فهرست مطالب
مجله مواد نوین
سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 40، تابستان 1399)
- تاریخ انتشار: 1399/06/01
- تعداد عناوین: 9
-
-
صفحات 1-12
آنیل فوق سریع یکی از روش های موثر در کنترل ریزساختار برای ریزدانه کردن فولادهاست. در این پژوهش فولاد کم کربن ابتدا تحت تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) قرار گرفته و سپس با نرخ حرارت دهی oC/s 200 تا چندین دمای مختلف در دو محدوده ی زیر دمای بحرانی (Ac1) و بین دمای بحرانی آنیل فوق سریع شدند. نتایج نشان می دهد که به علت افزایش دمای شروع تبلور مجدد حین آنیل فوق سریع، ریزساختار کاملا تبلور مجدد یافته در محدوده ی زیر دمای بحرانی اتفاق نمی افتد. آنیل فوق سریع فولاد کم کربن SPD شده تا دمای oC 730 باعث می شود که تقابل بین تبلور مجدد و دگرگونی فاز اتفاق بیافتد و باعث ریزدانه شدن ساختار شود. در این حالت ریزساختار فولاد حین آنیل فوق سریع شامل دانه های ریز فریت تبلور مجدد یافته است که فازهای آستنیت به طور ظریف و انبوه اطراف فریت قرار گرفته و حین سرد شدن به پرلیت تبدیل می شود. آستنیت های شکل گرفته در این حالت به نوعی باعث قفل شدن ریزساختار شده و پایداری حرارتی را حین آنیل فوق سریع تا دماهای بالاتر برای این فولاد به ارمغان می آورد.
کلیدواژگان: آنیل فوق سریع، تقابل، تبلور مجدد، دگرگونی فاز، دمای بحرانی -
صفحات 13-32
در این تحقیق هدف، بررسی اثر درجه رقت و لایه واسط بر مقاومت به سایش لایه روکش سخت پایه Fe-Cr-C جوشکاری شده به روش SMAW بر روی فولاد ساده کربنی St37 می باشد، به همین منظور شش قطعه فولاد ساده کربنی St37 در ابعاد10×200×300 میلی متر به عنوان فلز پایه انتخاب و عملیات روکش کاری روی سه نمونه بدون لایه واسط و روی سه نمونه با لایه واسط انجام شد. بعد از انجام عملیات جوشکاری، آزمون سختی و سایش روی نمونه ها انجام شد. بررسی نتایج آزمون سختی نشان داد که با افزایش تعداد لایه روکش سخت، مقدار سختی در هر دو سری نمونه (با لایه واسط و بدون لایه واسط) مقدار سختی افزایش یافت به گونه ای که در نمونه های بدون لایه واسط این مقدار از 50 راکول به 56 راکول و در نمونه های با لایه واسط از 31 راکول به 51 راکول رسید. همچنین سختی نمونه با یک لایه روکش سخت بدون لایه واسط 19 راکول از سختی نمونه با یک لایه روکش سخت با لایه واسط بیشتر شد. بررسی ریزساختاری نشان داد که تمامی نمونه ها دارای فازهای آستنیت، مارتنزیت و کاربید بوده اند و تنها تفاوت در میزان این فازها می باشد. نتایج آزمون سایش نشان داد که مقدار مقاومت به سایش در هر دو سری نمونه (با لایه واسط و بدون لایه واسط) با افزایش تعداد لایه های روکش سخت افزایش یافت به گونه ای که مقدار کاهش جرم برای نمونه های بدون لایه واسط از 022/0 گرم به 011/0 گرم و برای نمونه های با لایه واسط از 032/0 گرم به 019/0 گرم در مسافت 300 متر رسید. همچنین به دلیل استحاله آستنیت به مارتنزیت در اثر تغییرشکل پلاستیک ناشی از سایش، با افزایش مسافت لغزش روند افزایشی جرم کنده شده از جسم کاهش می یابد.
