فهرست مطالب

International Journal of iron and steel society of Iran
Volume:20 Issue: 2, Summer and Autumn 2023
- تاریخ انتشار: 1403/09/02
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحات 10-14
در این تحقیق تاثیر تشکیل دلتا فریت و جداسازی عناصر آلیاژی بر مکانیسم ترک لبه بر روی سطح فولاد زنگ نزن AISI304L حین نورد گرم در شرکت فولاد آلیاژی ایران مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) با دو آشکارساز SE و BSE و آنالیز EDX برای بررسی نواحی اطراف ترک استفاده شد. نتایج نشان داد که تمایل به ایجاد ترک های لبه در طول نورد گرم با افزایش محتوای دلتا فریت افزایش می یابد و مکانیسم رشد ترک در امتداد فریت دلتا و فصل مشترک دلتا فریت / آستنیت است. مطالعات SEM نمونه های حاوی ترک در تعداد ریز ترک ها در نواحی اطراف ترک اصلی و وجود فریت های دلتا کرم شکل و جزایر دلتا فریت در ماتریس آستنیتی را نشان داد. علاوه بر این، جداسازی عنصر مس نیز نقش مهمی در ایجاد ترک در سطح شمش فولاد ضد زنگ AISI304L در هنگام نورد گرم دارد.
کلیدواژگان: فولاد ضد زنگ AISI 316L، ترک خوردن لبه، دلتا فریت، نورد گرم -
صفحات 15-26
در این تحقیق از روش سطح پاسخ با طرح مرکب مرکزی برای بهینه سازی درجه فلزی شدن کارخانه گهر نوع میدرکس شرکت توسعه آهن و فولاد گل گهر شهرستان سیرجان استفاده شد. برای این منظور، اثر دمای بستر کوره، دمای گاز شلوغ، CO2 گاز فرآیند، CO2 گاز اصلاح شده و جریان گاز فرآیند بر روی درجه فلزی شدن آهن اسفنجی مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل آماری نشان داد که دمای بستر کوره موثرترین پارامتر برای کیفیت آهن اسفنجی در Midrex است و بیشترین اثر متقابل بین دمای بستر کوره و CO2 گاز اصلاح شده مشاهده شد. ضریب تعیین و خطای استاندارد برای مدل به ترتیب 9901/0 و کمتر از 5 درصد به دست آمد که نشان دهنده بهینه بودن مدل است. با توجه به نتایج بهینه سازی، بهترین درجه متالیزاسیون 93 در دمای بستر کوره 727 درجه سانتیگراد، گاز فرآیند CO 2 17.29، دمای گاز شلوغ 859.55 درجه سانتیگراد، CO2 گاز اصلاح شده 2.98 درصد و گاز فرآیند به دست آمد. جریان/تن 1146 نیوتن متر مکعب در تن.
کلیدواژگان: میدرکس، روش شناسی پاسخ سطحی، احیاء مستقیم، متالیزاسیون -
صفحات 27-32آلیاژسازی تکنیکی است که از دیرباز برای ارائه خواص مطلوب در مواد مورد استفاده قرار گرفته است. عمدتا شامل افزودن مقادیر نسبتا کمی از عناصر ثانویه به یک عنصر اولیه و اصلی است. اخیرا، یک استراتژی آلیاژی جدید که شامل ترکیب چند عنصر اصلی در غلظت های بالا برای ایجاد مواد جدیدی به نام آلیاژهای با آنتروپی بالا است، توسط چندین محقق مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، محاسبات ترمودینامیکی و قوانین تشکیل فاز آلیاژ آنتروپی بالای FeCoCrMnNi مورد بحث قرار گرفته است. آلیاژهای FeCoCrMnNi و FeCoCrMnNiC0.2 با آنتروپی بالا با استفاده از یک کوره ذوب قوس خلاء ریخته گری شدند. نتایج نشان داد که هر دو آلیاژ آنتروپی بالا یک فاز محلول جامد FCC را بدون هیچ ناخالصی یا فاز دیگری تشکیل دادند. کل الگوی تجزیه و تحلیل پالایش ریتولد نشان داد که افزودن کربن به آلیاژ آنتروپی بالا FeCoCrMnNi اندازه کریستالیت را کاهش داد. علاوه بر این، نتایج آزمون خوردگی تافل نشان داد که مقاومت به خوردگی آلیاژ آنتروپی بالا FeCoCrMnNi 185 برابر با افزودن کربن افزایش یافت.کلیدواژگان: اضافه کردن کربن، مقاومت به خوردگی، Fecocrmnni، آلیاژ آنتروپی بالا
