فهرست مطالب

مجله مواد نوین
سال سوم شماره 1 (پیاپی 9، پاییز 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/10/02
  • تعداد عناوین: 8
|
  • احمدرضا عارف پور، احمد منشی، محمدرضا فروغی، حمیدرضا ربیعی، مرضیه ابراهیمیان صفحات 1-12
    پودرهای قالب به گونه عمده از اکسیدهایی نظیر سیلیسیم، کلسیم، آلومینیوم، سدیم به همراه فلوئور و کربن تشکیل شده اند. فلوئور یکی از ترکیبات تشکیل دهنده پودرهای قالب می باشد که به منظور کنترل ویسکوزیته و ایجاد روانکاری مطلوب بین پوسته فولادی منجمد شده و قالب در ترکیب شیمیایی پودرهای قالب بکار می رود، اما انتشار فلوئور به دلیل ترکیباتی مانند (g)HF مشکلات سلامتی و زیست محیطی را به همراه دارد. هدف از انجام این پژوهش حذف فلوئور از ترکیب شیمیایی یک پودر روان ساز سرعت بالاست که در صنعت ریخته گری مداوم فولاد بکار می رود. هم چنین، بررسی اثر ترکیب-های جایگزین بر ویسکوزیته و تبلور نمونه ها از اهداف این پژوهش است. بدین مطالعات آزمون ویسکومتر شیاری و آنالیز تصویری جهت مقایسه ویسکوزیته پودرهای تولیدی با پودر اصلی مذاب و بررسی رفتار بلوری از مطالعات پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز اسپکتروسکوپی انرژی پراکنده استفاده گردید. نتایج مطالعات نشان دادند که کلینکر سیمان پرتلند جایگزینی مناسب برای ولاستونیت در ترکیب پایه پودرهای قالب می باشد. هم چنین، با استفاده از اکسید تیتانیوم و هماتیت در مقادیر حدود 3 درصد وزنی (مازاد بر هماتیت موجود در ترکیب شیمیایی کلینکر سیمان پرتلند) نمونه ای بدون فلورین تهیه گردید که دارای ویسکوزیته بسیار مشابه با پودر اصلی مذاب بود. با توجه به فازهای تشکیل شده نظیر پروسکایت (CaTiO3) و فایالیت ((Fe2SiO4 در این نمونه، می توان نتیجه گرفت که یک نمونه بدون فلورین است که به لحاظ مشابهت ویسکوزیته و تبلور آن با پودر قالب اصلی می تواند جایگزینی مناسب برای پودر قالب اصلی بکار رفته در صنعت ریخته گری مداوم فولاد باشد.
    کلیدواژگان: پودرقالب ریخته گری مداوم، ویسکوزیته، هماتیت، اکسید تیتانیوم
  • هانیه بازیار، سیروس جوادپور صفحات 13-22
    مدیریت طول عمر خطوط لوله گاز تعمیر شده با پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP)، بویژه در زمانی که احتمال نشتی وجود دارد، یک پارامتر مهم فنی- اقتصادی در سامانه تعمیری است. در این پژوهش، آزمون انفجار انجام شده روی خطوط لوله انتقال گاز تعمیر شده با FRP مورد ارزیابی قرار گرفت. هدف، بررسی سامانه تعمیری خارجی بر یکپارچگی خطوط لوله با استفاده از شواهد آزمایشگاهی است. هیدروتست روی مقاطع یک متری از لوله های تعمیر شده که دارای یک سوراخ راه به در در موقعیت ساعت 