فهرست مطالب

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد - پیاپی 45 (تابستان 1397)
  • پیاپی 45 (تابستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/04/28
  • تعداد عناوین: 12
|
  • علمی - پژوهشی
  • ایمان حاجیان نیا * صفحات 1-13
    دراین تحقیق، خواص مکانیکی جوش های غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 347 AISI به فولادکم آلیاژ ASTM A335 با استفاده از روش قوسی تنگستن-گاز با قطبیت منفی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از دو فلز پرکننده ERNiCr-3 و ER309L استفاده شد. برای بدست آوردن ساختار مطلوب و خواص مکانیکی عالی در اتصالات مذکور، کنترل حرارت ورودی و عملیات حرارتی پیشگرم، از جمله پارامترهای موثر و قابل کنترل بود. ریزساختار فلزات پایه و فلزات جوش، با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد ارزیابی قرار گرفت و برای بررسی سطوح شکست، از میکروسکوپ الکترونی روبشی1(SEM) استفاده شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که یک ساختار دو فازی شامل مناطق دندریتی و بین دندریتی در فلز جوش ERNiCr-3 با انجماد به صورت آستنیتی و در فلز جوش ER309L ساختاری شامل فریت اولیه استخوانی شکل در زمینه آستنیت مشاهده شد. همچنین خواص مکانیکی، شامل استحکام خمشی، استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه، سختی و نیز شکست نگاری نمونه ها بررسی شد. در آزمایش کشش تمامی نمونه ها، از منطقه 2HAZ فلز پایه فولادکم آلیاژ 335A و به صورت نرم دچار شکست شدند.
    کلیدواژگان: جوشکاری غیرمشابه، فولاد زنگ نزن آستنیتی، فولاد کم آلیاژ، خواص مکانیکی
  • قاسم دینی *، سید مرتضی حسینی صفحات 15-26
    در این پژوهش از سیلیس موجود در سبوس برنج برای سنتز نانو ذرات Al2O3/SiC استفاده شده است. سبوس برنج یکی ادر این پژوهش از سیلیس موجود در سبوس برنج برای سنتز نانو ذرات Al2O3/SiC استفاده شده است. سبوس برنج یکی از ضایعات کشاورزی در کشورهای تولید کننده ی برنج مانند ایران است. به همین منظور، خاکستر بدست آمده از سوزاندن سبوس برنج که حاوی بیش از 93 درصد سیلیس است به همراه پودر آلومینیوم و کربن به نسبت مولی 3:4:6 مخلوط شد و با استفاده از یک قالب استوانه ای شکل در فشار MPa50 به قرص تبدیل گردید. به منظور انجام سنتز خود انتشار دمای بالا (SHS)، قرص های تهیه شده در یک کوره الکتریکی تحت اتمسفر گاز آرگون و در دمای oC850 قرار داده شد. سپس از آسیاب گلوله ای سیاره ای به مدت 4، 8، 12، 16 و 24 ساعت برای کاهش اندازه ذرات کامپوزیت سنتز شده استفاده گردید. نتایج بررسی ها توسط XRF، XRD، SEM و DLS نشان داد که از خاکستر سبوس برنج می توان برای تولید نانو ذرات Al2O3/SiC به روش SHS و آسیاکاری استفاده کرد و اندازه ذرات سنتز شده پس از آسیاکاری به مدت 4 الی 24 ساعت در محدوده 870 تا nm65 قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: نانو ذرات، خاکستر سبوس برنج، آسیاب کاری، SHS، Al2O3-SiC
  • نجمه لطفیان*، امیرعباس نوربخش، پریسا مشایخی، سارا عباسپور، سید مهدی میرهادی، سعید جبارزارع صفحات 27-40
    پژوهش حاضر در ارتباط با بررسی هدایت الکتریکی نانو کامپوزیت RGO-ZnO-TiO2 در مقایسه با نانو کامپوزیت RGO_ZnO می باشد. در راستای انجام این پژوهش ابتدا گرافن اکساید با استفاده از روش هامر اصلاح شده سنتز و جهت تبدیل به گرافن اکساید احیاشده (RGO) تحت نور UV و دما قرار گرفت.سنتز نانو ذرات TiO2 و ZnO توسط روش سل ژل انجام شد. جهت مشخصه یابی نانو ذرات سنتز شده،این نانو ذرات تحت آنالیز فازی XRD،DRSUV و FTIR قرار گرفتند و سنتز این نانو ذرات به خوبی اثبات گردید.
