فهرست مطالب

مجله مواد نوین
سال دوم شماره 1 (پیاپی 5، پاییز 1390)

  • تاریخ انتشار: 1391/06/05
  • تعداد عناوین: 8
|
  • احسان زنده باد، حبیب دانش منش صفحات 1-12
    ورق های فوم آلومینیمی تولید شده با استفاده از فرآیند اتصال نوردی تجمعی دارای پتانسیل بالایی به منظور ساخت سازه های ساندویچی حاوی هسته از جنس فوم فلزی می باشند. طراحی جامع و همه جانبه ی این سازه ها نیازمند بهینه سازی فراسنج های فوم سازی، بویژه عملیات حرارتی فوم سازی است که موضوع اصلی این پژوهش نیز می باشد. استفاده از کوره های پیش گرم شده به عنوان جایگزینی برای کوره های مادون قرمز (که قابلیت تولید نرخ گرمایش های بالا را دارند) می تواند سبب تولید ساده تر و ارزان تر فوم های آلومینیمی گردد. برای تولید پیش فرم های آزمون های عملیات حرارتی، ذرات فوم ساز هیدرید تیتانیم با استفاده از 7 سیکل متناوب جوش سرد نوردی و برش درون ساختار ورق آلومینیمی توزیع داده شد. سپس پیش فرم های تولید شده در یک کوره ی مقاومتی پیش گرم شده تحت عملیات حرارتی فوم سازی قرار گرفتند. فراسنج های بهینه ی عملیات حرارتی فوم سازی برای دست یابی به بهترین ترکیب درصد تخلخل و مورفولوژی حفره ها استخراج گردید. بهترین شرایط فوم سازی سبب ایجاد فوم آلومینیمی حاوی 2/37 درصد تخلخل گردید.
    کلیدواژگان: اتصال نوردی تجمعی، فوم های آلومینیمی، عملیات حرارتی، TiH2
  • لاله قلندری، محمد محسن مشکسار صفحات 13-22
    چندلایه های فلزی، با ضخامت نانومتری لایه ها، به دلیل ویژگی های مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی در سال های اخیر توجه گسترده ای را به خود جلب کرده اند. در این پژوهش، کامپوزیت چندلایه مس- نقره با ساختار نانو با استفاده از فرآیند نورد اتصالی تجمعی تولید شد. در ادامه، رفتار تغییر شکل همزمان لایه های مس و نقره و ناپایداری پلاستیک آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی بررسی گردید. در این بررسی مشاهده شد که پیوستگی لایه ها تا مرحله ی آخر حفظ شده و فاز سخت مس، گلویی و فاز نرم نقره، موج دار شد. در نهایت عوامل تاثیرگذار بر چگونگی تغییر شکل توام لایه ها مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: تغییر شکل توام، ناپایداری پلاستیک، گلویی شدن، نورد اتصالی تجمعی، میکروسکوپ الکترونی روبشی
  • بررسی تاثیر فراسنج های ورودی روی عمق ناحیه ی متاثر از حرارت(HAZ) فولاد AISI H13 در فرآیند ماشین کاری تخلیه ی الکتریکی(EDM)
    محمدرضا شبگرد، احمد افسری، هادی عیوضی باقری، روح الله رحمانی صفحات 23-34
    به دلیل اهمیت سلامتی سطح قطعات تولید شده به روش ماشین کاری تخلیه ی الکتریکی(EDM) در صنایع گوناگون تولیدی، موضوع سلامتی سطح بیشتر پژوهش های انجام شده در این زمینه را به خود اختصاص داده است. در این پژوهش، تاثیر فراسنج های ورودی(زمان روشنی پالس، چرخه ی کاری و قطبیت ابزار) روی تغییرات سختی و مقدار تغییر درصد کربن در سطح و لایه های زیر سطح ماشین کاری شده ی فولاد H13 به روش تخلیه ی الکتریکی(EDM) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که در هر دو حالت قطبیت ابزار(مثبت و منفی) با افزایش زمان روشنی پالس و چرخه ی کاری، میزان افت سختی در لایه های نزدیک سطح ماشین کاری، بیشتر شده و عمق ناحیه ی متاثر از حرارت افزایش می یابد و میزان افت سختی و عمق ناحیه ی متاثر از حرارت در قطبیت منفی کمتر است. هم چنین بر اساس نتایج به دست آمده از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی(EDX) مشخص شد که در قطبیت مثبت، درصد نفوذ کربن به سطح ماشین کاری شده نسبت به قطبیت منفی بیشتر است.