6 بودند، انجام گرفت. طراحی سامانه تعمیری بر اساس استاندارد ISO-24817 انجام گرفت و هیدروتست انجام شده نیز با نرم افزار ABAQUS شبیه سازی شد. نتایج بدست آمده از آزمایش، نشان دهنده توانایی لوله تعمیر شده در تحمل فشارهایی بیش تر از 5/1 برابر فشار طراحی خط لوله است. این نتایج به همراه نتایج بدست آمده از شبیه سازی، کاربرد پذیر بودن این گونه از سامانه های تعمیری را برای خطوط لوله انتقال گاز (حتی در بدترین شرایط) نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سامانه تعمیری کامپوزیتی، هیدروتست، آنالیز المان محدود، عیوب ساختگی
  • صفورا کفاش یزدی، محمد ابراهیم بحرالعلوم صفحات 23-34
    آبکاری الکتریکی روشی مقرون به صرفه جهت تولید پوشش های فلزات، آلیاژها و کامپوزیت های زمینه فلزی نانوکریستال (با اندازه دانه در بازه nm100-10) به صورت کاملا چگال می باشد. پوشش های روی نانوساختار در حمام اسیدی سولفات روی تهیه شد. سپس با استفاده از تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)تاثیر دانسیته جریان، سورفکتانت SDS(Sodium Dodecyl Sulphate) و ماده ریزکننده ساخارین در مورد خواص ساختاری و ریخت شناسی پوشش ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ساختار پوشش های نانو ساختار به دست آمده در حضورSDS با افزایش غلظت ساخارین در حمام آبکاری، یکنواخت، ریز وکروی می باشد و با افزایش دانسیته جریان آبکاری، ساختار پوشش ریزتر و شکل آن به سمت کروی شدن پیش می رود.
    کلیدواژگان: آبکاری الکتریکی، پوشش نانو ساختار روی، ریخت شناسی، زبری
  • لیلا فتح یونس، مازیار آزادبه صفحات 35-44
    پوشش های فسفاته چون در محیط های آبی تشکیل می شوند، به حالت هیدراته هستند و بنابراین، زمانی که در معرض دماهای بالا قرار می گیرند، ممکن است نوساناتی نشان دهند و در چنین شرایطی رفتار دی هیدراته شدن آن ها از نگرانی های عمده است. در نتیجه، لایه های فسفاته اعمالی روی سطح باید پیش از کاربرد با پوشش های آلی غیر آبی و پوشش های پودری خشک شوند، تا زمانی که نمونه پس از اعمال لایه رنگ در داخل کوره قرار می گیرد، نا پایداری حرارتی پوشش های فسفاته و خروج آب ساختاری آن ها منجر به کاهش کیفیت سطح رنگ نشود. بنابراین، در این مقاله به تاثیر دماهای گوناگون عملیات حرارتی 80- 120- 180- 250-280-350 درجه سانتی گراد، بر روی تغییرات وزن و رفتار خوردگی پوشش فسفاته Zn پرداخته شد. نتایج نشان داد که عملیات حرارتی پوشش فسفاته تا دمای 120 درجه سانتی گراد مفید بوده و به دلیل از دست رفتن آب ساختاری موجود در پوشش، رفتار حفاظتی بهبود یافت، ولی با افزایش دما به 180 درجه سانتی گراد و دماهای بالاتر، مقاومت به خوردگی کاهش یافت.
