فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 37 (1397)
  • پیاپی 37 (1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/10/20
  • تعداد عناوین: 9
|
  • احمد کیوانی *، علی زارعی نژاد، میلاد بهامیریان، ضیا والفی صفحات 1-14

    پوشش های سد حرارتی به عنوان یکی از پوشش های دما بالا، به طور گسترده ای به منظور بهبود عملکرد پره ی موتورهای توربینی و به ویژه توربین های گازی مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از این پژوهش بررسی خواص ترمومکانیکی، مقاومت به خوردگی داغ و اکسیداسیون دما بالای پوشش های سد حرارتی زیرکونیایی مرسوم و بهبود عملکرد آن ها با استفاده از افزودن پایدار کننده ی سریا به ترکیب است. برای این منظور، پوشش های CoNiCrAlY/YSZ و CoNiCrAlY/CYSZ بر روی زیرلایه هایی از جنس IN738LC توسط روش پاشش پلاسمای اتمسفری اعمال شدند. رفتار ترمومکانیکی پوشش ها توسط اندازه گیری انبساط حرارتی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. رفتار خوردگی داغ و اکسیداسیون پوشش ها به روش کوره ای، در دماهای °C 1050 و °C 1100 با سیکل های 4 ساعته، با و بدون اعمال مخلوط نمک خورنده ی Na2SO4-V2O5 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که پوشش CYSZ دارای ضریب انبساط حرارتی بالاتری نسبت به پوشش YSZ است. همچنین بررسی های ریزساختاری و فازی پوشش ها به وسیله ی آنالیزهای SEM/EDS و XRD قبل و بعد از آزمون های خوردگی داغ و اکسیداسیون نشان دهنده ی مقاومت بهتر پوشش CYSZ در مقایسه با پوشش YSZ است.
    کلیدواژگان: پوشش های سد حرارتی، پاشش پلاسمای اتمسفری، خوردگی داغ، اکسیداسیون دما بالا، انبساط حرارتی
  • امین قائدرحمتی، رضا درخشنده حقیقی *، مهرداد کریمی صفحات 15-25

    در این پژوهش ایجاد روکش کامپوزیتی حاوی ذرات کاربیدتنگستن بر سطح فولاد منگنزی هادفیلد با به کارگیری فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز بررسی شده است. بدین منظور پودر ذرات کاربیدتنگستن بر سطح فولاد منگنزی پیش نشانی شده و با تغییر شدت جریان، فرآیند ذوب سطحی کاربید با فلز پایه انجام شد. مطالعه ریزساختار پوشش ایجادشده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) همراه با آنالیز نقطه ای و بررسی های فاز شناسی لایه سخت ذرات کاربیدی توسط پراش اشعه ایکس (XRD) انجام گرفت. سختی روکش در آزمون ریز سختی سنجی ارزیابی شد. نتایج حاصله از پراش سنجی پرتو X، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ومیکرو سختی در نمونه فولاد منگنزی روکش شده بیانگر ساختار دندریتی روکش حاوی فازهای WC و CW3 تقویت کننده ی کاربیدتنگستن را دارا می باشد که می تواند باعث بهبود سختی و رفتار سایشی پوشش مذکور شود. نتایج آزمون ریز سختی سنجی نشان دهنده ی افزایش 3 برابری سختی نمونه روکش شده (HV650) نسبت به نمونه بدون روکش (HV 200) می باشد.
