فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 36 (1397)
  • پیاپی 36 (1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/06/11
  • تعداد عناوین: 9
|
  • بهاره حکیمی سیبنی، محمد قربانپور* صفحات 1-8
    هدف پژوهش حاضر ساخت و مشخصه یابی کامپوزیت های فتوکاتالیست اکسیدروی/ سیلیکاژل برای حذف رنگ متیل اورانژ بود. ساخت کامپوزیت اکسیدروی/ سیلیکاژل از طریق قراردادن سیلیکاژل در نمک مذاب کلریدروی در دمای 560 درجه سانتی گراد در زمان های 20، 40، 60 و 90 دقیقه انجام شد. برای سنتز این کامپوزیت از هیچ عامل احیا کننده و یا ماده شیمیایی به غیر از کلریدروی استفاده نشد. با روش ارایه شده در این تحقیق سنتز نانوذرات و تثبیت آن ها بر روی پایه در زمانی کوتاه میسر شد. شناسایی ساختار فازی، بررسی ریزساختاری و طیف جذب کامپوزیت ها بوسیله آزمون های پراش پرتو ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و اسپکتروفتومتر طیف جذبی(DRS) انجام گرفت. عکس های میکروسکوپ الکترونی نشان دادند که تماس سیلیکاژل با نمک مذاب موجب تشکیل نانوذرات به شکل یک فیلم نازک بر روی سیلیکاژل شد. با قرار دادن سیلیکاژل در نمک مذاب، نانوذرات اکسیدروی به شکل یک لایه صاف بر روی سطح آن ها تشکیل شد. با افزایش بیشتر زمان تماس با نمک مذاب، تعدادی ذره قابل مشاهده بر روی سطح مشاهده شد. نمودارهای پراش اشعه ایکس نشان دهنده فاز آمورف سیلیکاژل و ساختار کریستاله اکسیدروی بود. بطور کلی، نتایج نشانگر تشکیل لایه اکسیدروی بر روی سطح سیلیکاژل به شکل فیلم بودند که در زمان های بالاتر ابتدا ضخامت فیلم افزایش یافته و سپس پس از 60 دقیقه تعدای نانوذره نیز تولید شد. علاوه بر این، پایداری نانوکامپوزیت های سنتز شده توسط تست آب شویی تایید شد. در نهایت، خاصیت فتوکاتالیستی کامپوزیت ها در مقابل رنگ متیل اورانژ ارزیابی گردید. میان نانوکامپوزیت های اکسیدروی/ سیلیکاژل تهیه شده، بازده حذف نمونه های 20، 40 و 60 دقیقه بسیار نزدیک به هم و بترتیب معادل 9/39، 6/40 و 3/41% بود و در نمونه 90 دقیقه بازده تا 0/31% کاهش یافت.
    کلیدواژگان: اکسیدروی، فتوکاتالیست، نانوکامپوزیت، سیلیکاژل، متیل اورانژ
  • نرگس کریمی زاده، محسن بابامرادی *، روح الله عظیمی راد، سعید صفا صفحات 9-16
    در این پژوهش گرافین فوم(GF) کم لایه به روش رسوب دهی بخار شیمیایی(CVD) سنتز شد و اثر غلظت متان و دمای سنتز مورد مطالعه قرار گرفت. با تغییر غلظت گاز عامل(متان) با مقادیر 0.5، 0.6، 0.7، 1 و 1.5 sccm (standard cubic centimeters per minute) به ترتیب گرافین فوم با تعداد لایه های 2، 4، 6، 11 و25 بدست آمد. همچنین با تغییر دمای سنتز CVD در دماهای 900، 1000 و 1120 درجه سانتی گراد به ترتیب گرافین فوم 23، 10 و 6 لایه تولید شد. تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ روبشی الکترونی(SEM) کیفیت ساختار متخلخل GF را نشان می دهد. طیف سنجی رامان برای تایید تشکیل گرافین و ارتباط بین تعداد لایه های GF با تغییر غلظت گاز متان و دمای سنتز بکار گرفته شد. نتایج بدست آمده از طیف سنجی رامان نشان می دهد، تغییر غلظت گاز عامل(متان) و دمای سنتز عوامل مهم در تعیین تعداد لایه های گرافین کم لایه هستند. با کاهش غلظت گاز متان به sccm6/0 و افزایش دمای سنتز به 1120 درجه سانتی گراد نمونه GF دولایه سنتز شد.