    کلیدواژگان: زمان روشنی پالس، چرخه ی کاری، قطبیت، میکروسختی، ناحیه ی متاثر از حرارت(HAZ)
  • اسماعیل گنجه، علی رهبردوست، علی شکوه فر صفحات 35-48
    شفت های نیروگاهی از نظر جوشکاری دارای مشکلاتی نظیر تشکیل فاز مارتنزیت، آستنیت باقی مانده، حساسیت به ترکیدگی سرد، ایجاد تنش های پسماند و... می باشند. انتخاب صحیح روش و متغیرهای جوشکاری، تعیین فلز پرکننده و انجام عملیات حرارتی مناسب پس از جوشکاری سبب کاهش چنین مشکلاتی خواهد شد. با توجه به مقدار کربن و عناصر آلیاژی فولاد شفت 26 NiCrMoV 11 5، سیم جوش کم هیدروژن کروم- مولیبدن دار برای جوشکاری لایه نشانی سطح فولاد شفت انتخاب گردید. پس از انجام فرآیند جوشکاری، عملیات حرارتی آنیل و نرماله روی نمونه صورت گرفت و با نمونه ی بدون عملیات حرارتی مقایسه گردید. هدف از انجام این پژوهش تعیین عملیات حرارتی مناسب پس از جوشکاری و بررسی ویژگی های فلز جوش و HAZ با استفاده از آزمون های میکروسختی، XRD، SEM و میکروسکوپ نوری بود. با توجه به نتایج متالوگرافی مربوط به ریزساختار و XRD نمونه ها، مشاهده شد که در عملیات حرارتی نرماله فازهای کاربیدی بیشتری در زمینه حل شده اند که سبب شده تا تغییرات سختی در منطقه ی جوش و فلز پایه نسبت به سایر شرایط کمتر باشد. در نتیجه نمونه ی جوشکاری شده با سیم جوش کروم- مولیبدن دار و تحت عملیات حرارتی نرماله، ساختار و توزیع سختی مطلوب تری داشت.
    کلیدواژگان: شفت توربین بخار، جوشکاری لایه نشانی، ریزساختار، عملیات حرارتی، سختی
  • سید غلامرضا رضوی_امیر ا انصاری پور_حسین مناجاتی زاده صفحات 49-56
    فولادهایTWIP، فولادهای با درصد منگنز بالا(35-17درصد) مورد استفاده در بدنه ی خودرو هستند که در دمای اتاق نیز آستنیتی می باشند. سازوکار غالب تغییر شکل در این فولادها به دلیل کمبود انرژی در چیده شدن پایین، ایجاد دوقلویی در داخل دانه هاست که سبب استحکام بیشتر در فولاد می شود. در بین پژوهش های انجام شده برای بهبود ویژگی های مکانیکی، افزودن عنصر کاربیدزا به این فولادها استحکام آنها را به طور چشمگیری افزایش داده است. از آن جایی که مولیبدن عنصری کاربیدزا و استحکام بخش در فولادها می باشد، در این پژوهش ریزساختار دسته ای از این فولادها با مولیبدن در حالت نورد گرم و سرد مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور پس از ریخته گری فولاد موردنظر، ریزساختار به کمک میکروسکپ نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با انجام نورد سرد بر این فولادها استحکام و داکتیلیته به طور چشمگیری افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: فولاد TWIP، نوردگرم، نوردسرد، مولیبدن، ویژگی های مکانیکی
  • محمدرضا غضنفری، رسول امینی، مرتضی علیزاده، حامد احمدی اردکانی، محمد غفاری صفحات 57-68
    در این پژوهش، ترکیب الکتروسرامیک بیسموت – سدیم - باریم تیتانات (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 ((BNBT به روش آلیاژسازی مکانیکی تولید شد و ساختار، ریزساختار، ترکیب شیمیایی و رفتار حرارتی آن به ترتیب به وسیله ی آنالیز پراش اشعه ی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز EDX و آنالیز حرارتی DTA/TG بررسی شد. به کمک آنالیز XRD مشخص شد که در زمان های نخستین آسیاب کاری، پیک های مربوط به مواد اولیه حذف شده و پس از آسیاب کاری تا 150 ساعت فاز پروسکایت BNBT به گونه ی جزیی تشکیل شده و به مرور زمان آسیاب کاری تا 300 ساعت به گونه ای تقریبا کامل تشکیل می گردد. هم چنین، به دلیل پهن شدگی پیکی که در 2θ بزرگ تر از o35 وجود دارد (بویژه در زمان 150 ساعت) حضور مقدار زیادی فاز آمورف در ساختار مشخص است. نتایج آنالیز ریزساختاری نشان داد که با پیشرفت آسیاب کاری، اندازه ی ذرات پودر به گونه ای پیوسته، کاهش یافته و مورفولوژی آن ها هم محور می شود. هم چنین، ارزیابی ترکیب شیمیایی، توزیع همگن و یکنواخت عناصر را نشان داد. نتایج آنالیز حرارتی حضور فاز آمورف و هم چنین، ایجاد فاز پروسکایت در حین آسیاکاری را تایید نمود.
