فهرست مطالب

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد - پیاپی 48 (بهار 1398)
  • پیاپی 48 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/03/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مهدی ایران نژاد*، مهرداد سلیمان پور، حسین کامران حقیقی صفحات 1-11
    زئولیت را به می توان عنوان یکی از مواد معدنی طبیعی در جذب فلزات سنگین استفاده کرد. فعال سازی این جاذب طبیعی با مواد شیمیایی مختلف موجب افزایش ظرفیت جذب آن می شود. در این تحقیق، برای فعال سازی زئولیت از روش پوشش دهی با دی اکسید منگنز استفاده شد. به منظور حذف فلزات سنگین، نمونه زئولیت اصلاح شده و چندین ترکیب از پساب مصنوعی مورد آزمایش قرار گرفت. پساب مورد آزمایش حاوی یون های فلزات سنگین با غلظت های مختلف از جمله Cu2+ ، Cd2+، Zn2+، Co2+، Pb2+ و Ni2+ بود. در این تحقیق، معادلات ایزوترم های جذب لانگمور، فروندلیچ، تمکین وBET و همچنین سینتیک جذب به منظور توسعه یک مدل که نمایانگر رفتار جذب باشد، مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج، ایزوترم BET رویه قابل قبول تری نسبت به دیگر ایزوترم ها ارائه می کند اما در مورد پیش بینی مقادیر جذب شده (qe) توصیف ضعیف تری نسبت به ایزوترم لانگمور دارد. طبق پارامتر حداکثر جذب لانگمور، حداکثر ظرفیت های جذب بدست آمده به وسیله زئولیت اصلاحی تحت شرایط بهینه به صورت) mg/g 51/10Ni2+(، mg/g) 87/14 Co2+(، mg/g) 97/8Zn2+(،) mg/g 59/10Cu2+(، mg/g) 69/13Cd2+(و mg/g) 65/40Pb2+(بدست آمد. همچنین، نتایج مطالعات سینتیکی نشان داد که مدل سینتیکی شبه درجه دوم ضریب همبستگی دقیق تری نسبت به نوع شبه درجه اول دارد. بنابراین مدل سینتیکی شبه درجه دوم به عنوان یک مدل برای تشریح سینتیک جذب در نظر گرفته شد.
    کلیدواژگان: زئولیت، دی اکسید منگنز، سینتیک، ایزوترم جذب، فلزات سنگین
  • راضیه حیاتی*، محمد علی بهره ور صفحات 13-23
    ترکیب پیزوالکتریک عاری از سرب Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 (BCZT) با استفاده از روش متداول سرامیک ها سنتز و اثر افزودن 1/0% مولی Bi2O3 بر فرایند زینتر و خواص دی الکتریک، فروالکتریک و پیزوالکتریک این ترکیب مطالعه شد. در راستای کاهش اتلاف بیسموت در دماهای بالای کلسیناسیون و زینتر BCZT، ، دو روش متفاوت برای افزودن بیسموت به ساختار این ترکیب بکار گرفته شد؛ در روش اول، Bi2O3 مطابق فرمولاسیون ([(Ba0.85,Ca0.15)1-xBi3x/2](Zr0.1,Ti0.9)O3 با جبران بار در مکان های A-ی ساختار با سایر مواد اولیه مخلوط گردید و در روش دوم، ابتدا ترکیب BCZT سنتز و سپس Bi2O3 بدون جبران بار با این ترکیب مخلوط شد و پس از شکل دهی، سرامیک های BCZT-Bi زینتر گردیدند. آنالیزهای فازی و ریزساختاری با استفاده از تکنیک پراش اشعه ی X (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام گردید. نمودارهای وابستگی دمایی و فرکانسی خواص دی الکتریک، بیانگر آن بود که با اضافه کردن 1/0% مولی Bi2O3 این سرامیک ها از رفتار طبیعی مواد فروالکتریک تبعیت می کنند. نتایج به دست آمده حاکی از آن بود که اضافه کردن بیسموت بعد از سنتز BCZT نسبت به روش دوم در افزایش چگالی و بهبود خواص الکتریکی موثرتر می باشد. در دمای زینتر °C1350 برای ترکیب BCZT-Bi0.1 ضرایب پیزوالکتریک مستقیم و معکوس، فاکتور جفت شدگی الکترومکانیکی و قطبش باقی مانده به ترتیب d33=325 pC/m، d33*=675 pm/V، kp=0.42 و Pr=10.4 µC/cm2 به دست آمد.
