فهرست مطالب

مواد نوین - سال ششم شماره 3 (پیاپی 23، بهار 1395)

مجله مواد نوین
سال ششم شماره 3 (پیاپی 23، بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/05/07
  • تعداد عناوین: 12
|
  • فریبا مومنی، سید محمد موسوی خویی صفحات 1-18
    فرآیند گالوانیزه در محیط پلاسمای الکترولیتی یک روش جدید افزایش مقاومت به خوردگی فولاد است. در این پژوهش فرآیند پوشش دهی فلز روی در محیط پلاسمای الکترولیتی بر سطح نمونه های فولادی ST12 انجام شد . نمونه کاری مورد نظر به کاتد یک منبع ولتاژ قوی با جریان مستقیم متصل شده و در داخل الکترولیت مربوطه قرار می گیرد. الکترولیت های مورد استفاده، محلول قلیایی 3 درصد وزنی هیدروکسید سدیم (حاوی فلز روی حل شده در اسید کلریدریک اشباع) و محلول آبی سولفات روی 30 درصد وزنی است که هدایت الکتریکی آن با افزودن کلرید سدیم افزایش یافت. مورفولوژی سطح به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و آنالیز درصد عناصر پوشش با تکنیک آنالیز پراکندگی انرژی اشعه ایکس (EDAX) بررسی شد. رفتار خوردگی این پوشش به وسیله روش های پلاریزاسیون تافلی در محلول کلرید سدیم (NaCl) 5/3درصد وزنی مطالعه گردید. بررسی های حاصل از مورفولوژی سطح پوشش نشان داد به دلیل جرقه های پلاسما ،پوشش دارای ذرات گل کلمی بوده و با توجه به نتایج آزمون پلاریزاسیون، مقاومت به خوردگی فولاد در برابر پوشش فداشونده فلز روی با پتانسیل فعال تر ، افزایش می یابد. هم چنین با تغییر الکترولیت از محلول سولفات روی به حالت قلیایی، هدایت الکتریکی محلول افزایش می یابد که سبب افزایش جریان تا 3 آمپر و کاهش ولتاژ جرقه زنی به میزان 50 ولت می شود.
    کلیدواژگان: پوشش فلزی روی، پلاسمای الکترولیتی اشباع، پلاریزاسیون، مقاومت به خوردگی
  • ایمان خاکپور، رضا سلطانی، محمود حیدرزاده سهی صفحات 19-30
    مکانیزم اصلی تخریب پوشش های سد حرارتی، پوسته شدن4 پوشش میانی5 است. پوشش میانی نقش حفاظت در برابر اکسیداسیون، خوردگی داغ و افزایش چسبندگی پوشش سد حرارتی را دارد. به کارگیری یک پوشش میانی مناسب، راهکاری مفید برای کاهش پدیده پوسته شدن و افزایش عمر مفید پوشش های پره توربین است. بهبود عملکرد پوشش های پره توربین با استفاده از بکارگیری پوشش های آلومینایدی اصلاح شده به وسیله افزودن عناصر فعال به پوشش، یکی از موضوعاتی است که در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از صنایع نیروگاهی و سازندگان موتورهای جت قرار گرفته است. در این پژوهش، پوشش آلومینایدی اصلاح شده به وسیله زیرکونیم به روش سمانتاسیون پودری روی سوپرآلیاژ پایه نیکلی IN-738 ایجاد شده و تاثیر مقدار آلومینیم موجود در منبع تامین کننده آن بر مقاومت به اکسیداسیون سیکلی، ریزساختار، ترکیب شیمیایی و فازی این پوشش ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در فرایند پوشش دهی از ZrOCl2.8H2O به عنوان فعال کننده و از Al2O3 به عنوان ماده پرکننده خنثی استفاده شده است.
    اکسیداسیون سیکلی در دمای oC1100 انجام پذیرفت که هر سیکل شامل یک ساعت نگه داری نمونه در دمای بالا و سپس خنک شدن به مدت 10 دقیقه در دمای محیط بوده است. نتایج حاصله نشان می دهد که پوشش های ایجاد شده در حضور منبع با غلظت بالای آلومینیم، مقاومت به اکسیداسیون بهتری در دماهای بالا دارد.