    جهت آماده سازی نمونه ها با استفاده از روش غوطه وری،نانو ذراتRGO ، ZnO وTiO2 به ترتیب بر روی شیشه FTO پوشش داده شدند و میزان باند گپ توسط روش تاک پلات و هدایت الکتریکی با استفاده از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی محاسبه ودو نمونهRGO-ZnO با RGO-ZnO-TiO2 مقایسه گردید. نتایج حاصل از مقایسه این دو نمونه نشان داد افزودن نانو ذرات TiO2به نانو کامپوزیت RGO-ZnO باعث کاهش باند گپ از 22/3 به 11/3 و افزایش مقاومت از 104*8/2 اهم به104 *76/5 اهم می گردد.با بررسی سطوح انرژی نانو ذرات ZnO،RGO،TiO2 ، علت این افزایش مقاومت به بالاتربودن سطح انرژی ZnO نسبت به TiO2 و عدم توانایی الکترون در غلبه بر این سدپتانسیل در عدم حضور نور UV نسبت داده شده و قرار دادن این نمونه تحت نور UV و کاهش شدید مقاومت تائیدی بر این مکانیزم می باشد.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، RGO-ZnO، هدایت الکتریکی، TiO2، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
  • آرمین دهنوی *، غلامرضا ابرهیمی، مسعود گلستانی پور صفحات 41-50
    در این پژوهش با استفاده از روش فوم سازی مستقیم مذاب با کمک عامل فوم ساز کربنات کلسیم (CaCO3) و با مقادیر مختلف ذرات پایدارساز و تقویت کننده SiC فوم کامپوزیتی زمینه آلومینیومی تولید گردیده است. چگالی فوم های تولیدی 0.5 گرم بر سانتیمتر مکعب اندازه گیری شد. سپس در محدوده حرارتی مختلف 100، 200، 300 و 400 درجه سانتی گراد و با نرخ کرنش متوسط 0.1s-1 تحت تغییر شکل فشار تک محوری قرار داده شد. نتایج حاصل نشان می دهد که در دمای ثابت تغییر شکل، با افزایش کسر حجمی ذرات SiC، تنش تسلیم، تنش مسطح و میزان جذب انرژی افزایش، و با افزایش دما کاهش می یابد. همچنین افزایش میزان ذرات تقویت کننده سبب دندانه ای شدن منحنی سیلان شده است، که بیان کننده افزایش تردی دیواره سلولی فوم می باشد.
    کلیدواژگان: فوم آلومینیوم، تغییر شکل گرم، ذرات SiC، سلول بسته
  • حسین مستعان*، مهدی رفیعی، محمدحسن عباسی، فتح الله کریم زاده صفحات 51-61
    هدف از انجام این پژوهش، تولید نانوکامپوزیتی با زمینه NbAl3 توسط روش آلیاژسازی مکانیکی به منظور افزایش چقرمگی و استحکام دما بالای آن می باشد. به این منظور مقدار 49 درصد وزنی پودر آلومینیوم به همراه 51 درصد وزنی اکسید نیوبیوم مخلوط و آلیاژسازی مکانیکی گردید. تغییرات فازی ذرات پودر و همچنین ریزساختار و مورفولوژی ذرات پودر در زمان های مختلف آسیاب کاری توسط آزمون های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مطالعه شدند. عملیات آنیل و همچنین آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) جهت بررسی رفتار حرارتی ذرات پودر انجام شد. مشاهده شدکه واکنش بین آلومینیوم و اکسید نیوبیوم به صورت انفجاری بوده که در نتیجه این واکنش نانوکامپوزیت زمینه بین فلزی NbAl3 با ذرات تقویت کننده Al2O3 شکل می گیرد. مخلوط پودری آسیاب نشده نیز توسط DTA مورد مطالعه قرار گرفت که نتایج نشان داد در این شرایط تشکیل کامپوزیت NbAl3/Al2O3 در دو مرحله صورت می گیرد. در مرحله اول اکسید نیوبیوم پنج ظرفیتی توسط آلومینیوم موجود در سیستم احیا شده و نیوبیوم تشکیل می شود. در مرحله دوم آلومینیوم باقیمانده از واکنش با نیوبیوم تولید شده وارد واکنش شده که در نهایت کامپوزیت NbAl3/Al2O3 شکل می گیرد. مشاهدات صورت گرفته توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری، تشکیل ساختار نانومتری و ذرات تقویت کننده نانومتری را تایید می نماید.