    کلیدواژگان: پوشش فسفاتهZn، فولاد کربنی، عملیات حرارتی، کاهش وزن، مقاومت به خوردگی
  • نسیم نصیریان، خلیل رنجبر صفحات 45-54
    در این پژوهش، برای نخستین بار تولید کامپوزیت Al/Brass به وسیله روش نورد اتصالی تجمعی انجام شد. آلومینیوم خالص تجاری با ضخامت 200 میکرون به عنوان زمینه و برنج 30/70 با ضخامت های 100و200 میکرون به عنوان تقویت کننده تا 7 پاس نورد استفاده شد. پس از هر پاس نمونه ها مورد ازریابی های ریزساختاری و مکانیکی قرار گرفتند. برای بررسی ساختار بدست آمده در هر پاس از میکروسکوپ نوری و الکترونی و برای بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت ها از آزمون کشش استفاده شده است. نتایج بررسی ریزساختار نشان می دهد که با افزایش پاس های نورد فاز سخت تر برنج شکسته شده و در فاز نرم تر آلومینیوم پراکنده می شود. با افزایش پاس های نورد فاز سخت یکنواخت تری در کامپوزیت ایجاد می شود. نتایج نشان دادند که در کامپوزیت با ضخامت برنج 100 میکرون به دلیل عدم اتصال فاز زمینه با تقویت کننده، تغییر چندانی در رفتار مکانیکی نسبت به آلومینیوم خالص ایجاد نمی شود. در بررسی استحکام نهایی نمونه 100 و 200 میکرون بر حسب افزایش پاس های نورد تغییرات نامنظم استحکام با افزایش تعداد پاس مشاهده می شود که البته، حالت بهینه ای برای یافتن بیش ترین استحکام وجود دارد. هم چنین، نوع شکست سطوح ایجاد شده در آزمون کشش، نرم گزارش شده است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت های زمینه فلزی، نورد اتصالی تجمعی، ریز ساختار، استحکام کششی، سطوح شکست
  • حامد صالحیان، سید احمد جنابعلی جهرمی صفحات 55-64
    تاکنون، بیش تر پژوهش ها فرآیند تولید و تاثیر آن بر خواص نانوکامپوزیت های اپوکسی را مورد بررسی قرار داده اند و داده های کمی پیرامون نانوکامپوزیت های پلیمری با زمینه وینیل استر وجود دارد. این در حالی است که وینیل استر یکی از رزین های پرمصرف در صنعت کامپوزیت بشمار می رود. در سال های اخیر، افزودن تقویت کننده ها با ابعاد کوچک (بویژه در مقیاس نانو) به عنوان راه حلی جهت ارتقاء خواص مطرح شده است. در نانوکامپوزیت ها، به دلیل نفوذ زنجیره های پلیمری به نانوذرات و ایجاد پیوند مناسب با آن ها، بهبود خواص را می توان انتظار داشت. هدف از این پژوهش، ساخت و بررسی رفتار کششی نانوکامپوزیت های وینیل استر/دی اکسید تیتانیوم می باشد. نمونه های نانوکامپوزیتی با استفاده از روش مخلوط سازی مذاب و با محتوای 1، 5/2 و 5 درصد وزنی از نانوذرات TiO2 تولید شدند. هم چنین، BYK-C8000 به عنوان عامل پیوندساز پلیمری به مخلوط اضافه گردید. در ابتدا، تاثیر پارامترها تولید بر خواص نانوکامپوزیت وینیل استر/TiO2 (1% وزنی) مورد ارزیابی قرار گرفت و در ادامه، با انتخاب شرایط بهینه و تثبیت پارامترهای تولید، تاثیر محتوای نانوذرات بر خواص نمونه ها مطالعه شد. رفتار کششی نانوکامپوزیت، با استفاده از آزمون کشش تک محور مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که با افزایش محتوای TiO2در زمینه پلیمری، مدول یانگ همواره افزایش خواهد یافت؛ در حالی که درصد کرنش تا شکست نانوکامپوزیت نسبت به نمونه خالص کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت وینیل استر، نانوذرات TiO2، عامل پیوند ساز پلیمری، رفتار کششی
  • صدیقه عباسی، سید مجتبی زبرجد، سید حسین نوعی باغبان صفحات 65-76
    هدف این پژوهش، آرایش نانولوله کربنی با نانوذرات TiO2با استفاده از روش شیمی تر و بررسی پایداری نانوسیال ناشی از آن می باشد. بدین منظور، از نانولوله های کربنی چنددیواره و تتراکلرید تیتانیوم (TiCl4) به عنوان پیش ساز نانوذرات TiO2 استفاده گردید. ارزیابی میکروسکوپ الکترونی عبوری جهت اطمینان از آرایش نانولوله با نانوذرات TiO2 انجام گرفت. تاثیر عملیات اسید شویی و آرایش بر ساختار نانولوله نیز با کمک طیف سنجی رامان بررسی گردید. با کمک پتانسیل زتا پایداری سوسپانسیون حاوی نانولوله کربنی خام، اسید شویی شده با و بدون حضور نانوذرات مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی میکروسکوپی بیانگر اتصال نانوذرات TiO2 روی سطح خارجی نانولوله می باشد. طیف سنجی رامان نیز نشان دهنده افزایش میزان عیوب ایجاد شده در ساختار نانولوله اسیدشویی و آرایش یافته با نانوذرات TiO2 می باشد. پایداری سوسپانسیون حاوی نانوذرات TiO2، نانولوله های خام، اسیدشویی و آرایش یافته با نانوذرات TiO2 نیز با اندازه گیری مقدار پتانسیل زتا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که انجام فرایند اسید شویی و اتصال نانوذرات جهت افزایش مقدار پایداری سیال مفید است.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی، نانوذرات TiO2، پایداری
