فهرست مطالب

مواد نوین - سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 42، زمستان 1399)

مجله مواد نوین
سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 42، زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/21
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید وحید حسینی*، علی اکبر ثقفی صفحات 1-16

    در موتورهای دیزل دریایی با نسبت توان به وزن بالا، چندراهه دود به صورت آب خنک طراحی و ساخته می شود تا ضمن افزایش عملکرد و ایمنی کابین شناور، نرخ انتقال حرارت از مجموعه اگزوز موتور افزایش یابد. در یکی از موتورهای دیزل دریایی پرسرعت پس از گذشت 417 ساعت از کارکرد موتور، چندراهه دود آلومینومی آب خنک به علت ایجاد حفره در جداره بین راهگاه های دود و آب، دچار نشتی آب به داخل اتاق احتراق شده است. این پژوهش به بررسی علل خرابی این چندراهه دود می پردازد. نتایج نشان می دهد که خفگی ناشی از جوشش باعث بوجود آمدن ترک اولیه حرارتی در چندراهه دود شده است. پدیده خفگی بدلیل بوجود آمدن حباب روی سطوح داغ و تشکیل لایه های بخار آب باعث کاهش انتقال حرارت سطح و افزایش موضعی دما در چندراهه دود شده است. این پدیده ناشی از کاهش سرعت سیال خنک کننده بدلیل وجود زایده های ریختگی و گاها بسته شدن مسیر آب بوجود آمده است که با توجه به افزایش دمای چندراهه دود در فرایند ارتقا تشدید شده است. یافته ها نشان می دهد اگرچه پدیده جوشش دلیل اصلی شروع ترک در چندراهه دود است، ولی رشد حفره ها در قطعه ریخته گری شده آلومینومی تحت یک مکانیزم الکتروشیمیایی صورت گرفته تا به مرور زمان باعث نشت سیال خنک کننده به داخل موتور شود.

    کلیدواژگان: تحلیل خرابی، ترک خوردگی، چندراهه دود، پدیده جوشش، موتور دیزل دریایی
  • غلامرضا ابوطالبی، حمیدرضا ابراهیمی*، حسین امامی، سعید دانشمند، غلامرضا امیری صفحات 17-30

