فهرست مطالب
مجله مواد نوین
سال دوم شماره 4 (پیاپی 8، تابستان 1391)
- تاریخ انتشار: 1391/07/22
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحات 1-14عملیات فسفاته کاری دما پایین، برای کامل شدن عملیات پوشش دهی به زمان های طولانی نیاز دارد و بنابراین، جهت کاهش زمان عملیات می توان از تسریع کننده های مکانیکی، شیمیایی و الکترو شیمیایی استفاده کرد. در این مقاله تاثیر روش های گوناگون فعال سازی مکانیکی سطح فولاد ساده کربنی، نظیر ساچمه پاشی، سنباده زنی با ورق سنباده شماره 180 و ماسه پاشی، بر ویژگی های نظیر زبری و ساختار لایه فسفاته اعمالی فلز پایه مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه پوشش های حاصله به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، نشان داد که عملیات ساچمه پاشی به دلیل افزایش بیش از حد زبری سطح، تاثیری منفی بر ساختار لایه فسفاته حاصله داشته، سبب درشت تر شدن و توزیع نا یکنواخت بلورهای فسفاته می شود. از سوی دیگر، مشاهده شد که آماده سازی سطح به وسیله عملیات ماسه پاشی، به دلیل تشکیل پروفیل زبری مناسب روی سطح، سبب افزایش مراکز جوانه زنی بلورهای فسفاته در مقایسه با حالتی شد که آماده سازی سطح به وسیله عملیات سنباده زنی انجام گرفت. در نتیجه، با پرداخت سطح به وسیله عملیات ماسه پاشی، پوشش هایی ریزدانه و متراکم-تری بدست آمد. در ادامه نیز با توجه به اندازه گیری زمان بهینه فسفاته کاری، ضخامت، وزن و چگالی پوشش های اعمالی روی سطوح با بافت سطحی گوناگون، مشاهده شد که فعال سازی سطح به وسیله روش ماسه پاشی، سبب تشکیل پوششی چگال تر با وزن کمتر در زمان های فسفاته کاری کوتاه تر شد.
کلیدواژگان: فولاد کربنی، پوشش فسفاته Zn، آماده سازی مکانیکی سطح، ساچمه پاشی، سنباده زنی، ماسه پاشی، ریخت شناسی پوشش، ساختار ریز دانه -
صفحات 15-30این پژوهش به بررسی ارتباط ویژگی های ریزساختاری و مکانیکی جوش های مقاومتی نقطه ای فولاد کم کربن AISI1008 (LCS) و فولاد دوفازی DP600در آزمایش کشش- برش می پردازد. ارتباط بین اندازه دکمه جوش بحرانی مورد نیاز برای رسیدن به حالت شکست محیطی، ریزساختار و ویژگی های سختی بررسی شد. بررسی ها نشان دادند که اندازه دکمه بحرانی تابع ویژگی های نیمرخ سختی (نسبت سختی دکمه جوش به میانگین سختی فلزهای پایه) است. نتایج نشان دادند که اتصال DP600/DP600 بیش ترین تمایل به شکست فصل مشترکی و اتصال DP600/LCS کمترین تمایل به شکست فصل مشترکی را از خود نشان دادند. اندازه دکمه جوش بحرانی پایین اتصال نامشابه DP600/LCS ناشی از سختیFZ بالاتر آن (نسبت به اتصال LCS/LCS) و هم چنین، سفتی کمتر آن (نسبت به DP600/DP600) است. در نهایت، استحکام و انرژی شکست اتصالات مشابه و نامشابه مقایسه شد.