    کلیدواژگان: جوشکاری GTAW، فولاد منگنزی، کاربید تنگستن، سایش، لایه سخت
  • ویدا خلیلی *، جعفر خلیل علافی صفحات 27-95
    امروزه، بدلیل خواص زیستی مطلوب هیدروکسی اپاتیت، توجه زیادی به آن به عنوان یک سرامیک زیستی برای پوشش دهی کاشتنی های فلزی می شود. به منظور بهبود خواص پوشش هیدروکسی اپاتیت، بویژه ترک خوردگی ناشی از خشک شدن و عملیات تف جوشی، استفاده از پوشش های کامپوزیتی در کانون توجه قرار گرفته است. در این پژوهش پوشش های کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت – اکسید تیتانیم حاوی مقادیر 0، 5، 10 و 20 درصد وزنی اکسید تیتانیم از طریق فرایند پوشش دهی الکتروفورتیک بر روی زیر لایه ی NiTi ایجاد شدند. محلول سوسپانسیون مورد استفاده n – بوتانول و تری اتانول آمین بود. عملیات رسوبگذاری در 60 ولت به مدت 120 ثانیه بر روی کاتد انجام گرفت. پس از رسوبگذاری، پوشش ها در دمای اتاق خشک شدند و تحت عملیات تف جوشی قرار گرفتند. از تفرق اشعه ایکس (XRD) جهت شناسایی فازها و از SEM برای بررسی های ریز ساختاری و مورفولوژیکی پوشش ها استفاده شد. ترکیب شیمیایی نسبی پوشش با استفاده از آنالیز تفکیک انرژی (EDX) بررسی شد. نتایج نشان می دهند افزایش نانوذرات اکسید تیتانیم تا 10% وزنی باعث بهبود رفتار پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت – اکسید تیتانیم در فرایند خشک شدن می شود و استحکام چسبندگی پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت – 10% اکسیدتیتانیم تا MPa3/2±1/21 افزایش پیدا می کند که در مقایسه با پوشش هیدروکسی آپاتیت خالص (MPa 1/3±1/18) بهبود یافته است.
    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت، نانوذرات اکسید تیتانیم، کاشتنی، الکتروفورتیک، خشک شدن
  • مسعود مهرابیان، سعید بیگ زاده * صفحات 37-44

    فیلم های نازک نانوذرات ZnS خالص وZnS آلائیده به Cu (ZnS: Cu) با استفاده از روش جذب و واکنش متوالی لایه ی یونی (SILAR) تهیه شد. فیلم های نازک به دست آمده با استفاده از پراش سنج اشعه ایکس (XRD) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف جذبی مورد بررسی قرار گرفتند. تخریب فوتوکاتالیستی مولکول های رنگی متیلن بلو (MB) با کنترل میزان غلظت محلول MB با استفاده از اسپکتروفتومتر جذب UV-vis ارزیابی شد. تغییرات غلظت Cu در فیلم های نازک نانوذرات ZnS نشان داد که نمونه حاوی 2 درصد وزنی Cu برای تخریب مولکول های رنگی بسیار موثرتر می باشد. نتایج تجربی نشان دادند که بازده تخریب فیلم های نازک فوتوکاتالیست پس از 30 دقیقه زمان تابش UV حدود 36٪ بود و بیشترین بازده تخریب (56٪) با افزایش زمان قرار گرفتن در معرض تابش به مدت360 دقیقه حاصل شد.
    کلیدواژگان: سولفید روی، سولفید روی حاوی ناخالصی+2Cu، جذب UV-Vis، فوتوکاتالیست، تخریب، متیلن بلو
  • مریم امیرحسینی*، قاسماللهیاری زاد صفحات 45-52
    مشخصات کارایی لیزر دیودهای چاه کوانتومی دوتایی In0. 082Ga0. 918N/GaN تابش کننده در ناحیه بنفش دور با استفاده از نرم افزار ISE-TCAD بطور عددی مورد مطالعه قرار گرفت. در این مطالعه نقش میزان آلومینیوم در ماده تشکیل دهنده و ضخامت لایه های کلدینگ AlGaN بر روی مشخصات کارایی مختلف از قبیل توان خروجی، جریان آستانه، شیب کارایی، کارایی کوانتومی خارجی (DQE) ، و شدت اپتیکی این لیزر دیودها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی دلالت بر این دارد که افزایش میزان آلومینیوم در ترکیب AlGaN لایه های کلدینگ موجب افزایش DQE و شیب کارایی و کاهش جریان آستانه این لیزر دیودها می شود، در حالی که توان خروجی کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی همچنین دلالت بر این دارد که افزایش ضخامت لایه های کلدینگ AlGaN موجب افزایش توان خروجی می شود. افزایش توان خروجی نتیجه افزایش چگالی های حامل های الکترون و حفره ها در چاه های کوانتومی و در نتیجه افزایش بازترکیب تابشی آنها می باشد.