کلیدواژگان: درجه رقت، جوشکاری SMAW، لایه واسط، سایش -
صفحات 33-44
چگالی جریان آبکاری یکی از متغیرهای اساسی فرایند تولید برای کنترل ریزساختار و خواص پوشش های نانوکریستال ایجاد شده با فرایند آبکاری است. مکانیزم اثرگذاری این متغیر بر اندازه دانه های پوشش تک عنصری ممکن است متفاوت از پوشش آلیاژی باشد. برای بررسی این موضوع، پوشش های نیکل و نیکل-تنگستن با استفاده از فرایند آبکاری در محدوده چگالی جریان mA/cm2 90-15 روی زیرلایه مسی اعمال شدند. ساختار پوشش ها با پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به سیستم طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS) بررسی گردید. طبق نتایج حاصل، با افزایش چگالی جریان در پوشش های نیکل-تنگستن، درصد وزنی تنگستن کم شده و تا چگالی جریانmA/cm2 60، میانگین اندازه دانه ها در حدود nm 5 ثابت باقی ماند اما در مقادیر بیش از آن، افزایش چگالی جریان منجر به ایجاد پوشش با دانه های درشت تری شد. در مقایسه با اثر چگالی جریان آبکاری بر اندازه دانه های پوشش نانوکریستال نیکل-تنگستن، در پوشش نانوکریستال نیکل رفتاری متفاوت مشاهده شد به گونه ای که میانگین اندازه دانه های پوشش با افزایش چگالی جریان آبکاری در ابتدا طبق یک رابطه توانی معکوس کاهش یافته و پس از آن تغییر محسوسی نداشت. بر اساس اثر چگالی جریان و مقدار یون های تنگستن احیاء شده بر فرایندهای جوانه زنی و رشد، علت این تفاوت رفتار توضیح داده شد. همچنین با معرفی کمیت جریان نسبی احیاء و محاسبه آن با استفاده از منحنی های ولتامتری، چگونگی اثر چگالی جریان بر مقدار تنگستن در پوشش نانوکریستال نیکل-تنگستن مدل شد.
کلیدواژگان: اندازه دانه، پوشش نانوکریستال، چگالی جریان آبکاری، پوشش آلیاژی نیکل-تنگستن -
صفحات 45-58
در این تحقیق، غشاهای توسعه یافته الیاف توخالی پلی سولفون (PSF) به روش جداسازی فازی ساخته شده اند. از افزودنی های غیرحلال پلی اتیلن گلایکول (PEG) و پلی وینیل پیرولیدن (PVP) جهت افزایش تخلخل غشاها در محلول پلیمری استفاده شده است. غشاهای ریز متخلخل در ماژول های تماس دهنده غشایی گاز-مایع قرار گرفتند و برای نمزدایی جریان گاز نیتروژن از تری اتیلن گلایکول (TEG) استفاده شده است. غشاها با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، تست های تراوایی نیتروژن، درجه تخلخل کلی، فشار مرطوب شدن و فشار تخریب مشخصه یابی شدند. تصاویر SEM نشان داد که غشاهای تولید شده با افزودنی های PVP و PEG دارای ساختاری بسیار متخلخل با حفره های بند انگشتی بیشتر و نازک تر در مقایسه با غشای ساده می باشند. نتایج تست تراوایی نیتروژن نشان داد متوسط اندازه حفره تقریبا 112 نانومتر و تراوایی کلی GPU 16900 برای غشای توسعه یافته با PVP بدست آمده است. غشای توسعه یافته با PVP دارای درجه تخلخل کلی تقریبی 76% می باشد. غشاهای تولید شده با افزودنی ها به دلیل تشکیل ساختاری با حفره های بند انگشتی نازک تر و لایه اسفنجی ضخیم تر دارای فشار تخریب بالاتری نسبت به غشای ساده می باشند. نتایج تست جذب رطوبت نشان داد، در شدت جریان مایع ml/min250، غشای توسعه یافته با PVP دارای بیشترین میزان شار جذب رطوبت (m3/m2 s 7-10× 6/6) می باشد که تقریبا 10% بیشتر از شار غشای ساده و 5/6% بیشتر از شار جذب غشای تولید شده باPEG می باشد.