کلیدواژگان: جوشکاری مقاومتی نقطه ای، فولاد دوفازی، حالت شکست، جوشکاری نامشابه -
صفحات 31-44به منظور افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ آلومینیوم 2024-T3، عملیات آندایزینگ در دمای محیط در الکترولیت ترکیبی با درصدهای وزنی گوناگون از اسید سولفوریک، بوریک و فسفریک انجام شد. آندایزینگ در مدت زمان های 10 و 20 دقیقه و چگالی جریان های mA/cm2 1 و mA/cm2 2 انجام شد. از روش امپدانس الکتروشیمیایی جهت مطالعه رفتار خوردگی آلیاژ آندایز شده در محیط آبی حاوی 5/3 درصد وزنی نمک طعام استفاده شد و با استفاده از مدار الکتریکی معادل مناسب، پارامترهای خوردگی مربوط به لایه اکسیدی مشخص و با ارایه یک راه کار ساده با استفاده از روش امپدانس الکتروشیمیایی، ضخامت لایه اکسیدی تعیین گردید. در نهایت، برای مقایسه نرخ خوردگی نمونه های آندایز شده از روش برون یابی تافل استفاده شد. نتایج بیانگر مقاومت به خوردگی مناسب آلیاژ آندایز شده در الکترولیت ترکیبی می باشد. این الکترولیت به دلیل عدم استفاده از یون کرومات و ایجاد مقاومت به خوردگی مناسب آلیاژ آندایز شده می تواند جایگزینی مناسب برای حمام های کروماته که مشکلات زیست محیطی دارند و بیش تر جهت آندایزینگ آلیاژ آلومینیوم 2024-T3 بکار می روند، باشد.
کلیدواژگان: آندایزینگ، آلیاژ 2024، T3، الکترولیت ترکیبی، امپدانس الکتروشیمیایی -
صفحات 45-58
تولید حرارت در طول فرایند ماشین کاری نانومتری یکی از پیامدهایی است که سعی می شود به کمترین حد رسانده شود. این پژوهش به بررسی تاثیر شعاع انحنای نوک ابزار و سرعت برش بر تولید حرارت و بالانس انرژی در قطعه کار می پردازد. در این راستا، فرایند برش نانومتریک بر قطعه کار تک بلور مس، با روش دینامیک مولکولی و تابع پتانسیل فلزیEAM شبیه سازی شده و با ارایه مدل توزیع انرژی، تاثیر عوامل یاد شده مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس نتایج، با نفوذ ابزار به داخل قطعه کار، سرعت اتم هایی که در همسایگی ابزار قرار دارند، به شدت افزایش می یابد. این افزایش موضعی سرعت و تغییر شکل زیاد باعث می شود که دما در قطعه کار به صورت موضعی در اطراف ابزار و براده زیاد شود. افزایش چهار برابری سرعت برش، تنها باعث افزایش حدود %27-21 نیروهای برشی می شود. سرعت برش، اما تاثیر قابل توجهی در تغییرات انرژی پتانسیل، جنبشی و انتقال حرارت در قطعه کار دارد. به گونه ای که در سرعت های برش بالا با کاهش مقدار انتقال حرارت، انرژی جنبشی و پتانسیل زیادی در قطعه کار باقی می ماند که باعث افزایش شدید دما و گرادیان درجه حرارت در قطعه کار می شود. افزایش چهار برابری سرعت برش، از m/s50 به m/s 200، باعث افزایش دما در نواحی ماشین کاری از C300 به C 700 می شود که می تواند در کیفیت سطح ماشین کاری تاثیرگذار باشد. افزون بر این، با افزایش شعاع انحنا ابزار، میزان فشردگی اتم ها در جلوی ابزار افزایش می یابد و باعث افزایش نیروهای ابزار بویژه در جهت عمودی می شود که در نهایت، باعث افزایش گرادیان درجه حرارت در قطعه کار بویژه در ناحیه براده می شود.