    کلیدواژگان: پیزوسرامیک بدون سرب، Bi2O3، BCZT، زینتر، خواص الکتریکی
  • بررسی اثر تعداد پاس جوش بر ساختار، سختی و مقاومت به سایش ورق جوشکاری شده با الکترود ESAB 85.65
    عباس سعادت*، محمد خلیلی پرور، محمدرضا خانزاده صفحات 25-41
    در این پژوهش با استفاده از فرآیند جوشکاری با الکترود دستیSMAW، لایه مقاوم به سایش توسط الکترود ESAB 85.65 ‏ برروی فولاد ساده کربنی ایجاد و اثر تعداد پاس بر ریزساختار، مقاومت سایشی و سختی بررسی گردید. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی اشعه ایکس (XRD) به منظور مشاهده ریزساختار، شناسایی نوع فازها و مورفولوژی رسوبات در منطقه جوش استفاده گردید. همچنین به منظور بررسی سختی و مقاومت به سایش، از آزمون ریزسختی سنجی ویکرز، سختی سنجی راکول و آزمون مقاومت به سایش پین روی دیسک استفاده شد. نتایج نشان داد که در ساختار نمونه‏های سخت کاری شده، فازهای کاربیدهای کمپلکس Fe2W2C و M6C ، فازهای فریت و آستنیت مشاهده می‏گردد. فاز کاربیدی Fe2W2C غنی از تنگستن و کربن بوده و به عنوان یک کاربید با سختی و مقاومت به سایش بالا شناخته می‏شود. همچنین با افزایش تعداد پاس‏های فرآیند، میزان سختی نمونه‏های سخت کاری افزایش یافته است به طوریکه نمونه حاصله از فرآیند سه پاس با میانگین سختی HRC59 نسبت به نمونه تک پاسHRC) 54)، سختی بهتری دارد. نتایج آزمون سایش نشان می‏دهد که کمترین کاهش وزن مربوط به نمونه‏ جوشکاری شده با سه پاس در دمای بالا می‏باشد. همچنین مشاهده می‏شود که با افزایش سختی، مقاومت به سایش نیز افزایش می‏یابد.
    کلیدواژگان: جوشکاری، خواص مکانیکی، مقاومت به سایش، کاربید M6C
  • علیرضا ذاکری*، امیررضا شیخ کرمی صفحات 43-56
    هر ساله مقادیر قابل توجهی از محصولات نیکلی مورد استفاده در فرآیندهای مختلف شیمیایی و مصارف عمومی با سپری شدن عمر مفید کاری از چرخه مصرف خارج می شوند که به علت دارا بودن محتوی نیکل بالا، منبع با ارزشی برای بازیابی نیکل به شمار می روند. تهیه نیکل فلزی از منابع ثانویه عموما به روش هیدرو-الکترومتالورژی انجام می گیرد. با توجه به اینکه بیشتر محلول های حاصل از فرآوری مواد ثانویه نیکل دار از عیار نسبتا پایینی برخوردارند، فرآیند بازیابی الکترولیتی نیکل از این محلول ها با چالش رو به رو است؛ به ویژه آنکه غلظت نیکل در صنعت الکترووینینگ عموما بالاتر از 80 گرم بر لیتر است. در این پژوهش الکترووینینگ نیکل از محلول های سولفاتی کم عیار به صورت پیوسته، با انتخاب چهار متغیر دما، سرعت جریان ویژه الکترولیت، چگالی جریان و غلظت نیکل به کمک طرح عاملی کامل دو سطحی مورد آزمایش قرار گرفته و تاثیر این عوامل بر روی بازده جریان و مصرف ویژه انرژی بررسی شده است. از تجزیه و تحلیل آماری نتایج معلوم شد که افزایش همه متغیرهای آزمایش موجب بهبود بازده جریان شده است، در حالیکه سرعت جریان ویژه الکترولیت، چگالی جریان و غلظت نیکل تاثیر کاهشی بر مصرف ویژه انرژی داشته اند. در نهایت با استفاده از مدل های آماری به دست آمده، شرایط بهینه الکترووینینگ جهت دستیابی به محصول نیکل ورقه ای با بازده جریان بالا و حداقل مصرف انرژی، به صورت دمای °C 55، چگالی جریان A/dm2 3، سرعت جریان ویژه الکترولیت h−1 3 و غلظت نیکل g/L30 تعیین شد.