    کلیدواژگان: اکسیداسیون سیکلی، پوشش میانی، پوشش آلومینایدی اصلاح شده، سمانتاسیون پودری
  • امیر پهلوانی، سیدمهدی عباسی، مریم مرکباتی مریم مرکباتی، رشید مهدوی صفحات 31-38
    هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر نرخ کرنش بر رفتار کشش گرم آلیاژ و تعیین معادلات بنیادی این آلیاژ است. این آلیاژ تحت آزمون کشش گرم در محدوده ی دمایی °C 1150-850 و فاصله دمایی °C 100 با نرخ های کرنش s-101/0 ،1/0 و 1 قرار گرفت و سپس نمودار تنش-کرنش، ساختار نواحی شکست آن بررسی شد. بررسی های ساختاری نشان داد که نوع شکست در این آلیاژ شکست بین دانه ای است. هم چنین با افزایش نرخ کرنش، داکتیلیته گرم آلیاژ بهبود یافت. معادلات بنیادی برای این آلیاژ تعیین گردید. انرژی فعال سازی نیز kJ/mol 5/411 محاسبه گردید.
    کلیدواژگان: آلیاژ اینوار، آزمون کشش گرم، شکست بین دانه ای، انرژی فعال سازی
  • سعید خانی مقانکی، محسن محسن کاظمی نژاد صفحات 39-46
    رفتار رسوب گذاری و تغییرات سختی آلیاژ آلومینیوم 2024 حل سازی شده، پس از تغییر شکل پلاستیک شدید و حین پیری طبیعی بررسی شده است. حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید (کرنش در حدود 1)، مناطق GPB[1] یا خوشه های اتمی Cu-Mg به صورت دینامیکی تشکیل می شوند. این موضوع با حذف اثر تشکیل مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg از منحنی آنالیز گرماسنجی افتراقی تایید می شود. تشکیل دینامیکی این فازها حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید سبب کاهش سینتیک پیری طبیعی نمونه تغییر شکل پلاستیک شدید یافته، نسبت به نمونه بدون تغییر شکل می شود. از طرفی مقایسه این پژوهش با مطالعات قبلی نشان می دهد که تشکیل فازهای نیمه پایدار در محدوده های کم کرنش فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید اتفاق می افتد، این در حالی است که در کرنش های بالاتر تشکیل رسوبات پایدارتر محتمل تر هستند.
    [1]. Guinier–Preston–Bagaryatsky
    کلیدواژگان: پیری طبیعی، تغییر شکل پلاستیک شدید، آلومینیوم 2024
  • سعید کریمی، سیروس جوادپور صفحات 47-60
    این پژوهش، به مطالعه خواص خمشی کامپوزیت های زمینه ی اپوکسی تقویت شده با الیاف های آسیاب شده از دو نوع شیشه ی معمولی (E-glass) و شیشه ی با استحکام بالا (S-glass) و یک نوع کربن با استحکام بالا پرداخته است. نخست، الیاف اولیه با استفاده از آسیاب ساینده به پودر تبدیل شد و مورفولوژی آن ها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. کامپوزیت های تولیدی، با مخلوط و اضافه کردن wt.%1 پودر حاصل از آسیاب کاری الیاف های یاد شده یک رزین اپوکسی تجاری از نوع پخت در دمای بالا تبدیل شدند. تاثیر انجام عملیات گاز زدایی رزین و هم چنین افزودن گاما آمینو پروپیل تری اکسی سیلین (γ-APS) به عنوان عامل اتصال دهنده ی رزین به فاز تقویت کننده نیز بررسی شد. برای این منظور، خواص خمشی کامپوزیت های تولیدی با یکدیگر مقایسه و سطح شکست نمونه های آزمون خمش و مکانیزم های چقرمگی فعال با استفاده از تصاویر SEM ارزیابی شد. با افزودن wt.%2 از γ-APS به رزین اپوکسی حاوی الیاف آسیاب شده ی شیشه E و سپس گاز زدایی آن، بیش ترین افزایش در استحکام خمشی و مدول کشسان مماسی حاصل شد. این مقادیر به ترتیب به میزان 22/1 و 20/1 برابر نسبت به حالت خالص به دست آمد.