    کلیدواژگان: پیزوالکتریک بدون سرب، BNBT، آلیاژسازی مکانیکی، آنالیز ساختاری، آنالیز حرارتی
  • سیدعبدالصمد*، محمدمحسن مشکسار، فرهنگ دانشمند صفحات 69-82

    گالرکین بدون المان(EFG) و المان طبیعی(NEM) از روش های شناخته شده در زمینه ی مکانیک محاسباتی و جزو روش های بدون المان می باشند. در این پژوهش، از روش ترکیبی گالرکین بدون المان- المان طبیعی به منظور شبیه سازی تغییر شکل های پلاستیک بزرگ ایجاد شده در آزمون کشش و فرآیند اکستروژن مستقیم استفاده شده است. در روش ترکیبی گالرکین بدون المان- المان طبیعی، توابع شکل به دست آمده از روش المان طبیعی به عنوان توابع وزن در روش گالرکین بدون المان مورد استفاده قرار می گیرند که سبب ایجاد ویژگی دلتای کرانیکر در توابع شکل می گردد. روش گالرکین بدون المان در حالت معمولی دارای ویژگی دلتای کرانیکر در توابع شکل نمی باشد و به منظور اعمال شرایط مرزی اساسی نیاز به استفاده از روش های ویژه می باشد. موارد بررسی شده شامل شبیه سازی آزمون کشش در حالت تقارن محوری و فرآیند اکستروژن مستقیم مقاطع دایره ای با استفاده از شمش اولیه با سطح مقطع گرد می باشد. در فرآیند اکستروژن مستقیم، اندازه ی فروروی پانچ به مقادیر کوچک تر تقسیم شده و در پایان هر مرحله، مجموعه ای از گره ها فعال می گردد. به منظور بیان رفتار ماده پس از تسلیم، از رابطه ی هولمن- لودویک استفاده شده است. توانایی روش ارایه شده به وسیله ی مقایسه ی هندسی ماده ی تغییر شکل یافته و کانتور کرنش معادل با نتایج به دست آمده از شبیه سازی براساس روش المان محدود، مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج، بیان کننده ی هم خوانی خوبی بین نتایج به دست آمده از شبیه سازی براساس روش ترکیبی گالرکین بدون المان- المان طبیعی و نتایج به دست آمده از شبیه سازی به روش المان محدود می باشد که نشان می دهد روش بالا توانایی شبیه سازی تغییر شکل های پلاستیک بزرگ را دارا است.

    کلیدواژگان: روش های بدون المان، روش ترکیبی گالرکین بدون المان، المان طبیعی، تغییر شکل پلاستیک بزرگ، آزمون کشش، اکستروژن مستقیم
  • حامد ثابت، محمد صادقی، مهدی محمدی خواه، نوید میرزامحمد، مهرزاد خلیلی صفحات 81-96
    در این پژوهش، اثر متغیرهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب نظیر سرعت حرکت خطی، سرعت دوران پین و دمای آب بر ریزساختار و ویژگی های مکانیکی جوش آلیاژ آلومینیوم 4343 مورد بررسی قرار گرفته و با شرایط معمول جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در محیط هوا مقایسه شده است. بدین منظور، جوشکاری در زیر آب در دو دمای 30 و 2 درجه ی سانتی گراد و همچنین در هوای ساکن (شرایط معمول) با گام های جوشکاری متفاوت [=] 06/0، 08/0 و 1/0 میلی متر بر دور به گونه ی سر به سر روی ورق های آلومینیومی 4343 انجام گردید. نتایج بازرسی چشمی سطوح اتصال نمونه های گوناگون مشخص نمود که قطعات جوشکاری شده در زیر آب و هوا از نظر شکل ظاهری مشابه بوده و بدون عیب و ترک می باشند. نتایج بررسی های متالوگرافی نوری و SEM نشان داد که با کاهش دمای آب و افزایش شدت خنک کنندگی محیط جوشکاری در یک گام جوشکاری ثابت، اندازه ی رسوبات Si2Fe و فاز کوچک تر و اندازه ی دانه ها کاهش می یابد. بالاترین کاهش در اندازه ی دانه ها، رسوبات Si2Fe و فاز مربوط به نمونه ی جوشکاری شده با گام جوشکاری 1/0 میلی متر بر دور بود. نتایج آزمون های سختی و کشش نیز مشخص نمودند که با افزایش شدت خنک کنندگی محیط جوشکاری در یک گام جوشکاری ثابت، سختی، استحکام کششی و استحکام تسلیم افزایش یافته و درصد ازدیاد طول نسبی کاهش می یابد و در مجموع بالاترین ویژگی های کششی(استحکام کششی و استحکام تسلیم) و سختی مربوط به نمونه ی جوشکاری شده با گام 1/0 میلی متر بر دور در محیط زیر آب 2 درجه ی سانتی گراد می باشد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی زیر آب، آلومینیوم 4343، فراسنج های جوشکاری، ریزساختار، ویژگی های مکانیکی
|
  • E. Zendehbad, H. Danesh-Manesh Pages 1-12