    در این مطالعه از روش هم رسوبی با در نظر گرفتن دو متغیر برای ساخت نانو ذرات NiFe2O4 بهره گرفته شده است. دو متغیر روش سنتز یکی شیب دمایی رسیدن به دمای عملیات حرارتی C° 500 شامل C/sec° 10 ، C/sec° 35 و C/sec° 60 و دیگری  فشار اکسیژن خالص به عنوان اتمسفر عملیات حرارتی به مدت یک ساعت در  psi5/0،  psi1 و psi5/1 می باشد. به این ترتیب نه نمونه به دست آمده است که در بین آن ها، نمونه با بهترین پاسخ حسگری به فرمالدیید(  نمونه با شیب دمایی  C/sec° 10 و فشار اکسیژن خالص psi1)، مورد مطالعه ساختاری قرار گرفته است. برای بررسی ساختار این نانو ذرات، از آزمایش های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و طیف نشری فلویورسانس پرتو ایکس استفاده شده است. آزمون پراش پرتو ایکس، تشکیل فاز فریت نیکل را تایید می کند. آزمایش های میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری، نانو ساختار بودن فریت نیکل را تایید می نماید. آزمایش طیف نشری فلویورسانس پرتو ایکس، نسبت فرمولی ارایه شده NiFe2O4 را تایید می کند. خاصیت حسگری NiFe2O4 در برابر گاز فرمالدیید، در دمای 100 درجه سانتی گراد بررسی شد. برای آزمون حساسیت پذیری نانوحساسه ها از یک سیستم آزمایشگاهی با قابلیت کنترل دما و رطوبت با حجم 5 لیتر استفاده شده است. این سیستم مجهز به یک گرم کن حساسه با کنترل دما برای گرم کردن حساسه ها می باشد. برای این نانو حساسه با بهترین پاسخ به فرمالدیید در دمای 100 درجه سانتی گراد به ثبت رسیده است. در این راستا رابطه بین غلظت گاز فرمالدیید (از ppm20 تا ppm200) و تغییر مقاومت نانو حساسه مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: نانو ذرات NiFe2O4، حساسیت پذیری، شیب دمایی، گاز فرمالدئید، عملیات حرارتی
  • خلیل الله قیصری*، چونگ کیم انگ صفحات 31-44
    در این پژوهش، اثر لایه نشانی مورب بر ویژگی های لایه نازک آلیاژ آهن-کبالت با ترکیب شیمیایی Fe90Co10 تولید شده به روش کند و پاش مورد ارزیابی قرار گرفت. لایه نشانی در دو زاویه نشست صفر و 42 درجه صورت گرفت. ساختار بلوری لایه-های نشانده شده به کمک روش پراش سنجی پرتو ایکس (XRD) ارزیابی گردید. ویژگی های استاتیک و دینامیک مغناطیسی نیز به ترتیب از روی حلقه مغناطش و طیف نفوذپذیری تعیین گردید. نتایج ارزیابی ها نشان می دهد که گرچه در هر دو شرایط لایه نشانی، الگوهای پراش مشابه با جهت گیری ترجیحی (110) در فاز نانوساختار BCC آلیاژ آهن-کبالت شکل گرفته، اما پارامتر شبکه آنها به صورت قابل توجهی متفاوت است. لایه نشانیده شده در زاویه نشست °42، پارامتر شبکه کوچکتری را نشان می دهد. علاوه بر این، حلقه های M-H کاملا متفاوتی در جهات آسانگرد و سخت گرد این لایه مشاهده می-شود که نشان دهنده حضور میدان ناهمسانگردی مغناطیسی بزرگی در این لایه است (بزرگتر از Oe 60). در نتیجه آن، بسامد تشدید فرومغناطیسی به بزرگیGHz 71/5 در لایه نشسته شده در شرایط لایه نشانی مورب به دست آمده که به صورت قابل توجهی بزرگتر از مقدار مشاهده شده در لایه نشسته شده در شرایط لایه نشانی عمودی است (GHz 843/0). همچنین، پایداری حرارتی خوبی در لایه های نشسته شده، در محدوده دمایی 330 تا K 420 مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: روش کند و پاش، لایه نشینی در شرایط مورب، ناهمسانگردی مغناطیسی، لایه نازک آهن-کبالت، بسامد تشدید فرومغناطیس
  • ابوالحسن نجفی*، غلامرضا خلج، کورش نعمتی پور صفحات 45-62
    نانو ذرات مغناطیسی به دلیل خواص منحصر به فرد و کاربردهای بالفعل و بالقوه ای که دارند، طی سالیان اخیر مورد موضوع تحقیقات زیادی بوده اند. از جمله مهمترین کاربردهای این نانو ذرات می توان به کاربردهای پزشکی از جمله کاربردهای هایپرترمیا و دارو رسانی هدفمند و نیز کاربردهای مخابراتی و دفاعی مانند جاذب های امواج الکترومغناطیس، اشاره نمود. در این مطالعه، روش میکرو امولسیون به عنوان یک روش سنتز آسان و امیدوار کننده برای تهیه نانوذرات FeCo مغناطیسی با نسبت های مختلف Fe / Co استفاده شد. برای این منظور، یک سیستم میسلر اعمال شد و واکنش احیای نمک Fe و Co در فضاهای محدود در فاز مایع انجام شد. آزمایش جذب امواج الکترومغناطیسی برای تعیین نمونه جذب کننده بهینه انجام شد. نتایج نشان داد که نمونه ای که در نسبت وزن آهن به کبالت برابر 70به30 تهیه شده است دارای مورفولوژی کروی یکنواخت با اندازه ذرات متوسط کمتر از 10 نانومتر است. ارزیابی ویژگی مغناطیسی نمونه های سنتز شده نشان داد که نانوذرات Fe70Co30 بیشترین اشباع مغناطیسی emu g-1 115 را به خود اختصاص داده اند. علاوه بر این، جذب الکترومغناطیسی این نمونه به dB 1/8- در 16 گیگاهرتز اندازه گیری شد که در پایین ترین سطح در مقایسه با سایر نمونه ها بود که اثر قابل توجه نسبت وزنی Fe / Co را بر خواص مغناطیسی نهایی سیستم آلیاژ، آشکار می کند.
    کلیدواژگان: سنتز، نانو ذرات مغناطیسی، میکروامولسیون، جذب امواج الکترومغناطیسی
  • سمانه واحدی، مرتضی ثقفی یزدی*، احمد رزاقیان آرانی صفحات 63-80
    در این پژوهش، با بهره گیری از روش هیدروترمال، الکترودهایی برای به کارگیری به عنوان ابرخازن ساخته شد. به کمک تغییر نسبت یون های فلزی Al+3/Co+2/Ni+2 ، الکترود Al0.5Co0.5Ni2O4 با نسبت مولی 1:1:2 برای یون های Al+3/Co+2/Ni+2 با بیشترین ظرفیت خازنی به دست آمد، که الکترود NiCoAl نامیده شد. با تغییر زمان (2، 5 و 20 ساعت) و دمای فرایند هیدروترمال (150 و 180 درجه سانتی گراد) عملکرد الکترودهای ساخته شده تغییر یافت و در نتیجه ی آن، الکترود NiCoAl سنتز شده در دمای 150 درجه سانتی گراد برای مدت زمان 5 ساعت با ظرفیت F g-1 1473 در چگالی جریان A g-1 8 به عنوان بهترین الکترود ساخته شده معرفی شد. با افزودن گرافن به مواد سازنده الکترود، الکترود NiCoAl-rGO ساخته شده در دمای°C 150، ظرفیت بیشینه F g-1 2362 در چگالی جریان برابر A g-1 8 را از خود نشان داد. به کمک آنالیزهای ساختاری آزمون پراش اشعه X (XRD) و طیف فوریه مادون قرمز (FTIR) حضور مواد سازنده در ساختار تایید شد و با انجام آنالیز میکروسکوپ الکترونی-روبشی (FE-SEM)، ساختار نانو صفحه ای و گل مانند الکترود NiCoAl و حضور گرافن در ساختار الکترود NiCoAl-rGO مشاهده شد. به منظور تشخیص چگونگی عملکرد الکتروشیمیایی، الکترودها تحت آزمون های سیکل چرخه ای (CV)، شارژ و دشارژ گالوانواستات (CD) و آزمون امپدانس الکتروشیمیایی(EIS) قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، گرافن، ابرخازن، هیدروترمال، الکتروشیمی
  • فرساد فرقانی، محسن مهدیزاده*، معصومه رعیت پور صفحات 81-94
    سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738LC به طور گسترده در کاربردهای با تنش و دماهای بالا استفاده می شود. در طی قرارگیری در شرایط بحرانی سرویس، ریزساختار این آلیاژ تحت انواع مکانیزم های تخریب از قبیل درشت شدن رسوبات γ′، تشکیل شبکه ی پیوسته ی کاربیدهای مرزدانه ای، تجزیه کاربیدهای MC و تشکیل فازهای مضر قرار می گیرد. تجزیه کاربیدهای اولیه به طور معمول در زمان های طولانی قرارگیری در دماهای بالا رخ داده و در کنار سایر مکانیزم های زوال ریزساختاری، افت خواص مکانیکی قطعه را موجب می شود. در پژوهش حاضر واکنش تجزیه کاربیدهای MC در پره های کارکرده با تاریخچه سرویس و شرایط عملیات حرارتی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین تغییرات ترکیب شیمیایی نواحی کاربیدی در نمونه های مختلف اندازه گیری شده و با عمر باقیمانده ی خزشی مقایسه شده است. از آنجا که واکنش تجزیه کاربیدهای MC به کاربیدهای M6C/M23C6 تقریبا بازگشت ناپذیر بوده و کمتر متاثر از تاریخچه ی بازسازی و عملیات حرارتی نمونه می باشد، مطالعه ی تجزیه کاربیدی در ریزساختار سوپرآلیاژ IN738LC اطلاعات ارزشمندی در رابطه با وضعیت قطعه تحت سرویس بوده فراهم خواهد آورد. علاوه بر این، نتایج حاضر روش مطالعه نواحی چند فازی در اطراف کاربیدهای MC اولیه را به عنوان روشی سودمند برای ارزیابی میزان زوال ریزساختاری و خواص مکانیکی این سوپرآلیاژ پیشنهاد می کند.
    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ IN738LC، کارکرد طولانی مدت، مشخصه های ریزساختاری، تجزیه کاربی
  • گوهر رنجبری، علی دنیوی، مهرداد شهباز* صفحات 95-105

