/Cu بهطور خطی با افزایش فشار اعمالی افزایش یافت. حضور تخلخل بهدلیل کاهش سطح تماس مؤثر و ایجاد اثر شیار بر روی سطح مادهی مرکب، باعث افزایش سایش شد.
    کلیدواژگان: ماده ی مرکب WC، Cu، رخنه دهی سایش
  • حسین آقاجانی، منصور سلطانیه، فرزاد محبوبی، خانعلی نکویی، حسین معدنی پور صفحه 33
    نیتروژن دهی پلاسمایی یک فرایند ترموشیمیایی است که برای سخت کاری سطحی بسیاری از قطعات صنعتی فولادی استفاده می شود. به منظور بررسی نحوه ی رشد لایه های تشکیل شده در این فرایند، نمونه هایی از جنس فولاد ابزار گرم کار در سه دمای 450، 500 و 550 درجه سانتی گراد، چهار زمان5/2، 5، 5/7 و 10 ساعت و در محیطی با ترکیب گاز N275%-H2 25% با استفاده از دستگاه نیتروژن دهی پلاسمایی پالسی جریان مستقیم در مقیاس نیمه صنعتی، نیتروژن دهی شدند. ضخامت منطقه ی نفوذی و لایه ی ترکیبی و مورفولوژی سطح نمونه ها، با استفاده از میکروسکوپ ها نوری و الکترونی روبشی و فازهای تشکیل شده بر روی سطح به وسیله ی تحلیل پراش اشعه ی X بررسی شدند. افزون بر این، تغییرات ریزسختی نمونه ها از سطح به عمق آن ها اندازه گیری شد. نتایج نشان دهنده ی وقوع فرآیند نفوذ مرزدانه ای در منطقه ی نفوذی نمونه های فولادی بود. سختی در منطقه ی نفوذی با افزایش دما و زمان فرایند افزایش یافت. ضخامت لایه ی سفید نیز با افزایش دما و زمان نیتروژن دهی افزایش یافت. نتایج نشان دادند که شعاع ذرات نیتریدی سطحی با زمان فرایند رابطه ی مستقیم دارد. در این شرایط، مورفولوژی سطح با افزایش دما و زمان، تغییر کرد، و شعاع ذرات نیتریدی تشکیل شده در سطح نیز افزایش یافت.
    کلیدواژگان: فولاد ابزار گرم کار H11، نیتروژن دهی پلاسمایی، لایه ی ترکیبی، منطقه ی نفوذی، نیترید، مورفولوژی سطح
  • زهره بلک، سیدمهدی عباسی صفحه 47
    در این پژوهش، تاثیر ساختارهای اولیهی مارتنزیتی و آستنیتی بر روی میزان کرنش حافظه داری دوطرفه در دو نمونه از آلیاژ نیکل- تیتانیم با 9/49 و 5/50 درصد اتمی تیتانیم که بهصورت خمشی فراوری شدهاند، مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه های تهیه شده به روش ریخته گری در کورهی القایی تحت خلاء، با تغییر شکل خمشی در دو حالت مارتنزیتی و آستنیتی فراوری شدند. تاثیر میزان پیش کرنش اعمالی و تعداد مراحل فراوری در دو حالت مارتنزیتی و آستنیتی نیز بررسی شده است. نتایج بررسی ها نشان دادند که میزان کرنش حافظه داری دوطرفه در آلیاژ غنی از نیکل بیش از آلیاژ غنی از تیتانیم می باشد. افزون بر این، مشاهده شد که فراوری آلیاژ با ساختار اولیهی مارتنزیتی میزان کرنش دوطرفهی بیشتری را نسبت به ساختار آستنیتی نتیجه می دهد. میزانهای پیش کرنش 7/16 و 5/12 درصد و تعداد مراحل بهینهی فراوری 10-15 و 15-25 بهترتیب برای ساختارهای مارتنزیتی و آستنیتی بهدست آمد.