    کلیدواژگان: لیزر دیود چاه کوانتومی، اندیوم گالیوم نیترات، لایه کلدینگ، مشخصات کارایی، شبیه سازی عددی
  • مسعود سلطانی *، علی شفیعی، سعید اخوان، محمد نورمحمدی صفحات 53-69
    آندایز سخت به عنوان یکی از روش های بهبود خواص سطحی روی آلومینیم همیشه موردتوجه بوده است، اما مشکل اساسی این روش، کنترل دقیق دما و دستیابی به ساختار لایه اکسید آلومینیم آندی در کف حفرات می باشد. در این پژوهش با طراحی راکتور آندایز، کنترل دقیق شرایط پوشش دهی و استفاده از یک آندایز نرم (ولتاژ40ولت) قبل از آندایز سخت (ولتاژ130ولت) به مطالعه چگونگی تغییرات چگالی جریان در حین پوشش دهی آلیاژ آلومینیم 1100 در محلول اسیدگزالیک پرداخته شد. به کمک نمودارهای چگالی جریان-زمان و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی نشر میدانی افزایش چگالی جریان و انتقال از آندایز نرم به سخت که همراه با بیشتر شدن فاصله حفرات بود، مشاهده شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس حاکی از تشکیل پوششی با ساختار آلومینای آمورف می باشد. همچنین آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی نشان داد که پوشش فقط حاوی اکسیژن و آلومینیم به دلیل تشکیل آلومینا می باشد. نتایج آزمون پلاریزاسیون بیانگر بهبود قابل توجه مقاومت به خوردگی آلیاژ با اعمال لایه اکسیدی آلومینیم بود. انجام آندایز در سه دمای صفر، 10 و 17درجه سانتی گراد نشان داد بیشتر شدن دما منجر به افزایش بار عبوری و ضخامت لایه اکسیدی می گردد، اما روی فاصله بین حفره ای، قطر حفره ای، ضخامت لایه سدی و چگالی حفرات تاثیر محسوسی ندارد که این حاکی از مستقل بودن این پارامترها از جریان بود. این در حالی است که به دلیل شدت خورندگی بیشتر محلول، بازه تغییرات این پارامترها افزایش می یابد. تخلخل پوشش نیز از 6/15 به 3/17 درصد افزایش یافت. همچنین با مقایسه آندایز آلومینیم خالص و آلیاژ1100 مشخص شد که حضور عناصر آلیاژی منجر به کاهش میزان نظم پوشش خواهد شد.
    کلیدواژگان: آندایز سخت، آلومینیم، لایه سدی، دما، خوردگی
  • علی قربانیان، محمد حاتمی* ، مصطفی طهری، فرید نعیمی صفحات 71-82
    در این پژوهش به بررسی اثر پارامترهای مختلف فرایند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) بر سختی و مقاومت به سایش Al-2024، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور با استفاده از روش سطح پاسخ، برای سه پارامتر تاثیرگذار فرایند FSPکه شامل سرعت چرخش پین، سرعت پیشروی پین و زاویه پین می باشند، پنج سطح در نظر گرفته شد. پاسخ های حداکثر سختی و حداقل نرخ سایش به عنوان عامل بهینه کننده انتخاب گردید. به منظور ارزیابی سختی نمونه های FSP شده از آزمون ریزسختی سنج ویکرز تحت استاندارد ASTM-E384 و برای ارزیابی رفتار سایشی نمونه ها از آزمون سایش پین روی دیسک تحت استاندارد ASTM-G99 در بار 500 گرم و مسافتm1000 استفاده شد. به منظور بررسی تاثیر فرایند FSP بر ریزساختار از میکروسکوپ نوری استفاده شد. نتایج نشان داد که سرعت چرخش پین و سرعت پیشروی پین، هم به صورت مستقیم روی متوسط سختی تاثیر گذار می باشند و هم با توان دوم خود. همچنین مشخص است که این دو عامل روی یکدیگر نیز تاثیر گذار می باشند و می توان این دو عامل را به صورت مستقل بررسی نمود. عامل زوایه حمله پین تقریبا هیچ تاثیری روی متوسط سختی نداشته همچنین این عامل با هیچ کدام از دو عامل دیگر نیز در تقابل نمی باشد. پس از انجام فرایند بهینه سازی، سرعت پیشروی پین، سرعت چرخش پین و زاویه بهینه به ترتیب برای اصلاح سطحی آلیاژ آلومینیم Al-2024، mm/min 28، rpm1274 و 2. 5 درجه بدست آمد. مقدار سختی و میزان کاهش وزن در آزمون سایش برای نمونه FSP شده با پارامترهای بهینه به ترتیب برابر 154 ویکرز و mg9. 3 بدست آمد.
