دکتر سعیدرضا بخشی
-
مقدمه و اهداف
برخی از آلیاژهای نوین، از جمله آلیاژهای انتروپی بالا، به دلیل طیف گسترده ای از خواص و کاربردهایشان، به سرعت مورد توجه و بررسی قرار گرفته اند. هدف از این پژوهش، بررسی ارتباط میان خواص مغناطیسی و تحولات ساختاری فازی در آلیاژ انتروپی بالای FeCrCoNiMn با افزودن تیتانیوم است.
مواد و روش هاجهت سنتز پودر آلیاژ انتروپی بالا، از عناصر خالص تشکیل دهنده و فرایند آلیاژسازی مکانیکی با دستگاه آسیاب سیارهای استفاده شده است. ساختار فازی نمونه ها توسط پراش اشعه ایکس بررسی شد و با نتایج حاصل از پیشبینی فازهای تشکیل شونده توسط روابط ترمودینامکی و نتایج نرم افزار شبیه سازی فازی JMatPro مقایسه شده است. رفتار مغناطیسی نمونه ها به کمک مغناطومتر ارتعاشی ارزیابی شد. همچنین مورفولوژی ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی مورد بررسی قرار گرفت.
یافته هاآلیاژ انتروپی بالا FeCrCoNiMn، بعد از 40 ساعت آلیاژسازی مکانیکی، دارای ساختار تک فاز FCC است که با افزودن تیتانیوم به آن، فازهای BCC و بین فلزی لاوه، در آن ایجاد شده است که با نتایج پیشبینی فازی توسط روابط ترمودینامیکی و شبیه سازی مطابقت دارد. همچنین افزودن تیتانیوم منجر به افزایش نیروی وادارندگی و مغناطش اشباع مغناطیسی شده است.
نتیجه گیری:
افزایش نیروی وادارندگی و مغناطش اشباع، به ترتیب، به زیادشدن موانع حرکت دیواره حوزه های مغناطیسی ناشی از تشکیل فاز بین فلزی لاوه و مرزهای بین فازی و تشکیل فاز BCC با برهم کنش تبادلی بالای بین عناصر فرومغناطیس در اثر افزودن تیتانیوم، ارتباط دارد.
کلید واژگان: آلیاژ انتروپی بالا، Fecrconimn، تیتانیوم، خواص مغناطیسی، آلیاژسازی مکانیکیIntroduction and ObjectivesSome novel alloys, including high-entropy alloys, have gained increasing attention due to their diverse properties and applications. This study aims to investigate the relationship between the magnetic properties and phase transformations of the FeCrCoNiMn high-entropy alloy with the addition of titanium.
Materials and MethodsThe high entropy alloy powder was synthesized by mechanically alloying pure constituent elements in a planetary mill. The synthesized high entropy alloy powder was phase-analyzed using the X-ray diffraction method. Furthermore, phase structure formation was predicted by thermodynamic functions via JMatPro software. The magnetic behavior was analyzed using a vibrating sample magnetometer, and particle morphology was examined using field emission scanning electron microscopy.
ResultsThe FeCrCoNiMn alloy milled includes a single-phase FCC structure after 40 hours. The presence of Ti in the composition of the alloy created BCC and Laves phase structures. Concurrently, the addition of titanium increased both the coercivity force and saturation magnetization.
ConclusionThe increase in saturation magnetization is due to the formation of the BCC phase in the FeCrCoNiMnTi alloy, while the BCC phase has a strong exchange interaction between ferromagnetic elements. However, the presence of both the non-magnetic Laves intermetallic phase and interphase boundaries has increased the coercivity force.
Keywords: High Entropy Alloy, Fecrconimn, Titanium, Magnetic Properties, Mechanical Alloying -
این مطالعه به منظور ارزیابی استحکام چسبندگی و رفتار اکسایش پیوسته پوشش SiC/Mo-Si-B روی زیرلایه های گرافیتی انجام شد. برای این منظور، پوشش SiC با استفاده از روش سمانتاسیون همراه با فعال کننده NH4Cl روی گرافیت ایجاد شد. لایه ثانویه Mo-Si-B با استفاده از پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) به کمک محافظت کننده آرگنی روی نمونه ها حاصل شد. مورفولوژی سطح و ترکیب شیمیایی پوشش های SiC و Mo-Si-B با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به سیستم طیف سنجی پراکندگی انرژی (EDS) بررسی و ارزیابی شدند. تجزیه و تحلیل سطح با پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که پوشش کاربیدسیلیسیم نسبتا خالصی تشکیل شده است. در مورد Mo-Si-B، فازهای مختلف بین Mo و Si، Mo و B و Mo خالص تشخیص داده شد. چسبندگی پوشش چند لایه با آزمون کشش مورد بررسی قرار گرفت و نشان دهنده چسبندگی و پیوستگی کافی از پوشش بود. آزمون اکسایش در هوا تا دمای K 1273 انجام شد و زمان و تغییر وزن به طور همزمان ثبت شد. نتایج نشان داد که پوشش به کار رفته، به طور قابل توجهی مقاومت اکسایش گرافیت را با لایه های شیشه ای SiO2 و B2O3 بهبود می بخشد.
کلید واژگان: اکسایش پیوسته، ترکیبات بین فلزی، Mo-Si-B، Sic، گرافیتThis study was conducted to evaluate the adhesion strength and oxidation behavior of SiC/Mo-Si-B coating applied on graphite substrates. For this purpose, SiC coating was created on graphite substrate using pack cementation method with NH4Cl activator. The secondary layer Mo-Si-B coating was created using atmospheric plasma spraying (APS) with argon protective shower on the samples. Surface morphology and chemical composition of the SiC and Mo-Si-B coatings were inve stigated by Scanning Electron Microscopy (SEM) equipped with an Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) system. Surface analysis by X-ray diffraction (XRD) revealed that the structure of SiC was mainly composed of SiC phase. In the case of Mo-Si-B, different phases of Mo and Si, Mo and B, and pure Mo were identified. The adhesion of the multi-layer coating was evaluated by tensile test which indicated a sufficient adhesion and cohesion of the coating. The oxidation test was carried out in the air at 1273 K and the time and weight changes were recorded simultaneously. The results showed that the applied coating significantly improves oxidation resistance of graphite with SiO2 and B2O3 glass layers.