    اکستروژن گردابی یک روش تغییر شکل پلاستیک شدید است که اعمال همزمان کاهش سطح مقطع و پیچش حول محور طولی قطعه کار، در داخل قالب همگرای ثابت منجر به تجمع مقادیر بالایی از کرنش در نمونه می شود. با توجه به قابلیت های فراوان این فرآیند از قبیل ایجاد کرنش بالا در یک پاس، سادگی و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و یکنواختی نسبی توزیع کرنش، در این کار تحقیقی اثر همزمان کاهش سطح مقطع، زاویه پیچش و منحنی شیار بر روی کرنش موثر میانگین، فاکتور آسیب بیشینه و نیروی حالت پایدار فرآیندی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهند مقدار کرنش موثر میانگین با افزایش مقادیر کاهش سطح مقطع و زاویه پیچش افزایش یافته و برهم کنش معناداری میان فاکتورهای مذکور وجود دارد. بیشترین مقدار فاکتور آسیب در سطح قطعه کار مشاهده می شود که با توجه به مقادیر تنش میانگین مثبت در این نقاط می توان گفت ترکهای به وجود آمده احتمالی، در اثر تنش کششی انتشار خواهند یافت. کاهش سطح مقطع و زاویه پیچش از فاکتورهای تاثیر گذار بر نیروی حالت پایدار فرآیندی بوده و منحنی شیار تاثیر چندانی برآن ندارد. بیشترین مقدار فاکتور آسیب در قالبی با دندانه های منحنی با کاهش سطح مقطع 30% و زاویه پیچش 30 درجه مشاهده می شود.

