فهرست مطالب

  • پیاپی 73 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/01/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مریم رحیمی *، محمود نیلی، مهدی ملکان صفحات 4-11

    در پژوهش حاضر رفتار سینتیکی فلز شیشه ای حجیم پایه طلا با ترکیب Au50Cu25.5Ag7.5Si17 (at%) در محدوده مذاب فوق تبرید شده مورد بررسی قرار گرفت. سینتیک استحاله شیشه ای شدن و تبلور این آلیاژ شیشه ای تحت شرایط گرمایش پیوسته (غیر هم دما) و هم دما توسط گرماسنجی روبشی افتراقی بررسی شد. نتایج حاکی از وقوع تبلور یک مرحله ای در آلیاژ طی گرمایش پیوسته است. نتایج نشان داد که دمای تبلور و شیشه ای شدن تابعی از نرخ گرمایش هستند. تحت شرایط غیر هم دما، انرژی های اکتیواسیون مرتبط با دماهای مشخصه توسط رابطه کیسینجر محاسبه شدند. . مقدار انرژی اکتیواسیون برای هر یک از استحاله های تحول شیشه، تبلور و پیک تبلور به ترتیب 246، 183 و 161 kJ/mol به دست آمده است. مقادیر انرژی های اکتیواسیون محاسبه شده حاکی از بیشتر بودن انرژی لازم برای تحول شیشه نسبت به تبلور است. مکانیسم تبلور تحت شرایط هم دما توسط رابطه جانسون - مل - اورامی بررسی شد. مقدار توان اورامی در بازه 1 تا 1/6 محاسبه شد که نشان دهنده جوانه زنی ناهمگن ذرات با حجم قابل توجه در آغاز تحول می باشد.

    کلیدواژگان: شیشه فلز حجیم، سینتیک تبلور، انرژی اکتیواسیون، روش کیسینجر، روش جانسون - مل - اورامی
  • مریم مهری* صفحات 12-20
    لایه نازک با ترکیب شیمیایی Ti45Cu35Zr15Sn5 بوسیله روش کندوپاش مغناطیسی جریان مستقیم در اتمسفر آرگون و در دمای محیط تهیه گردید. بررسی ریزساختار توسط پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری حاکی از وجود ساختار آمورف در لایه های نازک پس از کندوپاش می باشد. در این مقاله رفتار و سینتیک بلوری شدن لایه نازک شیشه ای با استفاده از آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی بصورت همدما و غیرهمدما مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی آنالیر حرارتی غیرهمدما در سرعتهای گرمایش مختلف حاکی از بلوری شدن دومرحله ای لایه نازک است. با افزایش نرخ گرمایش دماهای بلوری شدن افزایش می یابد و منطقه فوق تبرید کاهش می یابد. محاسبه انرژی اکتیواسیون محلی نشان می دهد که کسرحجمی بلوری شده بر روی مقدار انرژی فعالسازی موثر می باشد. بیشترین مقدار انرژی فعالسازی مربوط به مرحله ابتدایی فرآیند است و با افزایش کسر بلوری شده کاهش می یابد و در مرحله پایانی انرژی فعالسازی ناگهان کاهش می یابد. همچنین منحنی های کسر بلوری شده بر حسب دما برای همه نرخهای گرمایش به صورت سیگمودال می باشد که نشان می دهد، بلوری شدن لایه نازک از طریق فرآیند جوانه زنی و رشد رخ می دهد و بررسی توان اورامی محلی در بلوری شدن همدما، بیانگر این است که مکانیزم بلوری شدن رشد نفوذی دو یا سه بعدی همراه با کاهش نرخ جوانه زنی می باشد.
    کلیدواژگان: لایه نازک، فلزات شیشه ای، آلیاژ Ti45Cu35Zr15Sn5، بلوری شدن
  • علیرضا کلاهی*، میثم پورشادلو، یحیی پالیزدار صفحات 21-31

