فهرست مطالب

مهندسی متالورژی و مواد - سال بیست و هشتم شماره 2 (بهار و تابستان 1396)

نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال بیست و هشتم شماره 2 (بهار و تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/19
  • تعداد عناوین: 10
|
  • علمی و پژوهشی
  • پریسا رادمهر، علیرضا ذاکری، سمیه اعلم الهدی صفحات 1-12
    در این تحقیق کامپوزیت TiAl/Al2O3 از طریق فعال سازی مکانیکی مخلوط پودری TiO2-Al و گرمایش مایکروویوی بدست آمد. مخلوط پودری اولیه پس از آسیاکاری به صورت قرص های استوانه ای شکل فشرده شد و سپس تحت گرمادهی مایکروویو قرار گرفت. از آنالیزهای پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی جهت بررسی ساختاری نمونه ها پس از سنتز استفاده شد. اثر شدت فعال سازی بر زمان اشتعال نمونه ها و ترکیب فازی کامپوزیت سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین درصد حجمی فازهای تشکیل شده با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس و نرم افزار محاسبه شد. نتایج تشکیل محصول کامپوزیتی و حضور فاز TiAl و ذرات آلومینا را تایید کرد. فاز غالب تشکیل شده در نمونه ها آلومینا با مقدار حدود 75-65 درصد حجمی و مقدار ترکیب بین فلزی تیتانیم آلومیناید بین 30-18 درصد حجمی متغیر بود. همچنین معلوم شد که افزایش شدت فعال سازی زمان اشتعال را ابتدا کاهش و سپس افزایش می دهد. در شرایط بهینه با زمان اشتعال 27 ثانیه، محصول کامپوزیتی از ساختار یکنواخت تر و با تخلخل کمتری برخوردار بوده و شامل 2/23% :TiAl و 6/69% :Al2O3 می باشد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت تیتانیم آلومیناید-آلومینا، سنتز احتراقی، فعال سازی مکانیکی، گرمایش مایکروویوی
  • محسن قنبری حقیقی، سعید شبستری، محمدرضا ابوطالبی صفحات 13-26
    جوانه زنی دانه های سرگردان در فرآیند رشد تک بلور به روش بریجمن در سرعت رشد 3، 5 و 7 میلی متر بر دقیقه مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی ها نشان دهنده کاهش گرادیان دمایی در اثر افزایش سرعت حرکت نمونه از کوره و جوانه زنی دانه های سرگردان در جلوی جبهه رشد دانه-های ستونی است. بررسی های عملی رشد تک بلور سوپرآلیاژ پایه نیکل نشان داد که سرعت رشد 3 میلی متر بر دقیقه منجر به ایجاد ساختار تک بلور با جهت بلوری نزدیک به >001< در راستای خروج حرارت می شود. در سرعت های رشد بیش از 3 میلی متر بر دقیقه، جوانه زنی دانه هم محور رخ می دهد.
    کلیدواژگان: رشد تک بلور، دانه های سرگردان، گرادیان دمایی، سرعت رشد، شبیه سازی عددی
  • رحیم اعرابی جشوقانی، حمید پیرنجم الدین، حسن قهوه چیان، حمیدرضا شاهوردی صفحات 27-36
    در این پژوهش تاثیر نرخ سرمایش و مقدار مس بر ریزساختار آلیاژ Zn–27%Al با استفاده از ریخته گری تبریدی در قالب ماسه ای بررسی شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که با کاهش نرخ سرمایش، فاصله بازوهای دندریتی و درصد فازهای بین دندریتی افزایش یافت. همچنین افزودن مس به میزان 1 درصد وزنی تغییر قابل توجهی در ساختار ایجاد نکرد در حالیکه افزودن مقادیر 2 و 4 درصد وزنی منجر به تشکیل رسوب -CuZn4Ԑ در نواحی بین دندریتی شد. علاوه براین با کاهش نرخ سرمایش، مورفولوژی رسوبات Ԑ از حالت نیمه ورقه ای به کروی شکل تغییر کرد.
