فهرست مطالب

مهندسی متالورژی و مواد - سال بیست و ششم شماره 1 (پاییز و زمستان 1393)

نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال بیست و ششم شماره 1 (پاییز و زمستان 1393)

  • 116 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1394/01/10
  • تعداد عناوین: 9
|
  • حسین فدایی، مهدی جاویدی صفحه 1
    در این تحقیق، پوشش دهی آلیاژ آلومینیم 2024-T3 به کمک روش اکسایش الکترولیتی پلاسمایی بررسی شده است. الکترولیت مورد استفاده، محلولی قلیایی از افزودنی های سیلیکات، فسفات، هیدرواکسید پتاسیوم و گلیسرین بود و از منبع جریان DC با ولتاژ اعمالی پایین استفاده شد. مقاومت به خوردگی نمونه ها به کمک آزمون های پلاریزاسیون و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، و مقاومت به سایش آن ها، به روش پین بر روی دیسک بررسی شد. افزون بر این، مرفولوژی سطح و مقطع عرضی لایه ی اکسیدی به کمک میکروسکپ الکترونی روبشی مطالعه شد. نتایج نشان دادند که پس از فرایند اکسایش الکترولیتی پلاسمایی، مقاومت به خوردگی و سایش آلیاژ بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: اکسیداسیدن الکترولیتی پلاسمایی، آلیاژ آلومینیوم، محلول قلیایی، خوردگی
  • حمیدرضا کریمی زارچی، منصور سلطانیه، محمدرضا ابوطالبی، شیپینگ گوا صفحه 13
    در این تحقیق، از مخلوط پودری آلومینیم دهی حاوی یکی از دو مادهی فعالکنندهی NaF و NH4Cl برای آلومینیم دهی نمونه های تیتانیمی خالص استفاده شد. نتایج نشان دادند که بهترتیب لایه هایی از جنس TiAl3،TiAl2، γ-TiAl، α2-Ti3Al و محلول جامد آلفا بر روی این نمونه ها در هر دو حالت تشکیل می شود، اما میزان افزایش وزن نمونه ها و ضخامت لایهی TiAl3 بههنگام استفاده از مادهی فعالکنندهی NH4Cl بیش تر از حالتی بود که از NaF استفاده شد. استفاده از یک مدل ترمودینامیکی نشان داد که فشارهای جزئی گازهای حاوی آلومینیم در حالتی که از NH4Cl استفاده شد، بیشتر بود. بنابراین، نتایج مشاهدات فوقالذکر توجیه شد.
    کلیدواژگان: آلومیناید تیتانیم، آلومینیم دهی، مدل ترمودینامیکی شیمیایی، واکنش های آلومینیم دهی مخلوط پودری
  • بهمن کروجی، کاوه قربانی صفحه 27
    در این تحقیق، فرایند ریختن بر روی سطح شیب دار به همراه تاثیر توام دمای فوق ذوب و عملیات کیفی مذاب بر اصلاح ساختار و سختی آلیاژهای هایپریوتکتیک آلومینیم- سیلیسیم بررسی شده است. نتایج حاصل نشان دادند که کاربرد هم زمان عملیات فوق ذوب و سطح شیب دار باعث کاهش اندازه ی ذرات سیلیسیم اولیه و تغییر مرفولوژی آن ازتیغه ای وگل برگی به شبه کروی می شود. افزون بر این، با ریزتر شدن و اصلاح مرفولوژی سیلیسیم اولیه، سختی آلیاژ افزایش یافت.
    کلیدواژگان: آلومینیوم سیلیسیم هایپر یوتکتیک، ساختار سیلیسیم، روش سطح شیبدار، عملیات کیفی مذاب
  • پریسا وحدت خواه، سید خطیب الاسلام صدرنژاد صفحه 41
    مقایسه ی اثر دو نوع زیرلایه و افزودنی نشان داد که هنگام پوشش دهی پالسی نانوذرات طلا، استفاده از اکسید ایندیم- قلع (به جای مس) و سیس تئین (به جای یدید پتاسیم) سبب بهبود مرفولوژی، افزایش تعداد نانوبلورها و بازدهی جریان الکتریکی و خواص فتوکاتالیزری می شود. مطالعات میکروسکپ الکترونی روبشی گسیل میدانی نشان داد که با افزایش فرکانس پالسی از 50 به 8/142 هرتز و استفاده از یدید پتاسیم، نانوخوشه های طلا روی سطح مس ظاهر می شوند و ضخامت پوشش و بازدهی جریان افزایش می یابند، ولی با کاهش چگالی جریان از 10 به 5/2 میلی آمپر بر سانتی متر مربع، ضخامت پوشش و بازدهی جریان کاهش می یابند.