    کلیدواژگان: الیاف کربن، الیاف شیشه، آسیاب کاری، کامپوزیت زمینه ی اپوکسی، آزمون خمش
  • امین فاضل، مجتبی نصر اصفهانی، محمود زنده دل صفحات 61-74
    در این پژوهش، رفتار الکتروشیمیایی بازدارنده خود مجتمع ایمیدازول بر روی پوشش هیبریدی حاصل از فرآیند سل-ژل که به وسیله روش غوطه وری بر روی فولاد ساده کربنی لایه نشانی شده ، مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد، مقاومت به خوردگی پوشش هیبریدی بر پایه 3- متا اکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (TMSM) در حضور بازدارنده ایمیدازول به طور قابل توجهی افزایش یافت. به منظور تهیه پوشش هیبریدی، 3- متا اکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان به نسبت های مشخص با اتانول و آب دوبار تقطیر ترکیب شد. فولاد ساده کربنی قبل از اعمال پوشش هیبریدی در محلول های 001/0، 01/0 و 1/0 مولار بازدارنده ایمیدازول غوطه ور شد. مورفولوژی پوشش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر حضور فیلم بازدارنده خود مجتمع بر روی خواص ضد خوردگی پوشش برای غلظت های گوناگون بازدارنده در محیط خورنده اسید کلریدریک، توسط آزمون پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و نیز تکنیک SEM مشخصه یابی و با نمونه اولیه مقایسه شد. مشخص شد، با افزودن بازدارنده به سیستم ضد خوردگی، راندمان بازدارندگی تا 98% در محلول 5/0 مولار اسید کلریدریک بهبود یافت.
    کلیدواژگان: بازدارنده خود مجتمع، ایمیدازول، پوشش هیبریدی، 3، متا اکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان، فولاد ساده کربنی
  • مهدی دهنوی، محسن حداد سبزوار صفحات 75-88
    خواص و ویژگی های ریزساختاری در آلیاژهای آلومینیوم، بسته به شرایط ریخته گری و ترکیب شیمیایی آلیاژها متفاوت خواهد بود. برای دست یابی به ساختار های هم محور در آلیا ژهای آلومینیوم، از جوانه زاهای Al-5Ti-1B و Al-Ti استفاده می شود. در این پژوهش تاثیر سرعت سرد شدن و مواد جوانه زا بر مشخصه های ریز ساختاری آلیاژهای دوتایی آلومینیوم- مس حاوی2/2، 7/3 و wt.%8/4 مس، با کمک آنالیز حرارتی منحنی های سرد شدن مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، نمونه هایی از آلیاژ مورد نظر ذوب شده و با سرعت های 04/0، 19/0، 42/0 و°C/sec 08/1 سرد شدند. جهت بررسی اثر مواد جوانه زا بر ریز ساختار، برخی از نمونه ها با جوانه زای Al-5Ti-1B جوانه زایی شدند. منحنی سرد شدن در حین انجماد با استفاده از ترموکوپل نوع K و سیستم ثبت داده در رایانه ذخیره گردید. بررسی کمی ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ نوری و پردازش تصاویر با استفاده از نرم افزار «Clemex Vision» انجام گرفت. نتایج بررسی های ریز ساختاری نشان داد که اندازه دانه و فاصله بازوهای دندریتی با افزایش سرعت سرد شدن و جوانه زایی کاهش پیدا می کنند. نتایج بررسی های آنالیز حرارتی نیز نشان داد که در اثراستفاده از مواد جوانه زا تحت تبرید اولیه برای جوانه زایی تقریبا به صفر رسیده است.
    کلیدواژگان: آلیاژ Al، Cu، آنالیز حرارتی، اندازه دانه، جوانه زای Al، 5Ti، 1B، سرعت سرد شدن
  • سارا فضلی، محمد ابراهیم بحرالعلوم صفحات 89-100
    در این پژوهش مراحل تشکیل پوشش پرم الوی نانوکریستالی به روش آبکاری الکتریکی بررسی شد. آبکاری الکتریکی آلیاژ پرم الوی(%wt. 80 نیکل و %wt. 20 آهن) در دمای 25 درجه سانتی گراد با اعمال دانسیته جریان mA/cm2100پس از گذشت زمان 8 ساعت و با استفاده از همزن مکانیکی با دور rpm160 در 8/3pH= انجام شد. جهت کنترل pH حمام در حین آبکاری الکتریکی از بوریک اسید به عنوان بافر استفاده گردید. برای بررسی مراحل ایجاد (جوانه زنی، رشد سه بعدی و پیوستگی) ساختار گل کلم شکل پوشش، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی در زمان های گوناگون تهیه گردید. هم چنین به منظور بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر زبری سطح، پوشش دهی در دما (25، 45 و 75 درجه سانتی گراد)، زمان (3 و 8 ساعت) و مقادیر مختلف ساخارین موجود در حمام آبکاری الکتریکی (10، 5 ، 3 و 1 گرم بر لیتر) و نوع همزدن ( مغناطیسی و مکانیکی)، صورت گرفت. نتایج تست زبری سنجی نشان داد که کاهش میزان ساخارین موجود در حمام، استفاده از همزن مغناطیسی، کاهش زمان آبکاری و افزایش دما، سبب کاهش زبری سطح پوشش های آلیاژی پرم الوی شد. نتایج آزمون کوانتومتری بیان می کند که افزایش دما علاوه بر کاهش زبری پوشش، سبب تغییر میزان عناصر آلیاژی نیز می شود. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که افزودن ساخارین علاوه بر ایجاد ساختار نانویی، سبب کاهش تنش در زمان های طولانی آبکاری می شود.