    در سال های اخیر تلاش های زیادی برای توسعه ی نسل جدیدی از فولادها تحت عنوان فولادهای نانوساختار بینیتی انجام شده است. اندازه دانه آستنیت اولیه از پارامترهای موثر در تشکیل ریزساختار بینیتی می باشد. فرآیند مارتنزیت از جمله فرآیندهای ترمومکانیکی پیشرفته است که مشتمل بر نورد سرد ریزساختار مارتنزیتی و آنیل متعاقب آن می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا تاثیر تلفیق فرآیند مارتنزیت و فرآیند آستمپرینگ بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی فولادهای نانوساختار بینیتی بررسی شود. فولا مورد استفاده در این پژوهش از نوع کربن متوسط و آلومینیوم بالا بوده که طراحی و سپس ریخته گری شده و در نهایت نورد داغ شده است. این فولاد در دمای °C 1030 به مدت 20 دقیقه آستنیته شده و سپس در آب کوئنچ گردید تا ساختار مارتنزیت حاصل گردد. نمونه ها به میزان 20 درصد توسط نورد سرد کاهش مقطع داده شده و سپس در دمای °C 600 به مدت 20 دقیقه آنیل شدند. نمونه ها مجددا در دما و زمان مشابه آستنیته شده و در دمای °C 340 تحت عملیات آستمپرینگ قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری با استفاده از پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت و به منظور ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون کشش استفاده شد. به دلیل تشدید نرخ استحاله بینیتی و تغییرات کم اندازه دانه آستنیت اولیه تفاوت زیادی در خواص مشاهده نشد. استحکام کشش نهایی برای نمونه ها با اندازه دانه بزرگ (47 میکرومتر) 1279مگاپاسکال با ازدیاد طول 23 درصد و برای نمونه ها با اندازه دانه ریزتر (33 میکرومتر) 1231 مگاپاسکال با ازیاد طول 19 درصد به دست آمد.

    کلیدواژگان: فولاد بینیتی، نانو ساختار، فرآیند مارتنزیت، فولاد کربن متوسط آلومینیوم بالا
  • سمیه خانی، حسین صالحی، حامد توکلی، محمدرضا ابوطالبی* صفحات 32-41
    در پژوهش حاضر، امکان بازیابی و جداسازی عناصر خاکی نادر موجود در آهنرباهای مستعمل NdFeB مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا پس از مغناطیس زدایی و خردایش آهنربا، فروشویی آهنربا در اسید سولفوریک 2 مولار انجام شد. رسوب دهی عناصر خاکی نادر از طریق تولید سولفات مضاعف عناصرخاکی نادر انجام گرفته که پس از جداکردن رسوب حاصله، آهن و بور به عنوان ناخالصی های اصلی در محلول باقی ماند. سپس رسوب سدیم دوسولفات عناصر خاکی نادر با محلول اسید اگزالیک واکنش داده شده و اگزالات آن ها تولید شد. از تشویه اگزالات عناصر خاکی نادر بدست آمده در دمای 950 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت، اکسید ناخالص عناصر خاکی نادر تولید گردید. در نهایت با فروشویی این ماده در اسید کلریدریک 0.5 مولار، محلولی حاوی عناصر نئودیمیوم Nd، پرازئودیمیوم Pr، دیسپروزیوم Dy و لانتانیوم La بدست آمد که بررسی استخراج عناصر مذکور از محلول به روش استخراج حلالی و بصورت جذب شده در فاز آلی با استفاده از استخراج کننده D2EHPA مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج بدست آمده، امکان استخراج انتخابی دیسپروزیوم در pH کمتر از 0.5 وجود دارد، در حالیکه در pH بالاتر استخراج هر چهار عنصر با بازده بالا انجام می شود. عناصر سنگین تر با راندمان بالاتری استخراج می شوند و با کاهش جرم اتمی، راندمان استخراج کاهش می یابد. در شرایط مورد بررسی آزمایش، استخراج حلالی عناصر Dy، Nd و Pr در pH=3 تقریبا بطور کامل انجام گردید.
    کلیدواژگان: عناصر خاکی نادر، آهنربای NdFeB، استخراج حلالی، D2EHPA، رسوب دهی
  • معصومه سیف الهی*، سید مهدی عباسی، مهرداد توکلی، سید مهدی قاضی صفحات 42-51