Keywords: Continious Oxidation, Intermetallic Compounds, Mo-Si-B, Sic, Graphite -
با توجه به کاربرد وسیع آلیاژهای آلومینیوم در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و مقاومت به خوردگی کم آن ها در محیط های خورنده، لازم است سطح این آلیاژها را با استفاده از یک روش پوشش دهی ارزان در برابر خوردگی مقاوم نمود. در این پژوهش از روش پوشش دهی در محیط آبی درون اتوکلاو بر سطح آلیاژ آلومینیوم 6061 استفاده شد و مقاومت به خوردگی آن مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های تمیز شده درون اتوکلاو قرار داده شد. آنگاه با کنترل دما، زمان و فشار، پوشش اکسیدی/ هیدروکسیدی بر روی سطح ایجاد شد. الگوهای پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که این پوشش به طور کلی شامل فاز AlO (OH) می باشد. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) سطح پوشش نشان داد که نانوکریستال های مکعبی به طور متراکم در تمام سطح تشکیل شده اند. آزمون میکروسختی سنجی ویکرز نیز نشان داد که پوشش ایجاد شده نرم بوده و تاثیری در میزان سختی سطح نداشته است؛ لکن منحنی های پلاریزاسیون تافل نشان داد که چگالی جریان خوردگی زیرلایه های پوشش ایجاد شده به طور قابل توجهی کاهش و پتانسیل خوردگی مثبت تر شده است. با افزایش پارامترهای دما، زمان و فشار اتوکلاو، ضخامت پوشش افزایش و چگالی جریان خوردگی کاهش یافته است. همچنین نتیجه گرفته شد که روش پوشش دهی در محیط آبی درون اتوکلاو در حالت مایع و غوطه ور به دلیل بالاتر بودن فشار اتوکلاو نسبت به حالت بخار آب روشی مطلوب تر است. این موضوع نشان دهنده آن است که مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ آلومینیوم 6061 با استفاده از این روش پوشش دهی به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است.
کلید واژگان: آلومینیوم 6061، مقاومت به خوردگی، اتوکلاو، پوشش اکسیدی، هیدروکسیدی، پلاریزاسیونAccording to the widespread use of aluminum alloys in the oil and gas and petrochemical industries and their low corrosion resistance in corrosive environments, it is necessary to make the surface of these alloys resistant to corrosion using a appropriate coating method. In this research, the coating method in an aqueous environment in an autoclave on the surface of 6061 aluminum alloy was used and its corrosion resistance was investigated. The cleaned samples were placed in an autoclave. Then, by controlling the temperature, time and pressure, an oxide / hydroxide coating was created on the surface. X-ray diffraction (XRD) patterns showed that the coating generally contained an AlO(OH) phase. Scanning electron microscopy (SEM ) images of the coating surface showed that the cubic nanocrystals were densely formed throughout the surface. Vickers microhardness test also showed that the coating was soft and had no effect on the surface hardness. However, the polarization curves show that the corrosion current density of the generated substrates is significantly reduced and the corrosion potential is more positive. As the parameters of autoclave temperature, time and pressure increase, the coating thickness increases and the corrosion current density decreases. It was also concluded that the coating method in the aqueous environment inside the autoclave in liquid and immersed state is a more desirable method due to the higher autoclave pressure than the water vapor state. This indicates that the corrosion resistance of 6061 aluminum alloy has been significantly increased by the use of steam coating.
Keywords: 6061 Alloy, Corrosion resistance, Autoclave, Oxide, hydroxide coating, Polarization -
In this study, Ta powder was produced from Ta scarp via chemical processes using Mg and Ca powders. At first, Tantalum scraps were converted to Tantalum oxide (Ta2O5) at 1100˚C in an oxygen atmosphere. Tantalum oxide was reduced to Tantalum powder with Mg in a vacuum environment at 950 to 1200˚C for 3 hours. The obtained Ta powders further were reacted with Ca at 950˚C for 5 hours in a vacuum atmosphere. The powders were analyzed through X-ray diffraction patterns (XRD), scanning electron microscopy (SEM), as well as oxygen measurement. The results show that the average particles size of the produced Ta powders is about 58 nm with oxygen contents of 250 ppm.