کلیدواژگان: ماشین کاری نانومتری، شبیه سازی دینامیک مولکولی، تولید حرارت، بالانس انرژی -
صفحات 59-66لایه نازک اکسید روی به روش سل- ژل روی بستر شیشه ای سنتز شد. ساختار بلوری و ریخت شناسی سطح با استفاده از تفرق سنجی اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مورد مطالعه قرارگرفت. اندازه ذرات بلوری تشکیل شده روی سطح بر اساس معادله شرر (Scherrer) و نرم افزار X''pert Highscor محاسبه شد که در حدود nm30 برآورد گردید. با استفاده از پوشش سنتز شده، حسگر گازی اکسید فلزی تهیه شد و حساسیت حسگر ساخته شده نسبت به دو گازها پرکاربرد O2 و CO2 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که پوشش متخلخل اکسید روی حساسیت بالایی نسبت به این دو گاز دارد. هم چنین، زمان پاسخ (Response time) برای گاز اکسیژن دو برابر گاز دی اکسید کربن و در حدود 12 ثانیه بود.
کلیدواژگان: حسگر گاز، سل، ژل، شناسایی گاز، لایه نازک، اکسید روی -
صفحات 67-80کپسول های CNG کامپوزیتی، مزایای قابل توجهی نسبت به انواع فلزی خود دارند که از آن جمله می توان به قابلیت ذخیره سازی گاز با فشار بالاتر، مکانیزم های واماندگی ایمن تر، ویژگی های مکانیکی بهتر، مقاومت بالاتر در برابر خوردگی و 2 تا 4 برابر وزن کمتر اشاره کرد. هدف اصلی این پژوهش، آنالیز ترمومکانیکی و ارزیابی کپسول های CNG کامپوزیتی است. برای ساخت این کپسول ها، یک رزین اپوکسی با کارایی بالا به عنوان فاز زمینه کامپوزیت زمینه پلیمری و الیاف کربن با استحکام بالا از نوع T-700S به عنوان فاز تقویت کننده انتخاب شد. پس از تعیین ویژگی های گوناگون این دو بخش اصلی، ویژگی-های لمینای ناشی از آن ها به کمک روابط میکرو مکانیک تعیین و برای ساخت آن نیز یک دستگاه رشته پیچ 5 محوری ساخته شد. سپس با توجه به شرایط کاری بهینه دستگاه که در کسر حجمی 50 تا 60 درصد از الیاف تقویت کننده بدست می آمد، آنالیز ترمومکانیکی سه بعدی در کسر حجمی 50، 55 و 60 درصد با استفاده از نرم افزار ANSYS-12 انجام شد. با توجه به نتایج این پژوهش، افزایش تعداد لایه های لمینت کامپوزیتی و کسر حجمی الیاف تقویت کننده، تاثیری متفاوت بر رفتار واماندگی آستر فلزی و لایه های کامپوزیتی دارند. از نتایج دیگر، تاثیر بسزای تنش های حرارتی بر واماندگی لمینت است؛ در حالی که تاثیر آن ها بر واماندگی آستر فلزی قابل چشم پوشی است.