-
صفحات 33-44فولاد ضد زنگ 316 یکی از آلیاژهایی است که معمولا برای ابزارهای جراحی استفاده می شود. این ابزارها در تماس با باکتری ها به شدت مستعد آلودگی هستند. با اعمال پوشش هایی با خاصیت ضد باکتریایی می توان این مشکل را به میزان قابل توجهی کاهش داد. هدف از این تحقیق طراحی یک آلیاژ جدید مبتنی بر Zr با ساختار شیشه ای دارای خواص ضد باکتریایی و اعمال آن بر روی فولاد زنگ نزن 316 می باشد.ابتدا آلیاژی با ترکیب شیمیایی Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10B10 با استفاده از سیستم SPS طراحی و تولید شد. سپس لایه های نازک آلیاژ با استفاده از دستگاه اسپاترینگ مگنترون بر روی 316 نمونه فولادی رسوب داده شد. تست های GIXRD موفقیت در به دست آوردن یک ساختار کاملا بی شکل را نشان داد.رفتار ضد باکتریایی پوشش ایجاد شده در برابر دو باکتری اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پوشش به دلیل وجود مس و نقره در آلیاژ، خواص ضد باکتریایی بالایی در برابر این باکتری ها از خود نشان می دهد. علاوه بر این، استفاده از پوشش جدید می تواند نقش مهمی در چسبندگی سلول های سرطانی مختلف به ابزارهای جراحی ساخته شده از فولاد زنگ نزن 316 داشته باشد، زیرا زبری بستر را تا حدود 50 درصد کاهش می دهد.آزمایشات نشان داد که استفاده از پوشش باعث کاهش انرژی آزاد سطح و در نتیجه افزایش آب گریزی سطح می شود و سطح فولاد ضد زنگ 316 را از آب دوست به آبگریز تبدیل می کند. علاوه بر این، ساختار آمورف پوشش مقاومت به خوردگی فولاد 316 را در محلول 3.5٪ NaCl افزایش داد. بنابراین، اعمال پوشش جدید طراحی شده برای ابزارهای فولادی زیست پزشکی پیشنهاد می شود.کلیدواژگان: فولاد ضد زنگ 316، TFMG مبتنی بر Zr، خواص ضد باکتریایی، زبری، انرژی بدون سطح، زاویه تماس، رفتار خوردگی
-
صفحات 45-52امروزه به دلیل توافقات بین المللی صورت پذیرفته در خصوص کاهش تولید و انتشار CO2 در صنایع مختلف از جمله فولاد،تولید آهن اسفنجی به روش های مختلف احیاء مستقیم از جمله میدرکس در کل دنیا بیش از هر زمان دیگری در حال فراگیری و توسعه است اما در این عرصه بواسطه وجود پیچیدگی تکنولوژیک که ناشی از تعدد پارامترهای کنترلی و تاثیر روابط علت و معلولی بین پارامترهای یاد شده است، واحدهای مختلف در دنیا تحت شرایط کمی و کیفی متفاوتی تولید می نمایند. از طرفی متاسفانه در چهار دهه گذشته به دلیل تحریم های بین المللی، فاصله تکنیکی شرکت های مهندسی و کارشناسان احیاء مستقیم کشورمان نسبت به دیگر کشورهای دارنده واحدهای میدرکس افزایش یافته است تا جایی که چنانچه روزی یارانه سنگ آهن و گاز طبیعی از صنعت احیاء مستقیم کشور حذف گردد برخی واحدهای کشور را به شدت با مشکل روبرو خواهد نمود. این مقاله با هدف آگاهی رسانی به صاحبان صنایع احیاء مستقیم کشور جهت اطمینان از امکان پذیر بودن تولید آهن اسفنجی، با کمیت و کیفیت بیشتر، تهیه گردیده است. در این خصوص به نتایج موفق واحدهای احیاء مستقیم پیشتاز خارج از کشور اشاره می شود، سپس تشریح می گردد که برای دستیابی به این مهم چگونه می توان به دانش فنی بومی و ثبت شده KIPEX که قابلیت پیاده سازی در اتوماسیون سطوح 1 و 2 را دارا می باشد تکیه نمود تا افزایش ظرفیت تولید واحدهای در حال کار کشور را بتوان بسته به محدودیت ها و قابلیت هایشان تا حدود 30 درصد نسبت به ظرفیت اسمی شاهد بود.کلیدواژگان: آهن اسفنجی، میدرکس، Kipex، احیاء مستقیم آهن، اتوماسیون