    Aluminum foam sheets produced by accumulative roll-bonding process via decomposition of a blowing agent، have a great capability for fabricating sandwich structures including aluminum foam cores. A comprehensive design of these structures demands the optimization of foaming parameters، particularly foaming heat treatment. Using preheated furnaces as alternative to infrared image furnaces، which are commonly used for foaming heat treatment، could lead to easier and less expensive foam production. Optimizing the parameters for such heat treatment is the main subject of this study. In order to achieve a preform for foaming heat treatment tests، TiH2 powders were distributed in the aluminum matrix by 7 passes of repeated roll-bonding and cutting. The fabricated preforms were heat treated to convert to the foams in a preheated resistance furnace. Optimized heat treatment parameters for achieving the best combination of porosity and cell morphology were extracted. The best result was aluminum foam with 37. 2 % porosity.
    Keywords: Foams, Heat treatments, TiH2, Accumulative roll, bonding
  • L. Ghalandari, M.M. Moshksar Pages 13-22
    Metallic multilayers have drawn worldwide attention in recent years since they exhibit many attractive characteristics in mechanical, electrical and magnetic properties. In this research Cu-Ag multilayer composites were produced by accumulative roll bonding (ARB) method. The variation of layer structure during ARB cycles and codeformation of Cu and Ag layer were studied by scaning electron microscopy(SEM). The results showed that the continuity of the constituent layer remained intact until the end of the ninth cycles. During codeformation of layers the copper hard phase necked and the silver soft phase undulated. finally, factors affecting layer continuity and codeformation were investigated
    Keywords: Cu, Ag multilayer composites, SEM, co, deformation, ARB
  • The study of the input parameters on the depth of heat affected zone (HAZ) of AISI H13 steel during electrical discharge machining (EDM)
    M.R. Shabgard, A. Afsari, H. Eivazi Bagheri, R. Rahmany Pages 23-34
    The importance of surface integrity of electric discharge machined components has been recognized by the industry and it is still continues to be the major concern among the researchers. This paper presents a study of the relationship between EDM input parameters (duty cycle, pulse-on time and tool polarity) and surface integrity. This study shows that, in both cases of tool polarity (positive and negative), with increasing pulse on-time and duty cycle, the rate of hardness decline in the layers near the machined surfaces is augmented and the depth of the heat effected zone is increased, Also In the negative polarity the amount of hardness decline and depth of the heat effected zone is low. According to the results of the EDX analysis, in the positive polarity, the rate of penetration and carbon diffusion is higher than the negative polarity.
    Keywords: duty cycle, pulse, on time, tool polarity, hardness, HAZ
  • E. Ganjeh, A. Rahbardoust, A. Shokuhfar Pages 35-48
    Welding of power plant shafts have many problems like، martensite formation، remained Austenite، sensitivity to cold crack and residual stress. Accurate selection of welding process and variable، determination of suitable filler metals and appropriate post weld heat treatment will decrease this kind of problems. Because of existence of carbon and alloying elements in steel shaft 26 NiCrMoV 11-5، low hydrogen Cr-Mo fillers for overlaying welding on steel shaft surface was selected. Normalizing and Annealing heat treatments were selected and compared with as-welded specimen. The purpose of this work was specifying desirable post weld heat treatment and evolution of microstructure in weld and HAZ zones with micro hardness، LOM، SEM and XRD. According to metallographic and XRD results it was concluded that in welded specimen with Cr-Mo filler rod and normalized heat treatment، the amount of carbide phases were decreased، and hardness variation in weld zone and base metal was low when compare with other process. As a result، welded specimen with Cr-Mo filler rod and normalized heat treatment had appropriate microstructure and uniform hardness distribution.