    کلیدواژگان: نانوذرات طلا رسوب دهی الکتریکی پالسی، سیس تئین، یدید پتاسیم، مس، اکسید ایندیم قلع
  • کاظم شیبانی، محمدحسن عباسی، مرتضی شمعانیان صفحه 53
    در این پژوهش، سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور مقادیر مختلفی از کربنات سدیم بررسی شده است. برای این منظور، مخلوط پودری مولیبدنیت، گرافیت و کربنات سدیم با سه نسبت مولی مختلف 1: 4: 2، 1: 4: 3 و 1: 4: 4 هر کدام بهمدت 40 ساعت فعالسازی شد. الگوهای پراش پرتوی ایکس از نمونه های فعالسازی شده نشان دادند که با انجام آسیاکاری بر روی نمونه ها با نسبتهای مختلف کربنات سدیم تا 40 ساعت، هیچ واکنشی درون محفظهی آسیاکاری رخ نمیدهد. افزون بر این، تاثیر فعالسازی مکانیکی بر کاهش اندازهی ذرات مولیبدنیت در سه مخلوط با نسبتهای مختلف کربنات سدیم با استفاده از روش ویلیامسون- هال بررسی شد و مشخص شد که افزایش میزان کربنات سدیم درون مخلوط سبب کاهش تاثیر فعالسازی مکانیکی بر اندازهی ذرات مولیبدنیت میشود. بهمنظور بررسی فرایند احیاء، آزمون آنالیز حرارتی همزمان با سه نرخ حرارتدهی خطی 10، 15 و 20 درجهی سانتیگراد بر دقیقه بر روی نمونه ها انجام شد و مشخص شد که افزایش کربنات سدیم بیش از مقدار استوکیومتری سبب افزایش دمای واکنش احیاء میشود. نتایج حاصل از آزمون آنالیز حرارتی بهسه روش سینتیکی فریدمن، کسینجر، و اوزاوا تحلیل شد و دیده شد که انرژی فعالسازی واکنش احیاء با افزایش میزان کربنات سدیم افزایش مییابد.
    کلیدواژگان: مولیبدنیت، احیای کربوترمی، سینتیک، کربنات سدیم، فعال سازی مکانیکی
  • محبوبه محمودی، پیمان محمودی هاشمی، رعنا ایمانی صفحه 69
    در این مطالعه، دو نانوبیومادهی مرکب پایه سرامیکی از جنس هیدروکسی آپاتایت (HA)، Al2O3 و TiO2 با خواص زیستسازگاری و مکانیکی قابل توجه و قابلیت تشکیل آپاتایت بر روی سطح، با روش فشردن سرد و تفجوشی ساخته شد. استحکام فشاری نمونه های تولیدی ارزیابی شد. نتایج حاصل از آزمون تعیین استحکام، افزایش استحکام فشاری نمونهی A)حاوی 50 درصد وزنی ذرات تیتانیا، 30 درصد وزنی هیدروکسی آپاتایت و 20 درصد وزنی آلومینا) را نسبت به نمونهی B (حاوی 50 درصد وزنی ذرات هیدروکسی آپاتایت، 30 درصد وزنی ذرات تیتانیا و 20 درصد وزنی آلومینا) نشان دادند. افزون بر این، از نتایج آزمون تعیین تخلخل نتیجه شد که نمونهی A دارای تخلخل کمتری نسبت به نمونهی B میباشد. برای بررسی زیستفعالی، نمونه ها به مدت زمان 7 روز در محلول شبیه سازی شدهی بدن (SBF) غوطهور شدند. نتایج حاصل از این آزمون نشان دادند که نمونهی B توانایی بیشتری را برای تشکیل ترکیبات نوع کلسیم فسفات بر روی سطح نسبت به نمونهی A دارد. همچنین، آزمونهای آزمایشگاهی برون تنی و تعیین سمیت سلولی (MTT)، چسبیدن و پهنشدگی سلولهای MG-67(استئوبلاست) را بر روی سطح نمونه ها نشان دادند. از نتایج این آزمونها، افزایش رشد و تکثیر سلولها بر روی نمونهی B نسبت به نمونهی Aنتیجه شد. در نهایت، آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD)، بررسی های میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM)، آزمون تعیین عنصر (ENERGY DISPERSIVE X-RAY ANALYSIS (EDX) و آزمون طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، بهترتیب برای شناسایی فازها، مطالعه ریزساختار، تعیین درصد عناصر و شناسایی پیوندهای تشکیل شده در نمونه ها انجام شدند. افزون بر این، برای جلوگیری از ایجاد ریزترک و تشکیل فازهای ثانویه، عملیات تفجوشی نمونه ها در دمای °C 1000 انجام شد. نتایج آزمایشها نشان دادند که هر دو نانوبیومادهی مرکب، با توجه به خواص متفاوتی که دارند، میتوانند برای کاربرد بهعنوان مادهی کاشتنی در دندانپزشکی و ارتوپدی استفاده شوند.