کلیدواژگان: غشا الیاف توخالی پلی سولفون، افزودنی غیرحلال، نمزدایی، تماس دهنده غشایی گاز-مایع -
صفحات 59-74فولادهای استحکام بالای پیشرفته (AHSS) نتیجه تلاش بسیار زیاد محققین در زمینه طراحی و توسعه ی فولادهای با استحکام بالا و شکل پذیری مناسب می باشند که جایگزین فولادهای متداول کوینچ و تمپر شده اند. این گروه از فولادها دارای ریزساختار های میکروکامپوزیتی شامل مخلوطی از فازهای بینیت، مارتنزیت و آستنیت هستند. درحقیقت این گروه از فولادها با کنترل میزان پیشرفت استحاله های فازی آستنیت به بینیت- مارتنزیت- آستنیت باقیمانده سخت گردانی می شوند که این موضوع وجه تمایز آن ها در مقایسه با فولادهای متداول کوینچ و تمپر کاملا مارتنزیتی می باشد. در پژوهش حاضر رفتار کششی فولاد کم آلیاژ سیلیسیم متوسط DIN 1.5025 در شرایط عملیات حرارتی کوینچ و پارتیشن بندی (Q&P) تک مرحله ای در دمای کوینچ oC250 (کمتر از دمای آغاز استحاله ی مارتنزیتی: oC275) برای زمان های پارتیشن بندی مختلف در محدوده ی 5 ثانیه تا 1 ساعت در مقایسه با شرایط کوینچ مستقیم بررسی شد. بررسی های ریزساختاری و همچنین تغییرات خواص مکانیکی به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ های لیزری و الکترونی روبشی در کنار الگوی پراش پرتو ایکس و آزمون های کشش و سختی سنجی انجام شد.بررسی های ریزساختاری نشان دهنده ی ایجاد ریزساختارهای میکروکامپوزیتی حاوی بینیت بدون کاربید-مارتنزیت- آستنیت باقیمانده در شرایط عملیات حرارتی کوینچ و پارتیشن بندی تک مرحله ای در مقایسه با ریزساختارهای کاملا مارتنزیتی کوینچ مستقیم است. افزایش کسر فاز آستنیت باقیمانده به مقدار بیشینه 8/17 درصد تا مدت زمان پارتیشن بندی 600 ثانیه موجب اصلاح شگرف رفتار کششی نمونه های میکروکامپوزیتی شده است. اصلاح شگرف رفتار مکانیکی با توجه به مدت زمان پارتیشن بندی نمونه های میکروکامپوزیتی نشان دهنده ی تاثیر به سزایی فاز آستنیت باقیمانده بر خواص کششی به واسطه اثر پلاستیسیته ی حاصل از استحاله ی فازی (TRIP) ناشی از تحول آستنیت باقیمانده به مارتنزیت پس از اعمال تنش های کششی می باشد.کلیدواژگان: فولاد کم آلیاژ سیلیسیم متوسط DIN 1، 5025، عملیات حرارتی کوئنچ مستقیم در آب، کوئنچ و پارتیشن بندی، ریزساختارهای میکروکامپوزیتی بینیت- مارتنزیت- آستنیت باقیمانده، پدیده ی TRIP
-
صفحات 75-90
با توجه به ویژگی های شاخص فلز لیتیم، مطالعات و پژوهش های زیادی در سال های گذشته در رابطه با فراوری و استخراج لیتیم از شورابه ها و منایع پگماتیتی آن انجام شده است. لپیدولیت، اسپودیومن، پتالیت و زینوالدیت از جمله معروف ترین و مهم ترین مینرال لیتیم هستند که از میان آن ها اسپودیومن، فراوان ترین مینرال پگماتیتی لیتیم به شمار می رود. رشد روز افزون تقاضا برای باتری های لیتیمی در سال های اخیر منجر به افزایش تولید لیتیم شده است. این مقاله بخشی از پژوهشی در رابطه با فراوری کانی های لیتیم است که در برنامه فرصت مطالعاتی در دانشگاه ادیت کاون (استرالیا) انجام شده است. در این مقاله ابتدا، روش های گوناگون استخراج و فراوری