    کلیدواژگان: آسیاب کاری، نانوکامپوزیت، آنالیز حرارتی افتراقی، ترکیب بین فلزی
  • مجید الیاسی*، رحیم نریمانی، مرتضی حسین زاده، حامد آقاجانی درازکلا صفحات 63-76
    در این پژوهش، تغییرات متالورژیکی اتصال لب روی هم غیر همجنس فلز مس و آلیاژ آلومینیوم 6065 با استفاده از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی خواص متالورژیکی اتصال از میکروسکوپ نوری، آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD)، پراش انرژی اشعه ایکس (EDS) و آزمون ریزسختی سنج ویکرز استفاده شد. نتایج حاصل از بررسی ها نشان داد به دلیل تماس مسقیم آلومینیوم با شانه ایزار، تغییرات اندازه ریز ساختار فلز آلومینوم 6065 نسبت به فلز مس بیشتر بود. با افزایش سرعت دورانی ابزار و بیشتر شدن گرمای حاصل از اصطکاک، اندازه ریزساختار هر دو فلزپایه آلومینوم 6065 و مس کوچکتر شد و با افزایش سرعت خطی، و افزایش نرخ خنک شوندگی محل اتصال اندازه آنها بزرگتر شد. نتایج حاصل نشان داد که در منطقه اغتشاش، ساختارهای لایه ای در مرز دو فلز شکل گرفت که با افزایش دمای ورودی به محل اتصال ابعاد ساختارهای لایه ای شکل گرفته نازکتر و طول آنها طویل تر می شود. امتزاج بین دو فلز پایه در سرعت دورانی بالا و سرعت خطی پایین ابزار سبب شد تا ترکیبات بین فلزی CuAl2 و Cu9Al4 در مرز بین دو فلز شکل بگیرد. به دلیل تغییرات ریزساختاری محل اتصال و نیز شکل گیری لایه های بین فلزی، سختی محل اتصال از قسمت های دیگر اتصال بیشتر بود. بیشترین سختی محل اتصال بر اساس ریزسختی ویکرز 111 بود که در سرعت دورانی 1130 دور در دقیقه و سرعت خطی 24 میلیمتر بر دقیقه تولید شد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، ریز ساختار محل اتصال، سختی محل اتصال، آلومینیوم 6065، مس
  • محمد خدایی*، جواد مختاری صفحات 77-87
    اتصال پین به سطوح فولادی به منظور اتصال سرکابل به لوله ها، اتصال نگه دارنده به سازه های فولادی داخل بتن و بستن مهره و کاور داخل مخازن با سرعت زیاد تنها به روش جوشکاری گل میخ ممکن می باشد. در این روش با برقراری یک قوس الکتریکی بین پین و فلز پایه برقرار شده و با ذوب جزئی سطوح پین و فلز پایه و اعمال فشار، اتصال برقرار می شود. در این تحقیق پین به فلز پایه در سه زبری سطح مختلف و سه سطح شدت جریان مختلف به روش جوشکاری گل میخ اتصال داده شده است. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که هنگامی که سطح فلز پایه زبر می باشد، با افزایش شدت جریان از 160 به 200 آمپر، سطح اتصال بیشتری بین پین و فلز پایه (از 50 تا 95 درصد) ایجاد می شود. اما هنگامی که سطح فلز پایه صیقل و نرم می باشد، با افزایش شدت جریان از 160 به 200 آمپر، سطح اتصال کمتری بین پین و فلز پایه (از 95 تا 50 درصد) ایجاد خواهد شد. همچنین فصل مشترک پین و فلز پایه به صورت فاز مارتنزیت منجمد شده و نتایج ریزسختی سنجی (Micro hardness) تایید کننده سختی بالاتر فصل مشترک نسبت به فلز پایه و پین بود. طبق نتایج اندازه گیری استحکام کششی (Tension Test)، بیشترین استحکام اتصال (400 مگاپاسکال) مربوط به نمونه صیقل شده با سمباده P60 و شدت جریان 200 آمپر (P60-200A) می باشد.