    کلیدواژگان: آبکاری الکتریکی، پرم الوی، مورفولوژی سطح
  • حدیث مسرور، کمال جانقربان، حبیب دانش منش صفحات 101-114
    دراین پژوهش، کامپوزیت سطحی توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر روی تسمه از نوع آلیاژ آلومینیوم 5086 با ذرات تقویت کننده زیرکونیا ایجاد شد. هم چنین اثر نسبت ترکیبی پودر هایZrO2/Graphite بر ریزساختار و سختی کامپوزیت هیبریدی سطحی ایجاد شده برروی آلیاژ فوق، توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بررسی شد. به منظور انجام فرآیند، ابزاری از جنس فولاد گرم کارH13 و با پین به شکل مخروط ناقص استفاده شد. در این میان فرآیند به وسیله دستگاه فرز با سرعت چرخشی RPM1250 و سرعت انتقالی (mm/min)50 بر روی نمونه ها انجام شد. ریز ساختار مواد در مناطق گوناگون با میکروسکوپ نوری و نحوه توزیع ذرات به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. سختی لایه کامپوزیت تولید شده نیز با روش سختی سنجی ویکرز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که انجام فرآیند اصطکاکی اغتشاشی موجب اصلاح ساختار دانه ها شده و هم چنین با افزایش تعداد مراحل فرآیند تا سه مرحله در تولید کامپوزیت سطحی، توزیع ذرات تقویت کننده زیرکونیا در زمینه یکنواخت تر خواهد شد. شایان ذکر است که با تولید کامپوزیت هیبریدی سطحی با نسبت حجمی (15%ZrO2/15%Gr)، بالاترین میزان سختی حاصل می شود. هم چنین آنالیز فازی توسط پراش پرتوی ایکس برای ارزیابی فازهای تشکیل شده در ناحیه اغتشاشی بر روی نمونه ها صورت گرفت. نتایج نشان داد که واکنش خاصی بین زمینه آلومینیومی و ذرات تقویت کننده، طی سه مرحله فرآیند اصطکاکی اغتشاشی رخ نداده است.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیوم5086، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت سطحی، کامپوزیت هیبریدی سطحی
  • صادق معینی فر صفحات 115-126
    فولاد میکروآلیاژی استحکام بالا را قبل از جوشکاری به صورت نورد گرم یا سرد تهیه می کنند. پس از جوشکاری، فلز جوش برای تامین خواص مکانیکی مناسب تحت عملیات حرارتی قرار خواهد گرفت. عملیات حرارتی مورد نظر، تابکاری همراه با حرارت دهی مجدد فلز جوش، سپس سرد کردن بسیار آهسته در کوره برای دستیابی به استحکام شکست مناسب می باشد. در این پژوهش از آزمون ضربه شارپی برای بررسی مقاومت در برابر شکست این فولاد استفاده گردید. هم چنین برای بررسی دقیق تر ریزساختارها قبل و پس از اعمال سیکل های حرارتی از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. با توجه به نتایج، انرژی شکست بهینه مربوط به سیکل تابکاری شده در دمای °C950 و حرارت دهی مجدد در دمای °C650 است. در این سیکل حرارتی، ریزساختار نهایی شامل پرلیت/بینیت در کنار فریت چندوجهی و حضور تعداد زیادی از ناخالصی های اکسید فلزی بوده است. بررسی سطح شکست نشان دهنده آن است که ریزساختار پرلیت/بینیت در کنار فریت چندوجهی در مقایسه با نمونه صرفا فریتی/پرلیتی، شکست نرم تری را از خود نشان می دهد. در نمونه ای با بیش ترین انرژی شکست، کم ترین مقدار سختی در مقایسه با دیگر نمونه های عملیات حرارتی شده مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: فولاد میکرو آلیاژی، سیکل های حرارتی، انرژی شکست، فریت چندوجهی، مارتنزیت، آستنیت