لیتیم از مینرال های آن مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه برخی از نتایج فرآیند تشویه سولفاتی کنسانتره اسپودیومن با سولفات سدیم در شرایط آسیاکاری مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد تشویه در دمای 1000 درجه سانتیگراد برای مخلوط 5 ساعت آسیاکاری سولفات سدیم-اسپودیومن، منجر به تشکیل فاز سولفات سدیم لیتیم (LiNaSO4) قابل حل در آب می شود. در کنسانتره اسپودیومن 5 ساعت آسیاکاری، تغییر فاز آلفا به بتا اسپودیومن در دمای کمتری نسبت به نمونه بدون آسیاکاری رخ می دهد. نتایج نشان داد، آسیاکاری نقش موثری در واکنش های مرحله تشویه در مخلوط سولفات سدیم-اسپودیومن دارد. محصولات کلسین بدست آمده از تشویه مخلوط 5 ساعت آسیاکاری در آب داغ قابل حل بوده و استفاده از آب داغ به عنوان عامل لیچینگ، مزایای زیادی دارد. میزان انحلال لیتیم در این پژوهش برای مخلوط 5 ساعت آسیاکاری پس از گرمایش در دمای 1000 درجه سانتیگراد به 93% رسید.
کلیدواژگان: آسیاکاری، سولفات سدیم، کنسانتره اسپودیومن، لیچینگ، مینرال های لیتیم -
صفحات 91-106
در این پژوهش، ابتدا امکان سنجی احیای آلومینوترمی تری اکسید مولیبدن با استفاده از ماکروویو در نمونه 10 گرمی بررسی شد و سپس تاثیر اندازه ذرات آلومینیوم بر احیای آلومینوترمی تری اکسید مولیبدن با استفاده از ماکروویو مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس محصولات واکنش به همراه بررسی های ترمودینامیکی نشان داد که احیای آلومینوترمی تری اکسید مولیبدن با تشکیل محصولات میانی Al2 (MoO4) 3 و MoO2 پیش رفته و محصولات نهایی واکنش شامل مولیبدن فلزی و اکسید آلومینیوم می باشد. در این پژوهش، جهت بررسی تاثیر اندازه ذرات عامل احیا کننده آلومینیوم بر محصولات واکنش، آلومینیوم در سه اندازه ذره متوسط 45، 100 و 150 میکرون تهیه و در نسبت استوکیومتری با تری اکسید مولیبدن مخلوط و پرس گردیده و در ماکروویو احیا شد. احیای نمونه ها در محیط ماکروویو نشان داد که با کاهش اندازه ذرات آلومینیوم، زمان لازم جهت احتراق و انجام واکنش احیا کاهش می یابد. الگوی پراش محصولات احیا نیز نشان داد که با کاهش اندازه ذرات آلومینیوم، تشکیل فازهای میانی MoO2 و Al2(MoO4) 3 کاهش یافته و عمدتا فلز مولیبدن و اکسید آلومینیوم به عنوان محصولات نهایی فرآیند احیا تشکیل می شود. در تحقیق حاضر، جهت بررسی تاثیر جرم نمونه بر احیای آلومینوترمی تری اکسید مولیبدن، سه جرم 10، 100 و 1000 گرم انتخاب گردید. جهت تهیه نمونه های 10 و 100 گرمی از روش فشردن پودر در قالب پرس استفاده شد و نمونه ها درون ماکروویو احیا گردیدند. در این تحقیق با توجه به عدم امکان فشرده سازی پودر با جرم 1000 گرم با استفاده از قالب و پرس و احیا آن در مایکرویو خانگی، برای تهیه این نمونه ها از روش ملات سازی و برای احیا آن ها از شعله اکسی استیلن بهره استفاده شد. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس نشان داد که با افزایش جرم نمونه، خلوص مولیبدن فلزی افزایش یافته و درصد مولیبدن باقی مانده در سرباره کاهش می یابد.