    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، روش سطح پاسخ، Al-2024، سایش
  • مریم مولایی، آرش فتاح الحسینی *، سیدامید گشتی صفحات 83-95
    در این تحقیق، پوشش‏های سرامیکی به‏وسیله فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در حمام پایه آلومیناتی حاوی غلظت‏های متفاوتی از هیدروکسید‏پتاسیم (3، 4 و 5 گرم بر لیتر) روی زیرلایه تیتانیم خالص با موفقیت تشکیل شد. تمامی فرآیندها در ولتاژ ثابت 420 ولت و در مدت زمان 180 ثانیه انجام شدند. اثر ترکیب‏شیمیایی حمام پوشش‏دهی بر ولتاژ جرقه‏زنی، ریزساختار و رفتار خوردگی پوشش‎ها مورد مطالعه قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطح و مقطع عرضی و آزمون‏های خوردگی پوشش‏ها در محلول کلریدسدیم 5/3 درصد وزنی نشان دادند که افزایش غلظت هیدروکسیدپتاسیم در حمام پوشش‏دهی از 3 به 4 گرم بر لیتر منجر به افزایش تراکم و یکنواختی ساختار، کاهش اندازه میانگین ریزحفرات سطحی علی‏رغم افزایش درصد تخلخل، افزایش ضخامت و افزایش مقاومت به خوردگی شد. بااین‏حال، افزایش بیش‏تر غلظت هیدروکسیدپتاسیم به 5 گرم بر لیتر در حمام پوشش‏دهی به‏دلیل افزایش بیش‏ازحد هدایت الکتریکی باعث تشکیل جرقه‏های بزرگ‏تر و شدیدتر و درنتیجه افزایش اندازه میانگین ریزحفرات سطحی باوجود کاهش درصد تخلخل و افزایش ضخامت و درنهایت کاهش مقاومت به خوردگی پوشش شد. بنابراین پوشش تشکیل‏شده در حمام پوشش‏دهی حاوی 4 گرم بر لیتر هیدروکسیدپتاسیم، یکنواخت‏ترین و متراکم‏ترین ساختار همراه با ریزترین اندازه حفرات سطحی و بهترین رفتار خوردگی را نشان داد. درواقع، این نمونه با مقاومت به خوردگی معادل با 105×88/22 اهم در سانتی‏متر مربع، مقاومت زیرلایه تیتانیم را در حدود 36 برابر افزایش داد. با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس مشخص شد که این پوشش از فازهای روتیل، آناتاز و TiAl2O5 تشکیل‏شده بود.