Keywords: tantalum, refractory metal, magnesium, recovery process, magnesiothermic reduction -
در این تحقیق با به کارگیری آندایزینگ دو مرحله ای، تمپلت آلومینایی منظم با قطر حفره 30 نانومتر و طول 15 میکرومتر ساخته شد. سپس با کمک روش غوطه وری در محلول سل، نانو سیم های فریت استرانسیوم تهیه شدند. نانوپودرهای فریت مورد نظر نیز با استفاده از روش سل- ژل سنتز شد. مشخصه یابی نانوساختارها با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و آزمون طیف سنجی توزیع انرژی (EDS) انجام شد. منحنی مغناطش برای نانوپودر و نانو سیم ها (در جهت موازی و عمود با محور نانو سیم) با استفاده از دستگاه تداخل سنج کوانتومی ابررسانایی (SQUID) رسم شد. نتایج بیانگر آن است آندایز دو مرحله ای در اگزالیک اسید 3/0 مولار در دمای چهار درجه سانتی گراد با آندایز مرحله اول 12 ساعت منجر به ایجاد تمپلت کاملا منظم می شود. روش غوطه وری در دمای 80 درجه سانتی گراد به مدت دو ساعت منجر به ایجاد نانو سیم های یکنواخت و منظم فریت استرانسیوم می شود؛ نانو سیم های مغناطیسی درون تمپلت ناهمسانگردی عمودی از خود نشان دادند.کلید واژگان: تمپلت آلومینایی، آندایزینگ، نانو سیم، فریت استرانسیوم، خواص مغناطیسیIn this research, ordered porous anodic templates with 30 nm diameter and 15 µm thickness were prepared by using double anodization process. Dip coating method was employed to synthesize strontium ferrite in the form of nanowires in sol dilution. Ferrite nanopowders were also synthesized using sol gel method. The characterization of the nanostructures were examined by X-Ray Diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). Hysteresis loops of nanopowders and nanowires, parallel and perpendicular to the wires axes, were measured by Superconducting Quantom Interference Device (SQUID). The results showed that double anodization in 0.3 M oxalic acid at 4 oC with a single anodization for 12 hours could produce ordered template. Dip coating in 80 oC for two hours could form fine and uniform strontium ferrite nanowires. The produced material showed parallel anisotropy.Keywords: Alumina template, Anodizing, Nanowire, Strontium ferrite, Magnetic properties
-
در این پژوهش پوشش های هیبریدی آلی- غیر آلی به روش سل- ژل تهیه و بر آلیاژ آلومینیوم 6061 اعمال شد. مشخصه یابی پوشش ها با استفاده از طیف سنجی تبدیل فوریه فرو سرخ و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. چسبندگی پوشش به زیرلایه به دو روش کمی و کیفی مورد بررسی قرار گرفت. آزمون پتانسیودینامیک چرخه ای و قطبش خطی برای ارزیابی رفتار خوردگی انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار زیرکونیوم تتراپروپوکساید و سریم استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه افزایش یافت. بررسی رفتار خوردگی نشان داد که چگالی جریان خوردگی نمونه های پوشش داده شده 103 تا 107 برابر نسبت به آلیاژ آلومینیوم 6061 بدون پوشش کاهش یافت. با افزایش مقدار زیرکونیوم و سریم در ترکیب پوشش چگالی جریان خوردگی کاهش و مقاومت قطبش افزایش یافت.
پوشش های بدون ترک بر خلاف آلیاژ آلومینیوم 6061 مستعد به حفره دار شدن نبودند.کلید واژگان: پوشش هیبریدی، سل، ژل، استحکام چسبندگی، خوردگیOrganicinorganic hybrid coatings were prepared by solgel method and deposited on aluminum alloy 6061. Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM) were used for structural study of the hybrid coatings. Adhesive strength of solgel coatings to the substrate was evaluated quantitatively and qualitatively. Corrosion behavior of the samples was studied by cyclic potentiodynamic and linear polarization tests. Results showed that adhesion strength of the coatings to the substrates was increased with increasing tetrapropoxide of zirconium (TPOZ) and cerium content. Corrosion tests showed that corrosion current density of coated samples were decreased three to seven orders of magnitude in comparison with uncoated aluminum alloy 6061. Decreasing in corrosion current density and increasing in polarization resistance was observed by increasing zirconia and cerium content. Unlike the uncoated aluminum alloy 6061, the crack-free coatings did not show pitting tendency.Keywords: Hybrid coating, Sol, gel, Adhesion strength, Corrosion -
در این پژوهش اثر متغیرهای مهم مانند زمان آسیاب کاری، دمای عملیات حرارتی، مدت زمان اعمال گرما و سرعت گرمایش در تهیه پودر نیترید سیلیسیم به روش آسیاب کاری مکانیکی بررسی شد. از میکروپودر سیلیسیم به عنوان پیش ماده و از نیتروژن به عنوان گاز اتمسفری و هم چنین ماده اولیه استفاده شد. در ابتدا پودر سیلیسیم در محیط نیتروژن به مدت 30 ساعت آسیاب کاری و درمرحله بعد در دمای 1300 درجه سانتی گراد در جریان گاز نیتروژن عملیات حرارتی شد. فازهای تشکیل شده در این روش، توسط پراش پرتو ایکس و ریخت و اندازه ذرات با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند. تحلیل فلورسانس پرتو ایکس برای بررسی میزان خلوص نیترید سیلیسیم تولید شده استفاده شد. تحلیل پراش پرتو ایکس، فازهای آلفا و بتا نیترید سیلیسیم را نشان داد و هم چنین میانگین اندازه ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی حدود 70 نانومتر به دست آمد. نمونه بهینه در شرایط 30 ساعت آسیاب کاری، عملیات حرارتی تا دمای 1300 درجه سانتی گراد و با سرعت اعمال گرمای 22 درجه سانتی گراد در دقیقه تهیه شد. تحلیل فلورسانس پرتو ایکس نیز خلوص بیش از 98 درصد را نشان داد.