کلیدواژگان: کپسول CNG، کامپوزیت زمینه پلیمری، آنالیز ترمومکانیکی، میکرو مکانیک، رشته پیچی -
صفحات 81-96در این پژوهش، اثر متغیرهای جوشکاری (شدت جریان، جوشکاری پالسی و غیر پالسی) بر ریزساختار، ویژگی های مکانیکی (کشش و سختی) و مقاومت الکتریکی آلیاژ 80Ni-20Cr بررسی شده است. برای این منظور، مفتول هایی به قطر 2 میلی متر تهیه و در شرایط گوناگون مورد جوشکاری قرار گرفتند. سپس نمونه هایی جهت بررسی متالوگرافی نوری، SEM، آزمون کشش، سختی و مقاومت الکتریکی تهیه شدند. نتایج آزمون های متالوگرافی نوری و SEM نشان دادندکه ریزساختار انجمادی تمامی نمونه ها از دانه های کروی هم محور تشکیل شده بودند که با افزایش شدت جریان جوشکاری میانگین قطر دانه ها و اندازه میانگین کاربیدهای و TiC در هر دو شرایط جوشکاری غیر پالسی و پالسی افزایش یافتند. افزون بر این، بررسی های متالوگرافی نشان دادند که مرز ذوب تمامی نمونه ها از سه ناحیه انجمادی صفحه ای، سلولی و دندریتی تشکیل شده است که عرض این ناحیه ها با افزایش شدت جریان جوشکاری افزایش یافتند. منطقه HAZ نیز در تمام نمونه ها از دو ناحیه دانه درشت و دانه ریز تشکیل شده بود که با افزایش شدت جریان جوشکاری میانگین اندازه قطر دانه ها در هر دو شرایط جوشکاری غیر پالسی و پالسی افزایش یافتند. نتایج آزمون کشش و سختی نشان دادند که با افزایش شدت جریان جوشکاری در هر دو شرایط جوشکاری غیر پالسی و پالسی، استحکام کششی و سختی اتصال کاهش می یابند. در مقابل، در یک شدت جریان جوشکاری ثابت، جوشکاری پالسی باعث افزایش استحکام کششی و سختی اتصال نسبت به جوشکاری غیر پالسی گردید. نتایج آزمون مقاومت الکتریکی نیز نشان داد که مقاومت الکتریکی تمامی نمونه ها تابعی از میانگین قطر دانه ها و وضعیت رسوب کاربیدها در ریزساختار می باشد و مناسب ترین (کمترین) مقاومت الکتریکی در شرایط جوشکاری با شدت جریان 10 آمپر به صورت پالسی بدست آمد.
کلیدواژگان: جوشکاری میکروپلاسما، ریزساختار، ویژگی های مکانیکی، مقاومت الکتریکی، 80Ni، 20Cr -
صفحات 97-104ا توجه به جوان بودن شبکه فاضلاب شهرستان مرودشت و نیز وارد نشدن فاضلاب های صنعتی به آن، انتظار می رود گاز سولفید هیدروژن در این شبکه به ندرت تشکیل شود، اما شیب نامناسب، عرض سطح جریان، شرایط پمپاژ، سرعت جریان و درجه حرارت باعث افزایش تولید گاز سولفید هیدروژن می شود. بر اساس مطالعات صورت گرفته به دلیل موقعیت جغرافیایی ویژه این شهرستان، شرایط ایجاد خوردگی میکروبی در این شبکه فراهم است. طولانی بودن مسیر انتقال فاضلاب (14 کیلومتر لوله بتنی) و نبود شیب مناسب، انتقال فاضلاب از راه ثقلی را در این شبکه با مشکلاتی روبه رو ساخته، لذا، می بایست از پمپ های بالا آورنده برای انتقال فاضلاب در خط لوله استفاده شود، در غیر این صورت، زمان ماند فاضلاب در شبکه بالا رفته و امکان توقف طولانی آن و در نتیجه، رشد لایه بیوفیلم و انتشار گاز سولفید هیدروژن افزایش می یابد. در این مقاله، خوردگی میکروبی لوله های بتنی فاضلاب شهرستان مرودشت از راه اندازه گیری غلظت گاز سولفید هیدروژن تولید شده در طول خط انتقال مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه گیری ها جهت تعیین غلظت سولفید هیدروژن انجام شد و نتایج نشان دادند که میانگین غلظت هیدروژن سولفید در حالت کلی 96/0 قسمت در میلیون بود که بیش تر از حد گزارش شده برای احتمال وجود خوردگی میکروبی می باشد.