    کلیدواژگان: آلیاژ نیکل تیتانیم، فراوری، رفتار حافظه داری دوطرفه، ساختارهای اولیه مارتنزیتی و آستنیتی
  • مهدی صفری، سیدجمال حسینی پور، حامد دیلمی عضدی، عبدالحمید گرجی صفحه 57
    نمودارهای حد شکل دهی (FLD) ابزار بسیار مفیدی برای پیش بینی شکل پذیری ورقهای فلزی هستند. با این وجود، استفاده از این نمودارها تنها زمانی سودمند است که بارگذاری متناسب باشد، یعنی نسبت بین تنش های اصلی در فرایند شکلدهی ثابت باقی بماند. بنابراین، نمودارهای حد تنش شکل دهی (FLSD) که به مسیر کرنش وابسته نیستند، به کار رفته اند. در این تحقیق، ابتدا نمودار حد شکل دهی برای آلیاژ آلومینیم 3105 به روش تجربی و با استفاده از آزمون کشش خارج از صفحه ی ناکازیما به دست آمد. سپس با استفاده از نظریه ی رفتار موم سان، نمودار حد تنش شکلدهی محاسبه شد. افزون بر این، به کمک معیار شکست نرم و شبیه سازی به روش اجزای محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS، نمودارهای حد شکلدهی و حد تنش شکلدهی برای آلیاژ آلومینیم 3105 پیش بینی شدند. نتایج حاصل نشان دادند که نمودارهای حاصل از اعمال معیارهای شکست نرم تطابق نسبتا خوبی با نتایج تجربی داشته و می توان از آن ها برای پیش بینی قابل قبول نمودارهای حد شکلدهی آلیاژهای آلومینیم استفاده کرد.
    کلیدواژگان: نمودار حد شکل دهی، نمودار حد تنش شکل دهی، معیار شکست نرم
  • محمدرضا سائری، ساسان اطرج، زیارتعلی نعمتی صفحه 73
    دیرگدازهای منیزیا کرومیتی از جمله مهم ترین دیرگدازهایی هستند که در کوره های دوار تولید سیمان به کار می رود. در تحقیق حاضر، رفتار خوردگی این دیرگدازها تحت تاثیر کلینکر بررسی شده است. ابتدا نمونه هایی از جنس این دیرگداز در تماس با کلینکر در دمای Co 1450 به مدت 3 ساعت حرارت داده شدند. سپس سطح خورده شده ی آن ها مورد مطالعه شد. برای تحلیل های فازی از روش XRD و برای بررسی های ریزساختاری از میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به ملحقات تحلیل EDX، استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که حرارت دادن دیرگداز منیزیا کرومیتی به همراه کلینکر، باعث بروز تغییرات ترکیب شیمیایی (میزان اکسیدها) در لایه های سطح آجر می شود. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق، اثر تخریبی کلینکر بر روی دیرگدازهای منیزیا کرومیتی به نفوذ فازهای مذاب در آن ها از میان مرز دانه ها و حفره های موجود در لایه های سطحی آن ها نسبت داده شد.
    کلیدواژگان: منیزیا کرومیتی، دیرگداز، خوردگی، کوره های دوار، کلینکر سیمان
|
  • A. Rasooli, M. Divandari, H. R. Shahverdi, M. A. Boutorabi Page 1
    In aluminum foams, bubbles are formed as a result of the decomposition of TiH2 powder in contact with the molten aluminum. Hence, the study of these reactions has an important effect in determining the mechanism of decomposition of TiH2 inside the molten aluminum. In this research, TiH2 powder was put in contact with the molten aluminum at various temperature ranges, i.e. a)700-750ºC, b)750-800ºC and c)800-1000ºC. After solidification of the melt, the solidified samples were taken for the SEM and EDAX examinations. The results showed that as soon as the TiH2 particles touch the melt, a thin layer of TiAl3 is formed around the particles. At the temperature range of (a), the TiAl3 layer formed was almost continuous, hence, the decomposition process was controlled by internal diffusion (diffusion of atoms within the TiAl3 layer). At the temperature range of (b); the TiAl3 layer had no sufficient continuity and its overall thickness was greater than that for the range (a). In this case, the powder particles had a semi-collapse shape. Consequently, the decomposition process was under the control of both the internal diffusion and the chemical reaction (reaction between the TiH2 powder and the melt). At the temperature range of (c), the TiAl3 layer formed around the TiH2 particles was shattered and finally dispersed within the melt. Therefore, the decomposition process in this case was controlled by the chemical reaction. The amount of remaining powder particles decreased with an increase in the melt temperature. The rate of decomposition process increased with increasing the melt temperature, due to the decrease of the thickness of TiAl3 layer formed around the particles, as well as its non-continuous character.
  • B. Tolaminejad, A. Karimi Taheri, M. Shahmiri, H. Arabi Page 11
    In this research, a mathematical model based on Bezier equations was developed in order to predict the admissible velocity field during the deformation of the aluminum-copper-aluminum laminated composite in a plane strain equal channel angular extrusion (ECAE) process. The strain and strain rate fields were evaluated using the fixed Taylor factor based on the proposed streamline and the modified ETMB microstructural model for the nanostructural changes in aluminum-copper layers. The results showed that the size of the dislocation cells formed in copper layer was smaller than that of the Al layer, especially when the aluminum layer was located adjacent to the outer corner angle and when a lower die angle was used. Furthermore, the results predicted by the model regarding the different passes of ECAE process were in good agreement with the results obtained from the microstructural and textural examinations performed using TEM and EBSD techniques.