    کلیدواژگان: تیتانیم، اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، پوشش‏های سرامیکی، خوردگی
  • مریم کاظمی، شهرام خیراندیش، حسن ثقفیان*، رضا سلیمانی گیلک جانی صفحات 97-104
    ذرات کاربید تیتانیم (TiC) با استحکام مکانیکی وسختی بسیار بالا، به عنوان موادی مناسب جهت ساخت پوشش های کامپوزیتی با سختی و مقاومت به سایش بالا مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پژوهش، سطح فولاد ابزار گرمکار 13H با استفاده از لیزر پالسی Nd: YAG با ذرات TiC کامپوزیت سازی شد. سختی کامپوزیت های حاصل توسط آزمون ریزسختی سنجی ویکرز، مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه یابی پوشش ها به کمک طیف نگاری تفکیک انرژی (EDX) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) انجام گرفت. نتایج نشان داد که کامپوزیت سازی سطحی با استفاده از لیزر و ذرات TiC، سبب افزایش سختی ناحیه کامپوزیتی نسبت به زیرلایه شده است و افزایش سرعت روبش پرتو لیزر، باعث کاهش حرارت حوضچه مذاب تشکیل شده روی سطح شده که این امر موجب کاهش انحلال ذرات TiC و درنتیجه افزایش سختی ناحیه کامپوزیتی تا حدود 1550 ویکرز شده است.
    کلیدواژگان: ذرات کاربید تیتانیم (TiC)، فولاد ابزار گرمکار 13H، لیزر پالسی Nd:YAG، سرعت روبش پرتو لیزر
|
  • Ahmad Keyvani*, Ali Zareinejad Pages 1-14
    Thermal barrier coatings (TBCs) as one of the high temperature coatings are widely used to improve the performance of the blades of turbine engines and in particular gas turbines. The purpose of this study was to investigate the thermo-mechanical properties, hot corrosion resistance and high temperature oxidation of conventional zirconia TBC coatings and improve their performance by adding cerium oxide stabilizer to the compound. For this purpose, CoNiCrAlY/YSZ and CoNiCrAlY/CYSZ coatings were applied to substrates of IN738LC by atmospheric plasma spraying. Thermomechanical behavior of the coatings was investigated by measuring the thermal expansion of the coatings. Hot corrosion behavior and oxidation of the coatings by furnace method were investigated at 1050 °C and 1100 °C with 4-hour cycles, with and without the applied of a mixture of corrosive salts (Na2SO4 -V2O5 ). The results showed that CYSZ coating has a higher thermal expansion coefficient than YSZ coating. Microstructural and phase studies of coatings by SEM/EDS and XRD analysis before and after hot corrosion and oxidation tests showed better resistance to CYSZ coating than YSZ coatings.
    Keywords: Thermal barrier coatings, Atmospheric plasma spray, Hot corrosion, High temperature oxidation, Thermal expansion
  • Amin Ghaedrahmati, Reza Derakhshande*, Mehrdad Karimi Pages 15-25

    In this research, creation of the composite coating containing tungsten carbide particles on the surface of Hadfield manganes e steel by using gas tungsten arc welding (GTAW) process has been investigated. For this purpose, tungsten carbide particles were prefigured on the surface of manganese steel. By changing welding current, surface melting of carbides and the base metal occurs. The microstructure of coating and phase analysis of hard layer was investigated through different characterization techniques such as light microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), and X-ray Diffraction (XRD). The micro-hardness of the coating was evaluated. According to the characterization results, the created coating includes WC and CW3 amplifier of tungsten in a dendritic microstructure. Such carbides can significantly improve the hardness and wear behavior of the coating. The micro-hardness of the coated sample (650 HV) is more than 3 times the uncoated one (200HV).
    Keywords: Gas tungsten arc welding (GTAW), Manganese steel, tungsten carbide, Wear, Hard layer.
  • V. Khalili*, J. Khalil, Allafi Pages 27-95
    Nowadays, HA attracts a lot of attention as a bio-ceramic coating on metallic implants due to the its desired biological properties. In order to improve the properties of HA coating, especially cracking induced by drying and sintering, using of HA composite coatings are in the spotlight. In this study composite coatings of HA-TiO2 containing of 0, 5, 10 and 20 wt% TiO2 were coated using the electrophoretic deposition process on the NiTi substrates. The used suspension solution was mix of n-butanol and triethanolamine. The electrophoretic deposition was carried out at 60 V for 120 seconds on the cathode. After deposition, specimens were dried at room temperature and then sintered. The XRD and SEM were used to study the phases and microstructure of coatings, respectively. The composition of coatings were investigated using EDX. The results show that increase of TiO2 nanoparticles up to 10 wt% improves the drying behavior of coatings and the bonding strength of HA10% TiO2 coating increases up to 21.1 ± 2.3 MPa in compared to that of HA coating (18.1 ± 3.1 MPa).