کلیدواژگان: اکسید مولیبدن، احیای آلومینوترمی، محصول میانی، ماکروویو، جرم نمونه -
صفحات 107-124اکسید روی (ZnO) به عنوان ماده نیمه رسانا با شکاف نواری مستقیم و پهن، اهمیت زیادی در ساخت قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورهای اثر میدانی و قطعات اپتو الکترونیکی نظیر دیود های نور گسیل و همچنین آشکار سازی نوری دارد. در این پژوهش با استفاده از لایه نشانی به روش سل - ژل، پوشش های لایه نازک از اکسید روی آلاییده شده با درصدهای مختلف منیزیم (6%، 8%، 10%) تولید شد. ایجاد لایه نازک به روش پوشش چرخشی بر زیر لایه سیلیکونی (Si/SiO2) و همچنین الکترود گذاری از جنس پلاتین بر روی زیر لایه صورت گرفت. به منظور سنتز ماده مذکور، لایه های آماده شده به مدت 6 ساعت در دمای C 560 قرار گرفت. مشخصه یابی لایه های نازک با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. نتایج حاصل از مطالعه و آنالیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده تشکیل نانو ساختار بهم چسبیده گل کلمی شکل است. در بررسی پراش پرتو ایکس نمونه ها، فازهای Mg+2، ZnO،MgO مشاهده شد. بررسی خواص الکتریکی - نوری نشان داد با افزایش شدت تابش نور، رسانایی الکتریکی نمونه ها افزایش می یابد. همچنین با بررسی حساسیت نوری مشاهده شد که در حالت 6% منیزیم حساسیت نوری بیشتر است.کلیدواژگان: منیزیم، اکسید روی، سل ژل، لایه نازک، خواص فتوالکتریکی
-
صفحات 125-136
مقاله حاضر سبوس برنج را به عنوان پیش‌ماده ای ارزان قیمت برای سنتز کربن فعال‌شده مورد بررسی قرار می دهد. سبوس برنج به عنوان ضایعات کشت برنج به شمار می رود. این ماده که نظر ظاهری ساختاری توخالی و شبه لوله ای دارد، علاوه بر اکسیدهای قلیایی، حاوی 16% سیلیسیوم و نیز ترکیبات کربنی است. وجود سیلیسیوم و کربن (در کنار سایر عناصر ارزشمند) سبب شده است که از بیش از 3 دهه پیش، این ماده به عنوان یکی از منابع تهیه کاربید سیلیسیوم مورد استفاده قرار گیرد. در این راستا و با توجه به نیاز فن آوری انرژی های تجدید پذیر (به ویژه باتری های لیتیمی و پیل های سوختی) و نیز صنعت مواد جاذب، بهره گیری از سبوس برنج به عنوان ماده اولیه سنتز کربن فعال مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این مقاله، کربن طی یک فرآیند ساده و اقتصادی و از طریق پیرولیز سبوس برنج در دمای C 400 به مدت 2 ساعت در اتمسفر هوا حاصل شد. سپس با استفاده از سدیم هیدروکسید، کربن به دست آمده فعال سازی و تا دمای C 800 درجه حرارت داده شد. مشخصه‌یابی کربن سنتزشده با روش‌های طیف‌سنجی رامان، اندازه‌گیری سطح ویژه، پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ عبوری روبشی صورت پذیرفت. نتایج نشان می دهد که در اثر به کارگیری این فرآیند، کربن فعال‌شده با مساحت سطح ویژه‌ی m2.g-1 580 و حفرات در محدوده مزومتری (با اندازه متوسط 10 نانومتر) از سبوس برنج به دست می آید.
