فهرست مطالب

مجله مواد نوین
سال دوم شماره 3 (پیاپی 7، بهار 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/07/11
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حسین مناجاتی زاده، داوود آصفی، ادیب قدمیاری، محمد مهدی عقیده، امیر انصاری پور، احمد رضا سلیمی صفحه 1
    یکی از کاربردهای فولادهای میکرو آلیاژی، لوله های انتقال نفت و گاز است که با عنوان فولادهای API شناخته می شوند. این فولاد ها پس از فرآیندهای فولادسازی و ریخته گری مداوم از راه نورد گرم تولید می شوند و مقاومت در برابر ضربه یکی از مهم ترین ویژگی های نهایی آنها از لحاظ شرایط عملکرد است که در محصول نهایی مورد آزمایش قرار می گیرد. مقاومت به ضربه یک ویژگی مکانیکی است که مورد تاثیر پارامترهای زیادی از ابتدا تا انتهای خط تولید می باشد. در این پژوهش با استفاده از شبکه عصبی تاثیر پارامترهای تولیدی بر مقاومت به ضربه این فولادها مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، از 33 پارامتر تاثیرگذار همچون ترکیب شیمیایی و شرایط نورد گرم شامل: مقدار کرنش، نرخ کرنش و دمای تغییر شکل برای 122 نمونه مستقل استفاده گردید. برای بررسی خطا و افزایش دقت از دو تابع استفاده شده است که بر اساس اختلاف نتایج بدست آمده از شبکه عصبی و داده های حاصل از آزمون ضربه مورد مقایسه قرار گرفته اند. دو سامانه شبکه عصبی یکی با یک لایه مخفی و دیگری با دو لایه مخفی مورد بررسی قرار گرفتند. پس از آموزش شبکه عصبی، مشاهده شد که شبکه با دو لایه مخفی دارای کم ترین خطاست که برای بررسی شرایط متفاوت تولیدی بکار گرفته شد. نتایج نشان دادند که می توان از این سامانه در پیش بینی مناسب ترین پارامترهای تولیدی برای بهبود مقاومت به ضربه فولادهای تجاری میکرو آلیاژی استفاده نمود. هم چنین، این سامانه نشان داد مهم ترین عوامل تولیدی موثر بر مقاومت به ضربه عبارتند از: مقدار کربن و نیوبیوم شمش، دمای ورق ورودی به نورد نهایی، دمای نورد نهایی و دمای کلاف پیچی؛ محدوده های بهینه در مقاله گزارش شده است
    کلیدواژگان: شبکه عصبی، انرژی ضربه، فولاد میکرو آلیاژی
  • راحله معمارزاده، سیروس جوادپور، فرهاد پناهی صفحه 11
    در این مقاله به ساخت و بهینه سازی شرایط تولید نانو ذرات اکسید قلع پرداخته شده است. روش تهیه این نانو پودر، روش تجزیه حرارتی است که در واقع، یک روش سنتز شیمیایی متداول برای ساخت ذرات اکسید فلزی در ابعاد نانو می باشد. عوامل متعددی می تواند بر اندازه ذرات حاصل از این روش و نیز سایر روش ها تاثیر گذار باشند که بررسی همه آنها نیازمند صرف زمان و هزینه بسیار است. از این رو، در جهت صرفه جویی در هزینه و زمان و نیز انجام حداقل آزمایش ها، مدل ریاضی و آماری تاگوچی به منظور بهینه سازی شرایط سنتز نانو پودر معرفی می شود. در این مقاله از سه عامل نسبت مولی واکنش دهنده ها، زمان و دمای کلسینه شدن به عنوان متغیرهای مدل تاگوچی استفاده شده است. نانو ذرات بدست آمده با استفاده از روش پراش اشعه x (XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و طیف سنجی نوری (UV-visible spectroscopy) بررسی شده اند. اندازه بلورهای بدست آمده در هر مرحله نیز با استفاده از روش XRD و فرمول دبای شرر اندازه گیری شده است. در پایان آزمایش ها سعی شده تا با استفاده از شرایط بهینه بدست آمده، نانو ذرات اکسید قلع با کم ترین اندازه تشکیل گردد. کم ترین اندازه بدست آمده برای این نوع نانوپودر، nm2 می باشد.
