فهرست مطالب

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد - پیاپی 18 (پاییز 1390)

نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 18 (پاییز 1390)

  • 82 صفحه، بهای روی جلد: 60,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1390/09/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمدرضا خانزاده قره شیران، سیدعلی اصغر اکبری موسوی، احمدعلی آماده، غلامحسین لیاقت صفحه 1
    در این تحقیق پوشش دهی فولاد گرمکارکوئنچ تمپر شده AISI H13 با سوپر آلیاژ اینکونل 718 به روش جوشکاری انفجاری انجام گرفت. آزمون های انفجاری توسط ماده منفجره آماتول در فاصله های توقف و بارهای انفجاری متفاوت صورت پذیرفته و بررسی های متالوگرافی، میکروسکوپ الکترونی روبشی، ریز سختی سنجی و استحکامی بر روی کلیه نمونه های اتصال یافته انجام گرفت. شکل فصل مشترک حاصله به سه صورت موجی، مسطح و موجی همراه با گردابه در فصل مشترک اتصال ایجاد شده است. طول امواج فصل مشترک بر اثرتغییرات زاویه دینامیکی برخورد در هنگام اتصال ورق ها تغییر نموده و سختی و استحکام برشی فصل مشترک تابع مورفولوژی فصل مشترک و دامنه امواج تغییر یافت.
    کلیدواژگان: جوشکاری انفجاری، فاصله توقف، بار انفجاری، زاویه دینامیکی برخورد، استحکام برشی
  • ابوالحسن نجفی، فرهاد گلستانی فرد، حمیدرضا رضایی، ناصر احسانی صفحه 11
    اخیرا تکنیک های جدید و پیشرفته ای در جهت سنتز پودرها نانو متری مطرح شده است که تکنیک سل ژل یکی از روش های جدید و نو جهت سنتز نانو پودرها سرامیکی می باشد. در این روش می توان b-SIC را با استفاده از آلکوکسید ها و منابع کربنی سنتز نمود. مزیت ها این روش شامل خلوص بالا، افزایش اکتیویته شیمیایی، عدم نیاز به امکانات پیچیده و امکان مخلوط سازی در حد ابعاد مولکولی می باشد. در این تحقیق فرایند سنتز نانو پودر SiC با استفاده از TEOS و رزین فنولیک بررسی گردید. همچنین به منظور بررسی خواص سل اثر pH بر زمان ژلاسیون بررسی گردید.در ادامه پس از سنتز نمونه های لازم، عملیات حرارتی در دماهای 700، 1400 و 1500oC در کوره تیوپی و اتمسفر آرگون انجام گردید. توزیع اندازه ذرات با استفاده از دستگاه آنالیز لیزری بررسی شد. همچنین با استفاده از بررسی ها فازی و ریز ساختاری توسط پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از نمونه ها عملیات حرارتی شده، دمای بهینه واکنش سنتز پودر نانو SiC و اندازه آگلومره ها احتمالی به دست آمد و در آخر اندازه و شکل ذرات در مطالعات تصاویر توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) بررسی گردید.
    کلیدواژگان: سنتزنانو پودر، سل، ژل، مواد افزودنی، نانو مواد، تترا اتوکسی سیلان، β، SIC
  • محمدرضا پویامهر، علی نعمتی، رحیم نقی زاده صفحه 19
    یق تاثیر نوع دولومیت و مقدار AL2O3 بر روی فازهای تشکیل شده در سیمان آلومینایی حاوی اسپینل مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از دولومیت خام و کلسینه شده به همراه آلومینای کلسینه شده با نسبت های مختلف برای فرآوری سیمان استفاده گردید. ترکیبات مختلف در دمای 1350 درجه سانتی گراد با استفاده از روش سینترینگ واکنشی، فرآوری شدند و سپس به کمک پراش پرتو ایکس آنالیز فازی ترکیبات مشخص گردید. همچنین بررسی های ریزساختاری نیز به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. نتایج نشان داد که مواد اولیه مورد استفاده تاثیر زیادی بر روی نوع و مقدار فازهای تشکیل شده در ترکیب سیمان دارد. مستقل از نوع دولومیت مورد استفاده، ترکیب سیمان حاصل شامل فاز اسپینل به همراه فازهای CA و CA2 می باشد. با افزایش مقدار AL2O3 و در نتیجه کاهش مقدار CaO در ترکیب مواد اولیه از مقدار فاز CA در ترکیب سیمان کاسته و به مقدار فاز CA2 افزوده می شود. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از دولومیت کلسینه شده باعث تشکیل فاز C12A7 در ترکیب سیمان می گردد.