-
صفحات 53-60در این تحقیق، پودرهای Al2O3 با استفاده از مواد اولیه مختلف نیترات آلومینیوم و استات آلومینیوم از طریق رویکرد احتراق محلول آسان با موفقیت سنتز شدند. مواد عایق مبتنی بر Al2O3 با توجه به ویژگی های مقاومت حرارتی قابل توجهی که دارند، کاربردهای اساسی بسیاری در صنایع تولید فولاد دارند. برای مطالعه ساختار کریستالی، ریزساختار و شیمی سطح اکسیدهای سنتز شده، از پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، و طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) استفاده شد. مشخص شد که استفاده از استات آلومینیوم سنتز Al2O3 نیمه کریستالی را در شرایط سنتز تسهیل می کند، در حالی که صرف نظر از مواد اولیه استفاده شده، عملیات کلسینه کردن در دمای 1000 درجه سانتی گراد باعث بهبود بلورینگی می شود. علاوه بر این، مشاهدات SEM روشن کرد که از طریق استفاده از استات آلومینیوم، ذرات بسیار ریز با اندازه تقریبی 1 میکرومتر تولید شد. خصوصیات FTIR نشان داد که پیک های 570 و 790 سانتی متر در 1 از پیوندهای Al-O در هماهنگی هشت وجهی و چهار وجهی سرچشمه می گیرند و سنتز Al2O3 را تایید می کنند. به طور خلاصه، برای تولید پودرهای Al2O3، استفاده از احتراق توسط سوخت اوره و استات آلومینیوم، خصوصیات مناسبی را به همراه دارد.کلیدواژگان: سنتز احتراقی، نیترات آلومینیوم، استات آلومینیوم، نانوساختار، دیرگدازها
-
صفحات 61-72
تولید افزودنی قوس سیمی مبتنی بر جوش قوس فلزی گاز (GMAW) یک روش تولید امیدوارکننده است که به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. در این مطالعه، برای اولین بار، نوع جدیدی از سیم الکترود ترکیبی با ترکیب چند عنصری برای ساخت افزودنی قوسی آلیاژ کامپوزیت آلیاژ Fe-Rich-Al-Cu-Ni طراحی و توسعه داده شده است. فناوری WAAM مبتنی بر GMAW متشکل از 4 رشته و 4 عنصر دارای مزایای راندمان رسوب بالا، خود چرخش قوس جوشکاری و قابلیت صرفه جویی در انرژی است. دیوارهای آلیاژی کامپوزیتی نازک تحت گاز CO2 خالص با استفاده از فناوری WAAM مبتنی بر GMAW ساخته شدند. برای بررسی تاثیر پارامترهای معرفی شده توسط فرآیند جوشکاری قوس فلزی گازی بر اساس ساخت افزودنی قوس سیمی، اجزای تولید شده از نمونه لایه به لایه با پارامترهای مختلف پس از تولید با مورفولوژی میکروسکوپ الکترونی روبشی، مشاهدات ریزساختاری پراش اشعه ایکس مشخص می شوند. الکترود ترکیبی توسعه یافته (i) فازهای BCC و FCC، (ب) پیوند خوب بین لایه ها و (iii) ریزساختار بدون نقص را نشان می دهد. بنابراین، برای تعیین پارامترهای موثر بر خواص مورد مطالعه، از جمله مقاومت تسلیم (YS) و ازدیاد طول (E) از یک طرح آزمایشی با استفاده از روش تاگوچی استفاده شد. آلیاژ الکترود ترکیبی توسعه یافته استحکام فشاری بالایی (~ 294 گیگا پاسکال) همراه با مقادیر ازدیاد طول (~ 0.22٪) (هم دارای استحکام و هم شکل پذیری) را نشان می دهد. مشخص شده است که با تغییر حرارت ورودی از طریق سرعت حرکت مشعل، می توان ریزساختار و خواص مکانیکی الکترود ترکیبی را کنترل کرد. بنابراین، بهینه سازی پارامترهای فرآیند GMAW برای تولید محصولات موثر از اهمیت بالایی برخوردار است. نتایج تجربی نشان می دهد که ولتاژ و سرعت سیم متغیرهای غالبی هستند که بر مقادیر YS و E در سطح آزمایش تاثیر می گذارند. علاوه بر این، سهم هر یک از عوامل به YS و E تعیین شد. که با این روش می توان به طور موثر اصلاح کرد.