    کلیدواژگان: فولاد ساده کربنی، جوشکاری گل میخ، ریزساختار
  • مرتضی زمانی، معصومه سیف اللهی*، سید مهدی عباسی صفحات 89-100
    در این مقاله، امکان بازیابی قراضه های صنعتی سوپرآلیاژ IN713LC از طریق فرآیند ذوب مجدد به وسیله سرباره الکتریکی بررسی می گردد. هدف از این تحقیق دستیابی به ترکیب شیمیایی، ریزساختار، خواص کششی و طول عمر گسیختگی در محدوده استاندارد مطابق با استاندارد AMS5377E است. به منظور کنترل اتلاف عناصر Ti و Al، مقادیر مختلف TiO2 (0، 3 و wt% 6) به سرباره کوره با پایه 70CaF2-30Al2O3 اضافه گردید. نتایج نشان داد که در سوپرآلیاژ IN713LC با افزودن wt% TiO23 ، اتلاف عنصر Ti جبران شده و میزان گاز اکسیژن و نیتروژن در آن، به ترتیب، به ppm 3/14 و ppm 16 رسیده است. این مقدار از میزان گاز هدف (ppm 20) تعیین شده در سوپرآلیاژ IN713LC کمتر می باشد. همچنین، این شمش دارای بیشترین کسر حجمی فاز γ'' به میزان 55% و فاز γ'' ریزتر (μm 26/0) می باشد. با توجه به نتایج، به علت میزان بالای Al + Ti در این شمش، ریزساختار مناسبی حاصل شده است. در نتیجه ی تغییرات ریزساختاری، طول عمر گسیختگی این نمونه نیز در دمای ̊C 982 و تنش MPa 152 به hr 47 می رسد. در مقابل با افزودن TiO2 به میزان wt%6 به سرباره علاوه بر جبران اتلاف Ti، میزان Ti در شمش نیز به wt%84/0 افزایش یافته اما کسر حجمی فاز γ'' کاهش یافته و خواص کششی و طول عمر نمونه نیز کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: قراضه سوپرآلیاژ IN713LC، فرآیند ذوب مجدد به وسیله سرباره الکتریکی، افزودن TiO2، ترکیب شیمیایی، استحکام گسیختگی
  • سینا جهادی*، مجتبی نصر اصفهانی صفحات 101-118
    در این تحقیق تاثیر بازدارندگی کمپلکس های شیف باز-پلی اتیلن گلایکل و میزان هم نیروزایی آن ها بر خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول اسید سولفوریک 0/5 مولار در دماهای 25 ، 45 و 65 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفته است. شیف باز N و Nˊ بیس (سالیسیل آلدهید)-1و3 دی آمینو پروپان (سالپن ) از واکنش سالیسیل آلدهید و 1 و 3 پروپان دی آمین سنتز شد. کمپلکس های پلی اتیلن گلایکل – شیف باز با نسبت های وزنی 4:1 ، 4:2 و 4:3 شیف باز و پلی اتیلن گلایکل تحت شرایط رفلاکس در حلال دی کلرومتان سنتز شد.آزمون های کاهش وزن، پلاریزاسیون و طیف سنجی آمپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که کمپلکس های پلی اتیلن گلایکل-شیف باز در مقایسه با پلی اتیلن گلایکل و شیف باز بصورت جداگانه و یا مخلوط تاثیر بازدارندگی مطلوب تری در خوردگی فولاد ساده کربنی در محیط اسید سولفوریک 0/5 مولار دارد. میزان بازدارندگی کمپلکس های شیف باز و پلی اتیلن گلایکل برای نسبت وزنی 4:1 شیف باز و پلی اتیلن گلایکل دارای بهترین راندمان بود و افزایش درجه حرارت محلول موجب افزایش راندمان بازدارندگی کمپلکس های شیف باز و پلی اتیلن گلایکل تا دمای 45 درجه سانتی گراد و کاهش آن در دماهای بالاتر شده است. سطوح خوردگی نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نیز بررسی شد که آن نتایج با نتایج قبلی هماهنگ بود. داده های ترمودینامیکی جذب (K_ads و 〖∆G〗_ads ) با استفاده از داده های کاهش وزن محاسبه شد.
    کلیدواژگان: شیف باز، پلی اتیلن گلایکل، بازدارندگی خوردگی، فولاد ساده کربنی، اسید سولفوریک
  • علی اکبر قادی، حسن ثقفیان، منصور سلطانیه * صفحات 119-129
    در این تحقیق، به بررسی تاثیر زیرلایه در تشکیل پوشش های کاربیدی کروم و وانادیم با استفاده از روش نفوذ فعال حرارتی پرداخته شده است. پوشش دهی روی زیرلایه H13 در دو حمام اکسیدی و فلزی با نسبت مولی کروم به وانادیم 3، در دمای 1000 درجه سانتیگراد و مدت زمان 14 ساعت صورت گرفته است. نتایج نشان داد فازهای کاربیدی پوشش شامل کاربیدهای کروم (Cr7C3، Cr3C2)، کاربید وانادیم (V8C7) و همچنین فاز Cr2VC2 بود. ضخامت پوشش تشکیل شده روی نمونه H13 در حمام فلزی و اکسیدی به ترتیب برابر 5/0±5/8 و 5/0±5/6 μm بود. میزان مناطق غنی از وانادیم به مناطق غنی از کروم تشکیل شده به عنوان پوشش روی زیرلایه H13 کمتر از میزان مولی نسبت وانادیم به کروم در حمام فلزی بود. نتایج پوشش دهی در این تحقیق با نتایج مربوط به پوشش دهی در شرایط یکسان روی فولاد ساده کربنی CK45 مقایسه شد. ضخامت پوشش و درصد توزیع مناطق غنی از کروم و وانادیم به شدت تحت تاثیر نوع زیرلایه بوده ولی درصد توزیع عناصر در سطح مقطع پوشش تحت تاثیر زیرلایه نبود.
