فهرست مطالب

مهندسی متالورژی و مواد - سال بیست و هفتم شماره 1 (1394)
  • سال بیست و هفتم شماره 1 (1394)
  • تاریخ انتشار: 1395/01/07
  • تعداد عناوین: 8
|
  • علمی پژوهشی
  • علیرضا رضایی، رحیم نقی زاده، حمیدرضا رضایی صفحات 1-10
    دو مخلوط شامل کربنات کلسیم و زیرکونیا و هم چنین دولومیت و زیرکونیا با نسبت مولی مساوی آماده گردید و پس از پرس در دماهای مختلف پخت صورت گرفت. از نمونه های پخت شده آنالیز فازی گرفته شد. پیک غالب در تمام نمونه ها زیرکونات کلسیم بود. در دمای c 1300، ZrO2 منوکلینیک شناسایی شد که شدت آن در نمونه های دولومیتی بیشتر بود. با افزایش دما از شدت ZrO2 کاسته شده و زیرکونیای پایدار شده با کلسیا ( Ca0.15Zr0.85O1.85 ) ظاهر شده است که شدت آن در نمونه های حاوی دولومیت بیشتر می باشد.
    کلیدواژگان: زیرکونات کلسیم، زیرکونیا، کربنات کلسیم، دولومیت، زیرکونیای پایدار شده
  • نفیسه پرهیزکار، ابوالقاسم دولتی، رویا آقابابازاده صفحات 11-22
    پوشش نیکل، خواص مکانیکی ضعیفی از خود نشان می دهد. بهمنظور بهبود این خواص، نیکل به همراه ذرات سرامیکی پوشش داده می شود. در این پژوهش، پوشش Ni/TiN با استفاده از حمام واتس حاوی نانوذرات TiN ایجاد شد و اثر چگالی جریان رسوب دهی، سرعت تلاطم الکترولیت و میزان ذرات در محلول بررسی شد. میزان حضور نانوذرات TiN در پوشش، بهکمک آزمون EDS تعیین و مرفولوژی پوشش ها توسط میکروسکپ الکترونی روبشی بررسی شد. خوردگی نمونه ها، با استفاده از روش پلاریزاسیون خطی ارزیابی شد. نتایج نشان دادند که در چگالی جریان 4 A/dm2 و سرعت تلاطم 450 دور در دقیقه، بیشترین ذرات در پوشش نانومادهی مرکب بهدام می افتند.
    کلیدواژگان: رسوب دهی الکتروشیمیایی، نانو کامپوزیت، نیترید تیتانیوم
  • سید حسین میرکریمی، خلیل رنجبر، محسن روشنی، رضا دهملایی صفحات 23-38
    اتصال غیرهم سان فولادهای فریتی کم آلیاژ به فولادهای زنگ نزن آستنیتی، در دهه های گذشته به صورت گسترده ای در صنایع به کار گرفته شده است. در تحقیق حاضر، دو فولاد زنگ نزن آستنیتی A240-TP. 316 و فولاد کم آلیاژ فریتی A387-Gr. 11 توسط جوشکاری قوسی تنگستن تحت گاز محافظ با دو جریان ثابت و پالسی و با استفاده از دو نوع فلز پرکننده ی ER309L و ERNiCr-3 ، به هم جوش داده شدند. پس از انجام آزمون های متالوگرافی، آزمون های تعیین ترکیب شیمیایی، ریزسختی سنجی، کشش و ضربه، مشخص شد که به طور کلی، نمونه های جوشکاری شده توسط جریان پالسی، به دلیل گرمای ورودی کم تر و ایجاد اختلاط بیش تر در حوضچه ی جوش، ضمن کاهش وقوع پدیده های نامطلوب متالورژیکی مانند تشکیل منطقه ی فقیر از کربن، منطقه ی انتقالی و منطقه ی مخلوط نشده، بهبود خواص مکانیکی اتصال را در بر داشتند. نتایج نشان دادند که فلز پرکننده ی پایه نیکل، به دلیل محدود کردن نفوذ کربن به درون حوضچه ی جوش و کاهش احتمال تشکیل منطقه ی انتقالی نسبت به فلز پرکننده ی دیگر، مطلوب تر است.