  • مهرداد موسی پور، مازیار آزادبه، مهدی اجاقی صفحات 127-138
    با افزایش دمای تف جوشی و تشکیل فاز مایع بیش تر، به دلیل نیروی جاذبه زمین، مذاب به سمت نواحی پایین تر کشیده شده و سبب پر شدن حفرات و تخلخل ها در این نواحی می شود. تفاوت در کسر حجمی مذاب، باعث ایجاد گرادیان ریزساختاری از بالا به پایین قطعات در حین تف جوشی می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر نیروی جاذبه زمین بر شکل ظاهری و هم چنین تحولات ریزساختاری قطعات تف جوشی شده است. به این منظور، قطعات برنزی با ترکیب شیمیایی Cu-10Sn-10Pb در محدوده ی دماییC °970-890 به مدت 20 دقیقه تف جوشی شدند. از قطعات برنزی در شرایط گوناگون تف جوشی به صورت درجا عکس برداری شد. از این پژوهش نتیجه شد که به دلیل کاهش ویسکوزیته در نواحی پایینی قطعات تف جوشی شده و همین طور نیروی وزن قسمت های بالایی، میزان تغییرشکل از بالا به پایین افزایش می یابد. می توان دلیل این موضوع را افزایش کسر حجمی مذاب به دلیل افزایش دمای تف جوشی دانست که در نواحی پایینی این مقدار بیش تر بوده و در نتیجه تغییر در شکل ظاهری قطعات و مشاهده پدیده ی پاشنه فیلی را در پی دارد. عنصر سرب نقش مهمی در خردایش و آرایش مجدد ذرات برنزی ایفا می کند که همین موضوع روی ریزساختار و شکل ظاهری قطعات در حین تف جوشی تاثیر می گذارد.
    کلیدواژگان: تف جوشی سوپرسالیدوس، نیروی جاذبه زمین، گرادیان ریزساختاری، ویسکوزیته، پاشنه فیلی
  • بهنام حسینی، امیر عباس نوربخش، سید مهدی میرهای صفحات 139-148
    در پژوهش حاضر، سنتز SiC نانو ساختار از پیش سازه زئولیت طبیعی(کلینوپتیلولیت) توسط فرآیند منیزیوترمال و در حضور کربن مزوحفره با سطح ویژه بالا (CMK-1) مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا از زئولیت طبیعی فرآوری شده(شسته شده و تعویض کاتیونی شده) به همراه ساکاروز و کربن مزوحفره CMK-1 استفاده گردید. نمونه ها براساس میزان کربن، نوع کربن و نوع زئولیت طبیعی فرآوری شده در دمای 700-750 c به همراه منیزیم و با نرخ گرمایش5̊c/min و زمان نگهداری ماکزیمم 3 ساعت تحت عملیات پخت جهت تشکیل و بررسی نانو ساختار SiC قرار گرفتند.
    از زئولیت طبیعی(کلینوپتیلولیت) آنالیزهای XRD، XRF و از نمونه کربن مزوحفره آنالیزهای XRD ، BETو SEM/ EDX صورت پذیرفت و آنالیزهای XRDو SEM/ EDX از نمونه هایی که با استفاده از زئولیت شسته شده و تعویض کاتیونی شده ایی که تحت عملیات پخت نهایی قرار گرفته بودند، صورت پذیرفت. نتایج بررسی های XRD نشان داد که تغییر در میزان کربن مزوحفره عامل اصلی در سنتز با خلوص بالا کاربید سیلیسیوم است و هم چنین نوع فرآوری پیش سازه زئولیت نقش اساسی در مقدار SiC حاصله ایفا می کند. نتایج بررسی های ریز ساختاریSEM/TEM و XRD نشان دهنده نانو ساختار بودن SiC حاصله می باشد.