    کلیدواژگان: نانوبیوکامپوزیت، زینترینگ، هیدروکسی آپاتیت، تیتانیا، آلومینا، زیست فعالی
  • مهدی محسنی، علیرضا میرحبیبی، حسین قصایی صفحه 85
    در پژوهش حاضر، برای یافتن پوشش مناسب، ترکیب های مختلفی از مینا ها بررسی شد. نتایج نشان دادند که ترکیب حاوی یک درصد وزنی اکسید کبالت و سه درصد وزنی اکسید کروم (E6-3Cr) با دمای پخت oC 840، ترکیب بهینه ای می باشد. با بررسی رفتار ذوب ترکیب بهینه بهکمک میکروسکپ حرارتی و اندازه گیری دماهای انتقال به حالت شیشه ای، Tg، و نرم شوندگی، Ts، و دیلاتومتری، ثابت های معادله ی VFT تعیین شد. نتایج نشان دادند که گران روی پوشش مذاب در دمای پخت برابر با Pa.s 8/103، زاویه ی تماس یا ترشوندگی مذاب با زیرپایه ی سرامیکی o135 و کشش سطحی مذاب برابر با mN/m1/245 می باشد.
    کلیدواژگان: مینا، مقاومت سیمی توان بالا، ویسکوزیته، کشش سطحی
  • آروین تقی زاده تبریزی، مازیار آزادبه صفحه 97
    سازه های ساندویچی به دلیل سخت پایی ویژه و استحکام بالا، خواص جذب صدا، عایق حرارتی و جذب انرژی ضربه ای بهتری نسبت به سازه های دیگر، به میزان گسترده ای کاربرد دارند. در روش های متداول تولید صفحه ی ساندویچی، از چسب برای اتصال ورق و اسفنج استفاده می شود. در تحقیق حاضر، به منظور اتصال دهی نفوذی اسفنج فلزی به ورق، از روش تف جوشی فاز مایع با استفاده از مخلوط پودری آلومینیم و روی استفاده شده است. اتصال دهی در دمای °C 610 و به مدت زمان 30 دقیقه انجام شد. استحکام برشی اتصال، در حدود kPa 8/4 به دست آمد.
    کلیدواژگان: سازه های ساندویچی، تف جوشی فاز مایع، فوم فلزی
  • عبدالله شیرعلی، عباس هنربخش رئوف، سهیلا بزاز بنابی صفحه 105

    فرایند سرمایش سریع و بخش بندی (Q&P)، یک عملیات حرارتی جدید برای تولید نسل سوم از فولادهای پیشرفته ی استحکام بالا و بر اساس نفوذ کربن از فاز مارتنزیت به فاز آستنیت باقی مانده است. به کارگیری این فرایند برای فولادهای مختلف، منجر به ایجاد ترکیب جالب توجهی از خواص مکانیکی شامل استحکام بالا همراه با انعطاف پذیری خوب می شود. استفاده از این فرایند در صنعت خودرو باعث عمل کرد مکانیکی بهتر، امنیت بالاتر و کاهش وزن و هزینه های تولید می شود. در این تحقیق، یک فولاد پرکربن کم آلیاژ با این فرایند عملیات حرارتی شد و ریزساختار و خواص مکانیکی آن بررسی شد. نتایج نشان دادند که ریزساختار فولاد سریع سرد و بخش بندی شده، شامل آستنیت پایدار شده ی غنی از کربن و مارتنزیت تخلیه شده از کربن است که با هم باعث افزایش استحکام فولاد به ازای انعطاف پذیری قابل قبول می شود. انجام فرایند سرمایش سریع و بخش بندی، باعث افزایش کسر فاز آستنیت باقی مانده و افزایش سختی فولاد شد. فرایند شکست در نمونه ی تولیدی به این روش، از نوع شکست ترد و سطح شکست به شکل شبه کلیواژ بود.