  • H. Khorsand, M. Amirjan, H. Abdous Page 23
    In the present study, copper matrix composite samples with 53 volume percent WC reinforcement particles were produced using the infiltration technique. The density and electrical conductivity of the composite samples produced by this technique were measured. Moreover, the wear behavior of WC/Cu composite was investigated using the pin-on-disk method with an abrasive disk made up of SiC. It was found that the final density approaches the theoretical density with an increase in the temperature and time of the infiltration process, and for a given temperature, the density increases as the time increases. For an applied normal load of 9 N, the wear rate of WC/Cu composite increases linearly with the applied load. The presence of porosity increased the wear rate of the composite due to a decrease in the effective contact surface and induced notch effect on the composite surface.
  • H. Aghajani, M. Soltanieh, F. Mahboubi, Kh. A. Nekouee, H. Madanipour Page 33
    Plasma nitriding is a thermochemical process that is used for surface hardening of many industrial steel components. In this study, hot work tool steel samples were plasma nitrided at 450, 500 and 550 oC temperatures, for 2.5,5,7.5 and 10 hours in a 75%N2-25%H2 gas atmospheve inside a pulsed DC vessel in order to determine the growth mechanism of surface layers. Diffusion zone, compound layer and surface morphology were studied by using optical and scanning electron microscopes. The phases formed in the nitriding process were determined by XRD method. In addition, the microhardness changes from surface to the centre of the samples were measured. Results showed that nitrogen has diffused in the substrate material via grain boundary diffusion mechanism.The surface hardness and the depth of hardened layer increased with an increase in the nitriding temperature and time. Moreover, the thickness of the compound layer increased by increasing the temperature and time. It seems that the radius of nitride particles on the surface is direethy related to the processing time. By increasing the nitriding temperature and time, surface morphology was changed and the radius of nitride particles on the surface also increased.
  • Z. Balak, S.M. Abasi Page 47
    In this article, the influence of martensitic and austenitic structures on two-way shape memory strain in two Ni-Ti alloys with 49.9 and 50.5 at% Ti trained by bending were investigated. The samples prepared with VIM (Vacuum Induction Melting) were trained in martensitic and austenitic conditions by applying bending deformation. The effects of pre-strain level and number of training cycles in martensitic and austenitic conditions were also studied. The results showed that the two-way shape memory strain in the Ni-rich alloy is greater than that of the Ti-rich alloy. In addition, it was observed that training the martensitic microstructure results in higher two-way shape memory strain when compared to the austenitic structure. The pre-strain values of 16.7 and 12.5 % and the optimum training cycles of 10-15 and 15-25 were obtained for the cases of martensitic and austenitic structures, respectively.
  • M. Safari, S. J. Hosseinipour, H. D.Azodi, A. Gorji Page 57
    Forming limit diagrams (FLDs) are very powerful tool for prediction of the formability of sheet metals. However, it has been shown that FLD diagrams are valid only for proportional loadings during which the ratio between the principal stresses remains constant throughout the forming process. Therefore, forming limit stress diagrams (FLSDs), which are independent of the straining path, have been developed. In this work, the forming limit diagram for aluminum alloy 3105 was first obtained experimentally using the Nakazima out-of-plane test. The forming limit stress diagram was then calculated by the application of plasticity theory. In addition, the FLDs and FLSDs for AA3105 were simulated using ABAUUS finite element software through the application of a ductile fracture criterion. The results showed that the diagrams obtained by the application of the ductile fracture criterion are relatively in good agreements with the experimental results, and hence, can be successfully used for the prediction of forming limit diagrams of the aluminum alloys.
  • M. R. Saeri, S. Otroj, Z. A. Nemati Page 73
    The MgO-Cr2O3 refractories are amongst the most important refractory materials that are used in rotary furnaces in the cement production line. In this research, the corrosion behavior of these refractories was studies under the influence of clinker. A number of refractory samples with clinker were first heated at 1450C for 3 hours. The sample's cross section were then examined. The XRD technique was used for the phase analysis and the scanning electron microscope (SEM) equipped with the EDX facility was employed for the microstructural analysis. The results showed that the chemical composition (the amounts of oxides) was changed in the brick's surface layers when the MgO-Cr2O3 refractory material with the clinker was heated. In addition, the detrimental effect of clinker on the MgO-Cr2O3 refractories was attributed to the diffusion of the liquid phases through the grain boundaries and the pores which were present in their surface layers.