    کلیدواژگان: اکستروژن گردابی، کرنش موثر میانگین، زاویه پیچش، انحنای خطوط لغزش، آسیب
  • محمدعلی امیدی فر، بابک هاشمی*، محسن بابایی صفحات 107-122

    امروزه باتری های قابل شارژ مانند باتری های لیتیوم یون در صنایع مختلف به کار گرفته شده است. در این باتری ها مساله مهم ایجاد چگالی انرژی و چگالی توان بالا می باشد. از جمله عوامل موثر بر این موضوع نوع کاتد بکار رفته در ساخت باتری های لیتیم یون می باشد. یکی از ترکیبات مورد توجه در سال های اخیر ماده کاتدی LiFePO4 است. در این پژوهش ماده کاتدی LiFePO4 به روش حالت جامد از مواد اولیه (NH4) H2PO4، FeC2O4.2H2O، Li2CO3 سنتز گردید و به منظور بهبود نفوذ ضعیف یون لیتیوم و افزایش ظرفیت باتری در نرخ های بالای شارژ/ دشارژ عناصر ایتریم و نیودیم به ترکیب اضافه گردید. در این پژوهش از آنالیز TGA-DTA برای بررسی دماهای انجام واکنش تجزیه مواد اولیه و هم چنین تعیین دمای سنتز ترکیب، از تصاویر SEM به منظور بررسی ریزساختار و مورفولوژی ذرات و از آزمون های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمایی، ولتامتری چرخه ای و سیکل های شارژ/ دشارژ به منظور بررسی رفتار الکتروشیمیایی نمونه های مورد آزمایش استفاده شده است. با توجه به نتایج تحقیق مشخص گردید سنتز دو مرحله ای ترکیب LiFePO4  همراه با درصدهای بهینه اکسیدهای ایتریم و نیودیم به عنوان دوپنت می تواند هدایت الکتریکی و یونی ماده را بهبود بخشد. از بین نمونه های سنتز شده با درصدهای متفاوت ایتریم و نیودیم نمونه LiFe99.54Y0.4Nd0.06PO4/C با عملکرد الکتروشیمیایی و ریزساختار مناسب و بیشترین ظرفیت نهایی mAh/g 113  به عنوان نمونه بهینه انتخاب گردید.