    کلیدواژگان: اتصال غیر هم جنس، فولاد زنگ نزن آستنیتی، فولاد کم آلیاژ فریتی، جوشکاری قوس تنگستن تحت گاز محافظ، جریان پالسی، ریز ساختار جوش
  • سید ابراهیم وحدت، سعید ناطق، شمس الدین میردامادی صفحات 39-50
    با استفاده از روش هایی که برای تخمین استحکام و چقرمگی مواد مرکب بکار می رود در طراحی آنها، سعی و خطا کاهش می یابد. در استحکام و چقرمگی این نوع مواد، استحکام فصل مشترک تقویت کننده با زمینه و سطح موثر ذرات بیرون کشیده شده بسیار تاثیر گذار هستند. در این تحقیق با ارایه مدلی، استحکام فصل مشترک تقویت کننده با زمینه و مدول چقرمگی و استحکام تخمین زده می شود و بطور موردی برای ماده مرکب حاوی تقویت کننده ذره ای M23C6 در زمینه فولاد ابزار 1.2542 محاسبه می شود. نتیجه آنکه، سهم مکانیزم بیرون کشیدن ذرات M23C6 در افزایش چقرمگی از 003/0 تا 007/0 درصد و سهم آن در افزایش استحکام 3/9 درصد است.
    کلیدواژگان: استحکام فصل مشترک، چگالی تعداد ذرات، طراحی مواد مرکب
  • محمد آشناگر، علیرضا مشرقی، مهدی کلانتر صفحات 51-64
    در این پژوهش، تولید درجای ماده ی مرکب به روش سنتز احتراقی آلومینوترمیک در مجموعه ی Al-V2O5 مطالعه شد. برای این منظور، مخلوط پودرهای آلومینیم و V2O5 با نسبت مولی 28 به 3 تحت آسیاکاری و تراکم سازی بعدی قرار گرفتند. برای بررسی دماهای وقوع تحولات فازی، از آزمون حرارتی افتراقی استفاده شد و با توجه به دمای پیک مربوط به واکنش ها ، نمونه های خام عملیات حرارتی شدند. ثابت شد که واکنش احیای V2O5 توسط آلومینیم، فرایندی گام به گام است که V2O4 و V2O3 به عنوان فازهای میانی اصلی و Al2O3-γ و Al23V4 به عنوان فازهای انتقالی، قبل از تشکیل فازهای Al3V و Al2O3-α شکل می گیرند. بررسی های ریزساختاری و فازی نشان دادند که به دنبال تف جوشی تا دمای Co 1000، فاز Al8V5 در فصل مشترک بین Al3V و Al2O3-α به دست می آید. افزون بر این، نتایج آزمون های سختی سنجی و فشار نشان دادند که سختی و استحکام نمونه ها با افزایش دمای گرمادهی، به دلیل تشکیل کسر حجمی بالاتری از ترکیبات بین فلزی و سرامیکی، افزایش می یابند، اما کرنش فشاری به دنبال شکل گیری بیش تر فاز ترد Al8V5، کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت درجا، ترکیبات بین فلزی، آلومینوترمیک، آنالیز حرارتی افتراقی
  • علیرضا عبدالهی، علی علیزاده صفحات 65-80
    در این تحقیق، پودر آلیاژ AA2024 بهمنظور ایجاد ساختار فوقریز، تا 50 ساعت متوالی تحت عملیات آسیا کاری مکانیکی درون یک آسیای گلوله ای سایشی با سرعت 400 دور بر دقیقه و تحت محیط گاز آرگون قرار داده شد. فرایند مشابهی نیز برای تولید پودر مادهی مرکب AA2024-B4C نانوساختاربهکار رفت. بهمنظور تعیین اندازهی میانگین دانه ها پس از آسیاکاری، از آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) و روش ویلیامسون- هال استفاده شد. پس از انجام آسیا کاری مکانیکی، برای متراکم سازی پودرها از فرایند فشردن گرم و پس ار آن، اکستروژن داغ استفاده شد. مشخصه-های ریزساختاری و رفتار مکانیکی آلیاژ نانوساختار AA2024 و مادهی مرکب بر پایهی آن، با استفاده از میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون های کشش، فشار و سختیسنجی مطالعه شد. تصویرهای SEM از نمونه های اکستروژن شده، بیانگر حضور رسوبات بین فلزی CuMgAl2 در ریزساختار بودند، ضمن اینکه مقدار این رسوبات در نمونه های آسیا شده (نانوساختار) بیشتر و توزیع آن ها یکنواخت تر بود. نتایج آزمون های مکانیکی نیز نشان دادند که استحکام و سختی آلیاژ AA2024 پس از عملیات آسیاکاری و افزودن ذرات B4C، بهترتیب 64 و 49 درصد افزایش یافته است. بهعبارت بهتر، نانومادهی مرکب AA2024-B4C بیشترین استحکام و سختی و کمترین انعطاف پذیری را داشته است.