    کلیدواژگان: تجزیه حرارتی، تاگوچی، نانوپودر، اکسید قلع
  • مهرنوش مختاری مهر، محمدحسین شریعت، محمود پاک شیر صفحه 21
    در این پژوهش، لایه نازک دی اکسید تیتانیوم دوپ شده باوانادیوم، روی زیرلایه های شیشه ای با روش سل-ژل تهیه شد. سپس ساختارکریستالی و ویژگی های سطحی پوشش به وسیله روش هایXRD و FTIR مورد مطالعه قرارگرفت. ویژگی های اپتیکی لایه ی نازک دی اکسید تیتانیوم با استفاده از روش UV/Vis–Spectrophotometer بررسی شد. خاصیت فتوکاتالیستی لایه های نازک با استفاده از تخریب methylene blue مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادندکه افزایش وانادیوم به دی اکسیدتیتانیوم باعث کاهش انرژی فاصله باند و انتقال لبه ی جذب از نور ماورابنفش به طرف نورمرئی شده است و بازدهی فتوکاتالیستی دی اکسیدتیتانیوم با افزایش وانادیم کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: دی اکسیدتیتانیوم، خاصیت فتوکاتالیستی، انرژی باند، متیلن آبی، سل، ژل
  • نادر ستوده صفحه 27
    مخلوط هایی از زیرکن و آلومینا با نسبت های استوکیومتری در یک آسیای سیاره ای در زمان های 1 تا 10 ساعت تحت تاثیر فرآیند فعال سازی مکانیکی قرار گرفتند. مخلوط های بدست آمده پس از پایان فرآیند فعال سازی مکانیکی و انجام آهن زدایی در شرایط هم دما در یک کوره تیوپی در دماهای گوناگون به مدت یک ساعت گرم شدند. نتایج پراش اشعه ایکس نشان دادند که با انجام یک ساعت فعال سازی مکانیکی بر مواد اولیه، دمای تجزیه زیرکن به نزدیکی 1300 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. در نمونه هایی که به مدت یک ساعت مورد فرآیند فعال سازی مکانیکی قرار گرفته بودند، مقدار فاز زیرکونیای تتراگونال باقی مانده پس از عملیات گرمایش هم دما، به مراتب بیش تر از نمونه های بدون فعال سازی مکانیکی بود. با افزایش دما به 1450 درجه سانتی گراد، مقدار فاز تتراگونال زیرکونیا تا حدودی کاهش نشان داد در حالی که در نمونه های بدون انجام فرآیند فعال سازی مکانیکی مقدماتی این روند برعکس بود.
    کلیدواژگان: آلومینا، زیرکونیا، زیرکن، فعال سازی مکانیکی، مولیت
  • آرزو سزاوار، سید مجتبی زبرجد، سید عبدالکریم سجادی صفحه 39

    در این پژوهش نقش نانو ذرات آلومینا و تاثیر افزایش نیرو بر روی رفتار خراش پلی متیل متاکریلات (PMMA) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، نمونه های استاندارد از نانو کامپوزیت های زمینه پلی متیل متاکریلات تقویت شده با درصدهای متفاوت وزنی آلومینا (15، 10، 5، 0) با روش قالب گیری فشاری ساخته شدند. سپس آزمون خراش بر اساس استاندارد ASTM G171 در شرایط دمای محیط و سرعت خراش mm/s 5 و تحت نیروهای خراشی10 و N 15 انجام شد. برای بررسی و شناخت مکانیزم های خراش از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) استفاده شد. نتایج پژوهش نشان می دهد که سختی خراش نمونه ها به مقدار نانو ذرات آلومینا بستگی دارد، به گونه ای که افزایش نانو ذرات از 0 تا 15 درصد باعث کاهش پهنا یا عرض خراش از 274 به mμ21 می شود. هم چنین، نتایج ارزیابی میکروسکوپی بیانگر این موضوع است که با اعمال نیروی خراش N 15 اثر خراش در نمونه پلی متیل متاکریلات خالص به صورت ترک های فصل مشترکی ظاهر می شود. در حالی که افزودن نانو ذرات تا 5 درصد وزنی باعث تغییر ترک ها به کریز و افزایش تا 15 درصد وزنی سبب بهبود مقاومت به خراش و ایجاد آسیب مار (Mar) می شود.