کلیدواژگان: شبکه فاضلاب، سولفید هیدروژن، خوردگی میکروبی، لوله های بتنی، مکانیسم خوردگی
-
Pages 1-14Low temperature phosphating is a very slow process and needs to be accelerated by some means. Acceleration of the phosphating process could be achieved by chemical، mechanical and electrochemical methods. In this paper، the effect of mechanical surface preparation such as surface grinding by 180 grade emery paper، sand blasting and shot blasting on the quality of zinc phosphate coating was investigated. Scanning Electron Microscopy (SEM) investigations showed that the very rough shot blasted surface is not suitable for getting a compact and fine-grained coating. In contrast، surface preparation by sand blasting produces a great number of active sites on the substrate which resulted in a higher rate nucleation، and thus reduction of final sizes of phosphate crystallites in comparison with what obtained by grinding operation. Also، measuring thickness، weight and density of applied Phosphate coatings، revealed that the surface activation by sand blasting، leads to formation of dense and light weight coatings at shorter time of phosphatingKeywords: Carbon Steel, Zn Phosphate Coating, Mechanical Preparation of Surface, Shot Blasting, Grinding, Sand Blasting, Coating Morphology, Fine Grained Structure
-
Pages 15-30The work here investigates the correlation between microstructural features and mechanical properties of similar and dissimilar resistance spot welds of low carbon steel (LCS) and dual phase steel (DP600) in the tensile-shear test. Correlations between the critical fusion zone size required to ensure pullout failure mode، the weld microstructure and the weld hardness characteristics were developed. Results showed that the critical fusion zone size is a function of hardness profile characteristics (ratio of fusion zone hardness to average hardness of the base metal). Expriments showed that similar DP600/DP600 and dissimilar DP600/LCS welds exhibit the highest and the lowest tendency to fail in interfacial failure mode، respectively. Finally، peak load and energy absorption of similar and dissimilar resistance spot welds are compared.Keywords: Resistance Spot Weld, Dual Phase Steel, Failure Mode, Dissimilar Welding
-
Pages 31-44In order to improve corrosion resistance of 2024-T3 aluminum alloy، anodizing process was performed in different concentrations of mixed-electrolyte of sulfuric، boric and phosphoric acids for 10 and 20 minutes under the current density of 1 and 2 mA/cm2 at room temperature. Corrosion behavior of the anodized alloy in aqueous media containing 3. 5 wt% of NaCl was studied by using electrochemical impedance spectroscopy technique and the corrosion parameters were determined by using of an appropriate equivalent circuit. Thickness of the oxide layer was determined by a simple method using electrochemical impedance spectroscopy technique. Finally، in order to compare the corrosion rates of the anodized samples، Tafel extrapolation technique was used. The results revealed good corrosion resistance of the alloy which was anodized in mixed-electrolyte. This electrolyte is a suitable replacement for chromate baths which are generally used in anodizing of 2024-T3 aluminum alloy.Keywords: Anodizing, 2024, T3 Alloy, Mixed, Electrolyte, Electrochemical Impedance Spectroscopy
-
Pages 45-58
Metal cutting can be associated with high heat generation in the tool-chip interface zone and hence، the thermal aspects of the cutting process strongly affect the accuracy of the ultra precision machining. This study presents the effect of tool edge radius and cutting speed on heat generation and balance of energy in nanomachining process using three dimensional molecular dynamics simulation with Embedded Atom Method (EAM) metal potential energy. Results show whenever tool scratches the work material، atoms velocity of surface layers is increased dramatically، which influence kinetic energy and workpiece temperature. By increasing cutting speed to 400%، cutting forces are increased between 21-27%. Although tool forces is not increased considerably by cutting speed، a big fraction of potential energy، kinetic energy and heat transfer are remained in workpiece. So، workpiece temperature and temperature gradient is increased dramatically. Increasing cutting speed form 50 m/s to 200 m/s affect on temperature increment near machined surface from 300 C to 700 C which can affect the surface roughness. In addition، tool edge radius increases in contact area between tool and workpiece when tool forc is increased especially in trust direction. Consequently، temperature gradient is raised locally in chip formation area by tool edge radius.