    کلیدواژگان: ریخته گری تبریدی، آلیاژ ZA27، ریزساختار، نرخ سرمایش
  • میمنت سادات محسن زاده، محمد مزینانی صفحات 37-48
    به دلیل اینکه تاب کاری میان بحرانی یکی از مراحل عمده تولید فولاد دوفازی به شمار می رود، مطالعه تشکیل آستنیت در این فولادها از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق، تاثیر میزان نورد سرد اولیه و دمای تاب کاری بر تشکیل آستنیت در فولاد ساده کم کربن مورد بررسی قرار گرفت. برای اینمنظور، ورق های فولادی بهمیزانهای متفاوتی نورد سرد شدند و در دماهای مختلف تحت عملیات تاب کاری میان بحرانی قرار گرفتند و سپس، در محلول آب نمک و یخ سریع سرد شدند. برای بررسی روند گسترش ریزساختار و نیز، تعیین تاثیر عوامل مختلف بر جوانه زنی و رشد آستنیت (مارتنزیت در دمای اتاق)، نمونه ها در طول عملیات تاب کاری در بازه های زمانی مشخصی سریع سرد شدند و برای بررسی های ریزساختاری، مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان دادند که انجام نورد سرد و فرایندهای دیگری که افزون بر تشکیل آستنیت، حین مراحل مختلف هنگام گرمایش نمونه تا دمای استحاله، اتفاق می افتند، می توانند بهمیزان زیادی ریزساختار اولیه و در نتیجه، نحوه جوانه زنی و رشد آستنیت را تحت تاثیر قرار دهند. در ریزساختار فولادهای نورد نشده و نورد شده بهمیزان 50 درصد، آستنیت (مارتنزیت در دمای اتاق) در محل توده های پرلیت تشکیل شد، اما در ریزساختار فولاد نورد شده بهمیزان 70 درصد، کروی شدن لایه های سمنتیت باعث شد تا آستنیت از ریزساختاری شامل ذرات سمنتیت در زمینه فریتی تشکیل شود. در این حالت، جوانه زنی و رشد آستنیت به طور عمده در مرز دانه های فریت زمینه صورت گرفت. افزون بر این، مشخص شد که دمای تاب کاری میان بحرانی تاثیر قابل ملاحظه ای بر سینتیک تشکیل آستنیت دارد. سینتیک تشکیل آستنیت با استفاده از روش (Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogrov) JMAK مدل سازی شد. بر اساس نتایج مدل سازی مشخص شد که تغییر ریزساختار فولاد بوسیله ی انجام نورد سرد تاثیر قابل ملاحظه ای بر سرعت تشکیل آستنیت در طول تاب کاری میان بحرانی دارد.
    کلیدواژگان: فولاد دوفازی، تشکیل آستنیت، نورد سرد، تاب کاری میان بحرانی، گسترش ریزساختار
  • مصطفی محمودیان، احد قائمی، شاهرخ شاه حسینی صفحات 49-62
    در این تحقیق عوامل موثر در ایجاد آلاینده های کربنات و اگزالات در فرآیند بایر مجتمع آلومینای جاجرم تعیین شده است. در حذف شیمیایی کربنات و اگزالات سدیم محلول در لیکور آلومینات سدیم به طور جداگانه از آلومینات باریم با ساختارهای Ba2Al2O5، Ba2Al4(OH)16 و BaAl2O4، آلومینات کلسیم (Ca3Al2(OH)12) و فسفات سدیم (Na3PO4) و آهک استفاده گردید. بررسی اثر دما، غلظت سود کاستیک، آلومینا و کربنات سدیم نشان داد، استفاده از آلومینات باریم با ساختار Ba2Al4(OH)16 با راندمان 2/80 % حذف کربنات و استفاده از فسفات سدیم و آهک با راندمان 1/56% در حذف اگزالات بیشترین راندمان را دارا می باشند. نتایج همچنین نشان دادند 9/66% کربنات ورودی از آهک بوده و بوکسیت نیز عامل 9/99% از اگزالات سیکل بایر می باشد.
