فهرست مطالب

مهندسی متالورژی - پیاپی 61 (بهار 1395)
  • پیاپی 61 (بهار 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/03/30
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مصطفی شالبافی*، رضا رومینا، رضا محمودی صفحات 4-12
    در این پژوهش رفتار تغییر شکل فشاری گرم آلیاژ اکسترود شده Mg–10Li–1Zn با استفاده از آزمون فشار در محدوده ی دمایی 450-250 درجه سانتیگراد و محدوده ی نرخ کرنش 1/0-001/0 بر ثانیه مورد مطالعه قرار گرفت. در حین تغییر شکل فشاری گرم آلیاژ Mg–10Li–1Zn نمودار تنش سیلان به یک حد بیشینه رسیده و پس از آن به حالت پایدار می رسد که نشاندهنده وقوع تبلور مجدد دینامیکی است. این حالت در دماهای پایین تر و نرخ کرنش های بالاتر مشهودتر است. به دلیل آنکه در دماهای بالاتر و نرخ کرنش های پایین تر مکانیزم های نرم شوندگی بیشتر فعال می شوند.
    رفتار سیلان آلیاژ Mg–10 Li–1 Zn در دماهای بالا توسط معادلات ساختاری آرنیوسی مدل سازی شد. مقادیر انرژی فعالسازی 103 کیلوژول بر مول و نمای تنشی قانون توانی 0/6- 2/5 حاصل از معادلات آرنیوسی نشاندهنده ی این موضوع است که مکانیزم غالب تغییر شکل گرم آلیاژ، صعود نابجایی ها کنترل شده با نفوذ درخود شبکه ای لیتیم می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژهای منیزیم- لیتیم، تغییر شکل گرم، معادلات ساختاری آرنیوسی
  • میلاد خیاط، شهرام خیراندیش، مجید عباسی* صفحات 13-21
    در این مقاله، اثر پرلیت زایی بر ریزساختار ریختگی و عملیات حرارتی شده فولاد آستنیتی منگنزی موسوم به هادفیلد بررسی شد. نمونه های با مقادیر مختلف کربن و منگنز با استفاده از کوره القایی آزمایشگاهی و به روش ریخته گری دقیق تولید شدند. مطالعات ریزساختاری در شرایط ریختگی، آنیل شده و عملیات محلولی و تندسرمایی شده در آب به وسیله میکروسکپ نوری، پراش اشعه ایکس، فریت سنجی و میکروسکپ الکترونی روبشی گسیل میدان، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مطالعات میکروسکپی نشان داد که ریزساختار ریختگی و آنیل شده این فولاد در دمای محیط شامل زمینه آستنیتی به همراه کاربید و فریت در مرز یا به طور جزیی در درون دانه های آستنیت است. بررسی های دقیق میکروسکپ الکترونی روبشی نشان داد که فازهای فریت و کاربید در اغلب موارد به صورت کلونی های پرلیتی تشکیل می شود. همچنین مشاهده شد که افزایش مقدار کربن و انجام عملیات حرارتی آنیل، پرلیت زایی را بیشتر تسهیل می کند. با انجام عملیات حرارتی نهایی انحلالی و تندسرمایی در آب، کلونی های پرلیت به دانه های آستنیت جدید و فرعی تبدیل شده و از این طریق می توانند سبب ریزتر شدن دانه های آستنیت شوند.
    کلیدواژگان: فولاد هادفیلد، پرلیت زایی، اندازه دانه، عملیات حرارتی
  • میثم نقی زاده، حامد میرزاده* صفحات 22-30
    تحولات ریز ساختاری در حین عملیات آنیل فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 پس از نورد سرد مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که سه مرحله مجزا وجود دارد که شامل بازگشت مارتنزیت به آستنیت، تبلور مجدد آستنیت باقی مانده و رشد دانه می باشد. بازگشت مارتنزیت به آستنیت منجر به تولید ساختار فوق ریزدانه شد. با این وجود، تبلور مجدد آستنیت باقی مانده، تشکیل ساختار هم محور را به تاخیر انداخت و سبب شد که دانه های ریز آستنیت بازگشت یافته نیز رشد کنند و ریزساختاری با متوسط اندازه دانه بین 1 تا 2 میکرومتر به دست آمد. بررسی خواص مکانیکی نشان داد که بازگشت مارتنزیت به آستنیت و تولید ساختار ریزدانه منجر به افزایش چشمگیر استحکام نهایی به میزان 40 درصد می شود. همچنین ادامه آنیل برای انجام تبلور مجدد در آستنیت باقی مانده برای تولید ساختار هم محور نهایی منجر به کاهش استحکام و بهبود انعطاف پذیری می گردد. به این شکل می توان ریزساختار و خواص مکانیکی فولادهای زنگ نزن آستنیتی را تحت کنترل قرار داد.