    کلیدواژگان: سیمان آلومینایی، اسپینل، دولومیت، CA، C12A7
  • مهدی جعفری، محمدعلی گلعذار، محمود پیکری صفحه 29
    مکانیزم حفره دار شدن آلیاژ آلومینیوم 7075 عملیات حرارتی شده در محلول آبی شامل یون های کلراید با استفاده از آزمون امپدانس بررسی شد. این آزمون در پتانسیل حفره دار شدن، 100 و 200 میلی ولت بالاتر از آن انجام شد. نمودار نایکویست برای عملیات حرارتی محلول جامد و حداکثر پیر سختی در فرکانس های بالا، دارای دو حلقه شبه خازنی و در فرکانس های پایین یک حلقه القایی نشان داد. برای عملیات حرارتی (T7) یک حلقه شبه خازنی در فرکانس های بالا و یک حلقه القایی در فرکانس های پایین دیده شد. نتایج نشان دادند که در پتانسیل 200 میلی ولت بالاتر از پتانسیل حفره دار شدن، مکانیزم کنترل جریان خوردگی در فرکانس های بالا، بیشتر تحت تاثیر انتقال جرم قرار دارد. بعد از انجام آزمون امپدانس در هر پتانسیل، نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین، نقش ترکیبات بین فلزی در شروع حفره دار شدن برای هر عملیات حرارتی بررسی شد.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیوم 7075، عملیات حرارتی، آزمون امپدانس، ترکیبات بین فلزی
  • تاثیر فرآیند تبلور مجدد و پیرسازی بر رفتار سوپرالاستیسیته و استحاله مارتنزیتی در سیم های حافظه دار NiTi غنی از نیکل
    کامل کاظمی چوبی، جعفر خلیل علافی، وحید عباسی چیانه صفحه 39
    در تحقیق حاضر تاثیر عملیات حرارتی آنیل و هم چنین عملیات پیرسازی پس از عملیات حرارتی آنیل بر روی رفتار سوپرالاستیسیت ه آلیاژ 40 و 60 درصد کارسرد شده نیکل- تیتانیم غنی از نیکل مورد تحقیق و مطالعه قرار گرفت. برای ارزیابی رفتار سوپرالاستیسیته، آزمایش کشش در دمای 37oC با سرعت حرکت فک برابر با 0.1 mm/min و تا کرنش اعمالی 5.5 درصد استفاده شد. نتایج نشان داد که در حضور دانه های ریز ناشی از تبلور مجدد در ریز ساختار آلیاژ، رفتار سوپرالاستیسیته بهبود می یابد ولی همواره مقدار تقریبی 2% کرنش باقی مانده در منحنی تنش- کرنش نمونه ها مشاهده می شود. در حضور تلفیقی از دانه های ریز تبلورمجدد یافته، ناشی از عملیات حرارتی آنیل، هم چنین رسوبات Ni4Ti3، ناشی از عملیات پیرسازی پس از فرآیند آنیل، بهترین رفتار سوپرالاستیسیته بدون هیچ کرنش باقی مانده ای مشاهده می گردد. نتایج نشان دادند که تغییر اندازه دانه ها موجب تغییر توزیع رسوبات درون ریزساختار شده که این امر باعث تغییر در دماهای استحاله می گردد. بنابراین می توان بیان کرد که با تغییر اندازه دانه ها در طی فرآیند آنیل و با انجام پیرسازی متعاقب آن، می توان دماهای استحاله را کنترل نمود.