    کلیدواژگان: بازیابی نیکل، الکترووینینگ پیوسته، سلول دیافراگم دار، طرح عاملی کامل
  • اسماعیل طاهری، مهدی وردیان* صفحات 57-65
    در این پژوهش، مقاومت به خوردگی داغ پوشش نفوذی آلومینایدی اعمال شده روی سوپر آلیاژ اینکونل 713C به روش الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. در این رابطه، آزمایش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در دمای 750 درجه سانتیگراد و تحت شرایط اتمسفری در دو نوع نمک مذاب انجام شد. نمک اول حاوی 70% سولفات سدیم و 30% کلرید سدیم و نمک دوم حاوی 70% سولفات سدیم، 25% کلرید سدیم و 5% پنتا اکسید وانادیوم بود. همچنین، ترکیب فازی و ریزساختار پوشش ها و محصولات خوردگی با روش های پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج تفکیک انرژی بررسی شد. نتایج نشان داد که در حضور ترکیبات وانادیوم قدرت حفاظت کنندگی پوشش بیشتر است و در منحنی پلاریزاسیون آندی پوشش یک ناحیه وسیع با جریان تقریبا ثابت مشاهده می شود. در این محیط، یک لایه متراکم از محصولات خوردگی مشاهده شد. در غیاب وانادیوم، نمونه پوشش دار و بدون پوشش سرعت خوردگی مشابهی نشان دادند اما در محیط حاوی وانادیوم سرعت خوردگی نمونه ها کمتر بود. در این حالت پوشش ها رفتار فعال آندی از خود نشان دادند. محصولات خوردگی در محیط عاری از وانادیوم به صورت متخلخل و ناپیوسته مشاهده شدند.
    کلیدواژگان: اینکونل 713C، پوشش نفوذی آلومینایدی، خوردگی داغ
  • سمیه اباذری سیوندی*، سعید رستگاری، شهرام خیراندیش صفحات 67-79
    پوشش آلیاژی نانو ساختار کبالت-تنگستن با استفاده از روش آبکاری الکتریکی پالسی با فرکانس Hz 200 از حمام سیتراتی در دمای °C 60 روی زیر لایه فولاد ساده کربنی تهیه گردید. در این تحقیق، تاثیر غلظت سولفات کبالت در حمام و سیکل کاری بر ساختار بلوری، اندازه کریستالیت، سختی و مقاومت به خوردگی پوشش مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی سطحی و ترکیب پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز EDS مورد بررسی قرار گرفت. اندازه دانه های کریستالی به کمک آنالیز پراش اشعه ایکس(XRD) و رابطه شرر محاسبه شد. میکروسختی پوشش ها با استفاده از دستگاه میکروسختی سنج ویکرز اندازه گیری شد. بررسی نتایج نشان می دهند پوشش آبکاری شده در غلظت سولفات کبالت mol/l2/0 و سیکل کاری %60 با چگالی جریان متوسط A/dm21 پوشش بهینه با سختی معادل Hv 758 بوده است. عملیات حرارتی پوشش آمورف حاصل از چگالی جریان A/dm24 در شرایط خلا بالا سبب کریستالی شدن پوشش می شود. مقدار سختی پوشش از Hv 436 قبل از عملیات حرارتی به Hv 1059 پس از عملیات حرارتی در دمای Cº 600 رسید. با افزایش دما تا Cº 600 ساختار پلی کریستال با ترکیبات فازی Co3W و CowO4 شکل گرفت که دلیل افزایش سختی در این دما است. عملیات حرارتی سبب بهبود مقاومت به خوردگی پوشش شده است. پوشش عملیات حرارتی شده در دمایCº 400 کمترین نرخ خوردگی را داشت.