    کلیدواژگان: پوشش کاربید کروم و وانادیم، نفوذ فعال حرارتی، زیرلایه فولادی، حمام اکسیدی و فلزی
  • مژده ملک پور جرقویه*، سیدعلی حسن زاده تبریزی، علی صفار صفحات 131-138
    نانو کریستال های اسپینل آلومینات منیزیم به روش هم رسوبی در مجاورت سورفکتانت سنتز شدند. عملیات کلسیناسیون در دمای 800 و 1000 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت انجام گردید. جهت بررسی خواص لومینسانس اسپینل آلومینات منیزیم درصد های وزنی مختلف ساماریوم به اسپینل آلومینات منیزیم افزوده شده است. با استفاده از XRD، FT-IR ، TEM ، DTA/TG ، PL خصوصیات ساختاری مشخصه یابی شدند. نتایج XRD نشان دادند که نانو کریستال های اسپینل آلومینات منیزیم در دمای 800 درجه سانتیگراد در مجاورت CTAB به عنوان سورفکتانت کاتیونی فاز تشکیل شده است. نتایج طیف لومینسانس نشان می دهد که با افزایش مقدار ساماریوم بعد از 15/0 درصد وزنی پدیده فرونشانی غلظت رخ می دهد و باعث کاهش شدت خواص لومینسانس گردیده است.
    کلیدواژگان: اسپینل آلومینات منیزیم، هم رسوبی، سورفکتانت، ساماریوم
  • مصطفی علیشاهی*، فرزاد محبوبی، سید محمد موسوی خویی صفحات 139-151
    در این پژوهش پوشش تانتالم به روش کندوپاش مگنترونی جریان مستقیم روی سیلیکون (100) و فولاد زنگ نزن L316 لایه نشانی شد. خواص ساختاری پوشش تانتالم به کمک آزمون پراش پرتو ایکس ارزیابی شده و از میکروسکوپ های الکترونی عبوری و روبشی و همچنین میکروسکوپ نیروی اتمی جهت بررسی سطح مقطع و مورفولوژی سطح پوشش استفاده شد. افزون بر این، رفتار خوردگی پوشش تانتالم در مقایسه با فولاد زنگ نزن L316 به کمک آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک بررسی شده و از آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی جهت تعیین مکانیزم های خوردگی استفاده شد. نتایج نشان دادند که استفاده از لایه آستری نیترید تانتالم، می تواند سبب تغییر ساختار کریستالی پوشش تانتالم از مخلوط فازی α و β به ساختار تک فاز α، و کاهش مقاومت الکتریکی پوشش از حدود 90 به 15 میکرواهم در سانتی متر شود. همچنین مطالعات میکروسکوپی نشان دادند که پوشش تانتالم ساختاری ستونی و بسیار فشرده با سطحی یکنواخت و بدون عیب از خود نشان داده و زبری میانگین آن کمتر از 6 نانومتر اندازه گیری شد. نتایج آزمون های خوردگی نشان داد که پوشش تانتالم مانند یک سد فیزیکی از تماس محلول خورنده با زیرلایه جلوگیری کرده و بازده حفاظت بیشتر از 70 درصد از سبب می شود. در این ارتباط، نفوذ محلول خورنده به زیرلایه از طریق حفرات راه باز موجود در پوشش به عنوان مکانیزم خوردگی پوشش تانتالم شناخته شد و شاخص تخلخل پوشش حدود 6 درصد تعیین شد.
    کلیدواژگان: پوشش تانتالم، کندوپاش مگنترونی، خوردگی، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، حفرات راه باز
|
  • Iman Hajiannia * Pages 1-13
    In this study, the mechanical properties of dissimilar welding of austenitic stainless steel AISI 347 to low alloy steel ASTM A335 prepared by gas tungsten arc welding process using direct current electrode negative polarity have been investigated. For this purpose, two filler metals including ER309L and ERNiCr-3 were used. In order to achieve suitable structure and excellent mechanical properties in the mentioned joints, controlling of the heat input and preheating were among the effective and controllable parameters. The microstructure of the base metals and weld metals, were evaluated using optical microscopy and scanning electron microscopy was used to analyze fracture surface. Microstructural evaluations showed that a two-phase structure consisting of dendritic and inter-dendritic regions with primary austenite solidification in ERNiCr-3 weld metal, and the primary skeleton-shaped ferrite with austenitic matrix in the 309L weld metal was observed. Also mechanical properties including the bend test, ultimate strength, impact resistance and hardness were investigated. All the specimen underwent ductile fracture in HAZ in the tension test. The maximum fracture energy related to the ERNiCr-3 the welded specimen. The maximum and minimum hardness corresponded to the ERNICr-3 and ER309L, respectively. Finally, it can be calculated that for the joints, between the austenitic stainless steel AISI 347 to low alloy steel A335, the ERNICr-3 filler provided the optimum qualities.