کلید واژگان: نیترید سیلیسیم، آسیاب کاری مکانیکی، نانوپودر، مدت زمان آسیاب کاری، نیتراسیونIn this study, synthesis of silicon nitride by mechanical alloying and the effects of important parameters of milling time and heat treatment temperature, time and rate are presented. Silicon micro powder and nitrogen gas were used as precursor materials. Synthesized phases, morphology and particle size were investigated by X-ray diffraction pattern (XRD) and Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), respectively. X-ray fluorescence analysis (XRF) was used for silicon nitride purity investigation.The optimum sample was produced at 30 h milling time, heat treatment at 1300 ℃ and 22 ℃/min heating rate conditions. X-ray fluorescence analysis showed more than 98% purity.Keywords: Silicon nitride, Mechanical alloying, Nanopowder, Milling time, Nitration
-
هدف از این تحقیق، ارزیابی خواص تریبولوژیکی پوشش مرکب Ni(5Al)-Al2O3-MoS2 به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) روی زیرلایه فولاد CK45 است. به همین منظور، سه ماده پودری با ترکیب 60Ni(5Al)-40Al2O3، 60Ni(5Al)-35Al2O3-5MoS2 و 60Ni(5Al)-25Al2O3-15MoS2 (درصد وزنی) به روش آسیاب کاری مکانیکی و سپس خشک کردن پاششی آماده سازی شدند. عملیات پاشش با استفاده از دستگاه پاشش پلاسمایی مجهز به تفنگ مدل PS50 انجام شد. مشخصه یابی پوشش به وسیله پراش سنج پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنج با توزیع انرژی (EDS)، آزمون های سایش و ضریب اصطکاک صورت گرفت. به منظور بررسی خواص تریبولوژیکی پوشش، آزمون سایش با استفاده از دستگاه سایش دمای بالا به روش پین روی صفحه انجام شد. آزمون در سه دمای 25، 300 و 600 درجه سانتی گراد با نیروی اعمالی 5 نیوتن و سرعت دوران 1/0 متر بر ثانیه انجام گرفت. نتایج آزمون سایش در دمای 25 درجه سانتی گراد نشان داد پوشش 60%Ni(5Al)-40%Al2O3 به دلیل حضور فاز ترد NiAl2O4 و عدم وجود روان کار MoS2 دچار سایش ورقه ای شده و ضریب اصطکاک را از 95/0 به حدود 80/0 کاهش داده است. در پوشش شامل 15 درصد وزنی MoS2، به علت حضور محلول جامد Ni و عدم تشکیل فاز ترد NiAl2O4، کاهش جرم محسوسی حین آزمون سایش در دمای 25 درجه سانتی گراد ملاحظه نشد. در دمای 600 درجه سانتی گراد، پوشش شامل 15 درصد وزنی MoS2 به دلیل حضور هم زمان فازهای NiO و MoO3 بهترین رفتار روان کاری را از خود نشان داد و ضریب اصطکاک از 95/0 به 25/0 کاهش یافت.
کلید واژگان: پوشش مرکب، MoS2، Ni(5Al)، پاشش پلاسمایی، سایش دمای بالاThe aim of this research is evaluation of tribological properties of Ni(5Al)-Al2O3-MoS2 composite coating deposited by atmospheric plasma spray process on the CK45 steel substrate. For this purpose, three powder materials composed of 60wt%Ni(5Al)-40wt%Al2O3, 60wt%Ni(5Al)-35wt%Al2O3-5wt%MoS2 and 60wt%Ni(5Al)-25wt%Al2O3-15wt%MoS2 were prepared by mechanical milling and then spray drying processes. Plasma spray treatment was done by a plasma spray apparatus equipped with a gun of PS50 model. The coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), wear and coefficient of friction tests. In order to study the tribological properties of the coating, wear tests were performed by using a high temperature pin on disk machine. The tests were performed at temperatures of 25, 300 and 6000C, under 5N load and pin rotation speed of 0.1m/s. The wear test results at 25oC showed the presence of brittle phase of NiAl2O4 and lack of MoS2 lubricate in the 60wt%Ni(5Al)40wt%Al2O3 coating led to delamination wear. In this case, coefficient of friction decreased from 0.98 to 0.80. Significant weight loss was not observed during the wear test at 25oC in the coating contains 15wt% lubricant, due to the presence of Ni solid solution and absence of brittle phase of NiAl2O4. Due to the simultaneous presence of NiO and MoO3, 15wt%MoS2 coating showed the best lubricant performance at 600oC, thus, coefficient of friction was reduced from about 0.95 to 0.25.Keywords: Composite coating, MoS2, Ni(5Al) Plasma spray, High temperature wear -
هدف از این مقاله ایجاد و مشخصه یابی ساختاری پوشش مرکب Ni(5Al)-Al2O3-MoS2 به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) روی زیرلایه فولادی CK45 است. به همین منظور، مواد پودری با ترکیب 60Ni(5Al)-40Al2O3، 60Ni(5Al)-35Al2O3-5MoS2 و 60Ni(5Al)-25Al2O3-15MoS2 (درصد وزنی) به روش آسیاب کاری مکانیکی آماده سازی شد. فرآیند خشک کردن پاششی برای افزایش یکنواختی چگالی و کروی کردن ذرات پودر انجام گرفت. عملیات پاشش با استفاده از دستگاه پاشش پلاسمایی مجهز به تفنگ مدل PS50 در فاصله 100 میلی متر، جریان 350 آمپر و ولتاژ 35 کیلوولت انجام شد. مشخصه یابی پودر و پوشش به وسیله پراش سنج پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون های شارش پودر و زبری سنجی صورت گرفت. سیالیت پودر به روش آزمون شارش، بر اساس خروج پودر کلوخه شده از منفذ خروجی سیلان سنج هال انجام شد. به منظور بررسی زبری زیرلایه و اثرات ایجاد پوشش مرکب بر زبری متوسط سطح، آزمون زبری سنجی به روش تماسی با آشکارساز فراصوتی انجام گرفت. نتایج حاصل از زبری سنجی نشان داد با افزایش میزان MoS2، زبری متوسط پوشش از 95/5 به 08/4 میکرومتر کاهش یافت. با توجه به نتایج XRD، فاز ترد NiAl2O4 در پوشش بدون روان کار نسبت به پوشش های روان کار، بیش تر تشکیل می شود. ساختار مرکب پودر و فصل مشترک های میکرومتری سبب ترکیب نیکل و گوگرد شد. با توجه به نتایج می توان بیان کرد ایجاد پوشش مرکب Ni(5Al)-Al2O3-MoS2 به همراه مقادیر مختلف روان کار MoS2 به روش APS امکان پذیر است.