    کلیدواژگان: فرآیند بایر، کربنات، اگزالات، آلاینده، روش شیمیائی
  • ایمان فرح بخش، علیرضا ذاکری صفحات 63-82
    در دهه اخیر، عملیات پوشش دهی سطوح با استفاده از فرآیند آلیاژسازی مکانیکی که در این مقاله «پوشش دهی مکانیکی سطح (Surface Mechanical Coating (SMC))» معرفی شده است، به عنوان روشی نوین و بنیادی مورد توجه برخی از محققین قرار گرفته است. در تحقیق پیش رو، بررسی تاثیر پارامتر سرعت آسیاکاری بر فرآیند پوشش دهی مکانیکی سطح (SMC) در بازه 200 تا 500 دور بر دقیقه برای دو مدت زمان 20 و 60 ساعت آسیاکاری مدنظر واقع شده است. از آنجایی که افزایش سرعت آسیاکاری منجر به افزایش انرژی وارده به پودر و همچنین افزایش دمای محفظه می گردد، لذا تغییرات ریزساختاری و ترکیبی در پودر و پوشش اجتناب ناپذیر است. بدین منظور جهت بررسی های ساختاری و ترکیبی از آنالیز پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکرو آنالیزر پروب الکترونی استفاده گردید. لازم به ذکر است که، به منظور انجام عملیات پوشش دهی، از پودر مس به همراه گلوله نیکل استفاده گردید و بررسی ها از چهار منظر مختلف مورد توجه قرار گرفت؛ سطح خارجی پودر و گلوله و سطح مقطع برشی پودر و گلوله. نتایج نشان داد که تکمیل تشکیل محلول جامد Cu-Ni برای نمونه های با مدت زمان 20 ساعت آسیاکاری، در سرعت 400 دور بر دقیقه و برای نمونه های با مدت زمان 60 ساعت آسیاکاری، در سرعت 300 دور بر دقیقه حاصل گردیده است. همچنین مشخص گردید که در نمونه با 60 ساعت آسیاکاری در سرعت 400 دور بر دقیقه ضخیم ترین پوشش (حدود 220 میکرومتر) حاصل گردیده است. ضمنا مکانیزم تشکیل پوشش حین فرآیند SMC با توجه به بررسی های میکروسکوپی استخراج گردید.
    کلیدواژگان: پوشش دهی مکانیکی سطح، سرعت آلیاژسازی مکانیکی، محلول جامد مس، نیکل، گلوله نیکلی، نفوذ مکانیکی
  • اسکندر فریدونی، مجتبی موحدی، امیرحسین کوکبی صفحات 83-98
    هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر ترکیبات بین فلزی بر استحکام جوش های اصطکاکی تلاطمی نقطه ای آلومینیم- فولاد بوده است. متغیرهای فرایند، سرعت چرخشی و زمان ماند ابزار بودند. بررسی های ریزساختاری فصل مشترک اتصال توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی انجام پذیرفت. نتایج آزمون کشش-برش نشان داد که در تمامی سرعت های چرخشی مورد استفاده، استحکام اتصالات با افزایش زمان ماند، افزایش می یابد. علاوه بر این، در زمان های ماند مشابه، سرعت های چرخشی بالاتر منجر به دست یابی به اتصالات مستحکم تری گردید. مشاهدات ریزساختاری فصل مشترک اتصال، نشان داد که رشد ضخامت لایه بین فلزی تا 5 میکرومتر منجر به افزایش استحکام جوشها می گردد.