    کلیدواژگان: مارتنزیت کرنشی، بازگشت مارتنزیت، آستنیت باقیمانده، خواص مکانیکی
  • مسعود حسنی، احمد خدادادی دربان *، سید محمد جواد کلینی، امیرحسین سعیدی صفحات 31-41
    رودیوم فلزی از فلزات گروه پلاتین (PGM) است و خاصیت کاتالیستی ویژه ای در احیای گازهای اکسید نیتروژن (NOX) به نیتروژن دارد. بنابراین امروزه بیش از 80 درصد رودیوم دنیا در تولید کاتالیستهای خودرو مصرف می شود. اما رودیوم یکی از کمیاب ترین عناصر پوسته زمین است و ذخایر طبیعی آن بشدت محدود می باشد و در نتیجه تلاش برای بازیابی آنها از منابع ثانویه اجتناب ناپذیر است. در این پ‍ژوهش کاتالیست اگزوز خودرو در فرآیند لیچینگ توسط HCl و در حضور HNO3 حل شد. توسط نرم افزار Phreeqc گونه و کمپلکس-های رودیوم تشکیل شده شناسایی شد. بازیابی رودیوم از محلول لیچینگ حاوی منیزیم، منگنز، سرب، نیکل، آهن و آلومینیوم توسط فرآیند سمنتاسیون با پودر فلزی مس انجام شد. در دمای محیط، دور همزن 150 دور بر دقیقه، نسبت استوکیومتری Cu به Rh برابر 15 و در مدت زمان 240 دقیقه حدود 70% از رودیوم بر روی ذرات پودر مس سمنته شد. با افزایش دما به 60 درجه سانتی گراد، میزان بازیابی افزایش یافت و به بالاتر از 95% رسید که قابلیت بالای فرآیند سمنتاسیون رودیوم را نشان می دهد. همچنین آنالیز SEM/EDAX تشکیل رودیوم در حضور مس را تایید کرد و ساختار محصول سمنته شده را دندریتی و بصورت چند لایه ای فشرده با خلوص 87 درصدی رودیوم نشان داد..
    کلیدواژگان: رودیوم، سمنتاسیون، بازیابی، پودر مس
  • یوسف پاینده*، بهمن میرزاخانی صفحات 42-54
    در این پژوهش، دگرگونی مارتنزیتی و پاسخ آلیاژ حافظه دار NiTi تحت عملیات ترمومکانیکی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی تغییر فاز و مقایسه ی پاسخ ماده، عملیات حرارتی در دماهای °C 600 - 350 و کوئنچ در آب، به منظور تهیه چند نمونه با مشخصات مختلف تحول، آماده گردید. دماهای استحاله، با استفاده از روش کالری متری (DSC) اندازه گیری شد. پس از آن، برای تعیین تنشی که در آن تحول رخ می دهد، آزمایش کشش در دمای اتاق و در دو دمای بالاتر از Af انجام گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش دما و یا زمان عملیات حرارتی، دمای شروع استحاله مارتنزیتی افزایش و دمای شروع و پایان تحول فاز R کاهش می یابد؛ به طوری که در دماهای بالاتر فاز R ناپدید می شود. در دمای اتاق تنشی که در آن جهت گیری مجدد مارتنزیتی صورت می گیرد، برای نمونه های مختلف یکسان بوده و ظاهرا در دماها و زمان های بیشتر عملیات حرارتی تغییر نمی کند. اما در نمونه هایی که در آنها تحول مارتنزیتی رخ می دهد، تشکیل مارتنزیت ناشی از تنش از فاز R تحت تنش های متفاوت اتفاق می افتد. این نمونه ها در دمای بالا رفتار سوپرالاستیک نشان می دهند. در حالی که در نمونه هایی که در 550 درجه و بالاتر عملیات حرارتی شده اند چنین رفتاری دیده نمی شود. بنابراین با تغییر هدفمند شرایط می توان پاسخی متفاوت و متناسب با کاربرد آلیاژ دریافت نمود. این مهم در طراحی محصولات ساخته شده از آلیاژهای حافظه دار مثل محرکه ها بسیار اهمیت دارد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار NiTi، تحول مارتنزیتی، جهت گیری مجدد مارتنزیتی، دوقلویی، لغزش