کلید واژگان: پوشش مرکب، MoS2، Ni(5Al)، Al2O3، NiAl2O4، پاشش پلاسماییThe purpose of this article of depositing and structural characterization of Ni(5Al)-Al2O3-MoS2 composite coating on the CK45 substrate by atmospheric plasma spray process. For this purpose, Powdering materials by combining the 60%Ni(5Al)-40%Al2O3, 60%Ni(5Al)-35%Al2O3-5%MoS2 and 60%Ni(5Al)-25%Al2O3-5%MoS2(wt%) were prepared by mechanical working mill. The spray dryer process was performed to increase the uniformity of density and granulation of the powder particles. Spraying operation by a plasma spray with gun equipped model PS50 at a distance of 100 mm, a current of 350 A and a voltage of 35 kV was done. The powder and coated surface were characterized by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), roughness and powder flow tests. Fluidity of powder was investigated by powder flow test according to Agglomerated powder exit from outlet of Hall flow meter. In order to investigate the substrate roughness and the effect of depositing composite coating on the average substrate roughness, roughness test with ultrasonic detector by contact method was performed. The results of the roughness test showed that with the increasing amount of MoS2, average coating roughness was reduced from 5.95 to 4.08 μm. According to the results of XRD, brittle NiAl2O4 phase in the coating without lubricant compared to lubricant coatings the more was formed. Composite powder structure and micrometer interfaces were led to the combination of Ni and S. According to the results can be expressed that depositing of Ni(5Al)-Al2O3-MoS2 composite coating with different amounts of MoS2 lubricant by APS method is possible.Keywords: composite coating, MoS2, Ni(5Al), Al2O3, NiAl2O4, plasma spray -
پوشش کامپوزیتی Ni-SiC، یکی از پوشش هایی است که برای فراهم نمودن مقاومت سایشی مناسب، در بسیاری از کاربردها نظیر سیلندرها، موتورهای احتراق و قالب های ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش، سه پوشش Ni-SiC، Ni-SiC-MoS2 و Ni-SiC-Gr با استفاده هم زمان از دو هم زن مکانیکی و فراصوت در حمام سولفامات نیکل ایجاد شد. با توجه به دمای کاری موتور، آزمون سایش در محدوده دمایی 300-25 درجه سانتی گراد انجام و رفتار تریبولوژیکی پوشش ها در دماهای گوناگون ارزیابی شد. بر اساس یافته های آزمون های سایش، هر سه پوشش در دماهای سایش 25 و 100 درجه سانتی گراد، ضریب اصطکاک های مناسب و نزدیک به هم نشان می دهند. با افزایش دمای سایش به 200 و 300 درجه سانتی گراد، ضریب اصطکاک پوشش Ni-SiC به شدت افزایش می یابد. این در حالی است که افزودن ذرات روان کار موجب می شود این ضریب به گونه قابل توجهی کاهش یابد. با این حال در تمامی دماهای سایش، پوشش دارای ذرات گرافیت کم ترین ضریب اصطکاک را دارد.
کلید واژگان: رسوب دهی هم زمان، پوشش کامپوزیتیNi، SiC، ذرات روان کار جامد، رفتار تریبولوژیکیNi–SiC composite coatings are successfully employed as a protective coating in the inner walls of engine cylinders. In this study, Ni-SiC, Ni-SiC-MoS2 and Ni-SiC-Gr composite coatings were prepared from a sulfamate bath. Both mechanical and ultrasonic stirring were used simultaneously during the process. Taking into account the working temperature of engine cylinders, the wear behavior of coatings was evaluated at 25 to 300 ºC and the high temperature tribological properties of the coatings were investigated. Based on the results obtained from the wear tests, all three coatings showed almost good friction coefficient values at 25 and 100 ºC, which were close to each other. By increasing the temperature to 200-300 °C, the friction coefficient and weight loss values strongly increased. However, addition of solid lubricants caused the values to decrease. The Ni-SiC-Gr coating at all temperatures showed a good and stable behavior.Keywords: Co, deposition, Ni, SiC composite coating, Solid lubricant particles, Tribological beh -
نیترید سیلیسیم به دلیل دارا بودن خواص منحصر به فرد و فوق العاده ای نظیر استحکام دمای بالا، پایداری شیمیایی و گرمایی و هم چنین مقاومت مناسب در مقابل شوک گرمایی، اکسیداسیون، سایش و خوردگی در حضور بسیاری از اسیدها و بازها در میان سرامیک ها جایگاه ویژه ای یافته است. مطالعات علمی انجام شده نشان می دهند روش های مختلفی برای سنتز ترکیب نیترید سیلیسیم وجود دارد اما بیشتر روش ها هزینه برند و به دمای زیاد و زمان عملیات حرارتی طولانی نیاز دارند. به همین دلیل در پژوهش حاضر ترکیب نیترید سیلیسیم به روش آسیاب کاری مکانیکی تولید شده است. در این روش پودر سیلیسیم با خلوص 99% ≤ به مدت 25 ساعت با استفاده از آسیاب گلوله ای تحت گاز نیتروژن آزمایشگاهی آسیاب شد، سپس بر روی آن عملیات حرارتی در دماهای 1100، 1200، 1300 و 1400 درجه سانتی گراد با سرعت گرمایش 10 درجه سانتی گراد در دقیقه به مدت یک ساعت تحت جریان گاز نیتروژن با خلوص 99/99 % و سرعت شارش 200 میلی لیتر در دقیقه انجام شد. همچنین پودر سیلیسیم آسیاب کاری نشده نیز در دماهای یاد شده (1100 تا 1400 درجه سانتی گراد) و در حضور گاز نیتروژن به مدت 1 ساعت عملیات حرارتی شد. برای بررسی خصوصیات فازی و ریزساختاری نمونه ها آزمون های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی با تفکیک انرژی انجام شد. از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه برای تعیین باندهای تشکیل شده در نمونه بهره گرفته شد. نتایج بدست آمده نشان داد که پودر نیترید سیلیسیم با دو نوع مورفولوژی شامل ذرات کروی شکل و سیم هایی با قطر 300-100 نانومتر و طول چند میکرون در دمای 1300 درجه سانتی گراد بدون هر گونه فاز ناخالصی یا ثانویه به طور کامل تشکیل شد. این امر توسط باندهای جذبی Si-N در نمودار طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه تایید شد. بر اساس نتایج حاصل از الگوهای پراش پرتو ایکس انجام 25 ساعت آسیاب کاری پودر سیلیسیم تحت گاز نیتروژن باعث کاهش قابل توجهی در دمای سنتز نیترید سیلیسیم نسبت به روش نیتراسیون مستقیم پودر سیلیسیم بدون آسیاب کاری شده است. افزایش دما موجب تسریع استحاله فازی β→α و تغییر مورفولوژی ذرات توسط مکانیسم گاز-مذاب-جامد شده است.
کلید واژگان: نیترید سیلیسیم، آسیاب کاری مکانیکی، دما، نیتراسیون مستقیمSilicon nitride has attracted a considerable attention because of its excellent properties such as high-temperature strength، good oxidation resistance، high corrosion resistance، good thermal shock resistance، high creep resistance and good thermal and chemical stability. There are several different fabrication methods for synthesizing Si3N4 particles. Such methods are mostly costly and kinetically slow and require lengthy heat treatment. In this study، Si3N4 compounds were synthesized by means of mechanical milling. In the mechanical milling route،Si powder (≤99. 0%) was milled under nitrogen gas for 25 h and heated at various temperatures 1100-1200-1300 and 1400 C for 1 h at the nitrogen atmosphere at a rate of 200 ml/min. Silicon powder was also annealed under a similar condition in order to evaluate the impact of milling process on the low temperature synthesizing of Si3N4. Phase identification and microstructural characteristics of products were evaluated by X-ray diffraction، scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. The Fourier transform infrared spectroscopy and thermal analysis were used for characterization of the formed bands and thermal treatment of the sample، respectively. The obtained results exhibited that Si3N4 powder was fully formed with two kinds of morphologies including globular particles and wire with a width of 100–300 nm and length of several microns at sintering temperature of 1300 C. This was confirmed by the Si–N absorption bonds in the FTIR trace. Based on XRD results، 25 h milling reduced temperature of reaction remarkably in comparison with direct nitridation of Si powders for 1 h. With an increase in the reaction temperature، the Si3N4 samples had a phase transformation α→β، and variation of the morphology followed the vapor–liquid -solid mechanism.
Keywords: Silicon nitride, Mechanical milling, Temperature, Direct nitridation -
در این پژوهش از پودرهای خالص مولیبدن، سیلیسیم، آلومینیم و کاربید تیتانیوم برای تولید ترکیب MoSi2، کامپوزیتMoSi2/20Vol% TiC، ترکیبات آلیاژی MoSi2-x Al و کامپوزیت های آلیاژیMoSi2-xAl/20Vol%TiC استفاده شد. پودرهای اولیه در نسبت های مشخصی با هم مخلوط و در یک آسیاب مکانیکی فعال سازی شدند. سپس مخلوط پودر فعال شده پرس و عملیات سنتز و زینتر در محدوده ی دمایی 1100 الی 1400 درجه ی سانتی گراد بر روی آن انجام شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی میکروساختار و از دستگاه پراش پرتو ایکس برای شناسایی فازها استفاده شد. تاثیر افزودن آلومینیم در تشکیل فازها مورد بررسی قرار گرفت. اضافه کردن آلومینیم در مقادیر بالای 9 درصد اتمی، علاوه بر آلیاژی کردن دی سیلیساید مولیبدن، موجب تشکیل فاز Mo(Si،Al)2 در ساختار شد.
In this study, pure powders such as molybdenum, silicon, aluminum and titanium carbide were utilized to produce MoSi2 compound, MoSi2 /20 Vol % TiC composite, MoSi2-x Al alloyed compound and MoS 2-x Al/20 Vol % TiC alloyed composite. The initial powders were mixed in specified ratios, and then, were activated by mechanical milling. Milled powders were compacted, synthesized and sintered in the temperature range of 1100 -1400 oC. SEM was used to investigate the microstructural change and XRD for identification of phases. Effect of aluminum addition on phase formation was investigated. Addition of aluminum by over 9 atomic percent resulted in the formation of Mo(Si,Al)2 in alloyed matrix.Keywords: Molybdenum disilicide, Composite, Aluminum, Titanium carbide -
آلیاژسازی مکانیکی یکی از روش های پرکاربرد در تولید آلیاژها و کامپوزیت های پودری است. در این تحقیق، آلیاژ آلومینیم AA7010 به روش آلیاژسازی مکانیکی و آسیابکاری پودرهای عنصری در یک آسیاب گلوله ای زگواری به مدت 28 ساعت تولید گردید. نتایج نشان داد که میانگین اندازه ذرات پودر آلیاژی AA7010 پس از 28 ساعت آسیابکاری به حدود 6 میکرون رسیده است. تصاویر میکروسکپی الکترونی روبشی (SEM) از پودرهای آسیاب شده نشان داد که پودر آلیاژی AA7010 با ذرات هم محور تولید شده است. آزمون پراش پرتو ایکس(XRD)، کاهش اندازه کریستالیت های آلومینیم را با افزایش زمان آسیابکاری تا 53 نانومتر نشان داد. انجام عملیات حرارتی در دمای °C550 و محیط خنثی بر روی پودرهای آلیاژی پس از 24 ساعت آسیابکاری موجب شکل گیری ترکیبات بین فلزی MgZn2، Mg2Zn11، Al2Cu و Al2CuMg شد. آزمون ریزسختی سنجی نشان داد که با ازدیاد زمان آسیابکاری، سختی پودرهای آلیاژی شده افزایش می یابد. همچنین، آغاز فرآیند ذوب شدن پودر آلیاژی AA7010 در دمای °C647 به کمک آزمون گرماسنجی روبشی افتراقی (DSC) نشان داد که عملیات آلیاژسازی و کاهش دمای ذوب رخ داده است.