کلیدواژگان: تولید افزودنی قوس سیمی، جوشکاری قوس فلزی گازی، الکترودهای ترکیبی، بهینه سازی، تاگوچی -
صفحات 73-80
رویکردهای بازیافت به عنوان موضوعات جذاب و پایدار برای ایمنی زیست محیطی در حال ظهور هستند. تراشه های ماشینکاری امکان استفاده مجدد را در پایدارتر و مسیرهای تولید مقرون به صرفه، مانند تولید پودر از ضایعات آسیاب شده برای تولید مواد افزودنی بازیافت مواد عملی مانند فولاد با هزینه های پردازش پایین، ترکیبی از مزیت های اقتصادی و مهندسی، یک تقاضای حیاتی برای طراحی اجزای پایدارتر و قابل اعتمادتر برای هوا و فضا است. صنایع خودروسازی مطالعه حاضر از فولاد CK45 برای بازیافت و توسط تولید ضایعات ماشینکاری در یک چرخه حلقه بسته، ترکیبی منحصر به فرد را به دست می آورد از خواص مواد کامپوزیت های تولید شده حاوی 0.1 درصد و 0.2 درصد وزن هستند درصد اکسید گرافن احیا شده با استفاده از تف جوشی پلاسمای جرقه ای ساخته می شود.آنها تحت آزمایش سختی، فشرده سازی، سایش و خوردگی و همچنین اسکن قرار می گیرند میکروسکوپ الکترونی (SEM) و تجزیه و تحلیل XRD برای توصیف جامع. تست های سختی و سایش نشان می دهد که این مواد زائد دارای سختی مناسبی هستند برای استفاده در قطعه سازی برای صنایعی که در آنها سختی و مقاومت در برابر سایش از عوامل مهم در شرایط سرویس است. نتایج سختی و سایش بررسی ها حاکی از افزایش 140 واحدی سختی و کاهش وزن است 18 میلی گرم در نمونه های تولید شده نسبت به نمونه ریختگی.
کلیدواژگان: فولاد، اکسید گرافن کاهش یافته، تراشه، بازیافت، ماشینکاری، زینترینگ پلاسما اسپارک -
صفحات 81-93بهینه سازی آسیاب مزایای اقتصادی زیادی دارد. آسیاب های نیمه خودزا سیستم های پیچیده چند ورودی و چند خروجی هستند که بهینه سازی آنها دشوار است. هدف از این مطالعه بررسی عملکرد سایش بالابرها، قدرت کشش و توزیع اندازه محصول است. متغیرهای طراحی عبارتند از سرعت آسیاب، پر شدن توپ، غلظت دوغاب و پر شدن دوغاب. برای دستیابی به این هدف، آسیاب آزمایشی انجام شد. نتایج تجربی برای ایجاد موارد آموزشی برای شبکه عصبی مصنوعی و سپس بهینه سازی متغیرهای طراحی توسط الگوریتم ژنتیک چندهدفه انجام می شود. سپس از نمودارهای سطح برای انتخاب بهترین راه حل از جبهه پارتو استفاده می شود. در نهایت، روش سطح پاسخ برای مطالعه تعامل بین پارامترهای طراحی استفاده شده است. نتایج نشان داد که بهترین آسیاب در 70-80 درصد سرعت بحرانی و پر شدن توپ 15-20 درصد رخ می دهد. آسیاب بهینه زمانی مشاهده شد که حجم دوغاب 1-1.5 برابر حجم تخلیه بستر گلوله و غلظت دوغاب 60-70٪ بود. علاوه بر این، متغیرهایی که بیشترین تاثیر را بر روی فرآیند دارند، سرعت آسیاب و پر کردن توپ هستند.کلیدواژگان: آسیای نیمه خودشکن، بهینه سازی چند هدفه، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک
-
Pages 1-9In this research, the properties and microstructure of direct bonded dolomite refractory (having) Iron oxide (Fe2O3) and Chrome oxide (Cr2O3) nanoparticles have been investigated. For this reason 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 and 3 wt. % of Fe2O3 and Cr2O3 nanoparticles have been added to the composition. After forming the samples as cylinders (50*50 mm2), they were fired in an electric furnace at 1650 °C for 3 hr. The measured parameters were bulk density, apparent porosity, hydration resistance and cold crushing strength. Also, microstructural investigation