    ایجاد توزیعی یکنواخت از رسوبات γ'در سوپرآلیاژهای پایه نیکل از اهمیت بالایی برخوردار است. افزودن عملیات حرارتی آنیل انحلالی ثانویه به عملیات حرارتی مرسوم سوپرآلیاژ پلی کریستالGTD-111 که یکی از سوپرآلیاژهای پرکاربرد صنعتی است، از راه های ایجاد توزیع یکنواخت و افزایش کسر حجمی رسوبات فاز γ' است. در این تحقیق، اثر دمای آنیل انحلالی ثانویه در دماهای 960، 980 و 1000 درجه سانتیگراد و زمانهای 1، 2، 4 و 8 ساعت بر ریزساختار سوپرآلیاژ پلی-کریستالGTD-111 مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی نشان داد که آنیل انحلالی ثانویه در دمای 980 درجه سانتیگراد به مدت 4 ساعت، سبب بهبود ریزساختار از جهت کاهش مقدار فاز مضر یوتکتیک به حدود 4 درصد حجمی و بهبود توزیع و افزایش درصد حجمی فاز استحکام بخش γ' به حدود 54 درصدحجمی می شود. مورفولوژی فاز γ' به دست آمده در این شرایط، مورفولوژی مطلوب مکعبی با توزیع یگانه و یکنواخت می باشد و این موارد از جمله تغییرات مطلوب ریزساختاری در سوپرآلیاژها هستند. در این مقاله ریزساختار سوپرآلیاژ GTD111 در شرایط مختلف آنیل انحلالی ثانویه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ GTD-111، عملیات آنیل انحلالی ثانویه، توزیع رسوبات فاز γ'، فاز یوتکتیک
  • علی محمد کلاگر* صفحات 52-64
    سوپرآلیاژهای پایه نیکل رسوب سخت شونده از قابلیت جوش پذیری پائینی برخوردار بوده و جوشکاری آنها در صنعت بازسازی قطعات داغ توربین گاز، امری چالش برانگیز می باشد. امروزه با بکارگیری از روش های نوین جوشکاری از جمله لایه نشانی با لیزر سعی شده است ضمن کاهش چالش موجود، کیفیت جوشکاری سوپرآلیاژها ارتقاء یابد. در این تحقیق نمونه هایی از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل IN738LC به کمک لیزر جامد Nd:YAG با فیلر سوپر آلیاژ IN625 لایه نشانی شد. حضور عیوب متالورژیکی نظیر فازهای اکسیدی، تخلخل و ترک در ریزساختار فلز پایه، لایه جوش و فصل مشترک بین آنها توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. نفوذ کافی لایه جوش در سطح فلز پایه، حضور کم فازهای اکسیدی و همچنین درصد پائین حفرات در لایه جوش در تصاویر میکروسکوپی مشاهده شد. همچنین جهت اطمینان از وضعیت ریزساختار، آزمون های مکانیکی بر روی نمونه-های لایه نشانی شده و فلز پایه انجام شد و خواص کشش دمای محیط و سختی آنها با همدیگر و با استاندارد پذیرش سوپر آلیاژ IN738LC مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج خواص مکانیکی نشان داده است که متوسط میزان استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی نمونه های لایه نشانی شده با خواص کششی فلز پایه اختلاف چندانی نداشته (به ترتیب 2/1%و2/3%) ولی متوسط میزان سختی و درصد انعطاف پذیری آن بطور قابل ملاحظه ای (به ترتیب 0/11و3/33%) کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: لایه نشانی با لیزر، بازسازی پره توربین گاز، سوپرآلیاژ IN738LC
  • مریم اخلاقی* صفحات 65-74
    سنتز خودپیشرونده دما بالای کاربید تیتانیم آلومینیم به کمک فعال سازی مکانیکی نویسندگان: مریم اخلاقی، سیدعلی طیبی فرد، اسمعیل صلاحی، مهدی شاهدی اصل، گرت اشمیت نویسنده مسیول: مریم اخلاقی در پژوهش حاضر، سنتز ترکیب سه تایی Ti3AlC2 با استفاده از مواد اولیه تیتانیم، آلومینیم و گرافیت به روش سنتز خودپیشرونده دما بالای فعال شده مکانیکی انجام شد. سنتز این ترکیب در مد انفجار حرارتی با استفاده از مواد اولیه به نسبت Ti:Al:C=3:1:2 در کوره تیوبی انجام گرفت و سازوکار تشکیل این ترکیب بررسی شد. مشخصه یابی محصول سنتز به کمک گرماسنجی افتراقی، میکروسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری و پراش پرتو ایکس انجام شد. هر چند ترکیب Ti3AlC2، به عنوان فاز اصلی محصول سنتز شناسایی شد، تشکیل محصول جانبی TiC در کنار فاز اصلی نیز اجتناب ناپذیر بود. بررسی ها نشان داد که تشکیل ترکیب های TiC و TiAl نقش اساسی در سنتز خودپیشرونده دما بالای فاز Ti3AlC2 دارد. کلیدواژه: فعال سازی مکانیکی، سنتز خودپیشرونده دما بالا، فاز مکس، Ti3AlC2.
    کلیدواژگان: فعال سازی مکانیکی، سنتز خودپیشرونده دما بالا، فاز مکس، کاربید تیتانیم آلومینیم
|
  • Maryam Rahimi *, Mahmoud Nili, Mahdi Malekan Pages 4-11