    کلیدواژگان: 5083-Al، 12-St، جوش اصطکاکی تلاطمی نقطهای، ترکیبات بین فلزی، استحکام کششی- برشی
  • نسیم نایب پاشایی، حسین وفایی نژاد، سید حسین سیدین، محمدرضا ابوطالبی، حسین سرپولکی، سید محمد مهدی هادوی صفحات 99-110
    توزیع دما و تنش های پسماند در پوشش سد حرارتی سه لایه (La2Zr2O7/8YSZ/NiCrAlY) تحت یک چرخه حرارتی ترکیبی و واقعی به کمک نرم افزار تجاری اباکوس شبیه سازی شد. از تکنیک کاهش زمان حل به روش مقیاس دهی جرمی برای جلوگیری از اعوجاج بیش از حد مش-بندی، کاهش خطای عددی و واگرایی استفاده گردید. نتایج نشان داد که استفاده از روش افزایش جرم المان ها و جابجایی گره ها بصورت تطبیق پذیر باعث افزایش سرعت حل می شود که دلیل آن بزرگتر شدن نموهای حلی در فرایند است. نتایج شبیه سازی نشان داد که تنش های پسماند در منطقه پوشش محافظ و نه زیرلایه تمرکز یافته است و این به نوبه خود باعث بهبود و افزایش عمر این محصول محافظ می باشد. تحلیل عددی نشان داد که بیشترین میزان اعوجاج بصورت عمده در ناحیه پوششهای سرامیکی متمرکز شده است.
    کلیدواژگان: پوشش سد حرارتی، تنش پسماند، شبیه سازی المان محدود، شوک حرارتی
  • مونا یاراحمدی، مرتضی شمعانیان، حمیدرضا سلیمی جزی صفحات 111-122
    امروزه کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل دارا بودن خواص مطلوب فیزیکی و مکانیکی در صنایعی که به نوعی نیاز به مواد سبک و در عین حال مستحکم دارند، به طور وسیعی کاربرد یافته اند. این خواص مطلوب در کامپوزیت های با ساختار نانو بسیار چشمگیرتر و شاخص تر است. در تحقیق حاضر، فرایند اتصال نمونه های ورق آلیاژی آلومینیوم تقویت شده با ذرات میکرومتری آلومینا، به روش فاز مایع گذرا مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای دما و زمان بر روی خواص اتصال بررسی شد. در حوالی درز تمام اتصال ها، ترکیبات بین فلزی سخت، تجمع ذرات آلومینا، میکرو ترک و حفراتی دیده شد که با فاز جامد α–Al پرشده اند و در درون آن ها ذرات پراکنده و ریز CuAl2 مشاهده شد. با افزایش دمای اتصال، به دلیل افزایش حجم مذاب ایجاد شده در درز، سطح وسیع تری از درز اتصال، میکرو ترک وحفرات توسط مذاب پر شد. از طرفی ریزساختار اتصال های انجام شده در دماهای بالاتر حاوی ذرات کمتری از رسوب نسبت به ریزساختار اتصال های انجام شده در دماهای پایین تر می باشد، همین عامل نیز موجب کاهش سختی فاز جامد Al-α با افزایش دمای اتصال شد. در دمای اتصال 590 درجه ی سانتی گراد، با افزایش زمان اتصال استحکام اتصال ها افزایش می یابد طوری که حداکثر استحکام برشی در همین دما و زمان اتصال 30 دقیقه، در حدود 82 در صد استحکام برشی فلز پایه بدست آمد. سطوح شکست بررسی شده، دیمپل های برشی و نرم و تغییرشکل پلاستیک را نشان داد که بعضا در انتهای آن ها ذراتآلومینادیده می شود. در دماهای اتصال پایین با افزایش زمان، استحکام اتصالات افزایش یافت. در دماهای اتصال بالاتر که انجماد هم دما کامل شد، افزایش زمان موجب کاهش مقدار مس و کاهش ذرات رسوبی در زمینه ی نرم فاز جامد α-Al شد و در نتیجه استحکام اتصال ها کاهش یافت.