    کلیدواژگان: کاربید سیلیسیوم نانو ساختار، مزوحفره کربنی، زئولیت کلینوپتیلولیت، احیای منیزیوترمال
|
  • F. Momeni, M. Mousavi Khoee Pages 1-18
    Electrolytic plasma galvanization is one of the newest methods for corrosion protection of steels. In this research, Plasma electrolytic (PE) method were used for zinc deposition on st12 steel. Work-Pieces were connected to the cathode of high voltage direct current source and were placed inside electrolyte. Sodium hydroxide alkaline solution including 3 wt% zinc dissolved in saturated HCl acid and 30 wt% ZnSO4 solution were used as electrolytes and NaCl were added to increase the electrical conductivity. Surface morphology and composition of coatings was analyzed by SEM and EDAX. Corrosion behavior was also evaluated by DC polarization in 3.5 wt% NaCl.Results showed that zinc deposition formed broccoli type morphology coating because of the plasma spark actions. Corrosion resistance of steel increased by zinc coating to the more active potential and changing of electrolyte type from ZnSO4 to alkaline (zinc ion saturated) solution increased electric conductivity and so PE process current increases to 3A and initial spark generation voltage decreases to 50 V.
    Keywords: Zinc Metal Coating, Plasma Electrolytic Saturation, Polarization, Corrosion resistance
  • I. Khakpour, R. Soltani, M. Heydarzadeh Sohi Pages 19-30
    A suitable bond coat to control the spallation is recommended for increasing service life of the coatings. Using modified aluminide coatings as a bound coat has become a common approach nowadays. In this work, a zirconium modified nickel aluminide coating was formed by pack cementation process and the effect of the percentage of aluminum in Al-Cr alloy, which was used as the source of aluminum in coating process, was studied. ZrOCl2.8H2O and alumina were also used as activator and filler material, respectively. Cyclic high-temperature oxidation test was carried out at 1100 °C. Each cycle was consisted of one hour heating in furnace and 10 minutes cooling in the air. Microstructures of the coatings were investigated by means of SEM. EDS analyses were carried out to specify chemical composition of different layers of the coating. Phase analysis was examined by XRD. The results confirmed that the coatings produced by high activity of aluminum source, showed higher resistance to cyclic high-temperature oxidation.
    Keywords: Bond Coat, cyclic Oxidation, modified Aluminide Coatings, pack cementation, Zirconium
  • A. Pahlavani, S.M. Abbasi, M. Morakabati, R. Mahdavi Pages 31-38
    The effect of strain rate on the hot tensile behavior of Invar alloy was studied and determination of fundamental equations by hot tensile tests over temperature range of 850- 1150 °C and at strain rates of 0.01, 0.1, 1 s-1 were carried out. The stress-strain curves and structure of sample after fracture was investigated. It was found that grain boundary sliding was the major mode of intergranular failure in the Invar alloy. In this alloy, increasing the strain rate is found to improve ductility. The experimental data of flow stress were constitutively analyzed and the apparent activation energy of deformation was estimated to be 411.5 kJ/mol.
    Keywords: Invar alloy, Hot tensile test, Intergranular failure, Activation energy
  • S. Khani Moghanaki, M. Kazeminezhad Pages 39-46
    The precipitation behavior and the hardness evolution of AA2024 under severe plastic deformation (SPD) and natural ageing have been studied. During SPD process, GPB zones/Cu-Mg co-clusters are dynamically precipitated. This is confirmed by elimination of GPB zones/Cu-Mg co-clusters formation effect in differential scanning calorimetery (DSC) study of deformed and undeformed samples. The occurrence of GPB zones or Cu-Mg co-clusters formation during SPD process reduces natural ageing kinetics of deformed samples. The formation of metastable phases at strain ~ 1 has been privileged in comparison with that of stable phases.