    کلیدواژگان: آلیاژ l2024، کامپوزیت زمینه فلزی، آلیاژ نانوساختار
  • مصطفی نخعی، مسعود رخش خورشید، سیدحجت هاشمی صفحات 81-92
    دماهای بحرانی در یک فرایند ترمومکانیکی، در تعیین ریزساختار نهایی و خواص مکانیکی فولادهای کمآلیاژ و پراستحکام اهمیت زیادی دارند. در تحقیق حاضر، از زمانبندی میانگین برای تعیین دماهای بحرانی در عملیات ترمومکانیکی فولاد API X70 استفاده شده است. این فولاد وارداتی است و کاربردهای گسترده ای در خطوط قطور و پرفشار انتقال گاز طبیعی و شبکه های انتقال نفت در ایران دارد. دماهای بحرانی، در شرایط مختلف تغییر شکل شامل نرخ و میزان کرنش و زمان میانمرحلهای نورد تعیین شدند و تاثیر هر یک از متغیرهای تغییر شکل بر دمای بحرانی عدم وقوع تبلور مجدد (Tnr) برای فولاد مذکور بررسی شد. نتایج نشان دادند که Tnr با افزایش کرنش کاهش و با افزایش نرخ کرنش از s-1 1/0 به s-1 1، افزایش می یابد. افزون بر این، Tnr با افزایش زمان میانمرحلهای کاهش یافت. مقایسهی نتایج حاصل از روش زمانبندی میانگین با مقادیر بهدست آمده از رابطه های تجربی و داده های آزمایشگاهی برای فولاد مشابه، نشاندهندهی مطابقت خوب بین این مقادیر بود. با توجه به کمبود داده های تجربی، نتایج حاصل می توانند در بومی شدن تولید این فولاد استفاده شوند.
    کلیدواژگان: تغییر شکل گرم، دمای عدم تبلور مجدد، آزمون پیچش گرم، فولاد خط لوله API X70
  • یادداشت پژوهشی
  • هادی کریمی، احمد زارع، مرتضی هادی، محسن صادقی، علی قاسمی صفحات 93-106
    آلومیناید تیتانیم و آلیاژهای آن، از خواص منحصر به فردی نظیر چگالی پایین (تقریبا g/cm3 4)، دمای ذوب بالا (تقریبا °C1460) و استحکام دمای بالای عالی برخوردارند و بههمین دلیل، در سال های اخیر مورد توجه صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا و نیروگاهی قرار گرفته اند. ترکیب بین فلزی Ti-48Al و آلیاژهای آن با 5/1، 3 و 5 درصد (اتمی) منگنز، بهروش آلیاژسازی مکانیکی با یک آسیای سیاره ای از جنس کاربید تنگستن و با گلوله هایی از همین جنس تحت محیط گاز آرگون بهمدت زمان 50 ساعت با استفاده از پودرهای عنصری تولید شدند. برای چگالش پودرها، از عملیات فشردن سرد با حداکثر نیروی 40 تن استفاده شد و عملیات حرارتی تحت گاز آرگون در دمای °C 1050 و در یک کوره ی الکتریکی لوله-ای از جنس کوارتز، انجام شد. نتایج آزمون پراش پرتوی ایکس نشان دادند که افزودن منگنز به ترکیب Ti-48Al حین آلیاژسازی مکانیکی، سبب تشکیل فاز جدیدی در مجموعهی آلومیناید تیتانیم نشده است. مشاهدات میکروسکپ الکترونی روبشی از نمونه های چگالش یافته نشان دادند که پیوند ذرات پودری بهخوبی در دمای عملیات حرارتی °C 1050 برقرار شده است. نتایج سختی سنجی نشان دادند که سختی ترکیب Ti-48Al در حدود 1/22 راکول سی می باشد که با افزودن منگنز به آن تا 5 درصد اتمی، به تقریبا 7/40 راکول سی افزایش می یابد. ارزیابی رفتار اکسایش نشان داد که مقاومت به اکسایش ترکیب Ti-48Al-5Mn در دمای °C 900، اندکی کمتر (حدود g 015/0) از مقاومت به اکسایش Ti-48Al می باشد. افزون بر این، برعکس آلیاژ Ti-48Al-5Mn، در زمان های اکسایش بیشتر از 14000 ثانیه، ترکیب Ti-48Al به اکسایش حالت پایا رسیده است. تصویرهای میکروسکپ الکترونی روبشی و نتایج آزمون طیف سنجی توزیع انرژی نشان دادند که علت کم تر بودن مقاومت به اکسایش آلیاژ حاوی 5 درصد منگنز در مقایسه با Ti-48Al، تشکیل روتیل بر روی سطوح اکسید شده ی Ti-48Al-5Mn در دمای °C 900 می باشد.