    کلیدواژگان: رسوب دهی بخارشیمیایی، گرافین فوم کم لایه، متان، دمای سنتز
  • آمنه دانشگر، مسعود مصلایی پور*، امیر سیف الدینی، مسعود مشرفی فر صفحات 17-27
    در این تحقیق بمنظور بهره مندی همزمان از سختی بالای ذرات کاربید سیلیسیم(SiC) و روانکاری ذرات نیتریدبور هگزاگونال(BNh)، کامپوزیت هیبریدیAl/(SiC+BNh) توسط فرآیند فرآوری اصطکاکی اغتشاشی(FSP) بر سطح زیرلایه 1050Al- ایجاد شد. مطالعات ساختاری انجام شده توسط میکروسکوپ نوری حاکی از اصلاح دانه بندی و کاهش اندازه دانه های در منطقه اغتشاشی(کاهشی حدود 22% نسبت به اندازه دانه فلز پایه) بود. همچنین مطالعات ساختاری دقیق تر توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر Map-EDS دلالت بر توزیع یکنواخت ذرات BNh و SiC در زمینه 1050 Al- داشت. بررسی های ریزساختاری انجام شده نشان داد که با افزایش تعداد پاس اندازه دانه در نواحی TMAZ و HAZ با پدیده رشد دانه مواجه و اندازه دانه این مناطق در حدود 20% بزرگ تر از اندازه دانه فلز پایه بود. ارزیابی ریزسختی نمونه ها نشان داد که با افزایش تعداد پاس های FSP، سختی مقطع اغتشاشی از HV5±60 در نمونه تک پاس به حدود HV5±100 در نمونه 8 پاس افزایش می یابد که نسبت به سختی فلز پایه افزایشی حدود 70% را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، تعداد پاس، 1050Al-، ریزساختار، سختی
  • حسین سلیمانی، روح الله باقری، احمد اسدی نژاد * صفحات 29-36
    پوشش های پلیمری بر پایه اکریلیک به دلیل کاربری متنوع دارای اهمیت زیادی هستند. بمنظور تقویت این پوشش ها به لحاظ خواص سطحی، فیزیکی و مکانیکی، اقدامات زیادی صورت می گیرد از جمله استفاده از نانوذرات برای تهیه پوشش های نانوساختار اکریلیکی با استفاده از پلیمریزاسیون امولسیونی است. در این پژوهش، هدف، بررسی اثر نانوذرات سیلیکا بر واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی و برهمکنش های سطحی این نانوذرات با ذرات لاتکس است. علاوه بر این اثر نانوذرات سیلیکا بر درصد تبدیل نهایی، درصد لخته واکنش و اندازه ذرات و توزیع اندازه آن ها در لاتکس مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل آزمون تفرق نور پویا، نشان دهنده تغییر در اندازه و ذرات پلیمر با تغییر در غلظت نانوذرات سیلیکا بودند بنحوی که افزودن نانوذرات سیلیکا در طی واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی موجب پهن شدن و بزرگ شدن اندازه ذرات لاتکس شده است. در تمامی نمونه های سنتز شده باوجود نانوذرات سیلیکا میزان تبدیل بالاتر از 95 % و میزان لخته کمتر از 0.2% بدست آمد که حاکی از انتخاب فرمولاسیون مناسب و شرایط مطلوب است. پس از تهیه فیلم از لاتکس ستنزشده آزمون های چسبندگی کراس- کات، سختی مدادی و زاویه تماس برای بررسی خواص سطحی نانوکامپوزیت بکار گرفته شدند.
