فهرست مطالب

مجله مواد نوین
سال سوم شماره 4 (پیاپی 12، تابستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/05/15
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مرتضی قدیمی، علی شکوه فر، حمیدرضا رستمی، علی قلی زاده وزوانی صفحات 1-12
    در این پژوهش ترکیب حافظه دار Ni40Ti50Cu10 نانوبلوری به گونه ای موفقیت آمیز با روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات تابکاری پسین سنتز شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) مشخص کرد که آسیاب کاری مخلوط پودرهای عنصری با خلوص بالای اولیه در دستگاه آسیاب مکانیکی به مدت 60 ساعت، منجر به انحلال مس در شبکه آستنیت و تشکیل ترکیب بین فلزی (B2)NiTiCu شده است. تابکاری مخلوط پودرها در دمای 1173 کلوین و برای مدت زمان 15 دقیقه تشکیل فاز (B19'') NiTiCu، وقوع پدیده رشد دانه و رهایش کرنش های داخلی را در پی داشته است. جهت ارزیابی ریزساختاری فرآورده ها از مشاهدات با میکروسکوپ های الکترونی روبشی (SEM) و عبوری (TEM) سود برده شد. مطالعات صورت گرفته دلالت بر ریخت شناسی مناسب و توزیع همگن عناصر آلیاژی در ترکیب سنتز شده را داشته است. بر اساس نتایج آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) ایجاد ساختار نانومتری به دلیل کاهش چشمگیر هیسترزیس گرمایی به بهبود رفتار گرما کشسانی و حافظه داری ترکیب منجر شده است.
    کلیدواژگان: ترکیب NiTiCu، آلیاژسازی مکانیکی، گرما کشسانی، نانوبلور
  • حسن شریفی، مهدی حیدری، مهدی دیواندری، علیرضا خاوندی صفحات 13-26
    در این پژوهش تاثیر درصد منیزیم زمینه بر رفتار سایش خشک کامپوزیت زمینه آلومینیومی بررسی شده است. فوم زیرکونیایی با اندازه تخلخل 10 و ppi 30مورد عملیات نفوذدهی بدون فشار با مذاب آلومینیوم قرار گرفت. از آلومینیوم با 2، 6 و10 درصد وزنی منیزیم به عنوان آلیاژ زمینه استفاده شد. نمونه های دیسکی، مورد آزمون سایش خشک به روش پین بر روی دیسک قرار گرفتند و کاهش وزن نمونه ها اندازه گیری شد. نمونه ها مورد اثر سه نیروی 5/6، 26 و N 52 و در طول یک مسافت 900 متری، در تماس با پین فولادی 52100 AISI مورد لغزش قرار گرفتند. بر اساس نمودارهای نرخ فرسایش و تصاویر بدست آمده، مشخص شد که نمونه های کامپوزیتی در قیاس با آلیاژ زمینه مقاومت به سایش بسیار بالاتری دارند. هم چنین، در بارهای کم، سایش به واسطه تشکیل لایه محافظ پایدار در سطح کامپوزیت، ازتماس مستقیم سطوح جلوگیری کرده و نرخ فرسایش پایین بوده، اما با افزایش بار عمودی اعمال شده، این لایه تخریب شده و فرسایش با شدت بیش تری صورت می پذیرد. مشخص شد با افزایش درصد منیزیم زمینه رفتار سایشی کامپوزیت بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: سایش، کامپوزیت های آلومینیوم، زیرکونیا، نفوذدهی بدون فشار
  • میثم زرچی صفحات 27-36