    کلیدواژگان: کوئنچ، پارتیشن بندی، آستنیت باقیمانده، مارتنزیت
|
  • Hossein Fadaee, Mehdi Javidi Page 1
    In this study, plasma electrolytic oxidation of 2024-T3 aluminum alloy was investigated. The electrolyte used in this investigation was an alkaline solution containing additives of silicate, phosphate, potassium hydroxide and glycerin. A conventional DC power source with a low applied voltage was employed. Corrosion resistance of the oxide layer was investigated by means of Tafel plots and electrochemical impedance spectrometry. Furthermore, the wear resistance was investigated by pin on disc method. The surface and cross-sectional morphology of the oxide layer was also investigated by scanning electron microscopy. The composition of the oxide layer was studied by XRD. The results showed that after plasma electrolytic oxidation, the corrosion and wear resistance of the alloy are improved.
    Keywords: Plasma electrolytic oxidation, aluminum alloy, alkaline solution, corrosion
  • Hamid Reza Karimi Zarchi, Mansour Soltanieh, Mohammad Reza Aboutalebi, Xiping Guo Page 13
    In this research, aluminizing packs containing NaF and NH4Cl activators were used for aluminizing of pure titanium samples at 1100 ºC. The results showed that the layers of TiAl3, TiAl2, γ-TiAl, α2-Ti3Al, and α-solid solution are formed on titanium samples in both cases. However, the weight gain and the thickness of TiAl3 layer in treated samples with NH4Cl activator are greater than those when NaF activator is used. Using a thermodynamic model showed that the partial pressures of aluminum-containing gases when NH4Cl is used are much greater and accordingly, the experimental results were justified.
    Keywords: Titanium aluminide, Aluminizing, Thermodynamical, chemical model, Pack aluminizing reactions
  • Bahman Korojy, Kaveh Ghorbani Page 27
    Inthis investigation, the slope casting method was used and its combined effect with melt overheating and melt treatmenton microstructural modification and hardness of hypereutectic Al–Si alloy was studied. The results showed that the combined method leads to the refinement of primary silicon and a change in its morphology from plate-like to quasi-spherical shape. In addition, the modification and refinement of primary silicon increased the hardness of hypereutectic Al-Si alloy.
    Keywords: Al, Si alloy, slop casting, melt treatment, silicon morphology
  • Parisa Vahdatkhah, S. Khatibolaslam Sadrnezhaad Page 41
    Comparison of the effects of two substrates and additives on pulse current electrodeposition of Au nanoparticles showed that using indium-tin oxide instead of Cu and cysteine instead of potassium iodide can improve morphology, current efficiency, photocatalytic effect and increase the number of nanocrystals. The examinations using the field-emission scanning-electron-microscope (FE-SEM) showed that Au nanoclusters appear on the Cu surface when pulse frequency increases from 50 to 142.8 Hz and potassium iodide additive is added, whereas both the coating thickness and the current efficiency increased with the frequency of the pulse current. As current density decreased, the deposition thickness and the cathodic current efficiency decreased from 10 to 2.5 mA/cm2.
    Keywords: Gold Nanoparticles, Pulse Electrodeposition, Cysteine, Potassium iodide, Cu, Indium, Tin Oxide
  • Kazem Sheybani, Mohammad Hasan Abbasi, Morteza Shamanian Page 53
    In this research, kinetics of carbothermic reduction of molybdenite in the presence of different amounts of sodium carbonate has been studied. Mixed powders consisting of molybdenite, graphite and sodium carbonate with three mole-ratios of 1:4:2,1:4:3 and 1:4:4 were mechanically activated for 40 hours. The results of X-ray diffraction on activated samples showed that no reaction occurrs in different samples during milling. The effect of mechanical activation on reduction of molybdenite particle size in three mixtures having different amounts of sodium carbonate was investigated by the Williamson-Hall method. The results indicated that the grain size of molybdenite increases with increasing the amount of sodium carbonate in different samples. To study the kinetics of carbothermic reduction of molybdenite in the presence of different amounts of sodium carbonate, simultaneous thermal analysis (STA) with heating rates of 10, 15 and 20 0C/min was carried out on activated samples. The results were evaluated using the Friedman, Kissinger and Ozawa approaches and it was found that the temperature and activation energy of molybdenite carbothermic reduction in the presence of sodium carbonate increase with an increase in the amount of sodium carbonate in different samples.