    Keywords: Natural ageing, Severe plastic deformation, AA2024
  • S. Karimi, S. Javadpour Pages 47-60
    Flexural properties of milled E-glass, S-glass, and high strength carbon fiber reinforced epoxy composites have been studied. As received fibers were chopped and milled by an attrition mill, and their morphologies were evaluated by Scanning Electron Microscope (SEM). The epoxy composites were prepared simply by mixing and stirring 1wt.% of the milled fibers with a conventional hot-cure epoxy resin. The effects of resin system degassing and employing a coupling agent (γ-aminopropyltriethoxysilane or γ-APS) were evaluated based on the flexural properties of the epoxy composites. The SEM micrographs of the fracture surfaces were used to investigate the active toughening mechanisms. The most appropriate flexural properties were obtained for the degassed and modified milled E-glass fiber reinforced epoxy. Its bending strength and tangent modulus of elasticity were enhanced up to 1.22 and 1.20 times in comparison to the pristine one. The current study shows that the composite not only is cost effective, but also offers higher flexural strength and tangent modulus of elasticity
    Keywords: Carbon fiber, Glass fiber, Milling, Epoxy matrix composite, Bending test
  • A. Fazel, M. Nasr, E. Isfahani, M. Zendeh Del Pages 61-74
    In this study the electrochemical behavior of the imidazole as a self -assembled inhibitor on hybrid coating prepared by sol - gel with immersion method on carbon steel deposition was studied. It was observed that corrosion resistance of coating based on hybrid 3-methacryloxy propyltrimethoxysilane significantly increased in the presence of imidazole inhibitor. In order to prepare hybrid coatings 3-methacryloxy propyltrimethoxysilane specified ratios were combined with ethanol and distilled water. Mild carbon steel before applying the hybrid coating was immersed in different concentrations solutions of 0.001, 0.01 and 0.1 M of imidazole inhibitor. Self-assembled film of imidazole was formed on the surface of the substrate. The morphology of the coating was studied by scanning electron microscopy. The impact of the self-assembled film of inhibitor was examined on anti-corrosion properties of coating for different concentration of inhibitor in hydrochloric acid as well as corrosive environment. Potentiodynamic polarization test and SEM technique characterization were compared by original carbon steel samples. It Was determined that adding the corrosion inhibitor to protect system of the carbon steel, the inhibition efficiency improved corrosion resistance up to 97% in 0.5 M of hydrochloric acid.
    Keywords: Self, assembled inhibitor, Imidazole, Hybrid Coatings, Carbon steel, 3, methacryloxypropyltrimethoxysilane
  • M. Dehnavi, M. Haddad, Sabzevar Pages 75-88
    Depending on the casting conditions and alloy composition, microstructure and properties of the aluminium alloys will be different. Generally Al–Ti and Al–5Ti–1B master alloys are added to the aluminium alloys for grain refinement. In recent years computer-aided cooling curve analysis (CA-CCA) has been used extensively in metal casting industry to predict microstructure constituents, grain refinement and to calculate the latent heat of solidification. The aim of this study is to investigate the effect of cooling rate and grain refinement on the microsructural characteristics of Al-Cu alloys by cooling curve analysis. To do this, Al-Cu alloys containing 2.2, 3.7, and 4.8 wt.% Cu were melted and solidified with 0.04, 0.19, 0.42, and 1.08 K/s cooling rates. The temperature of the samples was recorded using a K thermocouple and a data acquisition system connected to a PC. Some samples were Grain refined by Al-5Ti-1B to see the effect of grain refinement on the aforementioned properties. The stractural results show that grain size and secondary dendrite arm spacing decreased by increasing of cooling rate and grain refinement. Thermal analysis results showed that, in a well refined alloy, nucleation will occur in a shorter time, and a undercooling approximately decreases to zero.
    Keywords: Al, Cu alloys, Thermal Analysis, Grain Size, Al, 5Ti, 1B Grain Refiner, Cooling Curve
  • S. Fazli, M.E. Bahrololoom Pages 89-100
    Permalloy (80%wt. Ni, 20%wt Fe) coatings were electroplated in 25°C by applying current density of 100 mA/cm2 in a bath with the pH of 3.8. A mechanical stirrer (160 RPM) was used during 8 hours electroplating. Saccharin was used as a stress reducing agent and a grain refiner to gain nanocrystalline coatings. The pH of plating was controlled by boric acid as a buffer. The SEM images of surface of coatings indicated the different processes of forming the cauliflower structure including nucleation, three dimension growth and integration of crystals. To study the effects of different parameters on the roughness of coatings, various temperatures (25, 45, 75°C), different times (3, 8 hours), different amounts of saccharin in the bath (10, 5, 3, 1g/L) and two different types of agitation (magnetic and mechanic stirrer) were investigated. The results of roughness test showed that decreasing the plating time and the amount of saccharin in the bath decrease the surface roughness. In addition, increasing the temperature and using magnetic stirrer caused a decline in the surface roughness. Increasing the temperature would also change the alloy composition.