کلیدواژگان: کربن فعال شده، سبوس برنج، مزومتخلخل، سیلیس
-
Pages 1-12
Ultra rapid annealing (URA) is an effective method to control and refinement of microstructure in steel. In this research, URA of severely deformed low carbon steel with the heating rate of 200 oC/s up to different subcritical and intercritical temperatures are performed. The results show that the recrystallization is not completed during URA in subcritical temperature range due to increase in start temperature of recrystallization. URA up to 730 oC leads to interaction between ferrite recrystallization and phase transformation, and consequent grain refinement. During URA, fine recrystallized ferrite grains are surrounded by fine massive austenite phases which are transformed to pearlites after cooling. These austenite phases pin the grain boundaries and lead to form thermally-stable microstructure in higher intercritical URA.
Keywords: Ultra-Rapid Annealing, Interaction, Recrystallization, Transformation, Critical Temperature -
Pages 13-32
In this research, the effect of degree of dilution and interlayer layer on the abrasion resistance of the hard-welded Co-layer of Fe-Cr-C based on SMAW method on the St37 steel carbon steel is studied. To this end, the St37 carbon steel element in the dimension of 10 × 300mm x 200mm was chosen as the base metal, and the SMAW welding operation was performed on three pieces with a hard coat electrode and no interlayer layers, and on three other pieces with a hard coated electrode and an interlayer layer. After welding, abrasion and hardness test was carried out on the samples. The results showed that with increasing the number of hard coating layers, the hardness increased in both series of samples (with intermediate layer and no interlayer layer). Microstructural analysis showed that all samples had austenite, martensitic and carbide phases, and the only difference was the amount of these phases. Also, the amount of wear resistance increased in both series of series (with intermediate layer and no interlayer layer) with increasing number of hard coating layers.
Keywords: Deree of Diution, SMAW Welding, Interface layer, Wear -
Pages 33-44
The current density of electroplating is one of the vital synthesis variables for control microstructure and properties of electrodeposited nanocrystalline coatings. The mechanism of its effect on the grain size of single element deposits may be different from alloy coatings. In order to evaluate this hypothesis, nickel and nickel-tungsten were electrodeposited on the copper samples by direct current plating at several current densities ranging from 15 mA/cm2 to 90 mA/cm2. The microstructure of the both type prepared coatings were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectrometry. It is observed by increasing the current density, the weight percentage of W in Ni-W coating decreased. Also the grain size of Ni-W coating was remained about 5 nm, independent of current density up to 60 mA/cm2. But beyond 60 mA/cm2 the coating with coarser grains was obtained as current density increased. In comparison, a different behavior was observed for the nickel coating, so that the average grain size was decreased according to inverse power relation with increasing current density up to 60 mA/cm2 and its change was not noticeable at current density beyond 60 mA/cm2. These behavioral difference was explained by the competition between current density and amount of reduced tungsten ions effects on nucleation and growth processes. Also, by introducing a relative reduction current and its calculating using voltammetry data, the effect of current density on the amount of tungsten in Ni-W nanocrystalline coating was modeled.