    کلیدواژگان: پلی متیل متاکریلات، آلومینا، نانو کامپوزیت، رفتار خراش
  • محمدحسین میرقاسمی، محمد عبدی صفحه 51
    در سال های اخیر، پیشرفت های قابل توجهی در صنعت پیرومتالورژی مس، بویژه تجهیزات صنعتی مربوط به آن بوجود آمده است. همزمان با پیشرفت صنعت پیرومتالورژی، هزینه های اقتصادی نیز بشدت مد نظر بوده است. به منظور بررسی شرایط ذوب کنسانتره های متفاوت و تاثیر آنها بر انجام واکنش پذیری و شناسایی فازهای ذوب کنسانتره های به اصطلاح کالکوسیتی که کالکوسیت بیش از 9 درصد و کنسانتره های کالکوپیریتی که کالکوپیریت بیش از 50 درصد با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM و آنالیز فازی XRD مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. هم چنین، تاثیر سه نوع کنسانتره با ترکیب متفاوت بر شرایط عملیاتی کوره فلش از جمله هوای احتراقی، هوای اضافی، دمای تعادل کوره مورد بررسی و بحث قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که کنسانتره کالکوپیرتی دارای واکنش پذیری بهتر، تناژ مات بالاتر و احتراق بهتر در شرایط هوای احتراقی و معمو لی دارا می باشد.
    کلیدواژگان: کنسانتره کالکوسیتی، کنسانتره کالکوپیریتی، مات، کوره فلش
  • مرتضی طاهری، علی سالمی گلعذانی، کوروش شیروانی صفحه 61
    سوپرآلیاژهای GTD-111 از نوین ترین سوپرآلیاژهای پایه نیکل می باشند که به دلیل برخورداری از پایداری و استحکام خوب در دماهای بالا، در ساخت قطعات داغ توربین های گازی بکار می روند. به دلیل شرایط حاد کاری، کاربرد این سوپرآلیاژها بدون پوشش توصیه نمی شود. برای این منظور، ابتدا سوپرآلیاژها پوشش داده می شوند و سپس بکار گرفته می شوند. در این مقاله تاثیر پوشش آلومینایدی بر رفتار خزشی سوپرآلیاژ GTD-111 بررسی شده است. بدین منظور، نمونه هایی از جنس GTD-111 به روش سمنتاسیون پودری پوشش داده شده و تحت آزمون خزشی قرار گرفته و به منظور تاثیر پوشش، با نمونه های بدون پوشش مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که وجود پوشش باعث افزایش آلومینیوم در سطح شده و به پایداریγ که مهم ترین عامل استحکام بخش این سوپرآلیاژ است، کمک کرده و باعث مدت عمر بیش تر این سوپرآلیاژ در حدود 8 دقیقه نسبت به نمونه های مشابه بدون پوشش می شود.
    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD، 111، پوشش آلومینایدی، خزش
  • امیرحسین جمشیدی، ابوالحسن نجفی، نجم الدین عرب، مهدی قهاری صفحه 69
    یکی از موثرترین روش های حذف آخال و ناخالصی ها در ریخته گری فلزات کاربرد فیلترهای متخلخل سرامیکی است. این فیلترها در سامانه راهگاهی می توانند سرباره، انواع آخال ها و ذرات خارجی را از مذاب خارج کنند. در این پژوهش، به منظور ساخت فیلترهای فومی سرامیکی بر پایه کاربید سیلیسم از روش غوطه وری اسفنج پلیمری از جنس پلی اورتان در دوغاب سرامیکی استفاده شد. دوغاب سرامیکی حاوی ذرات ریز در حد میکرون و زیر میکرون کاربید سیلیسیم، آلومینا، بال کلی و زیرکن بود. افزودنی های دیگر مانند سیلیس کلوئیدی و کربوکسی متیل سلولز برای افزایش خاصیت چسب و ایجاد تیکسوتروپی به دوغاب اضافه شدند. پس از ساخت فیلترها ویژگی های مکانیکی و ریز ساختاری فیلترها مورد بررسی قرار گرفت. بوجود آمدن فاز مولایت در کنار فاز کاربید سیلیسیم در ریزساختار فیلترها یکی از عوامل استحکام بخشی و افزایش دیرگدازی است که به وسیله آزمون پراش اشعه ایکس ب وجود آمدن این فازها اثبات شد. برای مقایسه عملکرد فیلتر داخلی با فیلترهای وارداتی مذاب چدن نشکن از فیلترها عبور داده شد و دانسیته قطعات ریختگی مقایسه گردید. نتایج نشان دادند که فیلتر داخلی عملکردی نزدیک به فیلتر خارجی دارد. بررسی ریزساختار به وسیله تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که فازهای سرامیکی کاربید سیلیسم و مولایت به صورت پراکنده و کاملا هموژن در داخل ریز ساختار فیلترها تشکیل شده اند.