    In this study, the kinetic of Au-based BMG (Au50Cu25.5Ag7.5Si17 (at%)) at high temperature in supercooled liquid region was investigated Crystallization kinetics of this amorphous alloy under non-isothermal (continuous heating) and isothermal conditions were investigated by differential scanning calorimetry (DSC). The results show that crystallization in this bulk metallic glass has one stage crystalline precipitation process during continuous heating. It was found that glass transition and crystallization kinetics are the function of continuous heating rate. Under non-isothermal conditions, activation energies corresponding to the characteristic temperatures were estimated by Kissinger equation. The calculated activation energies of glass transition, onset of crystallization and crystallization peak temperature are 246,183 and 161 kJ/mol respectively. These activation energies revealed that the energy barrier for the glass transformation is higher than that for crystallization. The crystallization mechanism under isothermal condition was investigated by using Johnson – Mehl – Avrami (JMA) equation. The Avrami exponent is mainly in the range of 1 to 1.6, which indicates heterogeneous nucleation with significant volume at the beginning of the transformation.

    Keywords: Bulk Metallic Glass, Crystallization kinetics, Activation Energy, Kissinger method, Johnson – Mehl – Avrami method
  • Maryam Mohri * Pages 12-20
    Amorphous Ti45Cu35Zr15Sn5 (at.%) thin-films metallic glass was prepared by non-reactive magnetron sputtering in pure argon at room temperature. The microstructural evaluation shows that the as-deposited thin films have a glassy structure. In this paper, the kinetics of isochronal and isothermal differential scanning calorimetry of Ti45Cu35Zr15Sn5 amorphous alloy was analyzed to understand the mechanism of crystallization. The crystallization process constituted of two exothermic transformations occurring from 723 to 863 K. The activation energy of the crystallization was obtained by the Kissinger-kahira-Sunose method. The results show that the activation energy of the Ti45Cu35Zr15Sn5 film for the first and the second crystallization steps were 370 and 300 kJ/mol, respectively. In the case of isothermal crystallization, the crystallization kinetics was modeled by the Johnson–Mehl–Avrami-Kolmogorov (JMAK) equation. The Avrami exponents were calculated to be about 2. The local Avrami exponents indicating that the crystallization mechanism of Ti45Cu35Zr15Sn5 freestanding thin films is three-dimensional growth with either a decreasing nucleation rate.
    Keywords: Thin film, Crystallization, metallic glass, Ti-Cu-Zr-Sn
  • Alireza Kolahi *, Meysam Pourshadloo, Yahya Palizdar Pages 21-31

    The austenite grain size has a significant influence on phase transformation and mechanical properties of bainitic steels. The martensite treatment including cold rolling and subsequent annealing of microstructures with high percentage of martensite is one of the most effective thermo-mechanical methods for the grain refinement in steels. The present study aims to investigate the effects of thermomechanical and austempering processes on the microstructure and mechanical properties of the medium carbon high aluminium nanobainitic steel. In this regard, nanostructured bainitic steels with lower carbon content (0.45 wt%) than conventional supper bainitic steel were cast and hot rolled. To obtain the bainitic structure the specimens were austenitized at 1030 °C for 20 min and quenched in water. The specimens were subjected to 20% reduction in thickness by cold rolling and subsequent annealing at 600 °C for 20 min. The specimens were austenitized and transformed isothermally at 340 °C and finally were quenched in water. The microstructure was characterized by X-ray diffraction (XRD), optical (OM) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) as well as tensile test for mechanical properties. The results showed that no significant changes were obtained in properties due to the increase in the rate of bainitic transformation and low changes in the austenite grain size. For specimens with a coarse austenite grain size (47 µm) the strength of 1279 MPa and elongation of 23% and for specimens with a fine austenite size (33 µm) the strength of 1231 MPa with a elongation of 19%, were obtained.