  • ایمان حاجیان نیا، مرتضی شمعانیان، مسعود کثیری صفحات 77-90
    دراین پژوهش، ریزساختار جوش های نا مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی ISI 347 به فولاد کم آلیاژ ASTMA335 با استفاده از روش قوسی تنگستن - گاز با قطبیت منفی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از دو فلز پرکننده ERNiCr-3 و ER309L استفاده شد. پس از جوشکاری، ریز ساختار مناطق گوناگون هر اتصال شامل فلزات جوش، مناطق متاثر از حرارت (HAZ)، فصل مشترک ها و مناطق مخلوط نشده (UMZ) با میکروسکوپ نوری بررسی شد. برای بررسی رسوبات و سطوح شکست ازمیکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به سیستم اسپکتروسکوپی انرژی پراکنده (EDS) استفاده شد. بررسی های ریزساختاری نشان دادند که یک ساختار دو فازی شامل مناطق دندریتی و بین دندریتی در فلز جوش ERNiCr-3 با انجماد آستنیت اولیه و ساختاری شامل فریت اولیه استخوانی شکل در زمینه آستنیت در فلز جوش ER309L تشکیل شده است. در فصل مشترک فلزات پرکننده با فولاد زنگ نزن آستنیتی 347 رشد رونشستی و در فصل مشترک فلزات پرکننده با فولاد کم آلیاژ A335 منطقه ای باریک مشاهده شد. هم چنین، در منطقه HAZ هر دو فلز پایه، درشت شدن دانه ها رخ داد. مقاومت در برابر ضربه در مقطع جوش و نیز شکست نگاری نمونه ها بررسی شد. بیش ترین مقدار انرژی شکست، مربوط به فلز جوش ERNiCr-3 بود. در نهایت، می توان نتیجه گرفت که برای اتصالات بین فلز پایه فولاد زنگ نزن آستنیتی 347 و فولاد کم آلیاژ A335، ماده پرکننده ERNiCr-3 ویژگی های بهینه ای را ارائه می دهد.
    کلیدواژگان: جوشکاری نا مشابه، فولاد زنگ نزن آستنیتی، فولاد کم آلیاژ، ریزساختار
|
  • A.R. Arefpour, A. Monshi, M.R. Foroughi, H.R. Rabiei, M. Ebrahimian Pages 1-12
    Mold powders are mainly composed of oxides such as SiO2، CaO، Al2O3، Na2O، along with F- and carbon. One of components of mold powders is F-،which is utilized in chemical composition of mold powders for lubricating and controlling viscosity between solidified steel shell and copper mold. However، emission of F-through compositions such as HF (g) causes health and environmental problems. The purpose of this research is elimination of F- from chemical composition of a high speed lubricating powder used in continuous casting in steel industries. In addition، the effects of substitut compound upon viscosity is investigated. Groove viscometer test and image analysis were used to compare produced powders and used powder molten viscosity. X-ray diffraction، emission electronic microscope and spectroscopic analysis of scattered energy were used also for evaluation the crystalline behavior. The results of the study showed that Portland cement clinker could be an appropriate substitution for Wollastonite in the basic composition of mold powders. In addition، using TiO2 of about 3 wt% and hematite of about 3 wt% (surplus to the existing hematite in the chemical composition of Portland cement clinker)، a fluorine-free sample was prepared having viscosity near to that of the molten main powder. Considering produced phases such as Perovskite and Fayalite، it can be concluded that this is a fluorine-free sample which is believed to be an appropriate substitution for the main powder being currently used in continuous casting of steel due to its similarity in viscosity and crystallization to those of the molten main powder.