Keywords: Electrodeposition current density, Grain size, Nanocrystalline coating, Ni-W alloy coating -
Pages 45-58
In the present study, developed polysulfone (PSF) hollow fiber membranes were fabricated via a phase-inversion process. In order to enhance the membrane porosity, non-solvent additives such as polyvinylpyrrolidone (PVP) and poly ethyleneglycol (PEG) were introduced into the polymer solutions. The prepared membranes were used in the membrane contactor modules for dehydration of nitrogen gas stream by triethylene glycol (TEG). The membranes were characterized in terms of scanning electron microscopy (SEM), nitrogen permeation, overall porosity, collapsing pressure and wetting pressure. From SEM analysis, the membranes prepared by PVP and PEG presented a porous structure with smaller finger-like cavities compared to the plain membrane. Results of gas permeation test showed that the developed PSF-PVP membrane had mean pore size of 112 nm and N2 permeance of 16900 GPU. Due to open structure of the PSF-PVP membrane, a good overall porosity of about 76% was obtained. The prepared membranes by PVP and PEG showed higher collapsing pressure due to the formation of smaller finger-likes and a thicker spongy sublayer. From dehydration test at liquid flow rate of 250 ml/min, the maximum vapor absorption flux of 6.6×10-7 m3/m2 s was achieved for the PSF-PVP membrane which was about 10% and 6.5% higher than the flux of the plain membrane and PSF-PEG membrane, respectively.
Keywords: PSF hollow fiber membrane, Non-solvent additive, Dehydration, Gas-liquid membrane contactor -
Pages 59-74Advanced High Strength Steels (AHSS) are the result of a great effort by researchers to design and develop high strength steels with good formability, which can be replaced by the conventional quenched and tempered steels. In fact, this group of steels is hardened by controlling the phase transformation of austenite to different phases, which is quite different from conventional quenching and tempering steels with fully martensitic microstructure. In the present study, the tensile behavior of low alloy medium silicon DIN 1.5025 steel has been investigated under one step quenching and partitioning heat treatment (Q&P) at quenching temperature 250oC (below the martensitic start temperature: 275oC) for different partitioning times ranged from 5s to 1h compared to direct quenching condition. Microstructural studies, as well as changes in mechanical properties, were carried out by using laser and scanning electron microscopes, along with X-ray diffraction pattern and tensile and hardness tests, respectively. Microstructural studies indicate the formation of microcomposite microstructures containing carbide free bainite-martensite-retained austenite during Q&P heat treatment compared to fully martensitic microstructures. The results indicated that the retained austenite volume fraction increasing up to a maximum value of 17.8% after partitioning for 600s resulted in a superior improvement in the tensile behavior of the microcompositic samples. Superior improvement of mechanical behavior with respect to the partitioning time of microcompositic specimens indicates the beneficial effect of retained austenite phase on tensile properties according to the transformation induced plasticity effect (TRIP) mediated by the transformation of retained austenite to martensite during the tensile test.Keywords: low alloy medium silicon DIN 1.5025 steel, direct water quenching, quenching, partitioning, bainite-martensite-retained austenite microcompositic microstructure, TRIP effect
-
Pages 75-90
Due to significant characters of metallic lithium, many research and studies have been done on the extraction and processing of lithium form brine sources and its pegmatite deposits. Lepidolite, spodumene, petalite and zinnwaldite are the most important lithium minerals however, spodumene is the most abundant lithium minerals containing pegmatite. Lithium production has substantially increased in the past few years due to demand for lithium electronic batteries. This article is a part of research project entitled “lithium ore processing” which was undertaken during sabbatical leave at Edith Cowan University (Australia). Different processes and routs for extraction of lithium form its minerals are studied in this article. Some results of sulfation roasting with sodium sulfate for spodumene concentrate are investigated in this article under ball milling conditions. The experimental results showed that roasting reactions at temperature of 1000 ºC results in formation of the water-soluble phase, i.e. lithium sodium sulfate (LiNaSO4), in the 5 h milled mixture of sodium sulfate-spodumene. The α to ß phase transition in the spodumene concentrate occurred at lower temperature in 5 h milled samples comparing to the un-milled sample. The results showed that ball milling plays significant role in the roasting reactions stage for spodumene-sodium sulfate mixture. The produced calcine from roasting of 5 h milled mixture of spodumene-sodium sulfate can dissolve in hot water during leaching stage and water has significant advantages as leachant agent. The dissolution of lithium reached to 93% for the 5 h milled samples after heating at 1000°C in this research.
Keywords: Ball milling, Leaching, Lithium minerals, Spodumene concentrate, Sodium sulfate -
Pages 91-106
Feasibility of aluminothermic reduction of molybdenum trioxide by microwave oven and then the effect of aluminum powder particle size and size of the sample on the reduction process was studied. XRD patterns and thermodynamic studies indicated that aluminothermic reduction of molybdenum oxide progressed through the formation of intermediate phases such as Al2 (MoO4)3 and MoO2, where the final products were elemental Mo and Al2O3. Effect of aluminum powder particles size on reduction process, aluminum powder with three different average sizes of 45, 100 and 150 microns were mixed with the molybdenum oxide in stoichiometric ratio and reduced in microwave. Results revealed that by decreasing particle size of the Al powders, the time required for both combustion and reduction processes decreased. XRD pattern revealed that undesired phases of molybdenum dioxide (MoO2) and aluminum molybdate Al2(MoO4)3 decreased by decreasing alumunim particles size and mostly Mo and Al2O3 were detected as final products. In order to investigate the effect of sample’s weight on the aluminothermic reduction of molybdenum oxide, three samples with the weight of 10, 100 and 1000 g were selected. The samples with 10 and 100 g weight were prepared by pressing in a die and were reduced in microwave. For the large sample, a traditional brick fabrication method was used and the reduction process was initiated by the help of oxyacetylene firing. XRD results showed that by increasing the mass of system, the amount of metallic Mo in molten metal was increased and decreased in slag phase.
Keywords: Molybdenum oxide, Aluminothermic reduction, Intermediate phase, Microwave, Sample’s mass -
Pages 107-124Zinc oxide (ZnO), which is considered to be a semiconductor material with a straight and wide band gap is great importance in optoelectronic components such as field-effect transistors and such light-emitting diodes as well as optical detecors. In this study, thin film magnesium doped zinc oxide layers with samples containing 6%, 8%, 10% magnesium have been performed by Sol-gel method.The thin film layer was created by spin coating method on silicone base substrate (Si/SiO2). Platinum electrodes are used for electrical connection. In order to synthesize the substance, the prepared layers were placed at 560 °C for 6 hours. The detection of thin film layers are investigated using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) imaging. The results of the analysis of scanning electron microscopy images show the formation of a cohesive nanostructured structure. In the study of X-ray diffraction of the samples, Mg+2, ZnO and MgO phases were formed. Examination of photo-electrical properties showed that the conductivity of the samples is increased with increasing intensity of ambient light intensity which is suitable for ambient light sensing. In addition, it’s shown that the optical sensitivity is higher in the 6% magnesium consentration.Keywords: Magnesium, Zinc Oxide, Sol-Gel, Thin Film Layer, Photo-Electrical Properties
-
Pages 125-136
Rice husk (RH) is considered as the starting material for synthesis of materials such as silicon carbide. The use of this material as a low-cost resource for production of low-cost and high capacity anode materials is becoming a trend due to the availability of this material on a worldwide scale. Following this trend, this manuscript focuses on the synthesis of activated carbon (AC) from rice husk. Activated carbon was synthesized by pyrolysis of RH under air atmosphere at 400 C for 2 hours followed by NaOH treatment and heating to 800 C for activation. Formation of the activated carbon was confirmed through XRD measurements. Products were characterized morphologically. A mesoporous structure with a high surface area of 580 m2.g-1 (determined through BET measurements) is formed. Detailed analysis discloses the fact that the pore size is in the range of hundreds of nanometers to about one micron which makes the material suitable for application in lithium-ion batteries.
Keywords: Activated Carbon, Rice Husk, Mesoporous, Silica
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.