    کلیدواژگان: کامپوزیت زمینه آلومینیومی، فازمایع گذرا، لایه واسطه، ذرات آلومینا، انجماد هم دما
  • یادداشت پژوهشی
  • سلمان قاسمی، علی نعمتی، حسن قیصری ده شیخ صفحات 123-136
    استفاده از دیرگدازهای منیزیا- دولومایی به دلیل مقاومت به هیدراته شدن ضعیف در صنایع مختلف با محدودیت روبه رو شده است. در فعالیت حاضر اثر افزودن نانو ذرات اکسید آهن و زیرکونیم بر ریزساختار و مقاومت، به هیدراته شدن دیرگدازهای منیزیا- دولومایی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی های ریزساختاری از میکروسکوپ الکترونی روبشی و به منظور بررسی های فاز ازآنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شده است. نتایج نشان داد که استفاده از نانو ذرات اکسید آهن منجر به تشکیل فازهای با نقطه ذوب پایین از قبیل C2F ، C3A و CAF می شود. این فازها در دمای پخت نمونه ها به صورت فازمایع درآمده و دانه های منیزیا، کلسیا و مرزدانه ها را احاطه کرده و منجر به افزایش دانسیته، کاهش تخلخل ها و در نتیجه بهبود مقاومت به هیدراته شدن نمونه ها شده است. استفاده از نانوذرات اکسید زیرکونیم به واسطه تشکیل فاز زیرکونات کلسیم که در دمای زینتر نمونه ها به صورت جامد حضور داشته، منجر به افزایش مقاومت به هیدراته شدن نمونه ها شده است. نتایج نشان داد که نمونه های شامل نانو ذرات اکسید زیرکونیم در مقایسه با نمونه های شامل نانو ذرات اکسید آهن از مقاومت به هیدراته شدن بالاتری برخوردار می-باشند. نمونه (MC35F4Z2) دارای مقاومت به هیدراته شدن بالاتری نسبت به تمام نمونه های شامل نانو ذرات اکسید آهن و نمونه های شامل 2، 6،4% همچنین وزنی نانو ذرات زیرکونیا می باشد و به عنوان ترکیب بهینه انتخاب شده است.
    کلیدواژگان: دیرگداز منیزیا، دولومایی، هیدراته شدن، نانو ذرات اکسید زیرکونیم، نانو ذرات اکسید آهن
|
  • Parisa Radmehr, Alireza Zakeri, Somaye Alamolhoda Pages 1-12
    In this research, TiAl/Al2O3 composite was synthesized from mechanically activated TiO2-Al powder mixtures using microwave heating. The powder mixtures were heated in a microwave oven after milling and pressing into cylindrical tablets. The effect of mechanical activation intensity was evaluated on the ignition time and the resultant reaction products. XRD and SEM analysis were used for evaluation of the synthesized samples. Moreover, the volume percent of the formed phases was calculated from XRD patterns using Maud software. The results confirmed that the composites mainly consist of TiAl and dispersed Al2O3 particles. The dominant phase is Al2O3 with 65-75 vol.% and the amount of TiAl phase varies from 18 to 30 vol.%. The results revealed that with increasing the intensity of activation, the ignition time first decreased and then increased. At optimum condition with an ignition time of 27 s, the composite structure is more uniform and less porous and it consists of 23.2% TiAl and 69.6% Al2O3.
    Keywords: Titanium Aluminide-Alumina Composite, Combustion Synthesis, Mechanical Activation, Microwave Heating
  • Mohsen Ghanbari, Saeed Shabestari, Mohammad Reza Aboutalebi Pages 13-26
    Stray grain formation during single crystal growth with growth rates of 3, 5 and 7 mm/min has been assessed. The results revealed that increasing the growth rate resulted in the decrement of thermal gradient in the solidification front and caused stray grain formation in the solidification front of the columnar grain growth. Experimental and numerical results showed that a well-oriented single crystal structure is obtained at a growth rate of 3 mm/min in Ni-based superalloy. Stray grain formation occurred at growth rates greater than 3 mm/min, as a result of high growth rate and low thermal gradient.
    Keywords: Single Crystal Growth, Stray Grains Formation, Thermal Gradient, Growth Rate, Numerical Simulation
  • Rahim Arabi Jeshvaghani, Hamid Pirnajmoddin, Hassan Ghahvechian, Hamid Reza Shahverdi Pages 27-36
    In this research, the effect of cooling rate and copper content on the microstructure of Zn–27%Al alloy was investigated using chilled casting in a sand mould. Microstructural examination showed that with decreasing cooling rate, dendrite arm spacing and the percentage of interdendritic phases increased. Moreover, addition of copper up to 1 wt. % did not lead to significant change in microstructure, while addition of 2, and 4 wt% copper led to the formation of -CuZn4 phase in the interdendritic regions. In addition, with decreasing cooling rate, the morphology of - precipitates varied from semi-plate-like to spherical.