Keywords: Nanometric Cutting, MD Simulation, Heat Generation, Energy Balance -
Pages 59-66Thin film of ZnO was synthesized on a glass substrate via sol-gel method. The crystal structure and surface morphology was studied، using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The size of crystalline particles formed on the surface were calculated using Scherrer''s equation and the X''pert High score software، and was estimated around 30 nm. Using synthetic coating، metal oxide gas sensors were fabricated and the sensitivity of the sensor to the two common gases of O2 and CO2 were analyzed. The results showed that the porous coating of zinc oxide is very sensitive to the gases. Also، the response time for the two gases، were calculated. Response time for CO2 was twice of the O2، and about 12 seconds.Keywords: Gas Sensors, Sol, Gel, Gas Identification, thin film, zinc oxide
-
Pages 67-80Composite CNG tanks have a number of advantages such as high gas pressure، safer failure modes، higher mechanical properties، higher corrosion resistance، as well as being 2 to 4 times lighter than steel tanks. The main aim of this work is the thermo-mechanical analysis and evaluation of Type III composite CNG tanks. A high-performance hot-cure Araldite epoxy resin system was selected and modified as the matrix. The T-700S high-strength carbon fiber was also selected as the reinforcement. After determining the various attributes of these two principal constituents، the properties of the lamina were calculated by the micromechanical approach. A 5-axis filament winder machine was constructed in this research to manufacture the CNG tank. 3D thermo-mechanical analysis was conducted by ANSYS-12 based on the micromechanical outputs for 50، 55 and 60 percent of fiber volume fractions. Results showed that increasing the number of layers and the fiber volume fraction have opposite effects on the behavior of laminate and the metal liner failure. It wasalso found the significant effects of thermal stresses on the laminate failure; while their effects were ignorable on the metal liner failure.Keywords: CNG Tank, Polymer Matrix Composites, Thermomechanical Analysis, Micro, mechanics, Filament Winding
-
Pages 81-96In this investigation، effects of micro plasma arc welding variables (such as: welding current and pulsation)، on the microstructure، mechanical properties، and electrical resistance of 80Ni-20Cr heating alloy have been studied. The 2 mm diameter wires were used as the base metal and welded at various conditions. The Optical Microscopy (OM)، Scanning Electron Microscopy (SEM)، tensile test، microhardness test، and electrical resistance test were performed to evaluate microstructural، mechanical properties، and electrical resistance of the welds. The OM and SEM examinations show that weld metal in all samples had equi-axed grains. Grains and carbides size (Cr23C6 and TiC) both increased by increasing of welding current. The tensile and microhardness results showed، a decrease with increasing the grains size، and carbides size. In addition، at constant welding currents، with applying pulsation، higher tensile strength and hardness were obtained. The electrical resistance results showed، that electrical resistance of welded joints depends on the grains size and carbides distribution. The lowest electrical resistance was obtained at the welding current of 10 A in pulsation mode.Keywords: Micro Plasma Arc Welding, Microstructure, Mechanical Properties, Electrical Resistance, 80Ni, 20Cr
-
Pages 97-104By considering the recently built Marvdasht city sewage network and the lack of industrial wastewater، it is expected that hydrogen sulfide gas will not form in the sewage network. But، improper slope، width of flow، pumping conditions، velocity of flow and temperature are the main reason to increase production of hydrogen sulfide gas. Based on the geographical location of the city in particular، microbial corrosion conditions in the network is provided the length of sewage network (14 km concrete pipes) and the lack of proper slope، caused the wastewater flow with some problems. Therefore، the use of pumping station for wastewater transmission is necessary otherwise، the wastewater detention time in the network will increase and the potential of velocity reduction as a result of growth of biofilm layer and emission of hydrogen sulfide gas will occure. In this paper، microbial corrossion of wastewater concrete pipe in Marvdasht city by mesurment of hydrogen sulfide gas was investigated. The results show that the average concentration of hydrogen sulfide gas was 0. 96 ppm، which is more than what is required Microbial pipe corrosion.Keywords: Wastewater Network, Hydrogen Sulfide, Microbial Corrosion, Concrete Pipelines, Corrosion Mechanism
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.