    کلیدواژگان: : سرباره، آخال، فیلتر فومی سرامیکی، اسفنج پلی اورتان، دوغاب سرامیکی، کاربید سیلیسیم، مولایت
|
  • H. Monajatizadeh, D. Asefi, A. Ghadamyari, M.M. Aghide, A. Ansaripour, A.R. Salimi Page 1
    Micro alloyed steels are widely used in several industries including crude oil and natural gas for which they called API steels. These steels are produced using hot rolling after steel making and continuous casting and impact resistance is one of the main mechanical properties that are measured in the final products. Impact resistance is affected by several processing parameters. In the present study, the effect of 33 processing parameters such as chemical composition, strain, strain rate and temperature of hot rolling were studied using a neural network model for 122 independent samples. Two model were studied to investigate the error range and increasing the accuracy based on the difference between neural network and experimental results. Two neural network models with one and two hidden layers were used to train the system. It has been shown that two hidden layer model is more accurate with less errors. The results showed that the model can be used as a quantitative guide to control the final impact properties of API steels. According to the prediction by the neural network, the maximum values of impact properties were affected by Carbon and Niobium content of the billet, billet temperature in the final rolling stage, final rolling temperature and Coiling temperature.
    Keywords: Neural Network, Impact Energy, Micro Alloy Steel
  • R. Memarzadeh, S. Javadpour, F. Panahi Page 11
    SnO2 nanoparticles were synthesized by thermal decomposition. Taguchi analysis, a statistical experimental design method was also used to find the effects of three parameters, molar concentration ratio [nitrate solution/SnCl4 solution], temperature and time of calcination, on the size of SnO2 particles. The nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and UV-visible spectroscopy techniques. Taguchi analysis showed that the molar concentration ratio of [nitrate solution]/ [SnCl4 solution] was the most effective parameter on the particle size. The optimal conditions were determined by using Taguchi robust design method and nanosized SnO2 particles (2 nm) were obtained.
    Keywords: Thermal Decomposition Method, Taguchi Robust Design, SnO2 Nanoparticles
  • M. Mokhtarimehr, M. H. Shariat, M. Pakshir Page 21
    In this study V doped TiO2 thin film deposited on glass substrate using a sol-gel dip coating method was investigated. X-Ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and UV-Vis spectrophotometer were used to investigate the film properties. In addition, the photo-catalytic properties of films were evaluated with methylene blue degradation under UV irradiation. The results indicated that V doping has a significant effect on the absorption edge and photo-catalytic properties of TiO2 thin film.
    Keywords: TiO2, Sol, Gel, Photo, Catalytic Property, Band Gap, Methylene Blue
  • N. Setoudeh Page 27
    Zircon and alumina were mixed in accordance with the atoichiometry ratio and activated in a planetary ball mill from 1 to 10 hours. After finishing mechanical activation processes and removal the iron impurities, each mixture was isothermally heated for one hour in a tube furnace at different temperatures. XRD results showed the decomposition of zircon reduced to about 13000C in a one-hour-milled sample. The amount of retained tetragonal zirconia in the one-hour-milled sample was higher than the un-milled samples after isothermal heat treatment. With increasing temperature up to 14500C, the amount of tetragonal zirconia some how decreased in the activated samples, whilst the increasing in amount of tetragonal phase was observed in the un-milled samples.