    کلیدواژگان: آمورف، آلومیناید تیتانیم آلیاژی، تخلخل، آلومینا، روتیل
|
  • Alireza Rezaei, Rahim Naghizadeh, Hamid Reza Rezaie Pages 1-10
    Two batches has been prepared involve calcium carbonate- zirconia and dolomite- zirconia with mole ratio 1:1. After mixing in water and drying, samples were preesed in cylinder form and then fired at four temperatures for three hours. The phase evaluation was studied by XRD technique. Calcium zirconate were established at all samples. At 1300 ˚c monoclinic zirconia phase was observed that its intensity is more in dolomite samples. With increasing temperature the intensity of ZrO2 phase is decreased and stabilized zirconia with calcia (Ca0.15Zr0.85O1.85 ) is observed.
    Keywords: calcium zirconate, zirconia, calcium carbonate, dolomite, stablised zirconia
  • Nafise Parhizkar, Abolghasem Dolati, Roya Aghababazade Pages 11-22
    Nickel coating has a poor surface mechanical properties. In order to improve the mechanical properties, nickel were covered with ceramic particles. In this study, the Ni/TiN composite coatings were produced by Watts bath containing TiN nanoparticles. The effects of deposition current density, electrolyte agitation speed and the number of particles were investigated. The presence of particles was determined by EDS analysis and the coating morphology was examined by SEM. The corrosion samples were examined by linear polarization tests. It was observed that the maximum amount of particles is formed at the current density of 4 A/dm2 and the agitation speed of 450 rpm.
    Keywords: Electrochemical deposition, nanocomposite, titanium nitride
  • Seyed Hossein Mirkarimi, Khalil Ranjbar, Mohsen Roshani, Reza Dehmollaei Pages 23-38
    Dissimilar joint of low-alloy ferritic steel and austenitic stainless steel has been widely used in industries. In this study, the austenitic stainless steel A240-TP.316 and low-alloy ferritic steel A387-Gr.11 were welded together by gas tungsten arc welding (GTAW) method with constant and pulsed currents. Two types of filler metals, i.e. ER309L and ERNiCr-3, were used in this investigation. The microstructure of the dissimilar weldment was characterized by conventional metallography using optical and scanning electron microscopes and by energy disperse spectroscopy (EDS). The mechanical properties of test samples were evaluated by tension, charpy impact and microhardness experiments. It was found that the samples welded by pulsed current exhibit relatively higher impact energies mainly due to their lower heat input induction and creation of intense mixing in the welding pool. Consequently, the formation of undesirable microstructural features such as carbon depleted zone, transmission region and unmixed zones were reduced in the pulsed current welded specimens. Among all the filler metals used, the nickel based filler metal was found to be suitable since in this case, the migration of carbon into the welding pool was limited and therefore, the risk of transition region formation as compared with other filler metals decreased.
    Keywords: Dissimilar joint, Austenitic stainless steel, Ferritic low alloy steel, GTAW, Pulse current, Microstructure of weldment
  • Seyed Ebrahim Vahdat, Said Nategh, Shamsodin Mirdamadi Pages 39-50
    The use of methods employed for estimating the strength and toughness of composites reduces the trial-and-error in their design. The strength of interface between reinforcement and matrix and the effective surface of pulled-out particles have great influences on toughness and strength of these composites. In this study, a model was proposed to estimate the interface strength and matrix strength of the composite and their effects on the toughness and strength were investigated. In addition, the strength of interface and its influence on increasing the toughness and strength were examined for a composite sample containing M23C6 particles as the reinforcement component within the matrix of 1.2542 tool steel.
    Keywords: Design of composite, Particles population density, Strength of interface
  • Mohammad Ashnagar, Alireza Mashreghi, Mehdi Kalantar Pages 51-64
    In this research, fabrication of an in-situ composite via aluminothermic combustion synthesis in Al–V2O5 system has been investigated. For this purpose, the mixed powders of Al and V2O5 with molar ratio of 28 to 3 were ball milled and then compressed. Differential thermal analysis was used to evaluate the temperatures of phase transitions. Using the peak temperature of the reactions, the samples were subjected to heat treatment. It was shown that the reduction reaction of V2O5 by Al is a stepwise process and V2O4 and V2O3 as the main intermediate phases and γ-Al2O3 and Al23V4 as the transmission phases were formed before the formation of Al3V and α- Al2O3. Microstructural studies showed that after sintering at the temperatures up to 1000 ºC, Al8V5 phase is formed at the interface between the two phases of Al3V and α-Al2O3. Hardness and compression test results also showed that the hardness and strength of the samples increase with increasing heating temperature due to the formation of greater volume fraction of intermetallic compounds and ceramic phases, however, the compressive strain decreased because of the formation of a greater amount of the brittle phase Al8V5.