    Keywords: electroplating, permalloy, surface morphology
  • H. Masroor, K. Janghorban, H. Danesh Manesh Pages 101-114
    In this research friction stir processing (FSP) was used to produce surface composite layer with zirconia reinforcement particles on aluminum AA5086 alloy. The effect of the combination ratio of ZrO2/Graphite powders on microstructure and hardness of surface hybrid composite layer fabricated by friction stir processing on aluminum alloy was investigated. A H13 work steel tool with taper cylindrical pin geometry was used to produce hybrid composite layer. The FSP parameters were 1250 RPM in rotational speed and 50 mm/min in traverse speed of tool. Microstructures of produced samples were evaluated by means of optical microscopy and distribution of particles was evaluated by scanning electron microscopy. The hardness of surface composite layer was characterized using vickers hardness test. The results revealed that FSP caused to grain refinement and by increasing the passes of process to three passes on fabricating surface composite, distribution of zirconia particles on matrix has improved. The maximum of hardness value was achieved by producing surface hybrid composite (15%ZrO2/15%Gr). X-ray diffraction studies were carried out in order to identify the phases present in the stir zone of the specimens. The results showed that no reaction occurred between the aluminum matrix and the reinforcement particles during three FSP passes.
    Keywords: Aluminum Alloy, Friction Stir Processing (FSP), Surface Composite, Surface Hybrid Composite, AA5086
  • M.S. Moeinifar Pages 115-126
    The high strength micro alloyed steels befor welding are prepare with hot or cold rolling. After welding, the weld metal region heat-treated to provide good mechanical properties. The heat treatment is annealing and reheating to different peak temperatures then cooling down very slowly in the furnace to achieve the best fracture strength. In this research, the Charpy impact were used to evaluate the fracture resistance of the weld of metals. The optical microscopy and scanning electron microscopy were used for study of the microstructure before and after apply of thermal cycles. According to results the optimum resistance to fracture was shown in the cycle of annealing to peak temperature of 950 °C and reheating in the second cycle to temperature peak of 650 °C. The thermal cycle of the final microstructure consists of pearlite/ bainite and polygonal ferrite along with a large number of metal oxide impurities. Evaluation of fracture surfaces indicate that the microstructure of pearlite/bainite and polygonal ferrite as compared with only ferritic/pearlitic has shown more ductile fracture. The samples with the highest fracture resistance has shown low hardness in comparison with other samples that were heat treated.
    Keywords: Micro alloy steel, Thermal cycle, Fracture energy, polygonal ferrite, Martensite, Austenite
  • M. Mousapour, M. Azadbeh, M. Ojaghi Pages 127-138
    With increasing sintering temperature, liquid is pulled down by gravity and it causes porosity elimination at this area. The difference in liquid volume fraction makes microstructural gradient from up to bottom of sintered compacts. In this paper the influence of gravity on shape and also microstructure evolution of compacts was studied. Cu-10Sn-10Pb samples were sintered at the range of 890-970°C for 20 min. The in situ images from samples were taken at various sintering conditions. It is concluded that distortion increases from top to bottom sections of samples due to viscosity reduction and the weight of upper sections. Liquid volume fraction at the bottom increases with increasing sintering temperature and finally elephant foot profile is appeared. Lead plays an important role in fragmentation and rearrangement of bronze particles and this affects on shape and microstructure during sintering.
    Keywords: Supersolidus sintering, Gravity, Microstructural gradient, Viscosity, Elephant foot
  • B. Hosseini, A.A. Nourbakhsh, S. M. Mirhadi Pages 139-148
    In the present research , synthesis of nano structure SiC in presence of high surface area of mesoporous carbon(CMK-1) were investigated. To synthesis SiC ,leached and cation exchanged zeolite were used with sucrose and mesoporous carbon. Samples with carbon ,type of carbon and processed zeolite ,fired at 700-750oc under argon diffrents of amount atmosphere with 50C/min heating rate and soaking time about 3hrs were prepered. XRD and XRF analysis were carried out on natural zeolite. To characterize the CMK-1 XRD,SEM/EDX with BET were used. Moreover to characterize ,leached and cation exchanged zeolite SEM/EDS and XRD analysis were used. XRD results showed that the amount of mesoporous carbon as well as the type of processing of zeolite had the main role in synthesis of high purrity SiCs. XRD and SEM/TEM studies showed that Nano structure of SiC was produced in the process.
    Keywords: Nanostructured silicon carbide, Mesoporous carbon, Clinoptilolite zeolite, Magnesiothermal synthesis