    Keywords: Dissimilar Welding, Austenitic Stainless Steel, Low Alloy Steels, Mechanical Properties
  • Morteza Hoseini, Ghasem Dini * Pages 15-26
    In this study, silica obtained from the rice hush was used to synthesis of Al2O3/SiC nanoparticles. The rice husk is an agricultural residue abundantly available in rice producing countries such as Iran. For this reason, the ash obtained from the burning of the rice hush which contains more than 93% silica, and aluminum and carbon powders with the molar ratios of 3:4:6 were mixed and then pressed into pellets by using a cylindrical die under a pressure 50MPa. In order to conduct the Self-Propagation High-Temperature Synthesis (SHS), the produced pellets were placed in an electrical furnace at 850oC under the argon gas atmosphere. Then, a planetary ball-milling for 4, 8, 12, 16 and 24h was used to decrease the particle size of the synthesized composite. The results of XRF, XRD, SEM and DLS investigations shown that the rice hush ash can be used to fabricate Al2O3/SiC nanoparticles via SHS and ball-milling and the size of synthesized particles after ball milling for 4-24h is in the range of 870-65nm.
    Keywords: Nanoparticles, Al2O3-SiC, Rice Hush Ash, Ball milling, SHS
  • Najme Lotfian * Pages 27-40
    This present research was related to electrical conductivity of RGO-ZnO-TiO2 nanocomposite in comparison RGO-ZnO nanocomposite . In order to carry out this research, at first graphene oxide was synthesized by using modified Hummer method and reduction of graphene oxide (reduced graphene oxide(RGO), was done by UV light and temperature. TiO2 and ZnO nanoparticles were synthesized by sol-gel method.XRD,FTIR and DRSUV were used to investigate these nanoparticles.
    For sample preparation ,dip coating method was used and all particles were coated on the surface of FTO respectively. for investigation of adding TiO2 nanoparticles on the electrical conductivity and amount of band gap of RGO-ZnO nanocomposite, electrochemical impedance spectroscopy and talc plot were used .
    The results of comparison between these 2 samples showed that adding TiO2 nanoparticle to RGO-ZnO nanocomposite reduced band gap from 3.22 to 3.11 and increase resistance from 2.8*104Ω to 5.76*104Ω . with study of level energy of RGO, ZnO and TiO2 nanoparticles ,the reason of increasing resistance related to higher ZnO energy level in comparison to TiO2 energy level and electron Inability to overcome of this level energy in the absence of UV light .with putting this sample under UV light could be reduced this resistance.
    Keywords: Nanocomposite, RGO-ZnO, Electrical conductivity, TiO2, Electrochemical impedance spectroscopy
  • Armin Dehnavi *, Golam Reza Ebrahimi, Masoud Golestanipour Pages 41-50
    In this research, closed-cell aluminum foams reinforced by SiC particles were fabricated using direct melt-foaming method and CaCO3 as a blowing agent. The effect of adding reinforcement particles on mechanical properties of foams was investigated by adding different volume percentages of SiC particles (3%, 6%, and 10%). To obtain the mechanical properties of produced foams, uniaxial compression test was carried on samples at different temperature (100°C, 200°C, 300°C, and 400°C) and constant strain rate equal to 0.1s-1. The compression tests result show that at the constant temperature, the yield stress, Plateau stress and energy absorption stresses of composite foams will increase by increasing the volume percentage of SiC particles and decrease with increase in temperature. Reinforcement particles also increase the number of indentation in the stress-strain curve of foams, which reflects increasing brittleness of the foams’ cell wall.
    Keywords: Aluminum Foams, SiC Particles, Hot Deformation, Closed-Cell
  • Hossein Mostaan *, Mahdi Rafiei, Mohammad Hasan Abbasi, Fathollah Karimzadeh Pages 51-61
    The aim of this research is fabrication of NbAl3-based nanocomposite via mechanical alloying in order to increase its toughness and high-temperature strength. For this purpose, mixtures of 49 wt.% of aluminum and 51 wt.% of niobium oxides were mixed and mechanically alloyed. Phase evolutions, microstructure and morphology of powder particles during milling were studied using X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). In order to study the thermal behavior of powder particles, annealing treatment and differential thermal analysis (DTA) were carried out. It was found that the reaction between aluminum and niobium oxide is explosive and during this reaction NbAl3-based nanocomposite reinforced by Al2O3 particle is formed. The as-blended powders were studied by DTA and the results showed that in this condition NbAl3/Al2O3 composite is formed within two stages. At the first step, Nb2O5 is reduced by aluminum. At the second step, the retained aluminum is reacted by niobium and finally NbAl3/Al2O3 composite is formed. Observations by TEM revealed formation of nanostructure and nano-sized reinforcement particles.