    کلیدواژگان: پلی (متیل متاکریلات-بوتیل اکریلات-اکریلیک اسید) - نانوسیلیکا، پلیمریزاسیون امولسیونی، رزین اکریلیک پایه آب، خواص سطحی
  • نرگس غفوری*، علی اشرفی، مهشید خرازیها، علیرضا علافچیان صفحات 37-48
    پوشش های پلی یورتان بطور معمول بمنظور حفاظت از خطوط لوله انتقال نفت و گاز در برابر خوردگی استفاده می شود. بمنظور افزایش راندمان حفاظت و همچنین جلوگیری از مشکلات خوردگی، خطوط لوله مزبور تحت حفاظت کاتدی قرار می گیرند. مشکل عمده پوشش های پلیمری تحت حفاظت کاتدی، کاهش چسبندگی پوشش در فصل مشترک با سطح فلز و در نتیجه جدایش کاتدی پوشش است که به علت تشکیل محصولات خوردگی و همچنین تجمع هیدروژن در فصل مشترک ایجاد می شود. در تحقیق حاضر بمنظور بهبود مقاومت به جدایش کاتدی پوشش پلی یورتان از یک لایه پوشش نانوالیاف اتیل سلولز بر روی زیرلایه فولادی از جنس فولاد API X52 پیش از اعمال پوشش پلی یورتان بر روی سطح فلز، بهره گرفته شد. بمنظور مقایسه میزان جدایش کاتدی، پوشش نانوکامپوزیتی پلی یورتان/ نانوالیاف اتیل سلولز و پوشش پلی یورتان از روش استاندارد ASTM G8-96 در فواصل زمانی مختلف استفاده شد و سطح جدایش یافته پوشش ها محاسبه گردید. همچنین در زمان های مزبور، آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بر روی نمونه ها انجام گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از بهبود عملکرد پوشش نانوکامپوزیتی بر پایه پلی یورتان/ نانوالیاف اتیل سلولز در برابر جدایش کاتدی نسبت به پوشش پلی یورتان بود.
    کلیدواژگان: پوشش پلی یورتان، جدایش کاتدی، نانوالیاف اتیل سلولز، پوشش نانوکامپوزیتی، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
  • شهرام علیرضایی*، فریده طباطبایی صفحات 49-55
    در تحقیق حاضر، مکانیزم های سایش و خواص تریبولوژیکی پوشش های الکترولس Ni-P و Ni-P-Ag در دمای بالا مورد مطالعه قرار گرفته اند. در ابتدا نمونه های فولادی تحت فرآیند آماده سازی سطحی قرار گرفته و سپس وارد حمام آبکاری الکترولس نیکل- فسفر(با و بدون ذرات نقره) شده تا پوشش های Ni-P-Ag و Ni-P بر زیرلایه های مذکور رسوب داده شوند. پس از عملیات حرارتی در دمای °C 400، سختی پوشش ها توسط ریزسختی سنجی ویکرز اندازه گیری شده و آزمایش های تریبولوژی به روش پین روی دیسک در دمای °C500 انجام شد. همچنین ریزساختار پوشش ها توسط آنالیز XRD و مورفولوژی و سطح مقطع پوشش ها قبل و بعد از آزمایش سایش توسط میکروسکوپ نوری و SEM مجهز به آنالیز EDS بررسی شدند. نتایج نشان دادند که هم رسوبی ذرات نقره در پوشش نیکل- فسفر موجب خاصیت خود روانکاری ناشی از ایجاد تریبوفیلم های غنی از نقره شده که بعلت نفوذ ذرات نقره از عمق پوشش بسمت سطح پوشش در شرایط سایش دمای بالا بوده است. همچنین مکانیزم های سایش دما بالا در پوشش Ni-P-Ag، مکانیزم های خراشان، اکسیداسیون سطحی و تغییر فرم پلاستیکی تشخیص داده شده اند.
