فهرست مطالب

مهندسی متالورژی و مواد - سال بیست و نهم شماره 1 (پاییز و زمستان 1396)

نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال بیست و نهم شماره 1 (پاییز و زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/27
  • تعداد عناوین: 9
|
  • علمی و پژوهشی
  • مهرداد موسی پور، مازیار آزادبه *، احد محمدزاده صفحات 1-10
    افزایش فاز مایع باعث کاهش گرانروی قطعات می شود. تست خمش درجا روشی برای تعیین گرانروی قطعات است. هدف از این پژوهش بررسی رفتار خمشی تیرهای برنجی در دماها و زمان های مختلف است. به این منظور تیرها با ترکیب Cu-28Zn در محدوده ی دمایی 950-910 درجه سانتیگراد و در زمان های 90-0 دقیقه به روش خمش درجا مورد بررسی قرار گرفتند. برای محاسبه میزان خمش از نمونه ها عکس برداری شد. نتیجه شد که رفتار خمشی تیرهای برنجی برحسب دما خطی و بر حسب زمان غیرخطی است. علت این رفتار، پدیده ی تبخیر روی است که بر روی ترکیب شیمیایی آلیاژ و میزان فاز مایع تاثیر می گذارد.
    کلیدواژگان: پودر آلیاژی برنج، تست خمش درجا، گرانروی، تبخیر روی
  • ملیحه درگاهی زابلی، اقبال صحرایی*، بهزاد پورعباس، برایان کرگل صفحات 11-20
    در این مقاله، سنتز نانوذرات سیلیکا همزمان با اصلاح سطح آنها به کمک الکل زنجیره بلند 1-اکتادکانول در دمای 70 درجه سانتیگراد مطابق روش استوبر انجام شده است. میزان آبگریزی ذرات با افزایش درصد 1-اکتادکانول تا رسیدن به غلظت 7 درصد وزنی به میزان قابل توجهی افزایش یافته و اصلاح سطح در طول 90 دقیقه اول واکنش کامل شده و زمان واکنش بیش از 90 دقیقه تاثیر چندانی بر میزان آبگریزی ذرات نگذاشته است. حداکثر اصلاح سطح نانوذرات سیلیکا درpH حدود 8 صورت پذیرفته است. اصلاح سطح با استفاده از آنالیز جذب اشعه مادون قرمز، آنالیز گرمایی TGA و بررسی زاویه تماس تایید شده است. انکسار اشعه ایکس و تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری برای بررسی مورفولوژی و اندازه نانوذرات سیلیکا به کار گرفته شده است.
    کلیدواژگان: سنتز یک مرحله ای، اصلاح سطح، نانوذرات سیلیکا، 1-اکتادکانول، آبگریز، روش استوبر
  • اسکندر فریدونی، مجتبی موحدی *، امیرحسین کوکبی صفحات 21-32
    هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر متغیرهای سرعت چرخشی و زمان ماند بر استحکام اتصالات غیرهمجنس آلیاژهای آلومینیم 5083-Al و فولاد 12- Stمی باشد که با فرآیند جوشکاری اصطکاکی تلاطمی نقطه ای و بدون ورود پین به ورق فولادی (ورق پایینی) به یکدیگر متصل شده اند. سرعت های چرخشی، 900 و 1100 دور بر دقیقه و زمان های ماند، 5 الی 15 ثانیه بودند. نتایج نشان داد که استحکام اتصالات با افزایش زمان ماند ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. علاوه بر این، استفاده از سرعت چرخشی 900 دور بر دقیقه اتصالات مستحکم تری را نسبت به سرعت 1100 دور بر دقیقه به همراه داشت.
    کلیدواژگان: جوش اصطکاکی تلاطمی نقطهای، سرعت چرخشی، زمان ماند، نیروی شکست
  • مهدی شبان غازانی*، حسین شکروش صفحات 33-42
    در تحقیق حاضر یک نوع فولاد ساده کربنی با درصد وزنی کربن 033/0 تا دماهای مختلفی در ناحیه پایداری فاز آستنیت گرم شده و تحت اعمال فشار بالا، به صورت پیوسته از این ناحیه تا دمای محیط سرد شد. در نتیجه اعمال این فرایند، ساختاری شامل 80% مارتنزیت لایه ای و 20% فریت حاصل شد. نتایج حاصل نشان داد که تاثیر تغییرات فشار هیدرواستاتیکی بر روی دمای تعادلی شروع استحاله آستنیت به فریت (Ar3) عامل تشکیل حجم بالای فاز مارتنزیت در این فولاد بوده است. در نهایت مکانیزم فرایند تشکیل مارتنزیت در این فولاد کم کربن به صورت شماتیک تشریح شد.
    کلیدواژگان: فولاد کم کربن، مارتنزیت، ساختار دوپلکس، سرد شدن پیوسته تحت فشار
  • محمد قادری*، سیدمحمود منیرواقفی صفحات 43-52
    در این پژوهش، مورفولوژی، خواص مکانیکی و خوردگی پوشش الکترولس Ni-P توسط پیش عملیات مختلف بر روی آلیاژ Mg-7Li (MA21) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که افزودن 125 گرم بر لیتر کروم تری اکسید (CrO3) و 110 میلی لیتر بر لیتر اسید نیتریک (HNO3) به محلول اسیدشویی می تواند منجر به افزایش یکنواختی لایه میانی و کاهش تخلخل پوشش الکترولس شود. یکنواختی لایه LiF و MgF2 منجر به افزایش تعداد مکان های جوانه زنی پوشش شده و مورفولوژی ظریف را ایجاد می کند. نرخ خوردگی نمونه MA21، نمونه با پوشش الکترولس Ni-P با دو پیش عملیات CrO3: 180 g/l، KF: 1g/l (شماره 1) و CrO3: 125 g/l، HNO3: 110 ml/l (شماره 2) به ترتیب 63، 87 و 4 میلی-اینچ در سال بدست آمد. نتایج آزمون چسبندگی پوشش الکترولس با پیش عملیات شماره 2 حدود 2 برابر نسبت به پیش عملیات شماره 1 افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: Mg-7Li، پوشش الکترولسNi-P، پیش عملیات، خواص خوردگی، خواص چسبندگی پوشش
  • پیام رئیسی گوجانی*، مصطفی علیزاده صفحات 53-62
    در این پژوهش به بررسی تاثیر دما و زمان نگه داری فرایند شکل دهی نیمه جامد مذاب فعال شده ناشی از کرنش بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 2024 و مقایسه ی آن با عملیات حرارتی T6 پرداخته شده است. نتایج حاصل از بررسی های ریزساختاری انجام شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نوری و روبشی و تحلیل طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، نشان داد که با افزایش دما و زمان نگه داری، میزان کرویت ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد و همچنین ترکیبات یوتکتیک در مرزدانه ها پیوسته تر و میزان حفرات انقباضی نیز بیشتر شده اند. علاوه براین نتایج حاصل از تست کشش بیانگر افزایش 116درصدی حالت بهینه ی ازدیاد طول و 44درصدی چقرمگی در مقابل کاهش 5.5درصدی استحکام و 3.7درصدی سختی نسبت به عملیات T6 بوده است. این نتایج بیانگر تاثیر مثبت فرایند مذاب فعال شده ناشی از کرنش بر روی خواص مکانیکی می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیوم2024، فرایند SIMA، خواص مکانیکی
  • مسعود مصلایی پور، شاهین ارشدی راستابی* صفحات 63-78
    به منظور اصلاح ساختار و بهبود خواص مکانیکی سطحی آلیاژ آلومینیوم 1050، کامپوزیت آلومینیوم-منیزیوم توسط فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر سطح آلیاژ مذکور ایجاد شد. مطالعات ساختاری نشان داد که با اعمال یک پاس بر زیرلایه آلومینیوم دریافتی، دانه بندی از حالت ستونی و کشیده به دانه های هم محور تبدیل می شود. مطالعات انجام شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز نقطه ای و آنالیز فازی پراش اشعه ایکس حاکی از تشکیل ترکیب بین فلزی Al3Mg2 در نمونه ی کامپوزیت شده با چهارپاس بود. مطالعات انجام شده دلالت بر تاثیر قابل ملاحظه ی تعداد پاس های فرایند و استفاده از پودر منیزیوم بر دانه بندی ناحیه ی کامپوزیت شده داشت. به عبارت دیگر متوسط اندازه دانه ی ناحیه کامپوزیت شده از 1050 میکرومتر در نمونه ی کامپوزیت شده با یک پاس بدون پودر به 26 میکرومتر در نمونه ی کامپوزیت شده با چهار پاس حاوی پودر منیزیوم، کاهش یافت. بررسی های استحکام کششی نیز حاکی از بهبود %70 استحکام کششی نمونه های کامپوزیت شده در مقایسه با استحکام کششی فلزپایه بود.
    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت، آلومینیوم، منیزیوم، سختی، استحکام
  • مهدی جاویدی*، علی جولاگاه صفحات 79-88
    ساخت و ارزیابی خواص داربست استخوانی هیدروکسی آپاتیت طبیعی و فوم پلی یورتان مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب شیمیایی و ریزساختار داربست به همراه خواص مکانیکی، پایداری حرارتی و همچنین درصد تخلخل، سختی، استحکام خمشی و خواص زیست سازگاری و تخریب-پذیری مورد مطالعه قرار گرفت. داربست ها استحکام فشاری بالا همراه با درصد تخلخل مناسب از خود نشان دادند. با افزایش درصد وزنی هیدروکسی آپاتیت از 45 به 65، چگالی داربست ها از 37/1 به 57/1 گرم بر سانتی متر مکعب و استحکام فشاری از 82/0به 7/ 1 مگاپاسکال افزایش و درصد تخلخل از 8/57 به 39/34 کاهش پیدا کرد.
    کلیدواژگان: داربست، هیدروکسی آپاتیت، پلی وینیل الکل، زیست فعالی، زیست تخریب پذیری، فوم پلی یورتان
  • مریم مسرور، سعید شیبانی*، ابوالقاسم عطایی صفحات 89-98
    پودر نانوکامپوزیت مس- 1% کروم- 5% نانولوله ‏کربنی در سه سطح متفاوت از شدت انرژی آسیاکاری و در دو حجم متفاوت از فاز مایع تولید گردید. تحولات ساختاری و تشکیل محلول جامد توسط طیف‏سنج پراش پرتو ایکس و تغییرات میکروساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. همچنین خواص مکانیکی نمونه ها با روش میکروسختی‏سنجی ارزیابی شد. میانگین اندازه کریستالیت‏ها بسته به شرایط آسیاکاری و حجم فاز مایع در محدوده‏ی 94-44 نانومتر به دست آمد. آسیاکاری تر در سطوح انرژی بالاتر و حجم فاز مایع کمتر 10 میلی‏لیتر، روشی موثر در تولید نانوکامپوزیت زمینه مس با توزیع بهینه نانولوله های کربنی و کمترین آسیب وارد شده به آنها است. سختی حداکثر 88 ویکرز در این شرایط بهینه به دست آمد.
    کلیدواژگان: آسیاکاری تر، نانولوله کربنی، مس، نانوکامپوزیت
|
  • Mehrdad Mousapour, Maziyar Azadbeh*, Ahad Mohammadzadeh Pages 1-10
    The viscosity of the sample decreases with an increase in fraction of the liquid phase. Beam bending test is the technique used for measuring viscosity. In this paper, an investigation of the deflection behavior of Cu-28Zn beams at various temperatures and times ranging from 910 to 950 °C and 0 to 90 minutes was studied. The midpoint deflection was measured by in situ bending images. It is concluded that deflection of brass beam as a function of temperature is linear and is nonlinear in the case of time. This is due to zinc evaporation that effects the chemical composition and liquid volume fraction.
    Keywords: Pre-alloyed Brass Powder, In-Situ Bending, Viscosity, Zinc Evaporation
  • Maliheh Dargahi Zaboli, Eghbal Sahraei *, Behzad Pourabbas, Brain Korgel Pages 11-20
    In this work, one-pot synthesis of modified silica nanoparticles with long-chain alcohol 1-Octadecanol by stober method at 70 C is presented. Hydrophobicity of particles increased dramatically by increasing the amount of 1-Octadecanol up to 7 wt.%. Surface modification was completed during the first 90 minutes. Additional reaction time had no further effect. The most possible modification was obtained when the reaction took place at pH=8. Successful surface modification was confirmed by FT-IR spectroscopy, thermogravimetric analyses and contact angle measurements. X-ray diffraction patterns indicate an amorphous structure which did not significantly change by surface modification. Transmission electron microscopy images were used to investigate the morphology and dimension of the silica particles.
    Keywords: One-Pot Synthesis, Surface Modification, Silica Nanoparticles, Hydrophobic, 1-Octadecanol, Stober Method
  • Eskandar Fereiduni, Mojtaba Movahedi *, Amir Hossein Kokabi Pages 21-32
    The present study investigates the effect of rotational speed and dwell time on the strength of Al-5083/St-12 friction stir spot joints. The welds were made using a newly developed FSSW process in which the tool pin did not penetrate into the lower steel sheet. Rotational speeds of 900 and 1100 rpm were applied in association with the dwell times in the range of 5-15 s. Results showed that the strength was first improved and then declined with increasing the dwell time. Furthermore, stronger joints were achieved at 900 rpm compared to the rotational speed of 1100 rpm.
    Keywords: Friction stir spot welding, Rotational speed, Dwell time, Fracture load
  • Mehdi Shaban Ghazani *, Hossein Shokrvash Pages 33-42
    In the present study, plain low carbon steel with 0.033 wt.% carbon content was subjected to severe pressure during continuous cooling from austenite region. The pressure was increased gradually and then suddenly released. As a result, a microstructure composed of 80% lath martensite and 20% ferrite was produced. Results showed that the martensite formation is not only a function of the cooling rate but also the hydrostatic pressure which effects the austenite to ferrite transformation start temperature (Ar3).
    Keywords: Plain Low Carbon steel, Duplex Microstructure, Martensite, Cooling Under pressure
  • Mohammad Ghaderi *, Seyyed Mahmoud Monir Vaghefi Pages 43-52
    In this study, morphology, mechanical and corrosion properties of Ni-P electroless coating was investigated using different pre-treatments on the Mg-Li (MA21) alloy. The results show that adding 125 g/l chromium trioxide and 110 ml/l nitric acid to the pickling solution can increase the uniformity of the intermediate layer and reduce the porosity of the Ni-P electroless coating. The MgF2 and LiF layer uniformity leads to the increase in the number of coating nucleation sites and a fine morphology. The corrosion rate of the MA21 sample, Ni-P electroless coating sample with 125 g/l CrO3 and 110 ml/l HNO3 was 63, 87 and 4 mpy, respectively. The test results of Ni-P electroless coating adhesion with pretreatment number 2 was double that of pretreatment number 1.
    Keywords: Mg-7Li, Electroless Coating, Ni-P, Pre-treatment, Corrosion Properties, Coating Adhesion Properties
  • Payam Raiesi Goojani *, Mostafa Alizadeh Pages 53-62
    This study aims to investigate the effect of holding temperature and time of semi-solid SIMA process on the microstructure and mechanical properties of aluminum alloy 2024 and to compare it with T6 heat treatment. The results of scanning electron microscopy, EDX analysis and metallographic techniques showed that an increase in holding temperature and holding time would first lead to an increase in sphericity and then a decrease is observed. This process led to an increased formation of continuous eutectic microconstituent in the grain boundaries and also more cavities. The optimum cases represented an increase of 116% in elongation and 44% in toughness, and a decrease of 3.7% in strength and 5.5% in hardness in comparison with T6 heat treated sample. The results indicated the positive effects of SIMA process on the mechanical properties.
    Keywords: Aluminum Alloy 2024, SIMA Process, Mechanical Properties
  • Masoud Mosallaee Pour, Shahin Arshadi Rastabi * Pages 63-78
    In order to improve the structural and mechanical properties of Al-1050, Al/Mg composite was processed on the surface of this alloy by using friction stir processing. Structural studies showed that one pass FSP on the as-received aluminum substrate changed the grain shape from stretched grains to equiaxed. Microstructural studies by scanning electron microscope equipped with EDS spot analysis and X-ray diffraction phase analysis revealed the formation of Al3Mg2 intermetallic compound in the 4-pass FS-processed sample. Microstructural studies revealed the significant effect of number of FSP passes and using of Mg particles on the grain size of the FSP area, i.e. grain size in this area changed from 5010 μm in the FS-processed sample with one pass and without Mg particles to 62 μm in FS-Processed sample with four passes and Mg particles. Tensile strength test showed a 70% improvement of tensile strength of the composite compared to that of the base metal.
    Keywords: FSP, Composite, Al, Mg, Hardness, Strength
  • Mehdi Javidi *, Ali Jolagah Pages 79-88
    The fabrication and characterization of bone scaffold which was produced from hydroxyapatite and polyurethane foam were investigated. Thermal and mechanical properties of the scaffolds were studied via X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and compression test and thermogravimetry technique. Also, hardness test, three-point bending and investigation of biological behavior were employed. The fabricated scaffolds showed high compressive strength with favorable percentage of porosity. Thus, it might be concluded that the polymer foam fabrication technique can be appropriate for producing bone scaffolds. By increasing the weight percentage of hydroxyapatite from 45 to 65, the density of the scaffold increased from 1.37 to 1.57 g/cm3 and compressive strength increased from 0.82 to 1.7 MPa while the porosity decreased from 57.8 to 34.39.
    Keywords: Scaffold, Polyvinyl Alcohol, Hydroxyapatite, Biodegradability, Bioactivity, Polyurethane Foam
  • Maryam Masroor, Saeed Sheibani *, Abolghasem Ataie Pages 89-98
    In this paper, the production of Cu-1wt%Cr-5wt%CNT nano-composites by wet milling process at three different levels of milling energy and two different pool volumes was investigated. The structural evolution and solid solution formation were evaluated by X-ray diffraction technique. The microstructure was characterized by scanning electron microscopy. The mechanical properties were also investigated by microhardness testing. The mean crystallite size was in the range of 44-94 nm depending on pool volume of milling medium and milling energy. It was found that wet milling at higher levels of milling energy and lower pool volumes of 10 ml can be a beneficial method of producing the nano-composite with the least damage introduction on homogeneously dispersed carbon nanotubes. Maximum hardness of 88 HV was obtained under optimum conditions.
    Keywords: Wet milling, Carbon Nanotube, Copper, Nano-Composite