    Keywords: Alumina, Mechanical Activation, Mullite, Zircon, Zirconia
  • A.Sezavar, S. M. Zebarjad, S. A. Sajjadi Page 39

    In the current research the scratch behavior of poly methyl methacrylate (PMMA) and its nanocomposites has been investigated. For this purpose PMMA matrix nanocomposites reinforced with different weight percent of nano sized alumina (0, 5, 10 and 15) were fabricated using compression molding technique. The scratch test was followed the ASTM G171 standard and the test was done using scratch apparatus at room temperature, 5 mm/s scratch rate and different load (10 and 15N). To clarify the scratch mechanism of PMMA and its nanocomposites, microscopic evaluation was performed using scaning electron microscope (SEM). The results show that the scratch hardness of the fabricated nanocomposites depends on the alumina content. While nanoparticles increase from 0 to 15 weigth percent the width of scratch, changes from 274 to 210 µm. Also the results of microscopic evolutions showed that the dominant mechanism in the scratched pure PMMA is mar damage. Beside, an increase in weigth percent of nano particles up to 5% causes a change in the scratch mechanism from mar damage to craze.An increase in weigth percent of alumina content improves the scratch resistant and eliminates the effects of scratch pattern gradually.

    Keywords: PMMA, Alumina, Nanocomposite, Scratch
  • M. H. Mirghasemi, M. Abdi Page 51
    In this paper the smelting conditions of different concentrate and the effects of them on the concentrate reactivity were investigated. Different phases associated with chalcositic and chalcopyrite concentrates identified by using of XRD and SEM methods. The effect of three kind of concentrate with different compositions on the operational conditions of flash furnace such as burning atmosphere, excess air and equilibrium furnace temperature were investigated. The results showed that chalcopyrite concentrate has the better reactivity, higher matte production and better burning in normal atmosphere.
    Keywords: Chalcositic Concentrate, Chalcopyrite Concentrate, Matte, Flash Furnace
  • M. Taheri, A. Salemi Golezani, K. Shirvani Page 61
    GTD-111 superalloys are of the newest Ni-based superalloys which due to of having good stability and strength at high temperatures are used in manufacturing of hot-gas-path parts of the gas turbines. Because of severe working conditions, application of these superalloys without coating isnt recommended. For this purpose, the superalloy is coated and then is used. In this paper, the effect of Aluminide coating on rapture behavior of the GTD-111 superalloy is investigated. For this purpose, a number of samples made from GTD-111 superalloy have been coated by powder cementation method and have been subjected to rapture test and have been compared to uncoated samples. The results suggest that the presence of coating causes increase in Al content in the surface and contributes in stability of γ´ which is the most important factor of superalloy strength and also causes increase in life cycle of this superalloy with respect to similar uncoated samples.
    Keywords: Ni, Based Superalloy GTD, 111, Aluminide Coating, Creep
  • A.H. Jamshidi, A.H. Najafi, N. Arab, M. Ghahari Page 69
    One of the most effective methods to remove inclusions and impurities in metals foundry are the use of porous ceramic filters. In the gating system these filters can remove slags and other types of inclusions and contaminants from melt. In order to make silicon carbide-based ceramic foam filters SiC-(CFF) in the research, we used Polyurethane sponge in ceramic slurry by replica method. Ceramic slurry contain silicon carbide, alumina, ball clay and zircon fine particles in the micron and sub-micron size. To increase the adhesive properties and create thixotropic behavior, other additives such as colloidal silica and carboxymethyl cellulose (CMC) were added to slurry. After making the filters, mechanical and microstructure properties of them were studied. Mullite phase along silicon carbide phase formation in microstructure of filters, is one of the reasons that causes increasing in compressive strength and refractoriness. Existance of, these phases was proved by XRD analysis. Finally to compare the performance of these filters with the imported one, molten ductile iron passed through them and the density of the castings was studied. Results showed that disperse and completely homogenized that these filters performances are as good as the imported ones. Microstructure studies by SEM showed silicon carbide and mullite ceramic phases formed in microstructures of the filters.
    Keywords: Slag, Inclusion, Ceramic Foam Filters (CFF), Polyurethane Sponge, Ceramic Slurry, Silicon Carbide, Mullite