    کلیدواژگان: الکتروشیمیایی، ایتریم، باتری لیتیوم یون، حالت جامد، نئودیم، LiFePO4
|
  • SEYEDVAHID HOSSEINI *, AliAkbar Saghafi Pages 1-16

    In marine diesel engines with high power to weight ratio, water-cooled exhaust manifolds are designed and manufactured to achieve a good heat transfer in exhaust system with appropriate safety and reliability in engine room. In one of high-speed marine diesel engine after 417 hours operation, water was leaked from aluminum alloy exhaust manifold due to cavity creation between coolant and gas port walls. This paper investigates the root cause analysis of this exhaust manifold failure using fishbone diagram. Results showed that film boiling was accrued on damaged surface. In this region, surface was completely covered by a continuous stable vapor film. So, heat flux of this area reached a minimum and surface temperature was increased locally. The root cause of this phenomena was decreasing or blocking of water flow due to some unwanted casting burr. Although the film boiling nucleated thermal crack on surface, but cracks and cavities propagated under an electro-chemical mechanism until coolant leakage.

    Keywords: Root Cause Analysis, Cavity Nucleation, Exhaust Manifold, Film Boiling, Marine Diesel Engine
  • GholamReza Abutalebi, HamidReza Ebrahimi *, Hosein Emami, Saeed Daneshmand, GholamReza Amiri Pages 17-30

    In this study, NiFe2O4 nanoparticles, with respecting two variables, were prepared through co-precipitation. These two variables are the temperature gradient reaching the temperature of the heat treatment of 500 °C at 10°C/sec, 35°C/sec and 60 °C/sec and the pure oxygen pressure as the heat treatment atmosphere for one hour, at 0.5 psi, 1 psi, and 1.5 psi. So, we found 9 samples, that the sample with the best sensitivity response to formaldehyde (sample with 10°C/sec heat treatment and 1 psi pure oxygen pressure) was characterized. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transition electron microscopy (TEM) and X-ray fluorescence (XRF) experiments were used to study the structure of these nanoparticles. X-ray diffraction experiment has verified formation of nickel ferrite phases. Furthermore, scanning electron microscopy and transition electron microscopy experiments confirmed that the ferrite was indeed a nano-structure. Finally, NiFe2O4 formula ratio was derived by X-ray fluorescence experiment. The sensitivity property of NiFe2O4 nanoparticles for formaldehyde gas detection was studied at 100 °C. For testing the sensitivity of nanosensors, a laboratory 5 liters system was used with temperature and humidity control. This system equipped with a temperature control heater for heating sensors. Relationship between gas concentration (from 20 ppm to 200 ppm) and resistance change of nano sensor with the best response to formaldehyde was investigated.