and phase’s analysis of the selected samples was performed by scanning electron microscopy (SEM/EDX) and X-ray diffraction (XRD) devices; respectively. Results showed that the use of Cr2O3 nanoparticles lead to formation of CaCr2O4 and MgCr2O4 phases, which improved the sintering process of the samples thorough the solid state sintering mechanism. Also, the use of Fe2O3 nanoparticles leads to creating CaO.Fe2O3 (CF) and 2CaO.Fe2O3 (C2F) phases which improved the sintering process of the specimen thorough the liquid phase sintering mechanism. Also, it showed that Cr2O3 nanoparticles additive has a greater effect on improving the properties of direct bonded dolomite specimens compared to Fe2O3 nanoparticles additive.Keywords: Dolomite, Refractory, Fe2o3, Cr2o3, Nanoparticles
-
Pages 10-14
In this study, the effect of delta ferrite formation and segregation of alloying elements on the mechanism of edge cracking on the surface of AISI304L stainless steel during hot rolling in Iran Alloy Steel Company was evaluated. For this purpose, scanning electron microscopy (SEM) with two detectors, SE and BSE, and EDX analysis were used to examine the areas around the crack. The results was shown that the tendency to create edge cracks during hot rolling increases with enhancement delta ferrite content and the mechanism of crack growth is along the delta ferrite and the delta ferrite/ austenite interface. SEM studies of the crack-containing specimens in showed the number of micro-cracks in the areas around the main crack and the presence of worm-shaped delta ferrites and delta ferrite islands in the austenitic matrix. In addition, the segregation of the copper element also plays an important role in creating cracks in the surface of AISI304L stainless steel ingots during hot rolling.
Keywords: AISI 316L Stainless Steel, Edge Cracking, Delta Ferrite, Hot Rolling -
Pages 15-26
This research used response surface methodology with a central composite design to optimize the metallization degree of the Midrex-type Gohar plant of Golgohar Iron and Steel Development Company, Sirjan City. For this purpose, the effect of furnace bed temperature, bustle gas temperature, process gas CO2, reformed gas CO 2, and process gas flow/ton was investigated on the metallization degree of the sponge iron. The statistical analysis showed that the furnace bed temperature is the most effective parameter for the quality of the sponge iron in Midrex, and the most significant interaction was observed between the furnace bed temperature and the reformed gas CO2. The coefficient of determination and the standard error for the model were obtained at 0.9901 and less than 5%, respectively, which indicates the model was optimal. According to the optimization results, the best metallization degree of 93 was obtained in the furnace bed temperature of 727 °C, process gas CO 2 of 17.29%, bustle gas temperature of 859.55 °C, reformed gas CO2 of 2.98%, and process gas flow/ton of 1146 Nm3/ton.