    در این پژوهش اثر عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم بر خواص مکانیکی فولاد 4140 AISI از خانواده فولادهای کم آلیاژ، عملیات حرارتی پذیر بررسی شد. جوشکاری این فولاد در سه حالت بدون پیش گرم و پس گرم، با پیش گرم و بدون پس گرم و نیز با پیش گرم و پس گرم انجام گرفت. از روش جوشکاری SMAW استفاده شد و تاثیر عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم بر خواص نهایی اتصال جوشکاری به کمک آزمایش های ضربه و کشش و سختی سنجی و خمش بررسی گردید. نتایج نشان دادند که با عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم می توان خواص نهایی اتصال را کنترل کرد و عملیات حرارتی پس گرم بهبود چقرمگی و استحکام در برابر ضربه را در پی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: استحکام شکست، پس گرم، پیش گرم، خواص مکانیکی، فولاد کم آلیاژ
  • مازیار آزادبه، عباس صباحی نمین، احد محمدزاده، حمیدرضا شفیعی صفحات 37-50
    در این پژوهش تغییرات ریزساختاری و خواص فیزیکی و مکانیکی آلیاژهای برنجی تولید شده به روش متالورژی پودر با تغییر درصد وزنی عنصر روی موجود در آلیاژ، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور دو نوع پودر پیش آلیاژی Cu-20Zn و Cu-28Zn به روش اتمیزاسیون آبی تولید و پس از فشرده سازی، نمونه های آزمایش ضربه با چگالی خام به ترتیب 63/6 و 74/6 گرم بر سانتی متر مکعب تهیه و سپس در دمای 930 درجه سانتی گراد به مدت 45 دقیقه تحت اتمسفر آرگون تف-جوشی شدند. براساس نتایج بدست آمده از آزمایش های چگالی سنجی نمونه های تف جوش شده، پارامتر چگالش برای نمونه-های Cu-20Zn و Cu-28Zn به ترتیب برابر 6/52% و 5% تعیین گردید که نشان دهنده چگالش بیش تر در نمونه های Cu-20Zn می باشد. هم چنین، با تعیین سختی و استحکام ضربه، چگونگی تغییرات خواص مکانیکی نمونه ها با افزایش عنصر روی نشان داده شد. با توجه به بررسی های ریزساختاری و شکست نگاری نیز مشخص شد که در آلیاژ Cu-28Zn تبخیر روی موجب ایجاد حفرات کاملا گرد و بسیار درشت تری نسبت به آلیاژ Cu-20Zn شده است. از یافته های این پژوهش می توان نتیجه گیری کرد که اگر پارامترهای موثر در فرآیند تف جوشی آلیاژهای برنجی با درصد روی بالا، مناسب انتخاب شوند، می-توان از مزایای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی در اثر افزایش عنصر روی و اجتناب از تبخیر روی بهره مند شد.
    کلیدواژگان: پودر پیش آلیاژی برنج، تف جوشی سوپرسالیدوس، کسر حجمی فاز مایع، تبخیر روی
  • شیوا مولایی، مهرداد شهباز، رامین ابراهیمی صفحات 51-64
    مقدار بشکه ای شدن در آزمایش فشار نسبت به شرایط اصطکاکی بسیار حساس است. بر این اساس، این آزمایش می تواند به عنوان یک روش ساده برای برآورد فاکتور اصطکاک بکار گرفته شود. از سوی دیگر، علم بر اثر پارامتر های دیگر از جمله خواص ماده بر مقدار بشکه ای شدن، موجب افزایش دقت اندازه گیری این آزمایش در برآورد مقدار اصطکاک می شود. در این پژوهش اثر خواص مکانیکی ماده از قبیل توان کارسختی، n، ضریب استحکام، k، و تنش تسلیم، 0σ، بر پدیده بشکه ای شدن در آزمایش فشار تک محوری با استفاده از روش اجزای محدود مورد ارزیابی قرار گرفته است و بدین ترتیب، اثر پارامترهای یاد شده بر چگونگی توزیع تنش و کرنش در ماده، بررسی شده است. آزمایش های فشار انجام شده نتایج ناشی از شبیه سازی را تایید می کنند.