    کلیدواژگان: آبکاری پالسی، پوشش کبالت-تنگستن، سیکل کاری، عملیات حرارتی، سختی
  • صادق رحمتی* صفحات 81-90
    جوشکاری مقاومتی نقطه ای کاربرد زیادی در صنعت و به خصوص در ساخت بدنه و برخی قطعات خودرو دارد. همچنین از روش جوشکاری مقاومتی در تولید لامپ های هالوژن خودرو نیز استفاده می شود. در این تحقیق، با هدف بهینه سازی راندمان خط تولید و نیز بهبود استحکام جوش مقاومت نقطه ای لامپ های خودرو، بررسی های تجربی روی عوامل موثر بر استحکام جوش دو قطعه وینگ(Wing) به بادی(Body) در لامپ های هالوژن H4 (نوربالا-پایین) خودرو انجام شده است. فرایند طراحی آزمایش ها و تحلیل نتایج به روش تاگوچی و با کمک نرم افزار Minitab صورت گرفت. میزان تاثیر عواملی همچون جریان جوش، زمان و جنس الکترود جوشکاری در نمونه های واقعی لامپ بررسی شد. نتایج آزمایش ها و تحلیل های آماری حاکی از وابستگی بالای استحکام جوش به زمان در درجه اول و با اختلاف کمی در درجه دوم به جریان جوشکاری است. نتایج نشان داد که با هر جنس الکترود به کار رفته در جوشکاری، در صورت افزایش زمان و جریان جوش تا حد متوسط (s4/0 و KA6) ، استحکام جوش بهبود پیدا می کند. ولی در مقادیر بالای زمان و جریان، تاثیر منفی بر استحکام جوش مشاهده می شود. اگرچه جنس الکترود جوشکاری سومین رتبه را در تاثیر بر استحکام جوش دارد، اما راندمان خط تولید در صورت استفاده از الکترودهای تنگستن به مقدار قابل توجه 29.17% نسبت به الکترودهای از جنس مس بیشتر بود. این در حالی است که استحکام جوش توسط الکترود تنگستن فقط به مقدار 5.5% کمتر از الکترود مس است که این استحکام هنوز در محدوده مجاز و قابل قبولی از استانداردهای مربوطه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: جوش مقاومتی نقطه ای، لامپ هالوژن، استحکام جوش، طراحی آزمایش تاگوچی
  • محمد طهماسبی پور*، ریحانه احمدی، مهرزاد مدرس صفحات 91-101
    با رشد و توسعه فزاینده علم و فناور ی نانو، کاربرد نانو سنسورها، سیستم های نانو الکترومکانیکی، سیستم های نانوالکترونیکی و وسایل نانو فتونیکی رو به افزایش است. نانوسیم ها به عنوان یکی از اجزاء کلیدی این سیستم ها نقش قابل توجهی در عملکرد درست آنها دارند. بنابراین شناخت رفتار مکانیکی- حرارتی نانوسیم ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به مشکلات اجتناب ناپذیر در انجام آزمایش های تجربی بر روی نانو سیم ها، از جمله نیاز به تجهیزات بسیار دقیق و پیشرفته و همچنین هزینه و زمان زیاد مورد نیاز برای انجام این آزمایش ها، تعدادی از پژوهشگران به مدل سازی و شبیه سازی رفتار نانو سیم ها پرداخته اند. شبیه سازی دینامیک مولکولی یکی از بهترین روش های شناخت خواص نانو سیم ها می باشد که در اغلب شبیه سازی های نانو مقیاس از این روش استفاده می شود. با استفاده از روش های شبیه سازی و مدل سازی می توان خواص نانو سیم ها را با صرف هزینه اندک و زمان بسیار کوتاهی، در مقایسه با روش های تجربی، به انجام رساند. در این مقاله، با هدف شناخت رفتار مکانیکی- حرارتی نانوسیم طلا، تاثیر دما (300، 450، 600 و 700 درجه کلوین) و نرخ کرنش (1/s 1082، 1/s 1092 و 1/s 10102) بر خواص مکانیکی نانوسیم از جمله منحنی تنش- کرنش، تنش تسلیم، تنش در لحظه شکست و میزان ازدیاد طول نانوسیم با قطر و طول به ترتیب 3 و 6 نانومتر به روش دینامیک مولکولی با استفاده از روش اتم جایگزین شده (پتانسیل EAM) بررسی شده است.
    کلیدواژگان: نانو سیم، دینامیک مولکولی، منحنی تنش-کرنش، تنش شکست، ازدیاد طول
  • Siavash فیروزآبادی*، کامران دهقانی، مالک نادری، فرزاد محبوبی صفحات 103-113
    نیترید تانتالوم به دلیل سختی بالا و مقاومت به خوردگی خوب توانسته است توجهات زیادی را به عنوان پوششی مناسب جلب نماید. اما چقرمگی شکست لایه های نازک نیترید تانتالوم که یکی از عوامل تاثیرگذار بر طول عمر پوشش است، هنوز به خوبی بررسی نشده است. در این پژوهش، برای نخستین بار، چقرمگی شکست، پلاستیسیته و حساسیت به نرخ کرنش لایه های نازک نیترید تانتالوم به کمک روش نانو فرورونده بررسی و ارزیابی شد. در این بررسی نشان داده شده که تغییرات چقرمگی شکست فازهای مختلف نیترید تانتالوم از MPa√m 6/0 تا MPa√m 7/8 بسته به میزان نیتروزن موجود در سیستم لایه نشانی و به تبع آن نیتروژن موجود در شبکه نیترید تانتالوم افزایش می یابد. همچنین دو فاز مهم نیترید تانتالوم یعنی γ-Ta2N و δ-TaN دارای حساسیت به نرخ کرنش منفی و مثبت هستند که می توان این رفتار را به تغییرات ساختار فازی حین انجام آزمون نسبت داد.
    کلیدواژگان: پوشش نیترید تانتالم، کندوپاش مگنترونی، چقرمگی شکست، حساسیت به نرخ کرنش، آزمون نانوفرورونده
  • علی اصغر ترابی، تهمینه احمدی*، افشین شیرعلی، محمدرضا خانزاده قره شیران، مجید تقیان صفحات 115-128
    هدف از انجام این تحقیق بررسی امکان جایگزینی فرآیندجوشکاری قوس تنگستن گاز با فرآیندجوشکاری اصطکاکی اغتشاشی جهت اتصال آلیاژ آلومینیم (АМГ6М) می باشد. در این راستا پس از اعمال پارامترهای اولیه برای هر دو فرآیند جوشکاری ضمن دستیابی به پارامترهای بهینه، آزمونهایی مانند آزمون کشش، خمش، رادیوگرافی، سختی سنجی، بررسی ساختاری و بررسی میزان اعوجاج بر روی نمونه ها انجام گرفت. نتایج حاصل ازاین تحقیق نشان داد که اندازه دانه بدست آمده برای فلز جوش اصطکاکی اغتشاشی و قوس تنگستن گاز به ترتیب 6 و14 میکرون می باشد که درمقایسه با اندازه دانه درفلز پایه که برابر با 30 میکرون است، ریز شده اند. استحکام کششی نهایی اتصال در جهت همراستای نورد و عمود بر خط جوش در مورد اتصالات جوش اصطکاکی اغتشاشی نسبت به اتصالات جوش قوس تنگستن گاز به مراتب بالاتر است؛Mpa 364 در مقابلMpa 278. افت سختی در ناحیه فلز جوش تقریبا در هر دو فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و قوس تنگستن گاز در یک محدوده بوده است. میزان اعوجاج اندازه گیری شده در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک چهارم فرآیندجوشکاری قوس تنگستن گاز میباشد. نتیجه آزمایش خمش نمونه جوش اصطکاکی اغتشاشی از رویه مانند نتیجه آزمایش فلز پایه عاری از ترک می باشد. لذا به منظور افزایش خواص مکانیکی و متالورژیکی و همچنین کاهش اعوجاج اتصالات جوشی در سازه های آلومینیومی، فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی گزینه مناسبی جهت جایگزینی با فرآیند جوشکاری قوس تنگستن گاز تشخیص داده شد.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، جوشکاری قوس تنگستن - گاز، آلیاژ آلومینیوم АМГ6М
|
  • Mehdi Irannajad *, Mehrdad Soleimanpour, Hossein Kamran Haghighi Pages 1-11
    Zeolites can be used as one of natural adsorbents for the removal of heavy metals. Treatment of natural zeolites with various chemicals enhances their removal capacity. In this study, manganese dioxide was used to activate the natural zeolite. The modified zeolite sample and several combinations of the synthetic wastewater were contacted together to adsorb heavy metals. The wastewater used contained heavy metal ions with various concentrations such as Cu2+, Cd2+, Zn2+, Co2+, Pb2+, and Ni2+. The adsorption isotherms of Langmuir, Freundlich, BET, and Temkin, as well as adsorption kinetic models, were used to develop models imaging the behavior of adsorption. The BET isotherm provides a model being more acceptable than the other isotherms; however, in term of the prediction of adsorption amounts (qe), its description is weaker than the Langmuir isotherm. Maximum adsorption capacities with respect to Langmuir parameters were obtained under optimal conditions as follows: Ni2+ (10.51 mg/g), Co2+ (14.87 mg/g), Zn2+ (8.97 mg/g), Cu2+ (10.59 mg/g), Cd2+ (13.69 mg/g) and Pb2+(40.65 mg/g). In addition, the pseudo-second kinetic model is more accurate than the pseudo-first order. Thus, the pseudo-second kinetic model was selected to describe the adsorption kinetics.
    Keywords: Zeolite, Manganese dioxide, Heavy metals, Kinetics, Adsorption Isotherm
  • Raziye Hayati *, Mohammad Ali Bahrevar Pages 13-23
    Lead-free Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 (BCZT) compounds were synthesized using the conventional solid state ceramic processing and the effects of Bi2O3 addition on density and electrical properties was investigated. In order to decrease the loss of Bi at high processing temperatures of BCZT, two methods were employed to introduce bismuth oxide; one, in which Bi2O3 was mixed with the raw materials and the composition was balanced for A-site substitution before calcination and the other where Bi2O3 (0.1mol%) was added after calcination, milled, compacted, and sintered (1350-1500 °C) with no compensation at A or B-sites. Phase and microstructure analyses were carried out using x-ray diffractometry and scanning electron microscopy. The temperature and frequency dependence of dielectric properties showed a normal ferroelectric behavior. Our results revealed that Bi incorporation based on the second method was more effective in increasing the density and improving the electrical properties. The highest direct and converse piezoelectric constants, planar coupling factor, and remnant polarization obtained were d33=325 pC/m, d33*=675 pm/V (d33*/d33=2.1), kp=0.42, and Pr=10.4 µC/cm2, respectively, for the BCZT sample with 0.1 mol% Bi2O3, as sintering aid, sintered at 1350 °C, which were attributed to the larger grains and higher density of the corresponding composition.
    Keywords: Lead-free Piezoelectric, BCZT, Bi2O3, Sinter, Electrical properties
  • Investigation of the welding pass numbers on structure, hardness and wear resistance of sheet welded by ESAB 85.65
    Abbas Saadat *, Mohammad Khalili Parvar, Mohammad Reza Khanzadeh Ghareshiran Pages 25-41
  • Alireza Zakeri *, Amirreza Sheikh Karami Pages 43-56
    Significant amounts of nickel products used in different chemical processes and general applications leave them a valuable source of nickel at the end-of-life. Production of nickel from secondary sources is generally performed through hydro-electrometallurgical methods. The resulting solutions from treatment of secondary nickeliferous resources are generally of low Ni concentration and electrowinning of them is challenging, particularly since Ni concentration in commercial operations is usually more than 80 g/L. In this paper, the continuous electrowinning of nickel from dilute sulfate solutions has been investigated. The effects of four variables of temperature, specific flow rate of electrolyte, current density, and nickel concentration on current efficiency and specific energy consumption were studied by a two-level full factorial design. From the statistical analysis of the results, it was found that current efficiency increases by rising all variables, while specific energy consumption decreases with specific flow rate of electrolyte, current density, and nickel concentration. By using the obtained statistical models, the optimum conditions to achieve a nickel deposit with high current efficiency as well as lowest energy consumption are determined to be 55 °C of temperature, 3 A/dm2 of current density, 3 h−1 of electrolyte specific flow rate, and 30 g/L of nickel concentration.
    Keywords: Nickel recovery, continuous electrowinning, diaphragm cell, full factorial design
  • Esmaeil Taheri, Mehdi Verdian * Pages 57-65
    In this study, the hot corrosion resistance of diffusion aluminide coating on Inconel 713C was investigated using electrochemical techniques. In this regard, potentiodynamic polarization tests were performed at 750 °C in two kinds of molten salts. The former contained 70% sodium sulphate and 30% sodium chloride. The latter was composed of 70% sodium sulphate, 25% sodium chloride and 5% vanadium pentoxide. The phase composition and microstructure of coatings and corrosion products were investigated using XRD and SEM-EDS techniques. The results showed that in the presence of vanadium, the protection efficiency of coatings increased and a current-independent region was observed in anodic polarization curve. Here, a compact corrosion product layer was seen. In absence of vanadium, both coated and uncoated samples exhibited similar corrosion rates. However, in comparison to vanadium-containing environment, all samples showed lower corrosion rate. In this case, the coatings exhibited active anodic behavior. The corrosion products were porous and discontinuous in vanadium free environment.
    Keywords: Inconel 713C, Diffusion aluminide coatings, Hot corrosion
  • somayeh abazari sivandi*, saeed rastegari, shahram kheirandish Pages 67-79
    cobalt-tungsten anano structure alloy coating was produced using pulse electrodeposition in 200 Hz pulse frequency from citrate electrolyte at 60 °C. In this study the influence of cobalt ions concentration in solution and duty cycle on crystal structure, grain size, hardness and corrosion resistance of coating was investigated. Surface morphology and composition of coatings was examined by scanning electron microscopy (SEM) and (EDS) analysis. The crystallite size of the coatings calculated from the x-ray diffraction patterns using the Scherrer equation. Micro hardness of the coatings was assessed using a Vickers micro-indenter. Results showed that electrodeposited coating at 0.2 mol/l cobalt sulphate and 60% duty cycle with 1A/dm2had optimum coating on 758 Hv. Annealing amorphous coating was produced at current density of 4 A/dm2 in high vacuum pressure makes crystalline coating. Increasing temperature at 600°C makes a well-developed polycrystalline structure of Co3W and CowO4 in the coating. Microhardness of coating increased from 436 Hv to 1059 Hv after heat treatment at 600 °C. Heat treatment of coating improved the corrosion resistance of coating. The coating heat treated at 400 ºC had minimum corrosion rate.
    Keywords: Pulse Electrodeposition, Cobalt- tungsten coating, Duty cycle, heat treatment, Hardness
  • Sadegh Rahmati * Pages 81-90
    The Resistance Spot Welding (RSW) has lots of industrial application, especially for body construction and some parts like car lamps. The aim of this research was optimizing of the production line efficiency and improving the welding strength of the car lamps. Experimental studies were conducted on the factors affecting the weld strength in a H4 halogen lamp (wing to body connection). The experiments design and results analysis were done by Taguchi method and Minitab software. Welding current, welding time and electrode material were studied as main factors (inputs) in the actual lamp samples. Experimental results and statistical analyzes indicated that the high dependence of welding strength on welding time is primarily and with a quantitative difference in the second order to the welding current. According to the results, it was found that with any kind of electrode material, if welding time and welding current increases to moderate, welding strength will be improved. But in high values of time and current, there is a negative effect on the welding strength. Although the welding electrode has the third highest rating on weld strength. But during the testing process and analyzing it was found that the efficiency of the lamp production line in the case of using tungsten electrodes in the significant amount of 29.17% compared to the electrodes of Copper is more. While the welding strength of the tungsten electrode is only 5.5% lower than the copper electrode. This strength is still within allowed and acceptable limits of the relevant standards.