    Keywords: in situ composite, intermetallic compounds, aluminothermic, Differential thermal analysis
  • Alireza Abdollahi, Ali Alizadeh Pages 65-80
    In this research, mechanical alloying was used to synthesize ultrafine grained AA2024 and AA2024-B4C powders in an attrition mill under argon atmosphere up to 50 h with the rotational speed of 400 rpm. In order to determine the grain size of the matrix, X-Ray diffraction test and Williamson–Hall method was used. After mechanical alloying, hot pressing and hot extrusion were used for densification of powders. The microstructure and mechanical behavior of hot extruded samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), tension and compression and hardness tests. The microstructure of samples showed that the CuMgAl2 precipitate is present. Furthermore, the distribution of these precipitates in nanostructured samples was more uniform and their content was greater. The results of mechanical tests indicated that the strength and hardness of AA2024 alloy after mechanical alloying and addition of B4C particles increases for 64 and 49%, respectively. In other words, the AA2024-B4C nanocomposite showed the highest strength and hardness, however, its elongation was the lowest.
    Keywords: Al2024 alloy, metal matrix composite, nanostructured alloy
  • Mostafa Nakhaei, Masoud Rakhshkhorshid, Seyed Hojat Hashemi Pages 81-92
    The critical temperatures of a thermomechanical process have a great importance for the final microstructure and mechanical properties of high strength low alloy steels. In this study, the average scheduling was used to determine the critical temperatures of API X70 steel. This steel is extensively used in Iran for large diameter, high-pressure gas transportation pipelines as well as the oil transmission networks. The critical temperatures in various conditions including different strains, strain rates (from 0.1 to 1 s-1) and rolling interpass times were determined and the effects of these parameters on no-recrystallization critical temperature (Tnr) was investigated. The results showed that Tnr decreased with an increase in the strain and strain rate. In addition, it was observed that Tnr increased with a decrease in the interpass time. A good agreement was found between the results of this research with those of existing empirical relations and those of similar steel. With regard to the lack of experimental data, the results obtained in the present study can be used for production of API X70 steel in Iran.
    Keywords: Hot Deformation, No, Recrystallization Temperature, Hot Torsion Test, API X70 pipeline steel
  • Hadi Karimi, Ahmad Zare, Morteza Hadi, Mohsen Sadeghi, Ali Ghasemi Pages 93-106
    Titanium aluminide and its alloys have been utilized in automotive, aerospace and power industries because of their specific properties such as low density (~ 4 g/cm3), high melting temperature (~ 1460 °C) and excellent high-temperature strength. Ti-48Al intermetallic compound and its alloys with 1.5, 3 and 5 at.%Mn were produced with mechanical alloying of elemental powders for 50 hours. The process of mechanical alloying was carried out in a planetary ball mill machine with WC cups and balls under inert atmosphere of argon. To obtain bulk samples, the mechanically alloyed powders were cold pressed with the load of 40 ton and then heat treated at 1050 °C under argon atmosphere in an electrical furnace with quartz tubes. The X-ray diffraction analysis showed that the addition of manganese to Ti-48Al during mechanical alloying causes no formation of a new phase in titanium aluminide system. Scanning electron microscopy observations on the surface of sintered bulk samples revealed that boundaries between powder particles have been well formed at 1050 °C. The results of hardness tests showed that the addition of Mn up to 5 at.% increases the hardness value of Ti-48Al compound (~22.1 HRC) to ~ 40.7 HRC. Evaluation of oxidation behavior showed that oxidation resistance of Ti-48Al-5Mn alloy is slightly smaller (~0.015 g) than that of Ti-48Al. On the contrary to Ti-48Al-5Mn alloy, Ti-48Al compound had a steady-state oxidation behavior for oxidation periods longer than 14000 seconds. Scanning electron microscopy images and the results of energy dispersive spectroscopy showed that the lower oxidation resistance of Ti-48Al-5Mn compared to that of Ti-48Al is related to the formation of rutile at 900 °C on the oxidized surfaces of Ti-48Al-5Mn.
    Keywords: Amorphous, Alloy Aluminide Titanium, Porosity, Alumina, Rutile