    Keywords: Mechanical alloying. Nanocomposite, Niobium alloys, Transmission electron microscope
  • Rahim Narimani, Mortza Hosseinzadeh, Hamed Aghajani Derazkola, Majid Elyasi * Pages 63-76
    In this study, metallurgical properties lap joint of pure copper and 6065 aluminum alloy with friction stir welding technique were investigated. To purpose the metallurgical properties of joint optical microscopy, X-ray diffraction analysis (XRD), energy dispersive X-ray (EDS) and Vickers hardness junction of micro gauge were used. The results shows that due to the direct contact between aluminum alloy and tool shoulder, the microstructure change of AA6065 was more than copper. With increasing tool rotation speed the microstructure size of AA6065 and copper became smaller and with increasing linear speed and cooling rate, the microstructure size of base material became more. The results shows that the structured layers were formed in stir zone which with increasing heat generation they geometry became thinner and stretcher. The combination of base materials in high tool rotation and low travelling speed caused the CuAl2 and Cu9Al4 intermetallic compounds were formed in base metal interface. For changes in microstructure size and formation of intermetallic compounds, the hardness of stir zone was more than other area of joint. The maximum hardness of joint area was 111 Vickers which allocated to the joint that welded with 1130 rpm and 24mm/min tool speed.
    Keywords: Friction stir welding, Microstructure of joint area, Hardness of joint area, AA6065 aluminum alloy, Copper
  • Mohammad Khodaei * Pages 77-87
    Fast pin connecting to the steel parts to fasten cables and wires to the pipelines, anchors inside the cements to the steels structures and bolts inside the tanks is possible just using stud welding method. In this method an electric arc is established between pin and base metal, and partially melt their surfaces, then by applying a pressure, pin and base metal will be jointed. Some parameters such as surface roughness, time of electric arc, the thickness of base metal and current, affect the quality of stud welding. In this research, steel pins are connected to a steel base metal at three different surface roughness and three different current using stud welding method. Results of scanning electron microscopy (SEM) indicates that when the surface of base metal is rough, the interface of joint increases from 50 to 95 percent by increasing the current from 160 to 200 ampere. But that when the surface of base metal is smooth, the interface of joint between pin and base metal decreases from 95 to 50 percent by increasing the current from 160 to 200 ampere. Also the interface of pin and base metal solidify in martensitic form, and the results of microhardness measurement confirms the higher harness of the interface regarding base metal and pin. According to the results of tension test, the maximum strength (400 MPa) was related to the P60-200A sample.
    Keywords: Plane Carbon Steel, Stud Welding, Microstructure
  • Morteza Zamani, Masumeh Seifollahi *, Seyed Mahdi Abbasi Pages 89-100
    Recycling of industrial scrap of IN317LC superalloys via ESR process is investigated in this article. The purpose of this study is reach to the best chemical composition, microstructure and mechanical properties according to AMS5377E standard. Different levels of TiO2 (0, 3, 6 wt %) were added to 70CaF2-30Al2O3 ESR slag. The results show that in slag wih 3 wt % TiO2, Ti loss compensate by Oxidation-Reduction reaction between slag and melt. As a result of the variation of slag activity, oxygen and nitrogen of the recycled ingot reach to 14.3 and 16 ppm, respectively. In addition, this ingot has the maximum level of γ' particle with minimum size because of high level of (Ti) of this recycled alloy, the good microstructure and the stress rupture life of 47 hr obtained. In the recycled ingot by 6 wt % TiO2, despite of compensation of Ti loss and increase of Ti level, the mechanical properties reduced as a result of reduction of γ' volume fraction.