    کلیدواژگان: اصطکاک، آزمایش فشار، بشکه ای شدن، روش اجزای محدود
  • زهرا گلستان، مهدی جاویدی، محمدحسین شریعت، رضا بازرگان لاری صفحات 65-74
    هدف از این پژوهش، افزایش مقاومت به خوردگی فولاد زنگ نزن 316 ال که به عنوان ماده کاشتنی در بدن استفاده می شود، می باشد. این کار به وسیله اعمال پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت و اکسید تیتانیوم همزمان با عملیات نیتروکربوره کردن الکترولیتی پلاسمایی روی سطح فولاد زنگ نزن 316 ال انجام گرفت. نمونه ها با اعمال جریان مستقیم و اختلاف پتانسیل(145 ولت) پوشش داده شدند. سطح روی نمونه ها و سطح مقطع آن ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنین، آنالیزهای پراکنش انرژی و تفرق اشعه ایکس روی نمونه ها، حضور عناصر تیتانیوم، کلسیم، فسفر، نیتروژن و کربن را نشان داد. مقاومت به خوردگی پوشش بدست آمده نیز به وسیله آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول رینگر بررسی شد. نتایج نشان داد که پوشش کامپوزیتی باعث نجیب تر شدن پتانسیل خوردگی فولاد زنگ نزن و کاهش دانسیته جریان آن می شود که در نتیجه، نرخ خوردگی کاهش یافته و مقاومت به خوردگی آن بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: نیتروکربوریزه کردن الکترولیتی پلاسمایی، هیدروکسی آپاتیت، اکسید تیتانیوم
  • عبدالمجید علیپور، قاسم نادری صفحات 75-88
    آمیزه های نانو کامپوزیتی پخت شده بر پایه لاستیک اتیلن پروپیلن دی ان مونومر (EPDM)، لاستیک طبیعی (NR) و نانو ذرات اصلاح شده خاک رس (Cloisite 15A) به منظور بررسی اثر ترکیب درصدهای گوناگون نانو خاک رس (0، 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی) و هم چنین اثر ترکیب درصدهای گوناگون ماتریس الاستومری (NR/EPDM) (0/100، 25/75، 50/50، 75/25، 100/0) بر ریز ساختار و خواص مکانیکی به وسیله غلتک آزمایشگاهی (mill) تهیه شدند. به منظور ارزیابی مقدار بین لایه ای شدن یا ورقه ای شدن لایه های سیلیکاتی از آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. نانو کامپوزیت بوجود آمده ترکیبی از ساختار لایه لایه و ورقه ورقه دارد. این پدیده با مشاهده مستقیم ریز ساختار به وسیله میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نیز تایید گردید. هم چنین، خواص مکانیکی، مانایی فشار و اعوجاج گرمایی آمیزه های تهیه شده با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس بهبود یافت. افزایش درصد لاستیک اتیلن پروپیلن دی ان مونومر در ماتریس، مقاومت کششی و استحکام پارگی را کاهش، ولی مقاومت فشاری، مدول و مقاومت در برابر مانایی فشار را افزایش می دهد. از سوی دیگر، افزودن نانو ذرات خاک رس به آمیزه ها و افزایش درصد لاستیک اتیلن پروپیلن دی ان مونومر باعث افزایش مقاومت در برابر زمان دهی (aging) آمیزه ها می گردد.
    کلیدواژگان: نانو ذرات اصلاح شده خاک رس، لاستیک طبیعی، اتیلن پروپیلن دی ان مونومر، نانو کامپوزیت، خواص مکانیکی
  • امیرحسین اسلامی، محمد محسن مشکسار، سید مجتبی زبرجد صفحات 89-103
    روش تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) به عنوان یکی از روش های تولید مواد به اندازه دانه نانومتری مطرح می باشد. برای ایجاد یک ساختار با دانه های ریز (با اندازه دانه کم تر از یک میکرون) لازم است از راه اعمال کرنش های پلاستیک زیاد دانسیته بالایی از نابه جایی ها ایجاد شود. فرآیند نورد تجمعی ARB به عنوان یکی ازپرکاربردترین روش های اعمال تغییر شکل شدید پلاستیک و دستیابی به ساختارهای با اندازه دانه نانومتری در ورق ها در بعد صنعتی مطرح می باشد. در این پژوهش از فرآیند اتصال نورد تجمعی برای تولید کامپوزیت لایه ای Cu/Ni استفاده شده است که تعداد هفت مرحله نورد در شرایط بدون روان کار همراه با پیش گرمایشC500 پیش از هر مرحله نورد بر نمونه ها اعمال شده است. برای این منظور، از مس و نیکل خالص تجاری استفاده شد. نمونه های استاندارد از درون قطعات نورد شده تهیه و ریزساختار آن ها به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی وخواص مکانیکی آن ها به وسیله آزمون های سختی و کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. این آزمایش ها نشان دادند که سختی، تنش تسلیم و استحکام با افزایش مراحل ARB به گونه ای چشمگیر افزایش می یابد. هم چنین، تاثیر حضورلایه های نیکل در افزایش خاصیت مغناطیسی در مراحل گوناگون با دستگاه مغناطیس سنج (VSM) مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: فرایند اتصال نورد تجمعی، خواص مکانیکی و مغناطیسی، کامپوزیت لایه ای مس، نیکل
|
  • M. Ghadimi, A. Shokuhfar, H.R. Rostami, A. Gholizadeh Pages 1-12
    NiTiCu intermetallic compound with nanocrystalline structure was successfully synthesized through mechanical alloying and subsequent annealing process. The X-ray diffraction (XRD) analysis revealed that after 60 h milling of high purity elemental powders mixture of Ni، Ti and Cu via a planetary high energy ball milling، the Cu dissolved into B2 structure and NiTiCu phase was obtained. Annealing of as-milled powders at 1173 K for 15 min leads to formation of nanometric NiTiCu (B19'') phase، grain growth and release of internal strain. Structural characterization was examined by means of scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) techniques. The results demonstrated that this route result in preparation compounds with suitable morphology and homogeneous structure. Formation of nanometric structure enhances thermoelasticity and shape memory behavior in this compound by narrowing the thermal hysteresis.