    کلیدواژگان: الکترولس، کامپوزیت، مکانیزم سایش، خود روانکاری
  • عماد جان نثاری*، رضا سلطانی، محمود حیدرزاده سهی صفحات 57-63
    در این تحقیق، فولاد AISI 1045 به روش سمانتاسیون پودری در دماهای 900، 1000 و 1100 درجه سانتیگراد به مدت hr6 تحت عملیات کروم دهی قرار گرفت. همچنین در کنار این نمونه ها، نمونه های دیگری با بهره گیری از اثر جریان الکتریکی(با شدت جریان 5/4 آمپر و ولتاژ20 ولت) کروم دهی شدند. ریز ساختار لایه های کروم دهی شده توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی و پاش سنجی پرتو X مورد بررسی قرار گرفتند و به کمک آن ها تفاوت های به وجود آمده در هنگام به کار گیری جریان الکتریکی حین پوشش دهی نمایان شد. در ادامه ریزسختی سنجی تحت بار 25 گرم نیرو انجام شد. نتایج نشان داد که با استفاده از جریان الکتریکی در هنگام پوشش دهی، ضخامت، یکنواختی و سختی لایه کروم دهی شده بیشتر می شود، تا جایی که در دمای °C1100 متوسط ضخامت ازحدود μm28 به μm32 و سختی لایه از حدود 812 به 879 ویکرز رسید.
    کلیدواژگان: فولاد AISI 1045، سمانتاسیون پودری، کروم دهی، جریان الکتریکی، سختی
  • مجتبی زادعلی*، خلیل رنجبر صفحات 65-78
    در این مطالعه از یک ورق کار شده آلیاژ آلومینیم AA 3003-H14 به همراه پودر فلزی تیتانیم استفاده شد تا توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی(FSP) کامپوزیت سطحی تقویت شده با نانوذرات آلومینایدی درجای تولید گردد.ریزسختی و رفتار سایشی کامپوزیت و فلز پایه بعد از اعمال 6 پاس فرآیند اصطکاکی اغتشاشی اندازه گیری شدند. آنالیز فازی توسط پراش پرتو ایکس(XRD) و بررسی های ریزساختاری با استفاده از روش میکروسکوپی نوری(OM) و الکترونی روبشی(SEM) مجهز به آنالیز عنصری انجام شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که فرآیند اصطکاکی اغتشاشی باعث ریزدانه شدن ریزساختار، توزیع همگن ذرات تقویت کننده و تشکیل درجای نانوذرات آلومینایدی در فصل مشترک ذرات تیتانیم با زمینه آلومینیم می شود. همچنین مشاهده شد که نمونه کامپوزیتی نسبت به فلز پایه دارای ریزسختی و مقاومت به سایش به مراتب بالاتری است. مکانیزم سایش چسبان شدید برای فلز پایه و مکانیزم چسبان ملایم در کنار سایش خراشان برای نمونه کامپوزیتی بعنوان مکانیزم های غالب سایشی در نظر گرفته شدند.
    کلیدواژگان: آلیاژ Al 3003، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، تشکیل درجای? Al? - 3 Ti، رفتار سایشی
  • حسین ناصری، رضا دهملایی*، خلیل رنجبر صفحات 79-91
    در این تحقیق تاثیر لرزش الکترو مغناطیس بر تغییرات ریزساختاری و رفتار فرسایشی فلزجوش فولاد کم آلیاژ استحکام بالا 100-HSLA مورد بررسی قرار گرفت. جوشکاری نمونه ها با روش قوس تنگستن- گاز و تحت لرزش الکترومغناطیس با ولتاژهای صفر تا30 ولت انجام گردید. ریزساختار ناحیه جوش توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی SEM مطالعه شد. آزمون فرسایش با سیالی از مخلوط آب با 5% وزنی ماسه ، در زمان های 5/0 تا 2 ساعت در دو زاویه برخورد 30 و 90 درجه و با سرعت ثابت برخورد سیال ساینده 10 انجام گردید. نتایج نشان داد که اعمال لرزش الکترومغناطیس باعث تغییرات ریزساختاری مثبتی گردیده و ریزساختار از فریت شبه چند وجهی همراه با شبکه پیوسته و درشت جزایر مارتنزیت/ آستنیت(MA) به فریت سوزنی همراه با جزایر MAریزتر با پراکندگی یکنواخت تری تغییر یافته است. مشخص گردید که اعمال لرزش باعث بهبود رفتار فرسایش در هر دو زاویه برخورد 30 و 90 درجه گشته و بهترین رفتار فرسایش(نرخ فرسایش کمتر و کاهش وزن کمتر) در لرزش 30 ولت مشاهده شد. مکانیزم غالب فرسایش در زاویه برخورد 30 درجه شخم زنی و در زاویه برخورد 90 درجه، تغییر شکل پلاستیک و جدا شدن ذرات فلزی تشخیص داده شد.