    Keywords: Hydroxyapatite, TiO2 nanoparticles, Implant, Electrophoretic Deposition, Drying.
  • Masood Mehrabian, Saeid Beygzadeh* Pages 37-44

    Pure and Cu doped ZnS (ZnS:Cu) nanoparticle thin films were synthesized by Successive Ion Layer Absorption and Reaction (SILAR) method. The obtained thin films were characterized by X-ray
    diffractometer (XRD), scanning electron microscopy (SEM), FESEM and absorption spectra. The photocatalytic degradation of methylene blue (MB) dye molecules was evaluated by controlling the
    concentration of MB solution using a UV-vis absorption spectrophotometer. Changes in Cu concentration in thin films of ZnS nanoparticles showed that a sample containing 2 wt% Cu is much more effective in degradation dye molecules. Experimental results showed that the degradation efficiency of photocatalytic thin films was 36% after 30 minutes of UV radiation and the highest degradation efficiency (56%) was obtained by increasing exposure time for 360 minutes.
    Keywords: ZnS, Cu2+ doped ZnS, UV–vis absorption, Photo-catalyst, Degradation, Methylene blue.
  • Maryam Amirhoseiny*, Ghasem Alahyarizadeh Pages 45-52

    The performance characteristics of the deep violet In0.082Ga0.918N/GaN double quantum well (DQW) laser diodes (LDs) has been numerically investigated by using ISE TCAD software. The role of thickness and Al composition of AlGaN Cladding layers on the different performance characteristics including output power, threshold current, and slope efficiency, DQE, and optical intensity has been studied. Simulation results indicated that DQE and slope efficiency increase, while output power and threshold current decrease on the average by increasing AlGaN composition of cladding layers. Output power increases with increasing AlGaN cladding thickness because of increasing electron and hole carrier densities in Quantum wells and consequently, increasing radiative recombination. The slight increase were observed in QW electron and hole carrier densities of deep violet In0.082Ga0.918N/GaN DQW LDs with increasing cladding layer thickness
    Keywords: InGaN DQW laser diode, quantum well, Cladding Layer, numerical simulation.
  • Masoud Soltani*, Ali Shafyei, Saeed Akhavan Pages 53-69

    Hard anodizing, as one of the methods to improve surface properties, has always been considered for aluminum.But the difficulty of controlling the temperature and the formation of an anodic aluminum oxide layer at the bottom of the pores are two important problems in this method. In this investigation, by designing an anodizing reactor, precise control of the coating conditions and the use of a mild anodizing (at 40 volts) prior to hard anodizing (at 130 volts), current density changes during the coating of 1100 aluminum alloy in an oxalic acid solution were studied. The current density-time curves and field emission scanning electron microscopy (FESEM) images showed an increase of current density and a transition from mild to hard anodizing, which was accompanied by an increase in interpore distance. The x-ray diffraction (XRD) results indicate a coating with an amorphous alumina structure. Energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis also showed that the coating only contains oxygen and aluminum due to the formation of alumina. The results of the polarization test indicated a significant improvement in the alloy corrosion resistancewith the application of aluminum oxide layer. Anodizing at three temperatures of zero, 10 and 17 ℃ showed that increasing the temperature would increase the charge density and thickness of the oxide layer, but there was no significant effect on the interpore distance, pore diameter, the thickness of the barrier layer and the pore density, indicating that these parameters are independent of current density. However, due to more corrosive intensity of solution, the range of changes in these parameters increases. The porosity of the coating also increasesfrom 15.6% to 17.3%. By comparing the anodizing of pure aluminum and 1100 aluminum alloy , it was found that the presence of alloying elements would lead to a reduction in the coating arrangement
    Keywords: Hard anodizing, Aluminium, Barrier layer, temperature, Corrosion.