    Keywords: Mold Powder Continuous Casting, Viscosity, Hematite, Titanium Oxide
  • H. Bazyar, S. Javadpour Pages 13-22
    The lifetime management of repaired gas pipelines with Fiber Reinforced Plastics (FRP)، especially when the probability of leakage is expectable، is an important technical-economic factor of repair system. This work is concerned with the evaluation of hydro test performed on repaired metallic gas pipelines with FRP. The goal is to assess the role of external composite repair system on structural integrity of pipelines، based on experimental investigations. Hydro tests were executed on one meter composite repaired pipeline sections containing artificial through hole at 6’oclock orientation. The repair systems were designed according to ISO-24817 and Hydro tests simulated by ABAQUS finite element method. The results showed the ability of the repaired pipeline to withstand the pressures up to 1. 5 times of the design pressure. The applicability of this type of repair system was demonstrated by means of simulation and experimental results which showed that this technique can be used in repair of gas line ever in worst conditions.
    Keywords: Composite Repair System, Hydro Test, Finite Element Analysis, Artificial Defect
  • S. Kaffash, M. E. Bahrololoom Pages 23-34
    Electrodeposition provides a cost-effective means of producing fully dense nanocrystalline (10-100nm in grain size) metals، alloys and metal-matrix composites. Zn nano-structured coatings were prepared from an acidic zinc sulphate bath. The influence of the current density، the surfactant Sodium Dodecyl Sulphate and grain refiner (Saccharin) on structural and morphological characteristic of the coatings were investigated. The characterization of the samples was made by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the zinc nano-structured coatings in the presence of SDS، approached a homogeneous، spherical and fine morphology by increase of current density and saccharin concentration.
    Keywords: Electroplating, Nano Structured Zinc Coating, Morphology, Roughness
  • L. Fathyunes, M. Azadbeh Pages 35-44
    Phosphate coatings are in the hydrated state because of they are formed in aquatic environment and therefore when these coatings are exposed to high temperatures such as paint oven، the chemical stability of such coatings especially dehydration behavior is of great concern. Thus، phosphate layer applied on the surface should be dried، by application of non – aquase organic or powder organic coatings until thermal stability of phosphate coatings، and removal of their structural water during exposing the samples in the furnace not result in the loss of paint quality. In this article، the effect of heat treatment at different temperatures of 120، 180، 250، 280، 350 °C on the weight loss and corrosion behavior of zinc phosphate coating formed on the surface of plain carbon steel was investigated. The results showed that heat treatment of phosphate coating at 120 °C improved protective behavior because of the loss of structural water. But increasing temperature to 180 °C and higher، decreased the corrosion resistance.
    Keywords: Zinc Phosphate Coating, Plain Carbon Steel, Heat Treatment, Corrosion Resistance, Weight Loss
  • N. Nasirian, Kh. Ranjbar Pages 45-54
    In this study، for the first time، accumulative roll bonding were used to produce Al/Brass composite. Commercial pure Aluminum with 200 micron thickness was used as matrix and brass 70/30 with thickness of 100 and 200 microns were selected as agent till 7 passes. The mechanical properties and microstructure were investigated using the tensile and microhardness test. Scanning electron microscope. analysis shows that rolling caused fracture of hard phase of brass and distribut it in Al matrix، also a more uniform phase distribution has been produce in composite. The mechanical behavior of composite with 100 micron brass is not increased from that of pure Al due to insufficient bonding between the layers. While the strength and microhardness of composite with 100 and 200 micron brass shows no regular changes according to increases in passes and there is an optimum pass number in relation to the value in strength. Ductile fracture surfaces in tensile test were observed.