    Keywords: Power plant shafts, Overlaying welding, Microstructure, Heat treatment, Hardness
  • G.R. Razavi, M. Saboktakin, H. Monajati Pages 49-56
    TWinning Induced Plasticity (TWIP) steels، with high manganese percent (17-35%)، are used in automotive bodies. Their microstructure at room temperature is austenitic and due to low stacking fault energy، major deformation mechanism in them is twinning inside austenite grains which، on the other hand، leads to enhance mechanical strength in steel. In order to improve the mechanical properties، by adding carbide forming elements to steel، their strength has been increased. To this end، the castings of steel، microstructure analysis by optical and scanning electron microscopy (SEM) were studied. The results showed that the cold-rolling this steel، will increase the strength and ductility to great exgant.
    Keywords: TWIP steel, Hot Roll, Cold Roll, molybdenum, Mechanical properties
  • M.R. Ghazanfari, R. Amini, M. Alizadeh, H. Ahmadi, M. Ghaffari M. Ghaffari Pages 57-68
    In the present work، Bismuth- Sodium-Barium Titanate (BNBT) electroceramics were prepared by mechanical alloying (MA) and their structure، microstructure، chemical composition and thermal behavior were investigated by XRD، SEM، EDX، DTA/TG، respectively. The XRD results indicated that the peaks related to the primary materials are disappeared at initial milling times and after sufficient milling time (150 h) the BNBT perovskite phase is appeared. By continuation of milling to 300 h the perovskite phase almost totally developed. In addition، due to the peak broadening at 2θ higher than 35 (particularly at150 h of milling)، the presence of a considerable amount of amorphous phase is obvious in the structure. The microstructural analysis revealed that، by progression of milling، the powder particle size is reduced continuously and the equiaxed morphology is developed. Furthermore، chemical composition assessment demonstrated that the desirable distribution of elements has been accomplished by development of MA. Moreover، the presence of the amorphous and perovskite BNBT phases was confirmed by thermal analysis.
    Keywords: Lead free piezoelectric, BNBT, Mechanical alloying, Structural Analysis, Thermal Analysis
  • A.S. Javanmard, M.M. Moshksar, F. Daneshmand Pages 69-82

    The element-free Galerkin method (EFG) and the natural element method (NEM) are two well know methods in the computational mechanics and meshless methods. In this paper، a computational technique is presented based on coupling of EFG and NEM for large plastic deformation simulation in the tensile test and forward extrusion process. The coupling between EFG and NE is achieved by using the natural element shape functions as the weight functions for the element free Galerkin method. In this method، contrary to EFG method، the imposition of the essential boundary conditions is straight forward and shape functions fulfill the Kronecker delta property. The inspection cases are tensile test simulation in axi-symmetry state and forward extrusion simulation for circular shape components from round billets. In this method، the punch stroke value is divided to sub-steps whereas a new set of nodes become active at the end of each sub-step of deformation. Hollman-Ludwik law is selected to explain the material behavior after the yielding point. The validity of the proposed method is verified by comparing the results from EFG-NE simulation results with those obtained from finite element simulation (ANSYS result). It is concluded that the results obtained by EFG-NE method is in good agreement with those from FEM and therefore، the coupled EFG-NE method is capable to handle large plastic deformation simulation.

    Keywords: Meshless methods, Coupled element, free Galerkin, natural element method, Large plastic deformation, Tensile test, Forward extrusion
  • H. Sabet, M. Sadeghi, M. Mohammadikhah, N. Mirzamohammad, M. Khalili Pages 81-96
    In this work the effects of welding parameters such as: Linear velocity (V)، Rotational speed (W)، and water temperature on microstructure and mechanical properties of (UFSW) 4343- Al alloy was investigated and it was compared with air (FSW) the tests out on both air and under water FSW with different welding pitch () and 4343 Al alloy butt joint. Visual inspection results show that surface quality of the welded samples in air and under water are similar، in addition optical microscope (OM) and scaning electron microscope (SEM) examination results show that by increasing of environment cooling intensity in constant، the grain size، precipitated phase and phases of weld nugget were decreased، the maximum decrease in grain size، and phase was gained in =0. 1 mm/r. The Hardness and tensile tests of welded nuggets show، that by increasing of environment cooling intensity in a constant، hardness، tensile strength and yield strength of weld nugget was increased and percentage of elongation was decreased، Moreover maximum hardness، tensile strength and yield strength of weld nugget was gained in =0. 1 that welded in under water at 2 water.
    Keywords: UFSW, 4343 Al Welding Variables, Microstructure, Mechanical Properties