    Keywords: molybdenite, carbothermic reduction, kinetics, sodium carbonate, mechanical activation
  • Mahboobeh Mahmoodi, Pyman Mahmoodi Hashemi, Rana Imani Page 69
    For the purposes of this study, Hydroxyapatite (HA)-Al2O3-TiO2 nanobiocomposites with significant mechanical properties, biocompatibility and capability to form surface apatite were fabricated by cold pressing and sintering. Samples were examined for their compressive strengths. The results of compression experiments showed that sample A (50 wt.% TiO2-30 wt.% HA- 20 wt.% Al2O3) was superior compared with sample B (30 wt.% TiO2-50 wt.% HA- 20 wt.% Al2O3). In addition, the examination of porosity in sample's surfaces showed that sample A has less prosity than sample B. In vitro bioactivity of the nanobiocomposites in a simulated body fluid (Simulated Body Fluid (SBF)) was also investigated. After immersing the samples in the SBF solution for 7 days, sample B exhibited greater ability to form calcium phosphate compounds on the surface. In vitro studies showed that MG-67 osteoblast-like cells were attached and spread on the sample's surfaces. The results showed that cells proliferated in greater numbers on the B sample compared to the A sample. Finally, X-Ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopic examinations, energy-dispersive X-ray Analysis (EDX), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were performed in order to identify different phases, to study the microstructures, to determine concentration of different elements, and to identify the bonds formed in samples, respectively. To prevent the formation of microcracks and secondary phases, sintering operation was conducted at 1000 °C. Based on the results obtained and considering desirable properties of samples, both nanobiocomposites can be used in dental implants and orthopedic applications.
    Keywords: Nanobiocomposite, Sintering, Hydroxyapatite, Alomina, Titania, Bioactivity
  • M. Mohseni, Alireza Mirhabibi, Hossein Ghassai Page 85
    In the present work, attempts have been made to find appropriate coating by testing different compounds. Results showed that the optimum enamel is a compound with 1 wt.% cobalt oxide, 3 wt.% chromium oxide (in addition to hundred percent) with the firing temperature of 840 ˚C. Constants of VFT equation were determined by examination of melting behavior of the optimum enamel and measurement of the transition and softening temperatures (Tg and Ts). Results also showed that in the firing temperature, the viscosity of coating is 103.8 Pa.s, the contact angle (wetting of melt with the ceramic substrate) is 135° and the surface tension of the melt is 245.1 mN/m.
    Keywords: enamel, Nickel, Chrome resistor, surface tension
  • Arvin Taghizadeh Tabrizi, Maziyar Azadbeh Page 97
    Structural sandwich beams are widely used because of their high specific stiffness and strength, noise reduction, thermal insulation and impact energy absorption characteristics. Conventional manufacturing method of composite sandwich structures is completed by a separate adhesive joining stage by which the composite faces are joined to the core. In this investigation, liquid phase sintering in the Al-Zn alloy system was used in order to form a diffusion bond between metallic foam and plate. Joining treatment was conducted at 610 oC for 30 minutes in an inert atmosphere. The shear strength of the joint was measured to be about 4.8 kPa.
    Keywords: Structural sandwich, Liquid phase sintering, Metallic foam
  • Abdollah Shirali, Abbas Honarbakhsh Raouf, Soheila Bazzaz Bonabi Page 105

    The quenching and partitioning (Q&P) process is a new heat treatment cycle to produce the third generation of advanced high strength steels based on diffusion of carbon from martensite to retained austenite phase. The application of this process for various steels leads to a remarkable combination of mechanical properties including high strength and good ductility. Using this process in automotive industry causes better mechanical performance, greater car safety, weight saving and cost reduction. In this study, a low alloy high carbon steel has been subjected to Q&P process and its microstructure and mechanical properties have been investigated. The results showed that the microstructure of the quenched and partitioned steel contains carbon-enriched stabilized austenite and carbon-depleted martensite resulting in increasing the strength of steel with an acceptable ductility. Conducting Q&P heat treatment caused the retained austenite content and the hardness of steel to increase. Fracture in specimens treated by Q&P process was of brittle type and their fracture surface was considered to be quasi-cleavage.

    Keywords: quenching, partitioning, retained austenite, martensite