    کلیدواژگان: تبلور مجدد، سوپرالاستیسیته، آلیاژ حافظه دار NiTi، دماهای استحاله
  • علی فرزین، مهدی احمدیان، محمدحسین فتحی صفحه 49
    ساخت توده چگال کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت (HA) از جمله روش های مناسب برای رفع محدودیت های مکانیکی این ماده زیست فعال جهت به کارگیری آن در نواحی تحت بارهای بالا در بدن می باشد. در این تحقیق، تف جوشی دو مرحله ای به منظور جلوگیری از رشد بی رویه دانه های هیدروکسی آپاتیت و تیتانیا (TiO2) در دماهای بالا و رفع محدودیت های تف جوشی سنتی به کار گرفته شد. بدین منظور مورفولوژی و تغییرات فازی توده چگال حاصل از تف جوشی، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوی تفرق اشعه ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد برای رسیدن به توده چگال با دانسیته بالاتر از 97% دانسیته تئوری توسط این روش، اندازه نهائی دانه های جز ء ناپیوسته کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- پانزده درصد وزنی تیتانیا در حد زیر 100نانومتر باقی می ماند در حالی که با به کار گیری تف جوشی سنتی این مقدار به بالاتر از 100 نانومتر می رسد. فرآیند بهینه شامل حرارت دادن توده خام تا 1150 درجه سانتی گراد در مرحله اول تف جوشی، سرد کردن سریع تا 1050 درجه سانتی گراد و نگهداری به مدت زمان 25 ساعت در این مرحله می باشد.
    کلیدواژگان: تف جوشی دو مرحله ای، کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت، رشد دانه ها، نانوساختار
  • سیدعبدالمجید خادم، سعید ناطق، حسین یوزباشی زاده صفحه 57
    پودر نانو کامپوزیت Al-5vol%SiC وپودر آلومینیم خالص نانوساختار به کمک آسیاب سایشی و استفاده از پودر آلومینیم خالص با ابعاد 20 تا 50 میکرومتر و نانو ذرات SiC با ابعاد 20 تا 50 نانومتر تولید گردید. سپس پودرهای تولید شده با روش اکستروژن گرم، منسجم سازی و مستحکم شدند. به کمک ماشین برش با سیم، نمونه های کششی مسطح از محصول فشار کاری شده تهیه گردید. نتایج آزمایشات کشش در دمای 25 تا 300 درجه سانتی گراد نشان دادند که استحکام نمونه های آلومینیم نانوکامپوزیت در هر دمایی بیشتر از نانو ساختار هستند و با افزایش دما استحکام آن ها کاهش می یابد. نتایج شکست نگاری مقاطع شکست، نشانگر شکست ترد برای نانوکامپوزیت و شکست نرم برای آلومینیم خالص نانوساختار است.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، متالورژی پودر، نانوکامپوزیت، خواص دمای بالا، Al، SiC
  • علی امیرعبدالهیان، عبدالله افشار صفحه 65
    هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر افزایش ضخامت بر خواص لایه های نازک تیتانیم ایجاد شده روی زیرلایه فولاد زنگ نزن AISI 316L با استفاده از فرآیند پراکنش مگنترونی DC است. به این منظور، عملیات رسوب دهی در مدت زمان های مختلف 5، 10، 15 و 20 دقیقه انجام شد تا لایه هایی با ضخامت های مختلف ایجاد شود. سپس ضخامت لایه های نازک تیتانیم با استفاده از دستگاه پروفیل سنج اندازه گیری شد. همچنین مورفولوژی لایه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) بررسی و اندازه میانگین نانوذرات تیتانیم تعیین شد. توپوگرافی لایه های نازک تیتانیم نیز با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بررسی و مقدار زبری میانگین سطح لایه ها تعیین شد. به علاوه مقاومت به خوردگی ضخیم ترین لایه نازک تیتانیم ایجاد شده توسط آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول فیزیولوژیک SBF در دمای 37oC مورد ارزیابی قرار گرفت و مقادیر پتانسیل خوردگی و دانسیته جریان خوردگی آن تعیین شد. نتایج حاصل از این آزمون ها نشان داد که لایه نازک تیتانیم با ضخامت nm 298 از متراکم ترین و یکنواخت ترین ساختار برخوردار بوده و دارای بیشترین مقادیر اندازه میانگین نانوذرات تیتانیم (65 nm) و زبری میانگین سطح (3.767 nm) است. همچنین ایجاد لایه نازک تیتانیم با ضخامت 298 nm روی فولاد زنگ نزن AISI 316L باعث افزایش پتانسیل خوردگی آن از -0.313 به -0.279 V و کاهش دانسیته جریان خوردگی از 451.1 به 163.4 nA/cm2 می شود که در نتیجه مقاومت به خوردگی آن بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: فولاد زنگ نزن AISI 316L، لایه های نازک تیتانیم، پراکنش مگنترونی DC، ضخامت، مقاومت به خوردگی
|
  • Mohammadreza Khanzadeh, Aliasghar Mousavi Akbari, Ahmadali Amadeh, Gholamhosein Liaghat Page 1