  • حمید سازگاران*، مسعود پور، میلاد حجتی صفحات 55-66
    در این پژوهش، فوم های ترکیبی یا کامپوزیتی چدن نشکن متشکل از گوی های توخالی فولادی به روش ریخته گری ماسه ای تولید شدند. بدین منظور، گوی های توخالی فولادی توسط محفظه تعلیق و با استفاده از پودرهای آهن تجاری بر روی دانه های پلی استیرن پوشش دهی شدند. پس از پوشش دهی، عملیات تجزیه حرارتی و تف جوشی منجر به تولید گوی های توخالی با قطر 4، 6 و mm 8 گردید. سپس، گوی های توخالی فولادی به صورت رندوم درون حفره های قالب ماسه ای قرار داده شدند و پس از ریخته گری مذاب چدن نشکن، فضای خالی میان گوی ها پر شد و فوم های ترکیبی یا کامپوزیتی چدن نشکن متشکل از گوی های توخالی فولادی با قطرهای مختلف تولید شدند. ارزیابی های ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و اسپکتروسکوپی اشعه ایکس تولید شده توسط پرتو الکترونی (EDS) صورت گرفت. سپس، نرخ سرمایش در فوم های تولیدی با قطر گوی های مختلف محاسبه شد و تاثیر آن بر مورفولوژی گرافیت ها و ریزساختار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که کاهش اندازه قطر گوی ها موجب افزایش نرخ سرمایش می شود. علاوه بر این، افزایش نرخ سرمایش موجب کاهش کسر سطحی گرافیت ها و میزان کرویت گرافیت ها و افزایش کسر سطحی کاربید آهن و تعداد ندول های گرافیت می شود.
    کلیدواژگان: فوم ترکیبی، چدن نشکن، گوی های توخالی فولادی، ریخته گری، میکروسکوپ الکترونی روبشی
  • مهدی میرزاآقایی*، محمدحسین عنایتی، مهدی احمدی صفحات 67-77
    در این پژوهش به ساخت و بررسی ویژگی پوشش کامپوزیتی Cu-Ni3Al-MoS2 با روش رسوب فیزیکی بخار انجام شده است. جهت ساخت این پوشش با استفاده از روش پراکنش مگنترونی، از بهترین پارامترها برای ساخت پوشش استفاده شد. پوشش Cu-Ni3Al-MoS2 با توجه به حضور عناصر به کار رفته از خواص روانکاری و رسانایی خوبی برخوردار بوده و در صنایع هوایی در نواحی و اتصالاتی که تحت لغزش قرار می گیرند به کار گرفته می شود. بدین منظور هدفی از کامپوزیت Ni3Al به همراه 30 درصد وزنی MoS2 با بستر مسی تهیه و با روش کندوپاش مگنترونی پوشش کامپوزیتی نانو ساختار Cu-Ni3Al-MoS2 برروی زیرلایه فولادی 4340 ایجاد شد. شناسایی پوشش ها با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، بیناب نمایی تفکیک انرژی (EDS) و آزمون زبری سنجی (RT) انجام پذیرفت. طبق نتایج حاصل از آنالیز فازی پراش از صفحات کریستالی (111) و (002) ماده Cu و Ni3Al مشاهده شد و جهت اطمینان از حضور عناصر Mo و S در داخل پوشش، با توجه به پایین بودن نرخ پراکنش آنها با استفاده از میکروآنالیز عنصری از نقاط مختلف پوشش بررسی شد. میزان سختی پوشش، با کمک دستگاه ریزسختی سنج ویکرز برای پوشش Cu-Ni3Al-MoS2 در حدود 380HV طی 25 گرم بارگذاری محاسبه شد. طی بررسی های صورت گرفته مشخص شد که پوشش ایجاد شده از مورفولوژی و چسبندگی خوبی با زیرلایه برخوردار است.