    کلیدواژگان: فولاد100-HSLA، جوشکاری لرزش الکترومغناطیس، فریت سوزنی، جزایرMA، رفتار فرسایش، مکانیزم فرسایش
|
  • Bahareh Hakimi Siboni, Mohammad Ghorbanpour * Pages 1-8
    In this study, synthesis and characterization of ZnO/silica gel photo catalyst for degradation of the methyl orange from wastewaters were investigated. For this purpose, ZnO/Silica composite was prepared by immersing silica gel in the zinc chloride molten bath at a temperature of 560 ⁰C for 20, 40, 60 and 90 minutes. For synthesis of these composites, no reducing agent or chemical agent was used except zinc chloride. In this method, synthesis of nanoparticles and their immobilization on the substrate was done instantly. The synthesized composites were characterized by XRD, SEM and DRS analysis. The scanning electron microscope (SEM) pictures showed that ZnO nanoparticles were formed on the silica gel surface as a thin layer by using a molten salt process. The results indicate the formation of ZnO layer on the silica surface in the form of flat films, which at longer times the film thickness increases while after 60 minutes produced a number of visible nanoparticles. XRD patterns indicated amorphous structure of silica gel and the crystalline structure of ZnO nanoparticles . In addition, the stability of synthetized nanocomposites was confirmed by water leaching test. Finally, the photocatalytic activity of the composites was assayed against methyl orange dye. The decolorization efficiency of prepared composites of 20, 40 and 60 min was close together and about 39.9, 40.6 and 41.3%, respectively.
    Keywords: Zinc Oxide, Photocatalyst, Nanocomposite, Silica gel, methyl orange
  • Narges Karimizadeh, Mohsen Babamoradi *, Rouhollah Azimirad, Saeid Safa Pages 9-16
    In this study, the few-layer graphene foam (GF) was synthesized by chemical vapor deposition (CVD) method and the effect of methane concentration and the synthesizing temperature on the number of GF layer have been studied. With methane concentration changing as 0.5, 0.6, 0.7, 1 and 1.5 sccm (standard cubic centimeters per minute) the 2, 4, 6, 11 and 25 layer graphene foam was obtained, respectively. The CVD synthesizing temperature also was studied and by changing the temperature as 900, 1000 and 1120˚C, the 23, 10 and 6 layer GF was synthesized. The images of scanning electron microscopy (SEM) showed the good quality of porous structure of synthesized GF. Raman analysis was used to confirm the formation of graphene foam and to find the relationship between the methane concentration and the synthesizing temperature (as synthesizing conditions) and layers number of GF. The obtained results from Raman analysis showed that the methane concentration and synthesizing temperature are important parameters for formation of few-layer GF. The two-layer GF was synthesized by decreasing the concentration of methane to 0.6 sccm and increasing the temperature to 1120˚C.