    Keywords: NiFe2O4 Nano Particles, Sensitivity, Temperature gradient, Formaldehyde Gas, Heat Treatment
  • Khalilollah Gheisari *, Chong Kim Ong Pages 31-44
    In the present work, the effect of oblique deposition on the properties of the Fe-Co alloy thin film with the composition of Fe90Co10 was investigated in detail. The films were deposited at the incident angle of 0° and 42° using the sputtering technique. The crystalline structure of the deposited films was evaluated via the X-ray diffraction method. The static and dynamic magnetic characteristics were determined from magnetization loops and permeability spectra, respectively. The results show that although the similar diffraction patterns with (110) preferred orientation in the nanocrystalline BCC phase of Fe-Co alloy have been obtained at both deposition conditions, their lattice parameter is noticeably different. The film deposited at the incident angle of 42° shows a lower lattice parameter. In addition, this film shows obviously different easy axis and hard axis M-H loops indicating the existence of a high magnetic anisotropy field (more than 60 Oe). As a result, the ferromagnetic resonance frequency as large as 5.71 GHz is obtained in the obliquely deposited film that is significantly higher than that observed for the normally deposited film (0.843 GHz). Furthermore, good thermal stability is observed for the as-deposited films in the temperature range of 330-420 K.
    Keywords: Sputtering technique, Oblique deposition Magnetic anisotropy, Fe-Co thin film, Ferromagnetic resonance frequency
  • Abolhassan Najafi *, Gholamreza Khalaj, Kourosh Nematipour Pages 45-62
    Due to their potential and practical applications, magnetic nanoparticles have been the subject of many researches in recent years due to their potential and practical applications. Among which, their medical applications (e.g: hyperthermia and targeted drug delivery), defensive and communications usages (e.g: electromagnetic waves absorbents) can be mentioned. In this study, the microemulsion method as a facile and promising synthesis method was employed in order to prepare magnetic FeCo alloy nanoparticles with several Fe/Co weight ratios. For this purpose, a micellar system was applied and the reaction of Fe and Co salts reduction was proceeded in the confined spaces in liquid phase. The electromagnetic waves absorption test was conducted to determine the optimum absorbent sample. The results showed that the sample of prepared in the weight ratio of 70:30 possesses a uniform spherical morphology with an average particle size of less than 10 nm. The evaluation of magnetic property of the synthesized samples showed that Fe70Co30 nanoparticles dedicated the highest magnetic saturation of 115 emu g−1. In addition, the magnitude of electromagnetic absorption (return loss) of this sample was measured to be −8.1 dB at 16 GHz which was at the lowest level compared with other samples highlighting the significant effect of Fe/Co weight ratio on final magnetic properties of the alloy system
    Keywords: synthesis, Magnetic nanoparticles, Microemulsion, Electromagnetic waves absorption
  • Samaneh Vahedi, Morteza Saghafi Yazdi *, Ahmad Razaghian Arani Pages 63-80
    In this study, using Hydrothermal method, electrodes were synthesized to be used as supercapacitors. Using the alteration ratio of Al+3/Co+2/Ni+2 metal ions, Al0.5Co0.5Ni2O4 electrode with a molar ratio of 1:1:2 for Al+3/Co+2/Ni+2 ions, the highest capacitance was obtained, which was called the NiCoAl electrode. With the change of time (2, 5 and 20 hours) and the temperature of the hydrothermal process (150 and 180 °C), the performance of the manufactured electrodes changed, and as a result, the NiCoAl electrode synthesized at 150 °C for a period of 5 h, the capacity of 1473 F g-1 in the current density of 8 A g-1 was obtained as the best electrode made. By adding graphene to the electrode's constituent materials, the NiCoAl-rGO electrode, synthesized at 150 °C showed a maximum capacity of 2364 F g-1 at a current density equal to 8 A g-1. With the help of structural analysis of X-ray diffraction test (XRD) and infrared spectrum (FTIR), the presence of constituent materials in the structure was confirmed, and the presence of graphene in the NiCoAl-rGO electrode structure was observed. In order to determine how electrochemical performance works, the electrodes were subjected to cycles (CV), Galvanostatic charge and discharge (CD), and electrochemical impedance (EIS) tests.
    Keywords: Nanocomposite, Graphene, Supercapacitor, Hydrothermal, Electrochemistry
  • Farsad Forghani, Mohsen Mehdizadeh *, Masoume Rayatpour Pages 81-94
    IN738LC nickel-based superalloy is widely used in different high-stress and high-temperature applications. During the service exposure, the microstructure of this alloy undergoes various damage mechanisms such as coarsening of γ′ precipitates, formation of continuous carbide network at grain boundaries, decomposition of MC carbides, and precipitation of detrimental phases. Decomposition of primary MC carbides usually occurs during the long-term high-temperature exposure and results in the reduction of mechanical properties. In the current study, the reaction of MC carbides decomposition is investigated in the microstructure of different gas turbine blades with different heat treatment and operational history. The changes in the composition of carbide regions are analyzed for different blades and compared with their remained creep lives. Since the decomposition of MC carbides to M23C6/M6C carbides is a mostly irreversible reaction, it is less affected by heat treatment and rejuvenation processes, and thereby it provides more valuable information for lifetime assessment and damage analysis of the exposed IN738LC samples. Moreover, the results of current work suggest that analyzing the multi-phase regions around primary MC carbides can be considered as an efficient method to evaluate the microstructural and mechanical degradation of in-service components.
    Keywords: IN738LC superalloy, Long-term service, Microstructural characteristics, Carbide decomposition reaction
  • Gohar Ranjbari, Ali Doniavi, Mehrdad Shahbaz * Pages 95-105