    Experimental tests were carried out to explosively clad solution annealed Inconel 718 super alloy on quench-tempered AISI H13 hot tool steel. Experimental tests were carried out using various stand-off distances and explosive ratios. Various interface geometries were obtained from these experiments. Experiments were carried out with Ammatol explosive mixture. In this study, the integrity of the bond interface was examined by the shear test. The micro hardness profiles at the interface for all samples were performed. Metallographic inspections of the bond interfaces were also carried out. The shape of interface fell roughly into two classes, wavy or wavy with some vortex shedding. In some case, a gradual change in wavelength along the direction of welding was observed which was due to a change in impact angle following plate contacts. Hardness was increased with stand-off distance and explosive ratio. Shear strength was found to be functions of interface morphology and wave amplitude.
  • Abolhassan Najafi, Farhad Golestanifard, Hamidreza Rezaei, Naser Ehsani Page 11
    Sol-gel chemical processing route is a new and novel method for synthesizing ceramic nano powders. In this method, β-SiC nano powder can be synthesized via alkoxides and carbonaceous sources. High purity product, high chemical activity and ability of mixing in molecular scales are main advantages of the route. In this research, nano SiC powder was synthesized using TEOS and phenolic resin as raw materials. Also the effects of pH and gelation time on particle size of precursors were investigated. After sample preparation, heat treatment process was performed in a tube furnace and argon atmosphere at 700, 1400, 1500oC. Particle size distribution of the samples was investigated by TEM while SEM and XRD were used for microstructural and phase evolutions of heat treated samples, respectively. Finally, the optimum synthesis temperature and agglomerate size were reported.
  • Mohammadreza Poyamehr, Ali Nemati, Rahim Naghizadeh Page 19
    In this paper, the effects of dolomite type and Al2O3 content on the phase composition in the preparation of the aluminous cement containing MA spinel are investigated. For this reason, different compositions of raw and calcined dolomites are used as raw materials along with calcined alumina in the preparation of the aluminous cement containing MA spinel. Then, the compositions are prepared at 1350 °C using the sintering method and their mineralogical compositions are investigated using the diffractometric technique. Also, their microstructures have evaluated by SEM. The results indicate that raw materials used have great effect on the type and amount of formed phases in cement composition. Independently of the dolomite type used, a mixed phase product consisting of spinel accompanied by CA and CA2 is obtained. The content of CA phase in the cement composition is decreased with increasing of Al2O3 and therefore, decreasing of CaO in the raw materials composition. On the other hand, the CA2 content is increased with the addition of Al2O3. In addition, the results show that the formation of C12A7 is favored by use of calcined dolomite.
  • Mehdi Jafari, Mohammadali Golozar, Mahmoud Peykari Page 29
    Pitting corrosion mechanism of heat treated aluminum alloy 7075 in aqueous solution containing chloride ions was investigated, using impedance study. These tests were performed at three different potentials including pitting potential, 100 mV and 200 mV above the pitting potential. For T6 and W temper, nyquist plot showed two semi-capacitance loops at higher and medium frequencies and one inductive loop in lower frequencies. On the other hand, T7 temper showed one semi-capacitance loop at higher and medium frequency and one inductive loop in lower frequency. Results showed that, mass transfer is the prevalent mechanism of corrosion current control at higher frequencies for 200 mV above the pitting potential. After impedance tests, surfaces of samples was studied by optical and scanning electron microscopy. Also, role of intermetallic particles on pit initiation was investigated for each heat treatment cycles.