    Keywords: Metal Matrix Composite, Accumulative Roll Bonding, Microstructure, Tensile Test, Fracture Surface
  • H. Salehian Fir, S. A. Jenabali Jahromi Pages 55-64
    So far، most of the researches have examined the production process and its effect on the properties of epoxy nanocomposites and there is little informations on the nanocomposite with vinyl ester polymeric matrix. However، vinyl ester is one of the highly used resins in composite industry. In recent years، adding reinforcements with small dimensions (especially in nanoscale) has been proposed as a solution to improving the properties. In nanocomposites، due to diffusion of polymer chains into the nanoparticles and establishment of an appropriate bond with them، improvment of the properties can be expected. The aim of this research was to manufacture and investigate of tensile behavior of vinyl ester/titanium dioxide nanocomposites. Nanocomposite samples were produced by melt mixing technique and with content of 1، 2. 5 and 5 weight percent of TiO2 nanoparticles. In addition، BYK-C8000 was added to the mixture as polymeric coupling agent. At first، the influence of production parameters on the properties of vinyl ester/1%wt. TiO2 nanocomposite was evaluated and then with selecting the optimum conditions and fixing the manufacture parameters، the effect of nanoparticles content on the properties of the samples was studied. Tensile behavior of nanocomposite was evaluated by uniaxial tensile test. Results indicate that by increasing in TiO2 content in the polymer matrix، the Young''s modulus steadily increases; while the strain-to-break of nanocomposites is reduced compared to the pure specimen.
    Keywords: Vinyl Ester Nanocomposite, TiO2 Nano, Particles, Polymeric Coupling Agent, Tensile Behavior
  • S. Abbasi, S. M. Zebarjad, S. H. Noie Pages 65-76
    The purpose of this study is decoration of cabon nanotube with TiO2 nanoparticles using wet chemical method and investigation the stability of its nanofluid. To do this، multiwalled carbon nanotubes and TiCl4 were used as precursor of TiO2 nanoparticles. The decoration were systematically characterized using transmission electron microscopy (TEM). The effect of acid treatment and decoration on structure of carbon nanotube were investigated by the use of Raman spectroscopy. Zeta potentials were used to obtain the stability of suspensions containing raw، acid treated and decorated carbon nanotubes. The TEM image showed the successful attachment of TiO2 nanoparticles on the outer surface of carbon nanotubes. Raman spectroscopy verified the increasing of defects on the structure of acid treated and decorated carbon nanotubes. Zeta potential results confirms that modified carbon nanotubes with TiO2 nanoparticles and functionalized groups have better stability in the fluids.
    Keywords: Carbon Nanotube, TiO2 Nanoparticles, Stability
  • I. Hajiannia, M. Shamanian, M. Kasiri Pages 77-90
    In the present study، the microstructure of dissimilar welds of AISI 347austenitic stainless steel to ASTM A335 low alloy steel by using gas tungsten direct current arc welding process with a negatively charged electrode (DCEN) was investigated. For this purpose، two filler metals، ER309L and ERNiCr-3، were used. After welding، the microstructure of the different zones of each joint، including weld metals، Heat affected zone (HAZ)، interface and unmixed zones (UMZ) were evaluated by using optical microscope (OM). The (SEM) equipped (EDS) were used to investigate the precipitates and fracture of different samples. The microstructure of base and weld metals were evaluated by using OM. The fracture surfaces was investigated by (SEM) equipped to (EDS). The microstructural evaluations showed that a two-phase structure، consist of dendritic and inter-dendritic regions with primary austenite solidification was observed in ERNiCr-3 (filer metal)، and a primary skeleton-shaped ferrite in austenitic matrix was observed in the 309L (filer metal). The epitaxial growth was observed in interface between 347austenitic stainless steel and two filler metals and a narrow zone was observed in interface between A335low alloy steel and filler metals، and also the coarse grains occurred in HAZ zone of both weld metals. Also، the impact toughness and fractography of samples were investigated. The maximum impact energy obtained in to the ERNiCr-3 (filer metal) specimens. Finally، it can be noted that for the joints between the AISI 347 austenitic stainless steel and A335low alloy steel، the ERNICr-3 filler material provides the optimum qualities.
    Keywords: Dissimilar Welding, Austenitic Stainless Steel, Low Alloy Steels, Microstructure