    Vortex extrusion (VE) is a new severe plastic deformation method that simultaneous reduction in area and twisting around the longitudinal axis of the workpiece, within the fixed convergent die, leads to the accumulation of high amounts of strain on the sample. Due to the many capabilities of this process such as creating high strain in a pass, simplicity and no need for complex equipment and homogeneity of strain distribution, in this paper, the simultaneous effect of reduction in area, twist angle and curvature of slip lines on the mean effective strain, maximum damage factor and the steady state load of the process were investigated. The results showed that the mean effective strain value increased with increasing reduction in area and twist angle and there is a significant interaction between mentioned factors. The maximum damage factor was observed at the surface of work piece, which according to the values of positive mean stress in these points it can be said that the possible initiated cracks propagate under tensile state of stress. Reduction in area and twist angle are the effective factors on steady state load of process but the curvature of the slip lines does not have much effect on it. Maximum of damage factor was determined for VE die with curved streamlines, reduction in area equal to 30% and twist angle of 30 degree.

    Keywords: Vortex extrusion, Mean effective strain, Twist angle, Curvature of slip lines, Damage
  • M.A. Omodifard, Babak Hashemi *, Mohsen Babaiee Pages 107-122

    Rechargeable batteries such as lithium ion batteries have been used in various industries. In these batteries, the important issue is high energy and power density. One of the important factors affecting this issue is cathode material. LiFePO4/C has been interested as an excellent compounds in recent years. In this study, LiFePO4/C was synthesized by solid state method from raw materials (NH4) H2PO4, FeC2O4.2H2O, Li2CO3 and super pure carbon and in order to improve the weak diffusion of lithium ion and increase the battery capacity at high charge/discharge rates, yttrium and neodymium were added to the LiFePO4/C composite. In this study, TGA-DTA analysis was used to investigate the reaction temperatures of the raw materials and also to determine the synthesis temperature of the compound. SEM images were used to study the microstructure and morphology of the particles and impedance, cycling and cyclic voltammetry tests were used to investigate the electrochemical behavior of the samples. According to the results of this study, it was found that two-step synthesis of the doped samples with yttrium and neodymium ions improves ionic and electrical conductivity of the samples. From the samples synthesized with different percentages of yttrium and neodymium, LiFe99.54Y0.4Nd0.06PO4/C sample with the best electrochemical performance and maximum capacity (113 mAh/g) was selected as the optimal sample.

    Keywords: Electrochemical, LiFePO4, Lithium Ion Battery, Neodymium, Solid State