کلید واژگان: آلیاژهای آلومینیم 7xxx، آلیاژسازی مکانیکی، پراش پرتو ایکسMechanical alloying is one of advanced methods in producing alloy and composites materials. In this paper، AA7010 alloy was produced from elemental powders through mechanical alloying under argon atmosphere. Particle size measurements showed The results showed that fine and equiaxed particles with mean particle size of 6μm were formed after 28 h milling. The equiaxed particles observed by SEM after mechanical alloying. X-ray diffraction results for milled powders showed that Al crystallite size reduced to 53nm. Different intermetallic compounds including MgZn2، Mg2Zn11، Al2Cu and Al2CuMg were formed in 24 h mechanically alloyed AA7010 powder after annealing treatment at 550 °C in argon atmosphere. The microharness of mechanically alloyed powders was increased with respect to milling time. Differential scanning calorimetry analysis on AA7010 aluminum alloy also indicated that melting point has reduced to 647 °Keywords: 7xxx aluminum alloys, mechanical alloying, XRD -
در این تحقیق ترکیبات پودری Mo 76 Si - 14 B - 10 و Mo 30 Si –47 B - 23 (بر حسب درصد اتمی) توسط آسیاب گلوله ای سایشی با سرعت ساینده rpm 365 در محیط کاملا خنثی و آبگرد در زمان 20 ساعت تحت عملیات آلیاژسازی مکانیکی قرار گرفتند، پودر های آسیاب کاری شده پس از گاز زدایی در دمای C° 450 به مدت 2 ساعت، بصورت قطعات دیسکی شکل با قطر mm25 درآمده و در دماهای C°1100- C°1400 توسط کوره مقاومتی لوله ای تحت اتمسفر آرگون زینتر شدند. قطعات آلیاژی ساخته شده تحت آزمون سایش پین روی دیسک قرار گرفته و رفتار سایشی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون های سایش تحت نیروهای 20 و 30 نیوتن نشان داد که در قطعات آلیاژی با ترکیب اولیه Mo 30 Si –47 B - 23 زینتر شده در دمای C°1300 به مدت 3 ساعت، به دلیل توزیع یکنواخت و ریزی از ذرات بین فلزی سخت MoSi2 و MoB در ریزساختار نمونه، مقاومت به سایش بالاتری نسبت به ترکیب غنی از مولیبدن (Mo -76 Si - 14 B - 10) حاصل شد.
In this study, 76Mo-14Si-10B and 30Mo-47Si-23B (at.%) powder compounds were milled for 20 hours using an attritor ball mill with milling speed of 365rpm under inert gas atmosphere. After degasing of As-milled powders at 450℃ temperature for 2 hours, they were pressed into cylindrical samples with 25mm diameter and were sintered at 1100℃-1400℃ temperature range by tube resistance furnace under Ar gas atmosphere. Wear behavior of Mo-Si-B alloys were investigated using a pin-on-disk wear test machine. The results of waer tests under 20N and 30N forces showed that sintered 30Mo-47Si-23B alloy at 1300℃ temperature for 3 hours has more wear resistance than 76Mo-14Si-10B alloy because of MoSi2 and MoB intermetallic particles fine and uniform distribution. -
در این تحقیق پوشش کرم از حمام استاندارد آبکاری کرم در شرایط کاری یکسان توسط جریان مستقیم و منقطع تهیه گردید. تاثیر پارامترهای جریان منقطع از جمله زمان روشن و خاموش بر روی ساختار کریستالی، مورفولوژی سطحی و سختی پوشش مورد مطالعه قرار گرفت. جهت بررسی ساختار کریستالی نمونه ها از آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) و برای بررسی مورفولوژی سطحی از میکروسکوپ الکترونی استفاده گردید. نتایج حاصل از XRD حاکی از آن است که کرم بتا (هیدریدکرم) با شبکه کریستالی هگزاگونال در آبکاری منقطع ایجاد میگردد؛ لیکن با افزایش زمان خاموشی میزان کرم بتا در ساختار رو به افزایش بوده تا جایی که مورفولوژی پوشش را تحت تاثیر قرار داده و آن را از حالت هرمی مثلثی شکل در سیکل کاری 50 درصد، به حالت مکعبی در سیکل کاری 20 درصد تبدیل کرده است که این امر منجر به افت خواص پوشش گردیده است.
کلید واژگان: پوشش الکتروشیمیایی کرم، آبکاری منقطع، سیکل کاری، XRDThe present research deals with the synthesizing of chromium coating by pulse and direct current from standard bath chromium in the same condition. Crystal structure, morphology, hardness, and surface roughness of fabricated coatings were controlled by varying processing parameter including on time and off time.X-ray diffraction and scanning electron microscopy were employed to evaluate the phase identification and surface morphology of coating. It was found that β-chromium with hexagonal structure forms in pulse plating; however with an increase in off time, the amount of β-chromium in the structure was increased. Finally the coating morphology was affected and varied from trigonal pyramidal like in 50% duty cycle to cubic structure in 20% and caused a decrease in coating properties.