    Keywords: Bainitic Steel, Nano structure, Martensite process, Medium carbon high aluminum steel
  • Somayeh Khani, Hossein Salehi, Hamed Tavakoli, Mohammad Reza Aboutalebi * Pages 32-41
    In this study recovery of rare earth elements from a NdFeB magnet was investigated. The magnet was firstly demagnetized at 450°C followed by grinding and leaching in 2 M sulfuric acid, wherein the rare earth elements were precipitated as their sodium double sulfate. However, iron and boron as the main impurities remained in the solution. The REEs double sulfate was subsequently treated with oxalic acid to obtain REEs oxalate followed by calcination of the rare-earth oxalates at 950°C for 2 hours to produce rare-earth oxides. After leaching the REEs oxide in 0.5 M hydrochloric acid, solvent extraction was carried out using D2EHPA as the extractant. Results showed that selective extraction of Dy is possible at pH
    Keywords: Rare Earth Elements, NdFeB magnet, Solvent extraction, D2EHPA, Precipitation
  • Masumeh Seifollahi *, Seyed Mahdi Abbasi, Mehrdad Tavakoli, Seyed Mahdi Ghazi Pages 42-51

    The creation of γ' phase uniform distribution is very important on the performance of superalloys. The addition of secondary solution annealing stage to the conventional heat treatment process of the GTD-111 polycrystalline superalloy which is one of the useful industrial superalloys can lead to improving the microstructure of this alloy by decreasing the amount of eutectic phase and increasing the volume percent and modifying distribution of γ' phase. In this article, the effects of temperatures of 960, 980 and 1000 °C and times of 1, 2, 4 and 8 hrs on the microstructure of GTD-111 superalloy are investigated. Microstructural investigations by OM and SEM methods show the secondary solution heat treatment at temperature of 980˚C for 4 hrs leads to improving the microstructure with respect to decreasing the eutectic phase amount to 4 volume percent and increasing the γ' strengthening phase volume percent to 54%. Also, the morphology of γ' phase after this heat treatment is cuboidal with unimodal and homogenous distribution in the matrix phase. The microstructures of GTD-111 heat treated at other temperatures and times are discussed in the article.

    Keywords: GTD-111 superalloy, secondary solution heat treatment, γ' phase distribution, eutectic phase
  • Ali Mohammad Kolagar * Pages 52-64
    Precipitation-hardened nickel based superalloys are very difficult to weld in a defect-free manner due to the formation of hot cracks in the weld metal as well as liquation cracks in the heat affected zone. Laser Cladding has been recognized as the one of the most attractive and promising state of the art welding to improve weld quality and repair high cost components such as industrial turbine blades. In this study, IN625 used as the filler was deposited on IN738LC mechanical samples by laser. The microstructure and metallurgical defects such as oxide phases, porosities and cracks were investigated by optical microscope and scanning electron microscope. The low oxide phase and porosity were observed at the deposited layer. Furthermore, the hardness and tensile properties of the base metal and the deposited samples were evaluated at room temperature. The results have shown that the yield stress and tensile strength of the deposited samples campare well with base material (1.2%, 3.2%, respectively) while the average values of Hardness and ductility decreased significantly (11.0% , 33.3%, respectively).
    Keywords: Laser Cladding, Gas turbine blade Repairing, IN738LC Superalloy
  • Maryam Akhlaghi * Pages 65-74
    Synthesis of Ti3AlC2 MAX phase by MASHS Maryam Akhlaghia, Seyed Ali Tayebifarda, Esmaeil Salahib, Mehdi Shahedi Aslc, Gert Schmidtd Titanium aluminum carbide was prepared employing mechanically activated self-propagating high-temperature synthesis process. The formation mechanism of Ti3AlC2 MAX phase using elemental titanium, aluminum and carbon (graphite) powders synthesized via two different preparation methods, wave propagation and thermal explosion synthesis techniques, were investigated. The combustion reaction products were characterized by differential thermal analysis, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. Although Ti3AlC2 was recognized as the dominant synthesis product, in both techniques, the formation of TiC was also verified as a byproduct. The MAX phase produced in the tubular furnace (thermal explosion mode) was purer than that synthesized in the reaction chamber (wave propagation mode). The results disclosed that the formation of TiC and TiAl compounds have significant roles on the combustion synthesis of Ti3AlC2 MAX phase. Keywords: Mechanical activation, Self-propagating high-temperature synthesis, MAX phase, Ti3AlC2.
    Keywords: Mechanical activation, Self-propagating high-temperature synthesis, MAX phase, Ti3AlC2