  • Ali Ghorbanian, Mohammad Hatami*, MostafaTahari Pages 71-82
    In this research, the effect of different parameters in Friction Stir Processing (FSP) on hardness and wear resistance of Al2024 is investigated. For this reason, five levels are considered for the three main parameters including pin rotating speed, pin traveling speedand pin angle using response surface methodology. The maximum hardeness and minimum wear rates are considered as the responses for optimization. For evaluating the hardness (under the 300 gr loading) and wear behaviour of processed samples (under the 500 gr loading and 1000m sliding distance), ASTM -E384 standard micro-vikers hardness tests and ASTM-G99 standard pin on disk tests are used, respectively. For investigating the FSP effect on micro-structure, grain size and morphology, optical microscopy is used. The results show that pin rotating speed and traveling speed have directly effect on the average hardness and also have a second power index relation on it. Furthermore it is obvious that these two parameters have interaction on each other and able to study them separately. Pin angle parameter had not any effect on the average hardness approximately and also no interaction by other two parameters. After optimizing process, the optimized values for pin rotating speed, pin traveling speed and pin angle for the Al-2024 were 28mm/min, 1274 rpm and 2.5 degree, respectively. Hardness value and weight reduction in wear test for processed case in optimized case were 154 vikers and 9.3mg.
    Keywords: FSP. Al-2024, optimization, RSM
  • Maryam Molaei, Arash Fattah, Alhosseini*, Seyed Omid Gashti Pages 83-95

    In this study, ceramic coatings were formed successfully by plasma electrolytic oxidation process in aluminate-based electrolyte containing different concentrations of potassium hydroxide (3, 4 and 5 g/l) on pure titanium substrate. All processes were carried out at constant voltage of 420 v and for 180 s. The effects of the chemical composition of electrolyte on the sparking voltage, microstructure and corrosion behavior were studied. The surface and cross-sectional scanning electron microscopic (SEM) images and corrosion tests of coatings in a 3.5 wt. % NaCl solution showed that the increasing of potassium hydroxide concentration from 3 to 4 g/l resulted in increasing the compactness and uniformity, decreasing the average size of surface micro-pores despite increasing the porosity, increasing the thickness and increasing the corrosion resistance. However, increasing of potassium hydroxide concentration in the electrolyte to 5 g/l due to the excessive electrolyte conductivity caused to formation of bigger and stronger sparks and thus increasing the average micro-pores size despite decreasing the porosity and increasing the thickness and decreasing the corrosion resistance of coating. Therefore, the coating formed in the electrolyte containing 4 g/l potassium hydroxide showed the most uniform and dense structure with the
    smallest micro-pores size and the best corrosion behavior. In fact, this sample with corrosion resistance about 22.88×105 (Ω cm2 ) increased the resistance of uncoated titanium, 36 times. Using X-ray diffraction pattern, it was determined that thecoating was composed of rutile, anatase and TiAl2O5 phases
    Keywords: Titanium, Plasma Electrolytic Oxidation, Ceramic Coatings, Corrosion
  • Maryam Kazemi, Hasan Saghafian*, Shahram Kheirandish, Reza Soleimani Gilakjani Pages 97-104

    Because of high strength, hardness and chemical stability of titanium carbide (TiC), it is known as an ideal material for manufacturing the different types of composite. In this study, surface of hot work H13 tool steel was composited with TiC particles using pulsed laser process. Hardness of the composited surfaces was measured with a microhardness tester. characterization of the composited area was done using field emission scanning electron microscope (FESEM), scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).The results showed that,laser surface compositing using TiC particles, increased the microhardness of composited layer compare to the untreated H13 tool steel. Increasing in laser beam scan rate, led to decreasing in the temperature of molten basin, so the amont of unmelted TiC particles and microhardness of composited layer increased.
    Keywords: :composit, laser, TiC powder, H13 tool steel