    Keywords: NiTiCu compound, Mechanical alloying, Thermoelasticity, Nanocrystalline
  • H. Sharifri, M. Heydari, M. Divandari Pages 13-26
    In the present research، the effects of continuous zirconia reinforcement and Mg content of the matrix alloy on the tribological properties of aluminum matrix composites produced via pressureless infiltration was investigated. The zirconia foam used as reinforcement was synthesized by replacement method according to the following steps: plunging polymeric (polyurethane) foam in to a ceramic slush، removing the additional slush and pyrolyzing and sintering at elevated temperature. The pure Al and Al alloys with2، 6 and 10wt% Mg content penetrated to the zirconia foam under nitrogen atmosphere. Specimens in the form of discs were thereby used for the wear test with a pin-on-disk apparatus using 52100 steel pins. The weight loss and wear rate of specimens were measured under 6. 5، 26 and 52 N loads and a sliding distance of 900 m. Sliding surface and debris of each specimen was examined by a Scanning Electron Microscope (SEM). Results indicated that reinforced materials have better wear resistance in comparison with unreinforced matrix alloys. Under the low load the weight loss was low due to the formation of protective MML (mechanically mixed layer) layer on the surface which prevented the direct contact of metallic and steel surfaces. Under the high load، the oxide layer was not stable and severe wear occurred due to the adhesive wear mechanism. Increasing the Mg content of the alloys decreased the wear rate because of the better wetting of the matrix alloys and the stronger bonding in the matrix-reinforcement interface.
    Keywords: Metal Matrix Composites, Pressureless Infiltration, Wear, Dry Sliding
  • M. Zarchi Pages 27-36
    In this work the effect of preheat and post weld heat treatment on the properties of AISI 4140 steel was evaluated. TheExperements were carred out on three different conditions: 1-without preheat and without post weld heat treatment. 2-with preheat and without post weld heat treatment. 3-with pre heat and with post weld heat treatment. Welding process was SMAW. The effect of preheat and post weld heat treatment on mechanical properties was evaluated by mechanical testes such as impact test، tensile test، hardness test and bend test. The changing of microstructure was studied by optical microscope. With preheat and post weld heat treatment the mechanical properties of weld area should be controlled. The post weld heat treatment can improve the fracture toughness.
    Keywords: Fracture Toughness, Low Alloy Steel, Mechanical Properties, Pre Heat Treatment, Post Heat Treatment
  • M. Azadbeh, A. Sabahi Namin, A. Mohammadzadeh, H. Shafiei Pages 37-50
    In present study effects of Zn content on microstructural changes، physical and mechanical properties of prealloyed brass sintered powder were investigated. Two kinds of brass prealloyed powder with composition of Cu-20Zn and Cu-28Zn were produced via water atomization technology، and compacted to obtain samples with green densities of 6. 63 and 6. 74 g/cm3، respectively. The Sintering process was carried out at 930 °C and 45 min in Ar atmosphere. According to obtained results of sintered density، the densification parameter of Cu-20Zn and Cu-28Zn samples were calculated 52. 6% and 5% respectively، which indicated more densification in Cu-20Zn. Moreover hardness and impact energy showed that mechanical properties changed by varying Zn content. Metallographic and fractographic studies showed that Zn caused the formation of spherical and coarser pores and dezincification in Cu-28Zn. It is concluded that by controlling of sintering parameters in the of brass alloys، which have higher Zn content، desired properties can be reached.
    Keywords: Brass Prealloyed Powder, Supersolidus Sintering, Zn Evaporation
  • Sh. Molaei, M. Shahbaz, R. Ebrahimi Pages 51-64
    The barreling that occurs in compression test is very sensitive to frictional conditions which put it as a simple test method in determining friction factor. Moreover، knowing the effect of other parameters such as the material properties on barreling can increase the accuracy of the experiment in evaluating the friction condition. Therefore، in the present study، the effect of strain hardening exponent، n، strength coefficient، k، and yield stress، σ0، on barreling in uniaxial compression test are evaluated using Finite Element Method (FEM). For this purpose، the distributions of stress and strain obtained from FEM are considered.
    Keywords: Friction, Compression Test, Barreling, Finite Element Method
  • Z. Golestan, M. Javidi, M. H. Shariat, R. Bazargan Lari Pages 65-74
    Titanium dioxide and Hydroxyapatite were simultaneously added to plasma electrolyte nitrocarburizing bath of 316L stainless steel in order to improve the corrosion behavior of steel. Then the samples were placed in the electrolyte and biased with a negative voltage of 145 volt. Cross section and surface morphology were studied using a scanning electron microscope (SEM). The results of EDX and XRD analysis reveal the presence of Titanium، Calcium، Phosphorus، Nitrogen and Carbon. Corrosion behavior of the coating was investigated by tafel polarization tests in Ringer solution. The composite coating exhibits an improvement in corrosion behavior.
    Keywords: Plasma Electrolytic Nitrocarburizing, Hydroxyapatite, Titanium Dioxide
  • A. Alipour, Gh. Naderi Pages 75-88
    Elastomer nanocomposites based on natural rubber (NR) and ethylene propylene diene monomer (EPDM) reinforced with different content of modified nanoclay (cloisite ISA)، i. e. 1،3،5،7 wt% were produced using two roll - mill. Also to educated the effect of matrix composition on microstructure and mecanical properties of the nanocomposites. NR/EPDM ratio was varied (50/50، 75/25، 100/0، 0/100 and 25/75). X- ray diffraction was performed to evaluate the silicate layers. The results of XRD showed that the distance between silicate layers increased and the polymer chains peneterated in to the layers. TEM micrographs proved the formation of intercalated and exfoliated nanocomposites. Also the results showed that compression setting and heat distorsion of Elastomer nanocomposites promoted as nanoclay content added to the matrix. Increase in EDPM/NR ratio cansed to decrease tensile and tear strengths unlike compression setting of the nanocomposites. Furthermore addition of nanoclay and increasing EPDM content of matrix to increased the aging of Elastomer.
    Keywords: Modifide Nanoclay, Natural Rubber, Ethylene Propylene Diene Monomer, Nanocomposites, Mechanical Properties
  • A.H. Eslami, M.M. Moshksar, S.M. Zebarjad Pages 89-103
    Techniques of severe plastic deformation have been of continual interest in the production of novel metallic microstructures. Among these، accumulative roll bonding has been extensively used to produce multi-layered composites. In the present study، a new manufacturing process for Cu/Ni composites was developed by using Copper and Nickel sheets as starting materials. It was observed that as passes of ARB proceeded Nickel layers were necked and fractured. After seven ARB passes، a multi-layer Cu/Ni composite including homogeneously distributed fragmented Ni layers in the Cu matrix was achieved. Structure and mechanical properties of these composites were studied within different stages of ARB process. With increasing strain during ARB passes strength of these composites increased but elongation decreased. Also، scanning electron microscopy (SEM) was used to study the microstructure of the layers. Finally the magnetic behavior by magnetic device detector (VSM) was investigated and tensile tests were performed to investigate the mechanical behavior of ARB products.
    Keywords: Accumulative Roll Bonding, Layered Structures, Magnetic, Mechanical Properties