    Keywords: IN713LC superalloy scrap, Electro Slag Remelting process, TiO2 addition, chemical composition, rupture strength
  • Sina Jahadi *, Mojtaba Nasr Esfahani Pages 101-118
    The inhibiting action of Schiff base and polyethylene glycol (Salpn-PEG) complexes on low-carbon steel corrosion in 0.5 M sulfuric acid was examined using weight loss, potentiodynamic polarization and spectroscopy electrochemical impedance (EIS) techniques. Schiff base N, N’-bis(salicyladehyde)-1,3-diaminopropane (Salpn) was synthesized by salicylaldehyde and 1,3- diaminopropane. PEG/Salpn complex with weight ratio 1:4, 2:4 and 3:4 of Salpn and PEG were prepared in methylene chloride solvent by a simple deporotonation procedure. Obtained Results show that PEG/IMZ complex is very effective corrosion inhibitor of carbon steel in the acid environment in compare with PEG, Salpn and noncomplex form of them. Maximum corrosion inhibition was obtained for PEG/Salpn complex with weight ratio 1:4 of Salpn and PEG. The inhibition efficiency increased with the increase in the temperature up to 45°C and decrease in higher temperatures. Results from all the corrosion tests were examined using SEM and are in reasonable good agreement. Adsorption thermodynamic data (〖K 〗_ads and 〖∆G〗_ads ) was calculated using the weight loss data
    Keywords: Schiff base, Polyethylene glycol, Corrosion inhibition, Carbon steel, Sulfuric acid
  • Mansour Soltanieh * Pages 119-129
    In this research, the effect of substrate on the formation of chromium- and vanadium carbide coating was studied by thermal reactive diffusion. The substrate of H13 steel was coated in two kinds of metal and oxide bath with molar ratio of Cr/V=3 for 14 hour at 1000˚C. Carbide coatings including chromium carbide (Cr3C2, Cr7C3), vanadium carbide (V8C7) and the complex carbide phase of Cr2VC2 were formed on H13 steel. The thickness of the carbide coating was 8.5±0.5 µm and 6.5±0.5 µm, respectively in metal bath and oxide bath. The amount of vanadium- to chromium- rich regions in the carbide coating was less than the ratio of vanadium to chromium content in the metal bath. The results of coating in the present study was compared to the results of coating in a similar condition on Ck45 steel. The type of substrate had an important role on the coating thickness and the phase distribution of vanadium- and chromium- rich regions. However, the element distribution in the coating was not affected by the kind of substrate.
    Keywords: Vanadium, chromium carbide coating, Thermal reactive diffusion, Steel substrate, Metal, Oxide bath
  • Mozhdeh Malekpour *, Seyed Ali Hassanzadeh Tabrizi, Ali Saffar Teluri Pages 131-138
    A surfactant assisted Co-Precipitation method was employed for the synthesis of magnesium aluminate spinel with nanocrystalline size and high specific surface area. Calcination operations were performed in 800-1000° C for two hours. Different percentages of samarium were doped to magnesium aluminate spinel to examine the properties of magnesium aluminate spinel. The prepared samples were characterized by thermal gravimetric and differential thermal gravimetric analyses (TG/DTA), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Transmission electron microscopy (TEM), and photoluminescence spectrum (PL). XRD results showed that nanocrystals of magnesium aluminate spinel were influenced by the type of surfactant in 800° C. The results of luminescence spectrum show that by increasing the amount of samarium after 0.15 of weight percentage, concentration suppression happens and reduces the intensity of luminescence properties.
    Keywords: Magnesium Aluminate, Co-Precipitation, Surfactant, Samarium, Luminescence
  • Mostafa Alishahi *, Farzad Mahboubi, Seyed Mohammad Mousavi Khoie Pages 139-151
    In this study, tantalum (Ta) thin film was deposited on Si(100) and 316L stainless steel (SS) substrates by DC magnetron sputtering. The structural properties of Ta film were investigated by X-ray diffraction analysis. In addition, the scanning and transmission electron microscopies as well as atomic force microscopy were used to study the cross-section and the morphology of the coating. The corrosion behavior of the bare and Ta-coated 316L SS was evaluated by potentiodynamic polarization test. The electrochemical impedance spectroscopy was employed to study the corrosion mechanisms. The results revealed that the structure of Ta coating on either Si and SS substrates is a mixture of αβ phases, while pre-deposition of a thin tantalum nitride seed layer causes to the deposition of pure α-Ta and decrease the sheet resistance from 90 µΩ.cm to 15 µΩ.cm. Microscopic evaluations shows that the Ta coating is compact, homogeneous and defect-free, exhibiting a columnar structure with a surface roughness of less than 6 nm. Furthermore, the corrosion studies show that the Ta coating perform as a physical barrier between corrosive electrolyte and substrate and, in this way, provide a protective efficiency of more than 70%. In this regard, the diffusion of corrosive electrolyte toward the substrates through open porosities was found to be the corrosion mechanism of the Ta coating and the porosity index of the coating was calculated to be about 6%.
    Keywords: Tantalum coating, Magnetron sputtering, Corrosion, Electrochemical impedance spectroscopy, Open porosities