    Keywords: End-Chill Casting, ZA27 Alloy, Microstructure, Cooling rate
  • Meymanat Mohsenzadeh, Mohammad Mazinani Pages 37-48
    Since intercritical annealing is the main processing stage for the production of dual-phase steels (DPS), studies on the formation of austenite are of great importance. In this research, the effects of the cold rolling and intercritical annealing temperature on the formation of austenite in plain low carbon steel have been investigated. For this purpose, the steel sheets were cold rolled for different amounts of reductions and annealed at different intercritical temperatures followed by quenching into an ice brine solution. In order to investigate the microstructural evolution as well as the effect of controlling parameters on the nucleation and growth processes of austenite (martensite at room temperature) formation, the samples were quenched at various time intervals during intercritical annealing and their microstructures were analyzed using optical and scanning electron microscopes. The results showed that cold rolling and other processes occurring during the formation of austenite significantly influences the initial microstructure and the nucleation and growth of austenite phase. In un-deformed and 50% cold rolled specimens, austenite formed from the pre-existing pearlite colonies. However, in the 70 cold rolled specimens, cementite spheroidization within the deformed pearlite colonies caused austenite to be formed from a microstructure consisting of cementite particles embedded in a matrix of ferrite. In this situation, nucleation and growth of austenite phase took place mainly on the grain boundaries of ferrite matrix. Furthermore, it was found that the temperature of intercritical annealing treatment has a strong effect on the kinetics of austenite formation.
    Keywords: Dual-Phase Steel, Austenite Formation, Cold Rolling, Intercritical Annealing, Microstructure Evolution
  • Mostafa Mahmoudian, Ahad Ghaemi, Shahrohk Shahhosseini Pages 49-62
    In this work, carbonate and oxalate creating factors were determined in the Bayer process. In the chemical removal of carbonate and sodium oxalate soluble in sodium aluminate liquor, barium aluminate with structures of Ba2Al2O5, Ba2Al4(OH)16 and BaAl2O4, calcium aluminate (Ca3Al2(OH)12), sodium phosphate (Na3PO4) and lime were separately used. Investigation of temperature, concentration of caustic soda, Al2O3 and sodium carbonate revealed that using barium aluminate with the structure of Ba2Al4(OH)16 with the removal efficiency of carbonate equal to 80.2% and sodium phosphate (Na3PO4) and lime with the removal efficiency equal to 66.9% in oxalate removal, have maximum efficiency. The results also showed that lime and bauxite lead to 66.9 and 99.9% of carbonate and oxalate pollutions in Bayer process liquor, respectively.
    Keywords: Bayer Process, Carbonate, Oxalate, Pollutant, Chemical Technique
  • Iman Farahbakhsh, Alireza Zakeri Pages 63-82
    Recently, surface coating process by mechanical alloying method was considered as a new and fundamental method. The method in this paper was introduced as "surface mechanical coating (SMC)". In this research, effect of speed milling parameters on mechanical surface coating process in the range of 200 to 500 rpm for both 20 and 60 hour milling time was considered. Since the milling speed leads to increased energy and higher chamber temperature, then microstructural and compositional changes in the powder and coating are inevitable. X-ray diffraction, electron probe micro analyzer and scanning electron microscope were used to study the structure and composition properties. It should be mentioned that in this research copper powder and nickel ball were used as initial materials. The results showed that the completed formation of Cu-Ni solid solution was acquired after 20 hours of milling at 400 rpm and 60 hours of milling at 300 rpm. It was found that the thickest coating layer of about 220 µm was obtained after 60 hours of milling at 400 rpm. The solid solution formation mechanism during SMC process was extracted according to microscopic examination.