    Keywords: Resistance Spot Welding (RSW), Halogen lamp, Welding Strength, Taguchi
  • Mohammad Tahmasebipour *, Reihaneh Ahmadi, Mehrzad Modarres Pages 91-101
    With the increasing growth and development of Nano science and nanotechnology, applications of the Nano-sensors, Nano-electro-mechanical systems, Nano-electric systems and Nano-photonic devices is rising day-by-day. Nanowires, as one of the key components of these systems, play a significant role in their proper function. Therefore, recognition of the thermo-mechanical behavior of nanowires has a particular importance. Due to the inevitable problems in conducting empirical experiments on nanowires, including the need for highly precise and advanced equipment, as well as the high cost and time needed to carry out these experiments, a number of researchers have simulated the behavior of nanowires. Molecular dynamics simulation is one of the best methods for recognizing the properties of nanowires, which is used in most nano-scale simulations. By using simulation and modeling methods, nanowires properties can be studied at a very low cost and short time, in comparison with experimental methods. In this paper, the effect of temperature (300, 450, 600 and 700 ◦K) and strain rate (2×108, 2×109 and 2×1010 1/s) on the mechanical properties of a gold nanowire (with diameter and length of 3 and 6 nanometers, respectively) such as stress-strain curve, yield stress, stress at failure moment, and the magnitude of nanowire elongation by molecular dynamics method have been investigated to determine the thermo-mechanical behavior of the gold nanowire.
    Keywords: Nano-Wire, Molecular Dynamics, Stress-Strain Curve, Failure Stress, Elongation
  • Siavash Firouzabadi *, Kamran Dehghani, Malek Naderi, Farzad Mahboubi Pages 103-113
    Although tantalum nitride coatings have recently been attracted researchers’ attentions due to their high hardness and corrosion resistance, the fracture toughness and deformation plasticity of thin tantalum nitride film has not been well investigated yet. In this research, for the first time, the fracture toughness, strain rate sensitivity and plasticity of sputter deposited tantalum nitride thin films have been evaluated using nano indentation technique and SEM micrographs. It was shown that the fracture toughness was increases from 0.6 to 7.8 MPa√m with increasing the nitrogen in sputtering chamber. This increase was attributed to the structural evolution from a hexagonal γ-Ta2N phase to the hexagonal ε-TaN and face centered cubic δ-TaN phases, determined by X-Ray Diffraction analysis. The plasticity of the TaN films evaluations indicated that the ratio of plastic work to total work was increased from 50% to 57% and 80%with phase variation from γ-Ta2N to ε-TaN and δ-TaN, respectively.
    Keywords: Tantalum nitride thin films, Magnetron sputtering, Fracture toughness, Strain rate sensitivity, Nanoindentation
  • Aliasghar Torabi, Tahmineh Ahmadi *, Afshin Shirali, Mohammadreza Khanzadeh Ghareshiran, Majid Taghian Pages 115-128
    The purpose of this research is to investigate the possibility of replacement of arc welding under shielding gas with non-consumable Tungsten electrode (TIG) of Al АМГ6М alloy by friction stir welding (FSW). In this regard, after applying primary parameters for both welding processes to obtain optimum parameters, the prepared samples were characterized with Tension, bending, radiography, hardness and distortion tests and also microstructure evaluation. The results of this study showed that the grain size of welding zone of TIG and FSW processes are 14 and 6 µm respectively, which are smaller than the base metal with 30 µm in size. The ultimate tensile strength of the FSW joints in the parallel to rolling direction and in the vertical direction with welding line is much more higher than TIG joints; 364 Mpa versus 278 Mpa. The reduction of microhardness in the welding zone for both process FSW and TIG have been in a range. The amount of distortion measured in the FSW was one-fourth of these values in TIG. The result of bending test of the FSW sample from the plane like to the results of the base metal is crack free. Therefore, in order to improve the mechanical and metallurgical properties, as well as to reduce weld joints distortion in aluminum structures, FSW was considered an appropriate alternative to the replacement of the arc welding under shielding gas with non-consumable tungsten electrode.
    Keywords: Friction-Stir Welding, non-consumable Tungsten electrode welding, АМГ6М Aluminum alloy