  • Superelastic Behavior Martensitic Transformation of a Ni-rich NiTi Alloy
    Kamel Kazemi, Jafar Khalili, Vahid Abbasi Page 39
    In the present study, the influence of annealing heat treatment and aging treatment after annealing process on the superelastic behavior of 40 and 60% cold worked Ni-rich NiTi shape memory alloy have been investigated. For evoluation of superelastic behavior, tensile tests were carried out at 37°C and a cross-head speed of 0.1mm/min using by loading and unloading regime up to 5.5% strain. Results showed that at the presence of the fine grains due to the recrystallization process, superelastic behavior improved; however, some strains remain in the strain-stress curves of alloy. With formation of recrystallized fine grains, due to annealing heat treatment, and Ni4Ti3 precipitates, due to aging treatment after annealing process, the best superelasticity behavior achieved. It is observed that the variation of grains size result in variation of precipitates distribution within microstructure. This, therefore, leads to variation of transformation temperatures. Consequently, it can be said that, with variation of grains sizes during annealing process and with aging treatment after that, transformation temperatures can be controlled.
  • Ali Farzin, Mehdi Ahmadian, Mohammadhossein Fathi Page 49
    Hydroxyapatite [HAp; Ca10(PO4)6(OH)2] biocomposites are ceramic materials that exhibit excellent bioactivity, but their inherent low mechanical behavior render them unusable for practical applications. Titania (TiO2) is added to improve inmechanical properties without diminution of biocompatibility. Two Step Sintering (TSS) has been applied, in the present work, to suppress the accelerated grain growth of Hydroxyapatite and Titania nanoparticles in the HA-TiO2 composites in the last sintering stage. Samples characterized by X-Ray diffraction and scanning electron microscopy. It was shown by application of this method, the final grain size of HA-15wt.%TiO2 maintainslower than 100nm while by application of conventional sintering it reaches higher than 100nm. The optimum regime consisted of heating the green bodies up to 1150˚C in the first step of sintering and then holding at 1050˚C for about 25h in the second step. This yielded the finest microstructure with no exaggeration in grain growth and density of specimens reaches higher than 95% theoretical density.
  • Abdolmajid Khadem, Saeed Nategh, Hoeeein Youzbashizadeh Page 57
    Al–5 vol.%SiC nanocomposite powder and pure aluminum nanostructure powder are produced by attrition milling and using pure aluminum powder with dimension of 20 to 50 µm and SiC with dimension of 20-50 nm. Then the produced powders are consolidated and strengthened by hot extrusion method. The wire cut machine was used to prepare flat tensile samples from extruded products. Tensile test were done from 25 to 300 oC. The results show that the strength of Al–5 vol. %SiC nanocomposite are higher than pure aluminum nanostructure in all temperatures. Fractography shows that the fracture of Al–5 vol. %SiC nanocomposite are brittle and pure aluminum nanostructure are ductile.
  • Ali Amirabdollahian, Abdollah Afshar Page 65
    The aim of this study is to investigate the effect of increasing the thickness on the properties of titanium films created on AISI 316L stainless steel substrate by using the process of DC magnetron sputtering. To achieve this, deposition operation in various times 5, 10, 15 and 20 minutes were set to films with different thicknesses to create. The thickness of titanium films by using profilometery were measured. The morphology of films by field emission scanning electron microscope (FESEM) were investigated and titanium nanoparticles average size were determined. The topography of titanium films by using atomic force microscope (AFM) were investigated and the amount of average surface roughness of films were determined. In addition, corrosion resistance the thickest of created titanium film by potentiodynamic polarization test in SBF physiological solution at 37ºC temperature was evaluated and the values of corrosion potential and the corrosion current density were determined. The results of these tests showed that the titanium film with a thickness of 298 nm has the most dence and the most uniform structure and the highest amounts of titanium nanoparticles average size (65 nm) and the average surface roughness (3.767 nm). Also creating titanium film with a thickness of 298 nm on AISI 316L stainless steel increases the corrosion potential from -0.313 to -0.279 V and reduced corrosion current density from 451.1 to 163.4 nA/cm2 which resulted to improve corrosion resistance.