    کلیدواژگان: پوشش کامپوزیتی، پراکنش مگنترونی، مورفولوژی، MoS2، Ni3Al
|
  • Mostafa Shalbafi *, Reza Roumina, Reza Mahmudi Pages 4-12
    Hot deformation of an extruded Mg–10Li–1Zn alloy was studied by compression testing in the temperatures range of 250- 450 ˚C and strain rates of 0.001–0.1 s−1. During the hot compressive deformation of the Mg-10Li-1Zn alloy, flow stress curves reach a maximum value and then reach a steady state which is indicative of the occurrence of dynamic recrystallization. Because of the activation of softening mechanisms at higher temperatures and lower strain rates, this phenomenon is more pronounced at lower temperatures and higher strain rate.
    The flow stress of the Mg–10Li–1Zn alloy at elevated temperatures was modeled via an Arrhenius-type constitutive equation. The values for the activation energy of about
    103 kJ mol–1 and the power-law stress exponents in the range of 5.2–6.0 obtained from the Arrhenius-type model indicate that the dominant mechanism during hot deformation of the Mg–10Li–1Zn alloy is dislocation climb which is controlled by the lattice
    self-diffusion of Li atoms.
    Keywords: Mg-Li alloys, Hot deformation, Constitutive equations
  • Majid Abbasi * Pages 13-21
    In this paper, the effects of pearlitizing on the as cast and as heat-treated microstructures of austenitic manganese steel (named Hadfield steel) were evaluated. The samples with different contents of carbon and manganese were produced using induction furnace and precision casting method. The as-cast, annealed, and solution treated microstructural studies were performed by optical microscopy, X-ray diffraction, ferritescopy and field emission scanning electron microscopy. The microstructural results showed that the as cast and annealed microstructures of the steel in room temperature consist of austenite matrix, carbide and ferrite. Fine examination by scanning electron microscope shows that the ferrite and carbide phases are formed as pearlitic colonies. It was also observed that the increase in carbon content and annealing heat treatment are more facilitated the pearlitizing. By applying the final heat treatment (solution and quenching in water), pearlite colonies convert to new fine austenite grains and then the austenite grains sizes are decreased.
    Keywords: Hadfield Steel, Pearlitizing, Grain size, Heat Treatment
  • Meysam Naghizadeh, Hamed Mirzade * Pages 22-30
    Microstructural evolution during annealing of AISI 304 austenitic stainless steel following cold rolling was evaluated. It was revealed that three annealing stages are available: Reversion of martensite to austenite, recrystallization of the retained austenite, and grain growth. Reversion of martensite to austenite resulted to the development of an ultrafine grained microstructure. However, the recrystallization of the retained austenite postponed the formation of an equiaxed microstructure, during which, the fine austenite grains become coarser and a microstructure with average grain size between 1 and 2 µm was obtained. Evaluation of mechanical properties revealed that the reversion of martensite to austenite and the resultant grain refinement enhanced the tensile strength by 40%. Moreover, further annealing for the occurrence of the recrystallization in the retained austenite to obtain an equiaxed microstructure resulted in the decline of tensile strength and enhancement of ductility. In this way, it is possible to control the microstructure and mechanical properties of austenitic stainless steels.
    Keywords: Strain-induced martensite, Martensite reversion, Retained austenite, Mechanical properties
  • Masoud Hasani, Ahmad Darban *, S.M.Javad Koleini, Amir Saeedi Pages 31-41
    Rhodium pertains to the platinum-group metals (PGM) and has a special catalytic activity to reduce nitrogen oxides (NOx) to N2. Hence, more than 80% of total rhodium demand is now used for the production of autocatalysts. As regards, rhodium is one of the rarest elements in the earth's crust and its natural resource deposits are strictly limited, so, their recycling process from secondary resources must be considered. In this study, car exhaust catalyst, in the presence of HNO3 and HCl was dissolved by the leaching process. All species and rhodium complexes formation were analyzed by Phreeqc software. The recovery of rhodium from leach solution containing Mg, Mn, Pb, Ni, Fe and Al was done through cementation with metallic copper powder. At an ambient temperature, a stirrer speed of 150 rpm, a stoichiometric ratio of Cu to Rh 15 and at a time of 240 minutes about 70% of rhodium on copper powder particles were recovered. By increasing the temperature to 60 ° C, the rate of recovery increased up to 95 percent and cementation of rhodium was shown to be a feasible process to achieve a high degree of rhodium recovery. Analysis SEM / EDAX confirmed rhodium formed in the presence of copper by the dendritic and multi-layer structures with a purity of 87 percent rhodium.