Keywords: Chromium Electrochemical Coating, Pulse Plating, Duty Cycle, XRD -
در این تحقیق به منظور تولید ترکیب بین فلزی دی سیلیساید مولیبدن (MoSi2)، پودر مولیبدن و سیلیسیم به نسبت استوکیومتری1 به 2 با هم مخلوط شدند و به مدت 20 ساعت با استفاده از آسیاب سایشی آسیاب شده و سپس در کوره تحت اتمسفر آرگون در دمای 1100 درجه سانتی گراد در زمان های مختلف تحت عملیات حرارتی آنیل، قرارگرفتند. نتایج حاصله از بررسی آنالیزهای تفرق اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان می دهد که با آسیاب کاری به مدت 20 ساعت و سپس عملیات حرارتی به مدت 7 ساعت در دمای 1100 درجه سانتی گراد می توان به ترکیب دی سیلیساید مولیبدن نسبتا خالص دست یافت. از آنجایی که پودرهای بدست آمده بسیار ریز بوده، برای پاشش حرارتی مناسب نبودند. پودرهای عملیات حرارتی شده به وسیله بایندر کربوکسی متیل سلولز تحت عملیات آگلومراسیون قرار گرفته و دانه بندی شدند. نتایج نشان می دهد پودرهای آگلومره شده سیالیت مناسبی داشته و جهت استفاده در فرآیند پاشش حرارتی از شرایط مطلوبی برخوردار هستند.
کلید واژگان: دی سلیساید مولیبدن، آلیاژ سازی مکانیکی، عملیات حرارتی آنیل کردن، پاشش حرارتی، آگلومراسیونIn this study, in order to produce intermetallic compound of MoSi2, pure molybdenum and silicon powders were milled using and attritor mill for 20 hrs with the molar ratio of Mo:Si being equal to 1:2. Mechanically alloyed powders were annealed in an atmosphere controlled furnace at 1100˚C for different times. The result of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) indicated formation of pure MoSi2 which was achieved by mechanical alloying for 20 hr followed by annealing for 7hrs at 1100˚C. Since the produced powders were extremely fine and not suitable for thermal spraying, they were agglomerated by carboxymethyl cellulose (CMC) binder and were meshed. This allowed a better flow of the powders and indicated a suitable flow for thermal spraing. -
در این تحقیق، ترکیب پودری 76Mo-14Si-10B و 33Mo-57Si-10B (برحسب درصد اتمی) به کمک آسیاب سایشی آلیاژسازی مکانیکی شدند. به منظور تشکیل ترکیبات بین فلزی، پودرهای به دست آمده عملیات حرارتی شدند و پودرهای به دست آمده همراه با پودرهای بدون ترکیب بین فلزی، پس از آگلومراسیون، به کمک روش پلاسمایی روی زیرلایه هایی از فولاد ساده کربنی پاشش حرارتی شدند. نمونه های فولادی در شرایط بدون پوشش و همراه با پوشش، تحت فرایند اکسایش پیوسته قرار گرفته و همزمان تغییرات وزن آنها ثبت شد. خصوصیات فازی و ساختاری پودرها، پوشش و لایه اکسیدی به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس تجزیه و تحلیل شدند. نتایج حاصله نشان داد که با اعمال پوشش Mo-Si-B حاوی ترکیبات MoSi2، Mo5Si3، MoB و ترکیب مهم Mo5SiB2، نرخ اکسایش فولاد به طور قابل توجهی کاهش یافته و با توجه به نتایج پراش پرتو ایکس پوشش، ترکیبات اعمالی روی فولاد، تفاوت خاصی را قبل و بعد از فرایند اکسایش از خود نشان نمی دهند. ضمن آن که پوشش Mo-Si-B فاقد ترکیبات بین فلزی فوق، تاثیر قابل توجهی بر فرایند اکسایش ندارد.
In this study, Mo-14Si-10B and Mo-57Si-10B (at%) elemental powders were separately milled using an attritor mill.Mechanically alloyed powders were agglomerated and annealed. Then, powders of Mo-Si-B as alloyed (with composites) and agglomerated (without composites) were plasma sprayed onto plain carbon steels. The samples, both coated and noncoated,were subjected to isothermal oxidation tests. Metallurgical characteristics of powders and coatings were evaluated by SEM and XRD. Plasma-sprayed Mo-Si-B coatings (with phases of MoSi2, Mo5Si3, MoB and Mo5SiB2) greatly improved the oxidation resistance of the plain steel substrates, but plasma-sprayed Mo-Si-B coatings (without any phases) did notsignificantly improve the oxidation rate of substrates. Also, the kinetics and composition of the oxide-scale have been found to depend on the alloy composition.Keywords: Mechanical alloying, Thermal spraying, High temperature oxidation, Molybdenum silicides, Mo, Si, B -
-
ارزیابی رفتار سایشی فولادهای کربنی و تاثیر فرایند بروسیلیکونایزینگ جامددر این تحقیق به منظور ارزیابی خواص سایش و فرسایشی حاصل از عملیات برو سیلیکو نایزینگ همزمان بهینه روی فولاد، و مقایسه آن در حالتهای مختلف عملیات حرارتی نمودارهای کاهش وزن بر حسب مسافت در بارهای اعمالی مختلف برای نمونه های خام عملیات حرارتی شده کوئنچ و کوئنچ- تمپر) و عملیات سطحی شده (برونایزینگ و برو سیلیکو نایزینگ) به دست مشخص گردید نمونه هائی که تحث فرآیند های مختلف اعم از عملیات حرارتی و عملیات سطحی قرار گرفته اند رفتار تریبولوژیکی بهتری نسبت به نمونه های خام از خود نشان می دهند اما با انجام عملیات سطحی بر روی نمونه های فولادی نرخ فرسایش و ضریب سایش به طور محسوسی کاهش می یابد.کلید واژگان: رفتار سایشی ضریب سایش برونایزینگ، بروسیلیکو نایزینگ همزمان، فرایندهای ترموشیمی، عملیات سطح سختی
-
تاثیر فرایندهای سیلیکونایزینگ و بروسیلیکونایزینگ بر ساختار میکروسکوپی و مورفولوژی لایه های سطحی فولادهای کربنی
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.