    Keywords: Surface Mechanical Coating (SMC), Speed of Mechanical Alloying, Cu-Ni Solid Solution, Ni Ball, Mechanical Diffusion
  • Eskandar Fereiduni, Mojtaba Movahedi, Amir-Hossein Kokabi Pages 83-98
    The aim of the present study is to investigate the effect of Al-Fe intermetallic compounds on the strength of friction stir spot welded (FSSW) joints. The tool rotational speed and dwell time were the studied process parameters. The microstructure of the joint interface was characterized using optical and scanning electron microscopes. Tensile-shear testing results showed that the strength of the welds improved with the enhancement of dwell time for all of the applied rotational speeds. Furthermore, for a given dwell time, higher rotational speeds led to stronger joints. Microstructural observations revealed that the strength of the welds increased with the growth of the intermetallic layer thickness up to 5 µm.
    Keywords: Al-5083, St-12, Friction Stir Spot Welding, Intermetallic Compounds, Tensile-Shear Strength
  • Nasim Nayebpashaee, Hossein Vafaeenezhad, Hossein Seyedein, Mohammad Reza Aboutalebi, Hossein Sarpoolaki, Seyed Mohammad Mehdi Hadavi Pages 99-110
    An attempt was made to investigate the thermal and residual stress distribution in a novel three layer (La2Zr2O7/ 8YSZ/ NiCrAlY) during a real-like heating regime. The technique of reduction of solving time like mass scaling leads to a considerable reduction in running time while satisfying and not violating accuracy and converging criteria and constrains. Simulation results indicated that, most of damaging and harmful distortion and residual stress concentrate on ceramic top coats and this lead less harm and life time reduction in substrate.
    Keywords: Thermal barrier coating, Residual stresses, Finite element simulation, Thermal shock
  • Mona Yarahmadi, Morteza Shamanian, Hamidreza Salimi Jazi Pages 111-122
    Todays, aluminum matrix composites are widely used in many industrial applications due to their superior properties such as high strength to weight ratio. However, joining problems of these composite materials is a challenge which limits their applications. Consternation of alumina particles, micro-cracks and porosity were found in the joint areas that were filled from α-Al solid phase and fine CuAl2 precipitated particles. The filled areas increased as the joint temperature increase. It is due to a higher amount of the molten material produced during joining. Moreover, the amount of CuAl2 precipitated particles reduced as the joining temperature increased, resulting in reduction of the hardness of the α-Al solid phase in the joint area. The shear strength of the bonded joints was also evaluated using a tension test system. The maximum shear strength (82% of the base metal shear strength) was achieved at the bonding temperature of 590°C and process duration of 30 minutes. Analysis of the fractured surfaces showed plastic deformation, shear dimples and partially ductile failure. Some alumina particles were observed on the fractured surface. At low joining temperatures, the joint strength improved by increasing bonding time, whiles at high joining temperatures, the joint strength decreased due to reduction of CuAl2 particles in the α-Al solid phase.
    Keywords: Aluminum Matrix Composite, Transient Liquid Phase, Interlayer, Alumina Particles, Isothermal Solidification
  • Salman Ghasemi, Ali Nemati, Hassan Gheisari Dehsheikh Pages 123-136
    The use of magnesia-doloma refractories is restricted due to their poor hydration resistance in variety industrial applications. In this investigation the effect of nano-Fe2O3 and nano-ZrO2 addition on the microstructure and hydration resistance of magnesia-doloma refractories was investigated. SEM and XRD analysis were used to investigate the microstructure and phases. Results show that the using nano-Fe2O3 causes the formation of low melting phases such as C2F, C3A and CAF surrounding CaO, MgO grains and grain boundaries at the working temperature which increased the hydration resistance, density, and decreased the porosity. Using nano-ZrO2 led to the formation of CaZrO3 phase in solid state at the working temperature which increased the hydration resistance. The results also show that the samples containing nano-ZrO2 have high hydration resistance compared to samples with nano-Fe2O3. The MC35F4Z2 sample, showed the highest hydration resistance than all nano-Fe2O3 samples and samples which contained 2, 4 and 6 wt. % nano-ZrO2.
    Keywords: Magnesia-Doloma Refractory, Hydration, Nano-ZrO2, Nano-Fe2O3