Keywords: Midrex, Response Surface Methodology, Direct Reduction, Metallization Degree -
Pages 27-32Alloying is a technique that has long been used to provide desirable properties in materials. It mainly involves the addition of relatively small amounts of secondary elements to a primary element. Recently, a new alloying strategy that involves the combination of multiple principal elements in high concentrations to create new materials called high-entropy alloys has been investigated by several researchers. In this paper, the thermodynamic calculations and phase formation rules for the formation of FeCoCrMnNi high entropy alloy are discussed. The FeCoCrMnNi and FeCoCrMnNiC 0.2, high entropy alloys were cast using a vacuum arc melting furnace. It was shown that both of the high entropy alloys formed a single FCC solid solution phase without any other impurities or phases. The whole pattern Rietveld refinement analysis showed that the addition of carbon to the FeCoCrMnNi high entropy alloy decreased the crystallite size. Moreover, the Tafel corrosion test results indicated that the corrosion resistance of the FeCoCrMnNi high entropy alloy increased 185 times with the addition of carbon.Keywords: Carbon Addition, Corrosion Properties, Fecocrmnni, High Entropy Alloy
-
Pages 33-44316 stainless steel is one of the alloys commonly used for surgical instruments. These tools, when in contact with bacteria, are highly prone to contamination. By applying coatings with antibacterial properties, this problem can be significantly mitigated. The purpose of this research is to design a novel Zr-based alloy with glass structure , possessing antibacterial properties, and apply it to 316 stainless steel. First,, an alloy with the chemical composition Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10B10 was designed and produced using a SPS system. Next, thin layers of the alloy were deposited on 316 steel samples using a Magnetron Sputtering machine. The GIXRD tests indicated success in obtaining a completely amorphous structure. The antibacterial behavior of the created coating against two bacteria, Escherichia coli and Staphylococcus aureus, was investigated. The results showed that the coating, due to the presence of Cu and Ag in the alloy, exhibited high antibacterial properties against these bacteria. Additionally, the application of the new coating can play an important role in the adhesion of various cancer cells to surgical tools made from 316 stainless steel, due to the reduction of substrate roughness by approximately 50%.Tests showed that the application of the coating reduced the free energy of the surface and thus increased the hydrophobicity of the surface, transforming the surface of 316 stainless steel from hydrophilic to hydrophobic. Furthermore, the amorphous structure of the coating enhanced the corrosion resistance of the 316 steel in 3.5% NaCl solution. Therefore, applying the newly designed coating to biomedical steel tools is suggested.Keywords: 316 Stainless Steel, Zr-Based TFMG, Antibacterial Properties, Roughness, Surface Free Energy, Contact Angle, Corrosion Behavior
-
Pages 45-52Due to internationally agreed commitments to reduce production and CO2 emissions in various industries, including steel and sponge iron production through various direct reduction processes such as Midrex, these processes are now being used and developed worldwide more than ever. However, the technological complexity in this area, resulting from a multitude of control parameters and the intricate cause-and-effect relationships between these parameters, means that different plants around the world produce under slightly different quantitative and qualitative conditions.This article aims to educate stakeholders that it is possible to produce sponge iron with improved quantity and quality by highlighting the successful results of leading direct reduction plants in this context. It then explains how this goal can be achieved by relying on indigenous and certified technical knowledge such as KIPEX, which is able to implement automation levels 1 and 2. The introduction of KIPEX technology in sponge iron production has led to significant improvements. The production rate increased from 115 to 125 tons per hour, with metallization increasing from 92.088% to 93.77%. The carbon content fell from 1.3% to 1.28%, and the process gas throughput was reduced from 109,500 Nm3/hour to 107,000 Nm3/hour. These improvements mean higher productivity, quality, and efficiency in the production of sponge iron.Keywords: Sponge Iron, Midrex, Kipex, Direct Reduction Iron, Automation
-
Pages 53-60In this research, Al2O3 powders were successfully synthesized by employing different initial materials of aluminum nitrate and aluminum acetate through the facile solution combustion approach. Al2O3 based insulation materials possess many essential applications in steel manufacturing industries regarding their considerable heat-resistance characteristics. To study the crystal structure, microstructure, and surface chemistry of the synthesized oxides, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were employed. It was found that the use of aluminum acetate facilitates the synthesis of semi-crystalline Al2O3 in the synthesis condition, while regardless of the used initial materials, calcination treatment at 1000 °C gives rise to the improvement of crystallinity. Additionally, the SEM observations clarified that through the employment of aluminum acetate, very fine particles with the approximate size of 1 μm were produced. The FTIR characterizations revealed that the peaks at 570 and 790 cm-1 originate from Al-O bonds in the octahedral and tetrahedral coordination and confirmed the synthesis of Al2O3. In short, to produce Al2O3 powders, the utilization of combustion by urea fuel and aluminum acetate brings appropriate characterizations.Keywords: Combustion Synthesis, Aluminum Nitrate, Aluminum Acetate, Nanostructure, Refractories