    Keywords: Chemical Vapor deposition (CVD), low layer graphene foam, methane, synthesizing temperature
  • Ameneh Daneshgar, Masoud Mosallaee *, Amir Syfodini, Masoud Moshrefifar Pages 17-27
    In this study, Al/(SiCӘ) hybrid composite was produced on the surface of Al-1050 substrate via friction stir processing to achieve the high hardness of SiC particle and lubricating property of BNh simultaneously. Microstructural studies revealed that grain refinement was occurred in the stir zone (22% reduction of grain size in comparison to base metal). Closer microstructural studies by using scanning electron microscope equipped to Map-EDS analyzer illustrate the relatively uniform distribution of SiC and BNh particles in the Al-1050 matrix. Microstructural studies indicated that increasing FSP passes increased the grain sizes of TMAZ and HAZ more than 20% of base metal grain size. Microhardness evaluation showed that increasing the number of FSP passes resulted in increasing hardness of stir zone (100± 5HV in 8 pass sample in comparison with 60± 5 in 1 pass sample) that was ~70% more than hardness of base metal.
    Keywords: Friction stir processing, Pass number, Al-1050, Microstructure, Hardness
  • Hossein Soleimani, Rouhollah Bagheri, Ahmad Asadinezhad* Pages 29-36
    Acrylic-based polymer coatings are of paramount importance owing to their versatile potential applications. In order to improve various properties of such coatings, different attempts are usually carried out, among which is to employ nanoparticles, which results in nanostructured acrylic coatings. In this study, the effect of silica nanoparticles on emulsion polymerization reaction and surface interaction of nanoparticles with latex particles has been investigated. In addition, the effect of silica nanoparticles on final conversion percentage, reaction coagulum percentage and particle size and distribution of latex has been evaluated. The results of dynamic light scattering analysis showed a change in the size of polymer particles along with a change in the concentration of silica nanoparticles. Therefore, the addition of silica nanoparticles during the emulsion polymerization reaction broadens the size distribution of the latex particles. In all synthesized samples, in spite of the presence of silica nanoparticles, the conversion percentage was higher than 95%, and the amount of coagulum was less than 0.2%, indicating the choice of suitable formulation and favorable conditions. Subsequently, the synthesized latex film was made; Cross-Cut adhesion tests, pencil hardness, and contact angle were used to study the surface properties of the nanocomposite.
    Keywords: Emulsion polymerization, nanosilica particles, poly (methyl methacrylate-co-butyl acrylate-co-acrylic acid), surface properties, water-based acrylic resins
  • Narges Ghafouri *, Ali Ashrafi, Mahshid Kharaziha, Alireza Allafchian Pages 37-48
    Typically polyurethane coatings are used to protect oil and gas transmission pipelines against corrosion. In order to increase the protection efficiency and prevent corrosion problems, the pipelines are cathodically protect. The major problem of the polymeric coatings under cathodic protection is reducing the adhesion of the coating at the interface with the metal surface, and as a result, the cathodic disbondment of the coating, due to the formation of corrosion products as well as the accumulation of hydrogen in the interface would be occurred. In this study, to improve the resistance against the cathodic disbondment of the polyurethane coating, before applying the polyurethane coating on the metal surface, a layer of ethylcellulose nanofibers has been applied on an API X52 steel substrates. In order to compare the cathodic disbondment of the ethylcellulose nanofibers /polyurethane nanocomposite coatings with polyurethane coating, ASTM G8-96 method at different time intervals has been used and the disbondment of the coatings has been calculated. In addition, electrochemical impedance spectroscopy analysis has been used at different interval times on coated specimens. The results obtained revealed that the ethylcellulose nanofibers /polyurethane nanocomposite coatings is more resistance to cathodic disbondment compared to polyurethane coating.
    Keywords: Polyurethane coating, Cathodic disbondment, Ethylcellulose nanofiber, Nanocomposite coating, Electrochemical Impedance spectroscopy
  • Shahram Alirezaei *, Farideh Tabatabaei Pages 49-55
    In this research, wear mechanisms and tribological properties of Ni-P and Ni-P-Ag electroless coatings at high temperatures have been studied. At First, the surface of carbon steel samples were prepared and then they were entered into the Nickel phosphorus electroless bath (with and without silver particles) to deposit Ni-P-Ag and Ni-P coatings on the substrates. After heat treatment at 400 °C, the hardness of the coatings was measured using a microhardness tester and the tribological tests were implemented by Pin on disc method at 500 °C. The microstructure of the coatings was also evaluated by XRD analysis and the surface morphology, cross-section and wear scars of the coatings were studied by using an optical microscope a scanning electron microscope equipped with EDS analyzer. The results showed that the co-deposition of silver particles in Ni-P coating led to the self-lubricating property as the result of the formation of silver rich tribofilms. It can be related to the diffusion of silver toward the sliding surface of Ni–P–Ag coating at high temperatures. Also, abrasive wear, surface oxidation and the plastic deformation were also recognized as the high temperature wear mechanisms in Ni-P-Ag coating.
    Keywords: Electroless, Composite, Wear mechanism, self-lubricating
  • Emad Jannesary *, Reza Soltani, Mahmoud Heydarzadeh Sohi Pages 57-63
    AISI 1045 steel substrate was pack-chromized for 6hr at 900, 1000 and 1100°C. Pack chromizing was also carried out by applying direct current field between the treated sample and the powder agents (current of 4.5 A and voltage of 20 V). The treated layers were studied by optical and scanning electron microscopes as well as X-ray diffraction technique. Subsequently, in order to evaluate the hardness of the layer, Vickers micro hardness tests were carried out under an applied load of 25 gF. The results showed that by applying direct current field during chromizing, thickness and uniformity of the treated layers are increased. The hardness of the coatings was also increased from 812 to 879 Vickers.
    Keywords: carbon steel, electric current, pack chromizing, hardness
  • Mojtaba Zadali Mohammad Kotiyani *, Khalil Ranjbar Pages 65-78
    In this study, a rolled AA3003-H14 Aluminum alloy sheet and the titanium metal powder were used to fabricate a surface composite reinforced with in-situ formed Al3Ti aluminide nanoparticles using friction stir processing technique. The hardness and the wear behavior of the FSPed composite and the base metal were determined after six passes FSP. The phase analysis was done using X-ray diffraction (XRD) and the microstructural examinations were performed using an optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM) equipped with microprobe elemental analysis. Microstructural studies revealed that FSP has resulted in grain refinement, uniform distribution of reinforcing particles, and in-situ formation of Al3Ti aluminide nanoparticles at the interface between the Al-matrix and the Ti particles. The hardness and the wear resistance of the FSPed composite exhibited considerable improvement in comparison with the base metal. The dominant wear mechanisms identified as severe adhesive wear for the base metal, and mild adhesive and abrasive wear for the FSPed composite, respectively.
    Keywords: Al 3003 alloy, Friction stir processing, In-situ formed, wear behavior
  • Hossein Naseri, Reza Dehmolaei *, Khalil Ranjar Pages 79-91
    Erosion behavior and microstructure of the weld metal in the HSLA-100 steel joints were studies. The Welding of the alloy carried out by GTAW method with electromagnetic vibration simultaneously. The microstructure investigations were done by optical and SEM microscopy. Erosion test with slurry(water% sand) at the time from 0.5 to 2 hours, 10 ms-1 speed, impact angles 30, 90 was carried out. The results shows that by applying electromagnetic vibration the microstructure shifts from Quasi polygonal ferrite with austnaite-martensite (MA) coarse and coadunate islands to the acicular ferrite with the finer and more uniform distribution MA islands. It was revealed that the electromagnetic vibration causes improving the erosion behavior in the both impact angles, especially 90 degree. The best erosion behavior (lower erosion rate and least weight drop) of weld metal was obtained under vibration of 30 volts. The erosion dominate mechanism were recognized plowing and plastic deformation, forming and separating of the metallic particle, for 30 and 90 angles, respectively.
    Keywords: HSAL-100 steel, electromagnetic vibration welding, acicular ferrite, MA islands, erosion behavior