    Keywords: Rhodium, Cementation, Recovery, Copper Powder
  • Yousef Payandeh *, Bahman Mirzakhani Pages 42-54
    In this work, the martensitic transformation and mechanical response of a near equiatomic NiTi Shape Memory Alloy (SMA) subjected to different thermo-mechanical treatments has been studied. The NiTi wire in as drawn condition was subjected to seven heat treatment cycles in order to prepare the wires with different transformation characteristics. The transformation temperatures have been measured using DSC method. The wires were then subjected to tensile test at the temperature of 20, 80 and 90 C, in order to study the stress induced martensite.
    According to the results, with increasing the heat treatment temperature or time, the Ms increases and the Rs decreases in such a way that the R-phase disappears when the temperature achieves to 600 C.
    The stress at which, the martens tic reorientation takes place is independent of the heat treatment conditions. The stress induced martensite, however, forms under different stresses, depending on the heat treatment temperature and time. These samples show the superelastic effect at high temperature; but in the case of the samples with martensitic reorientation, the alloys are not able to present this effect. Therefore, it is possible to determine the mechanical response of the material with respect to the given applications.
    Keywords: NiTi Shape Memory Alloy, Martensitic transformation, Martensitic reorientation, Twinning, Slip
  • Hamid Sazegaran* Pages 55-66
    In this study, ductile iron-steel hollow sphere syntactic foams were manufactured using sand mold casting technique. The steel hollow spheres were synthesized through fluidized bed and in this process, commercial iron powder was coated on the expanded polystyrene spheres. After coating, De-bonding and sintering processes were carried out and the steel hollow sphere produced with 4, 6, and 8 mm in diameter. Then, the steel hollow spheres were randomly filed in the cavities of prepared mold and ductile iron infiltrated the interstitial space between the spheres. Thus, ductile iron- steel hollow sphere syntactic foams with 4, 6, and 8 mm spheres sizes. Microstructural properties of manufactured foams were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). In addition, cooling rates in the syntactic foams with different sphere sizes were calculated and effects of cooling rate on the graphite morphology and microstructure were studied. The results revealed that decreasing the spheres size caused to increasing the cooling rate. Furthermore, by increasing the cooling rate, surface fraction of graphite, graphite circularity, and surface fraction of iron carbide decrease and graphite nodule count increases.
    Keywords: Syntactic foam, Ductile iron, Steel hollow sphere, Casting, Scanning electron microscopy
  • Mehdi Mirza Aghaei * Pages 67-77
    In this study the structure of Cu-Ni3Al-MoS2 composite coating using physical vapor deposition have been investigated. It is expected, the use of this coating for operation in dry conditions and different temperatures, provides good abrasion resistance and lead to increase the life time of components while maintaining the economic efficiency. Because of the presence of the employed elements, Cu-Ni3Al-MoS2 coating has a good lubrication and conductivity properties with hard structure. This coating is used in aviation industries in cases, where surfaces slip to each other. For this purpose Target tablets containing Ni3Al-wt.30% MoS2 with a copper substrate were prepared using magnetron dispersion of composite coating Cu-Ni3Al-MoS2 structure was created on 4340 steel substrate. Coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy depressive spectroscopy (EDS) and roughness measurement test (RT). The hard cover was calculated, by the Vickers microhardness measurement of Cu-Ni3Al-MoS2 about 380 HV over 25 g load. During the study, it was demonstrated that this coating has a good adhesion and morphology with substrate.
    Keywords: composite coating, magnetron sputtering, Morphology, Ni3Al, MoS2