-
Pages 61-72
Gas metal arc welding (GMAW) based wire-arc additive manufacturing (WAAM) is a promising manufacturing method widely used in various industries. In this study, for the first time, a new type of combined electrode wire with multi-element composition has been designed and developed for arc additive manufacturing of a composite alloy Fe rich-Al-Cu-Ni alloy. GMAW-based WAAM technique technology composed of 4 filaments and 4 elements has the advantages of high deposition efficiency, self-rotation of welding arc, and energy-saving capability. Thin composite alloy walls were fabricated under pure CO2 gas using GMAWbased WAAM technique technology. To investigate the effect of the parameters introduced by the gas metal arc welding process based on wire arc additive manufacturing, the produced components of the sample layer by layer with different parameters after production are characterized by scanning electron microscope morphologies, X-ray diffraction Microstructural observations of the developed combined electrode reveal (i) BCC and FCC phases, (ii) Good bonding between layers and (iii) defect-free microstructure. Therefore, an experimental design using the Taguchi method was used to determine the parameters affecting the studied properties, including yield strength (YS) and elongation (E). The developed combined electrode alloy exhibits high compression strength (~294 GPa) coupled with high elongation (~0.22%) values (possess both strength and ductility). It has been identified that by varying the heat input via torch travel speed, the microstructure and mechanical properties of the combined electrode can be controlled. Therefore, optimizing GMAW process parameters to produce effective products is of great importance. The experimental results show that voltage and wire speed are the dominant variables that affect the values of YS and E at the test surface. In addition, the contribution of each factor to YS and E was determined. Which can be effectively Corrected with this method.
Keywords: Wire Arc Additive Manufacturing, Gas Metal Arc Welding, Combination Electrodes, Optimization, Taguchi -
Pages 73-80
Recycling approaches are emerging as intriguing and sustainable topics for environmental safety. Machining chips offer the possibility of reuse in more sustainable and cost-effective production pathways, such as producing powder from milled scraps for additive manufacturing. Recycling practical materials like steel with low processing costs, combining economic and engineering advantages, presents a vital demand for designing more sustainable and reliable components for the aerospace and automotive industries. The present study utilizes CK45 steel for recycling and, by generating machining scraps in a closed-loop cycle, achieves a unique combination of material properties. The produced composites containing 0.1% and 0.2% weight percentages of reduced graphene oxide are fabricated using spark plasma sintering. They undergo hardness, compression, wear, and corrosion tests, as well as scanning electron microscopy (SEM) and XRD analysis for comprehensive characterization. Hardness and wear tests reveal that these waste materials possess suitable hardness for use in parts manufacturing for industries in which the Hardness and wear resistance are important factors in service conditions. The results of hardness and wear investigations indicate an increase in hardness by 140 units and a weight reduction of 18 mg in the produced samples compared to the cast sample.
Keywords: Steel, Reduced Graphene Oxide, Chip, Recycling, Machining, Spark Plasma Sintering -
Pages 81-93Mill optimization has many economic benefits. Semi autogenous grinding mills are complex multi-input and multi-output systems that are difficult to optimize. The purpose of this study is to examine the functions of the wear of lifters, power draw and product size distribution. The design variables are mill speed, ball filling, slurry concentration and slurry filling. To achieve this aim, a pilot mill was carried out. The experimental results used to create training cases for the artificial neural network and then the optimization of the design variables is conducted by multi-objective genetic algorithm. Level diagrams are then used to select the best solution from the Pareto front. Finally, the response surface methodology has been used to study the interaction between the design parameters. The results showed that the best grinding occurs at 70-80% of the critical speed and ball filling of 15-20%. Optimized grinding was observed when the slurry volume was 1-1.5 times of the ball bed voidage volume and the slurry concentration was 60-70%. Additionally, variables with the largest effect on the process are mill speed and ball filling.Keywords: SAG Mill, Multi-Objective Optimization, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm