فهرست مطالب

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد - پیاپی 38 (پاییز 1395)

نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 38 (پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/09/20
  • تعداد عناوین: 11
|
  • جعفر میرعظیمی*، پروین عباچی، کاظم پورآذرنگ، وحید بابایی صفحات 1-11
    درکاربردهایی مانند اتصالات الکتریکی کشویی، علاوه بر خواص مکانیکی قابل قبول به هدایت الکتریکی و حرارتی خوب نیاز است. گذشته از این، در این نوع کاربردها باید از جوش موضعی قسمت های مختلف قطعه جلوگیری شود. اگرچه افزودن ذرات سرامیکی به فلز هادی الکتریکی و حرارتی همچون مس موجب کاهش خواص فیزیکی فوق می شود، تولید کامپوزیت های زمینه مسی بهبود استحکام کششی، مقاومت سایشی و مقاومت در برابر جریان الکتریکی با آمپر بالا را در پی دارد. از این رو، در پژوهش حاضر کامپوزیت های پایه مس حاوی 2، 3 و 5 درصد حجمی ذرات فوق ریزدانه زیرکونیای پایدار شده با ایتریا با استفاده از روش متالورژی پودر و تف جوشی پلاسمای جرقه ای تولید شد. چگونگی توزیع ذرات تقویت کننده در ریز ساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی به دقت مطالعه شد. مقادیر چگالی و سختی برینل اندازه گیری و هدایت حرارتی نمونه ها تعیین شد. بر اساس نتایج، ذرات تقویت کننده به صورت قابل قبولی در زمینه توزیع شده اند و خوشه ایشدن ذرات در ریزساختار چندان فاحش نیست. چگالی نسبی بیشتر از 95% به علت نحوه تف جوشی برای همه نمونه ها بدست آمد. به دلیل حضور ذرات سرامیکی سخت زیرکونیای پایدار شده، افزایش 60 درصدی در سختی برینل نمونه ی کامپوزیتی Cu-5 vol.% YSZ نسبت به نمونه مس تقویت نشده مشاهده شد. همچنین، با افزایش مقدار زیرکونیای پایدار شده از صفر به 5 درصد حجمی، مقادیر هدایت حرارتی تعیین شده از 397 به W/m K 241 کاهش یافت که این تغییرات می تواند به مشخصه های ریزساختاری از جمله درصد فاز تقویت کننده، درصد تخلخل، وجود ناخالصی ها و سایر عیوب ریزساختاری مربوط باشد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت های مس، زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (Cu، YSZ)، متالورژی پودر، تف جوشی پلاسمای جرقه ای، ریزساختار، هدایت حرارتی
  • علی اصغر بیک زاده *، سیدعلی حسن زاده تبریزی صفحات 13-22
    در این تحقیق امکان تهیه نانو پودر بوراید وانادیم به روش احیای مکانوشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. پودرهای V2O5 ، Mg و B2O3 در یک آسیای پرانرژی قرار گرفته و آسیا شدند. محصول به وسیله XRD، FESEM، TEM و MAP مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج XRD ، مشخص شد که این پودر پس از 100 دقیقه آسیاکاری و بدون هیچ گونه عملیات حرارتی ، دارای ترکیب VB بوده است. هم چنین محاسبات ترمودینامیکی انجام شده برای این پودر حاکی از این بود که واکنش انجام شده، یک واکنش MSR بوده است . و نهایتا تصاویر TEM نیز نشان دادند که این پودر ، دارای ساختاری نزدیک به کروی و قطری در حدود 43 نانومتر می باشد.
    کلیدواژگان: آسیاکاری، احیای مکانوشیمیایی، سنتز مکانوشیمیایی، بوراید وانادیم، MSR
  • کیانوش طاهرخانی*، خیرالله محمدی، حسین تارقلی زاده صفحات 23-36
    این مقاله به بررسی تاثیر پارامتر های مهم نیتروژن دهی پلاسمایی بر روی قطعات هندسه های متفاوت می پردازد. نمونه های تهیه شده با ابعاد هندسی متفاوت تحت اتمسفر حاویN2 %80- H2 %20، در دمایC 520، در چرخه های کاری 30%، 50% و80% و فرکانس 10 کیلوهرتز به مدت 6 ساعت نیتروژن دهی پلاسمایی شدند. سپس خواص سطحی و سایشی توسط آزمایشات SEM، ریزسختی سنجی و زبری سنجی و اندازه گیری سایش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات نشان داد که سطح کلیه نمونه های نیتروژن دهی پلاسمایی شده بوسیله ذرات نیتریدی گل کلمی شکل پوشیده شده است. تشکیل این ذارات نیتریدی گل کلمی شکل ناشی از کندو پاش سطح طی فرایند می باشد. با افزایش پهنای شیار و چرخه کاری، زبری سطوح افزایش می یابد. هم چنین ریز سختی سطح با افزایش پهنای شیار و چرخه کاری افزایش می یابد که علت آن افزایش در صد رسوبات نیتریدی تشکیل شده در سطح می باشد. اثر پدیده کاتد توخالی در شیار 2 میلی متر و چرخه کاری80% در روش نیتروژن دهی پلاسمایی معمولی (CPN) اتفاق می افتد. که این امر موجب بیش گرمایش نمونه ها شده و باعث افزایش زبری و کاهش سختی سطح می شود. پس از اعمال فرایند نیتروژن دهی پلاسمایی، نتایج آزمایش سایش پین روی دیسک نشان داد که پوشش های نیتریدی تشکیل شده از مقاومت به سایش بهتری نسبت نمونه مرجع اولیه قبل از عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی برخوردار بوده است.
    کلیدواژگان: نیتروژن دهی پلاسمایی، هندسه پیچیده، چرخه کاری، سایش و فولاد ابزارگرم کار
  • مجتبی جعفریان*، علیرضا خدابنده، مرتضی جعفریان صفحات 37-48
    در این پژوهش، به بررسی تاثیر نوع تمپر حرارتی آلیاژ آلومینیوم بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات نفوذی آلیاژهای آلومینیوم 6061 (T6،O) و منیزیم AZ31 (O) پرداخته شد. فصل مشترک اتصالات توسط میکروسکوپ های نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیزهای نقطه ای (EDS) و خطی (linescane) بررسی شدند. خواص مکانیکی اتصال ها با استفاده از آزمون های میکروسختی ویکرز و استحکام برشی اندازه گیری شد. با توجه به نتایج، در اتصال Al 6061-O/Mg AZ31 تغییر فرم پلاستیک کمتر در آلیاژ منیزیم، نرخ نفوذ بیشتر اتم های منیزیم به سمت آلیاژ آلومینیوم و تشکیل ناحیه نفوذ با کمترین میزان میکروسختی (HV 140) و بیشترین مقدار استحکام برشی (MPa 32) نسبت به اتصال Al 6061-T6/Mg AZ31 رخ داد. بررسی سطوح شکست نشان دهنده وقوع پدیده شکست از فاز ترد Al3Mg2 بود.
    کلیدواژگان: آلومینیوم 6061، منیزیم AZ31، نوع تمپر حرارتی، اتصال نفوذی، ریزساختار
  • مریم فربودی*، مهیا ترابی صفحات 49-65
    در این تحقیق، به منظور بهبود خواص مکانیکی پلی استایرن(PS)، کربن نانوتیوب چند جداره MWCNT به عنوان عامل تقویت کننده انتخاب شد. نانو کامپوزیت پلی استایرن- کربن نانوتیوب( PS-MWCNT) از طریق اختلاط کربن نانوتیوب با محلول پلی استایرن سنتز گردید. اثر 3 فاکتور شامل درصد وزنی کربن نانوتیوب چند جداره، دمای خشک شدن فیلم، مدت زمان همزدن محلول نانو کامپوزیت در سطوح مختلف با استفاده از طراحی باکس بنکن (روش رویه پاسخ) مورد بررسی قرار گرفت. مطابق این روش تعداد 15 آزمایش انجام گرفت. مقادیر ثبت شده برای استحکام کششی فیلم های نانو کامپوزیتی، به عنوان پاسخ برای تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از آنالیز واریانس مورد استفاده قرار گرفت. خطی بودن منحنی توزیع نرمال برای باقیمانده ها صحیح بودن مدل ارائه شده را اثبات نمود. نمودارهای دو بعدی و سه بعدی طرح رویه سطح و حالت بهینه مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش درصد وزنی کربن نانوتیوب چند جداره و مدت زمان همزدن محلول نانو کامپوزیت استحکام کششی افزایش می یابد. در حالیکه با افزایش دمای خشک شدن فیلم استحکام کششی کاهش می یابد. همچنین برخی خواص فیزیکوشیمیایی فیلم نانوکامپوزیتی با استفاده از تکنیکهای اسپکتروسکوپی FT-IR و TGA مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلی استایرن، کربن نانوتیوب، روش رویه پاسخ
  • سید سینا خلیفه سلطانی، رضا ابراهیمی کهریزسنگی*، فرید نعیمی صفحات 67-80
    امروزه در صنایع نیروگاهی به خصوص توربین های گازی از سوپرآلیاژهای مقاوم به خوردگی داغ و اکسیداسیون دما بالا استفاده می شود. این سوپرآلیاژها مقاومت خوبی در مقابل حمله و ورود گازهای داغ و نرمه خاکستر ناشی از احتراق سوختی و هم چنین خوردگی های اتمسفری از خود نشان می دهند. به همین دلیل استفاده از این سوپرآلیاژها در صنایع نیروگاهی امروزه مورد توجه بساری قرار دارند. از طرفی پوشش دهی پاشش حرارتی به روی این دسته از سوپرآلیاژها می تواند مقاومت به خوردگی داغ و اکسیداسیون دما بالا را افزایش دهد. در این تحقیق رفتار اکسیداسیون همدمای پوشش CoNiCrAlY وسینتیک رشد لایه اکسید حرارتی (TGO) مورد بررسی قرار گرفت. برای اعمال پوشش CoNiCrAlY Amdry 9954 بر روی زیرلایه سوپرآلیاژ پایه نیکل (اینکونل 738) از فرآیند پاشش سوخت اکسیژن سرعت بالا (HVOF) استفاده شد. نمونه های پوشش داده شده در دمای °C 1100 به مدت زمان های 5 تا 100 ساعت در کوره ی الکتریکی معمولی تحت اتمسفر هوا اکسید شدند. نمونه های مورد آزمایش به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز عنصری (EDS) و آنالیز تفرق اشعه X (XRD) مورد آزمون قرار گرفتند. مشخصات ریزساختار نشان دهنده ی رشد پوسته متوالی و پیوسته TGO یا همان Al2O3 بر روی پوشش می باشد. همچنین در فرآیند اکسیداسیون تشکیل اکسیدهای مخلوط مضر همانند اسپینل CoCo2O4 و NiAl2O4 و CrO3 و Y3Al5O12 بر روی Al2O3 (لایه TGO) مشاهده شد.
    کلیدواژگان: پوشش سد حرارتی (TBC)، لایه TGO، سینتیک رشد، لایه میانی MCrAlY، پاشش HVOF
  • ابراهیم بهرامی*، مرتضی شمعانیان، حسین ادریس صفحات 81-91
    در پژوهش حاضر، تاثیر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر آلیاژ آلومینیوم 2024 و تولید کامپوزیت سطحی آلومینیوم نیکل بر سطح این آلیاژ با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور فرایند اصطکاکی اغتشاشی با سرعت چرخشی ابزار 1250 دور بر دقیقه و سرعت خطی 24 میلی متر بر دقیقه بدون افزودن پودر و با اعمال پودر خالص نیکل انجام شد. سطح مقطع نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و سختی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت شناسایی نوع فازها و ترکیبات از آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) استفاده گردید. همچنین برای ارزیابی مقاومت به سایش نمونه ها، آزمون سایش رفت و برگشتی بکار برده شد. نتایج نشان می دهد اندازه دانه بعد از انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی به 3/0 برابر اندازه دانه فلز کاهش یافته است و سختی فلز پایه از حدود 54 ویکرز افزایش قابل توجه ای داشته است و در حالت بیشینه خود به 120 ویکرز رسیده است. نتایج در مورد کامپوزیت تولید شده نشان می دهد، ذرات تقویت کننده به صورت یکنواخت در نواحی نزدیک به سطح در زمینه توزیع شده اند و همچنین ترکیب بین فلزی Al3Ni به صورت درجا تشکل شده است به همین دلیل سختی در ناحیه اغتشاشی افزایش یافته و در حالت بیشینه خود به 129 ویکرز رسیده است. انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی و تولید کامپوزیت درجا با این روش موجب بهبود مقاومت به سایش فلز اولیه شده است.
    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت درجا آلومینیوم، نیکل، آلومینیوم 2024، سایش
  • امین ترابی، کامران امینی*، مصعب ناصری صفحات 93-102
    در این پژوهش به بررسی رفتار سایشی فولاد پر منگنز آستنیتی با ترکیب اسمی Fe-17Mn-1.5Cr-0.6Si-1.2C تحت تاثیر کارسختی اولیه حاصل از اعمال 2 فرآیند سخت کاری شامل ضربات یکنواخت پتک و شات پینینگ پرداخته شد. بدین منظور نمونه های حاصل از ریخته گری در قالب های ماسه ای تحت عملیات حرارتی آنیل انحلالی قرار گرفته و سپس نمونه سازی به کمک دستگاه وایرکات صورت پذیرفت. کار سختی اولیه شامل دو روش یکی با کمک ضربات یکنواخت پتک تحت نیروی 100 تن و دیگری شات کردن نمونه ها اعمال گردید. آزمون های سختی، کشش، ضربه و سایش به روش چرخ ساینده-ماسه خشک بر روی نمونه ها انجام شد. جهت بررسی ساختار از میکروسکوپ نوری و جهت بررسی سطوح کشش و سایش ازمیکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. بررسی ها نشان داد که فولاد مذکور در حالت کار سخت نشده در مقایسه با دیگر تحقیقات انجام شده از استحکام و مقاومت به ضربه بالاتری بر خوردار بوده، از طرف دیگر نتایج نشان از افزایش کار سختی در حضور درصد بالای عنصر منگنز و به طبع آن افزایش سختی از HV 290 به HV653 و HV698 به ترتیب با اعمال 600 ضربه پتک و 30 دقیقه شات داشت. به طوری که بهترین مقاومت به سایش به علت سختی سطحی بالاتر و در نتیجه کاهش وزن کمتر در دقایق اولیه سایش در نمونه 30 دقیقه شات مشاهده گردید. بررسی سطوح سایش نشان از خراشان بودن مکانیزم سایش با حضور خطوط موازی در سطح سایش داشت. هم چنین با افزایش سختی در اثر اعمال کار سختی اولیه از عمق و تعداد شیارهای خراشان کاسته شده.
    کلیدواژگان: فولاد پر منگنز آستنیتی، کار سختی، سختی، مقاومت به سایش
  • علی گلشنی عجب شیر*، حسین آقاجانی، محمد جعفرپور، سهند بهرنگی صفحات 103-111
    هدف از این پژوهش بررسی پایداری نانوذرات SiC به منظور پوشش دهی بر روی کامپوزیت کربن کربن به روش EPD می باشد. بدین منظور سوسپانسیون هایی در حلال های مختلف و در حضور پراکنده ساز PEI تهیه شدند. پایداری سوسپانسیون ها توسط تصاویر ماکروسکوپی تهیه شده از آن ها پس از گذشت 24 ساعت و اندازه گیری پتانسیل زتا و توزیع اندازه ذرات مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه پوشش مورد نظر از سوسپانسیون بهینه بر روی زیر لایه اعمال شد. نتایج نشان داد که سوسپانسیون تهیه شده در اتانول، در pH=10 و در حضور 6 درصد وزنی PEI پایداری بهتری دارد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که پوشش اعمال شده در ولتاژ 30 ولت کیفیت بهتری داشته و دارای سطح یکنواخت و بدون حفره می باشد.
    کلیدواژگان: رسوب دهی الکتروفورتیک، نانوذرات SiC، کامپوزیت کربن، کربن، پایداری سوسپانسیون، پتانسیل زتا
  • آمنه وحیدیان*، علی سعیدی، محمد علی گلعذار صفحات 113-124
    نیاز روزافزون به مواد مغناطیسی در صنعت منجر به تولید کامپوزیت آلیاژهای مغناطیسی آهن-نیکل با ذرات سرامیکی شده است. در این تحقیق کامپوزیت نانوساختار FeNi-WC به روش رسوب دهی الکتریکی پالسی تولید شد. همچنین اثر عواملی چون pH و چگالی جریان و مقدار تقویت کننده بر ترکیب شیمیایی و مورفولوژی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای بررسی مورفولوژی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، و تعیین عناصر موجود و محاسبه درصد وزنی آن ها از آنالیز پراش سنجی انرژی (EDS) و بررسی ساختار نمونه از پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده گردید. نتایج نشان داد با افزایش pH، به مقدار کمی نیکل افزایش و آهن کاهش یافت و منجر به تغییر مورفولوژی از کروی به ستاره ای گردید. به دلیل اهمیت صرفه جویی در انرژی اثر این متغیرها بر پارامترهای راندمانی چون بازده جریان و انرژی مصرفی ویژه نیز مطالعه شد. مشاهده شد که با افزایش pH، بازده جریان افزایش و انرژی مصرفی ویژه کاهش یافت. افزایش چگالی جریان نیز بازده جریان را کاهش و انرژی مصرفی ویژه را افزایش داد. به طور کلی در چگالی جریان های بیشتر (mA/cm2 100) و مقدار تقویت کننده کمتر (g/L 5) مورفولوژی یکنواخت تری مشاهده شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، رسوب الکتریکی پالسی، آهن، نیکل، بازده جریان
  • علیرضا حجاری*، مریم مرکباتی، رامین حسینی، یاور منصوری، مهدی عباسی صفحات 125-134
    هدف از پژوهش حاضر تعیین دمای استحاله ی دو آلیاژ Ti-6242 و بررسی تاثیر مقادیر مختلف عناصر بر پایداری فازهای آلفا و بتا با استفاده از بررسی های ریزساختاری و آزمایش پیچش گرم است. تعیین دمای استحاله ی بتا نقش مهمی در طراحی دقیق عملیات ترمومکانیکی و عملیات حرارتی در آلیاژهای تیتانیم دارد و از این رو عامل تاثیرگذاری بر خواص مکانیکی آلیاژهای دوفازی تیتانیم می باشد. برای این منظور، آزمایش پیچش گرم با نرخ کرنش s-1 001/0 در بازه ی دمایی ̊C960 تا ̊C1090 و نرخ سرمایش ̊C/s5/0 انجام شد. هم چنین بررسی های متالوگرافی با هدف تعیین دمای جوانه زنی فاز آلفای مرزدانه ای و مشاهده ی تحولات ریزساختاری حین استحاله ی فازی روی نمونه های عملیات حرارتی شده در بازه ی دمایی °C980 تا °C1020 به مدت 40 دقیقه و کوئنچ در آب، صورت گرفت. بررسی ها نشان داد که با افزایش 10 درصدی Aleq/Moeq ، دمای استحاله ی بتا در آلیاژ Ti-6242 به میزان حدود °C5 افزایش می یابد. به این ترتیب، دمای استحاله ی این دو آلیاژ بین °C1000 تا °C1010 تخمین زده شد. هم چنین دمای استحاله حاصل از آزمایش پیچش گرم دارای انحرافی حدود °C10 با نتایج حاصل از متالوگرافی است که این اختلاف ناشی از وقوع استحاله تسریع شده به دلیل اعمال کرنش است.
    کلیدواژگان: آلیاژ Ti، 6242، دمای استحاله ی بتا، فازهای آلفا و بتا، آزمایش پیچش گرم
|
  • J. Mirazimi *, P. Abachi, K. Puorazerang, V. Babaiy Pages 1-11
    In applications like sliding electrical contacts good electrical/thermal conductivity as well as wear resistance is required besides suitable mechanical properties. Furthermore, in these types of applications it is necessary to be prevented from local welding of various parts of pieces to each other. Although the addition of ceramic particles to a conductive metal like copper can lead to decrease of above mentioned physical properties, the producing of copper matrix composites can induce high tensile strength, better wear resistance, and resistance to electrical current with high amperage improvement. Hence, at the present study, the copper based composites containing 2, 3 and 5 vol. % ultra-fine grained yttria stabilized zirconia (YSZ) particles were produced by powder metallurgy and spark plasma sintering (SPS) method. The distribution of reinforcing particles at the microstructure was carefully studied using electron microscopy. Additionally, the density, hardness and thermal conductivity values of the specimens were measured. Referring to the results, microstructural analysis showed satisfactorily distribution of reinforcement particles in copper matrix and the clustering of particles is not so noticeable. The relative density up to 95% for all specimens was obtained due to the sintering procedure. As a result of the presence of hard stabilized zirconia particles, an increase of 60 percent in the Brinell hardness of the Cu-5 vol.% YSZ composite sample was observed in comparison with unreinforced copper. Moreover, the determined thermal conductivity values decreased from 397 to 241 W/m K with increasing of reinforcement content from 0 to 5 vol. %. The variation in the thermal conductivities can be related to the microstructural characteristics such as reinforcement and porosity volume percent as well as other microstructural defects.
    Keywords: Cu, yttria Stabilized Zirconia (Cu, YSZ) Composites, Powder Metallurgy, Spark Plasma Sintering, Microstructure, Thermal Conductivity
  • Aa Beykzade *, A. Hassanzade Pages 13-22
    In This Article Vanadium boride nanopowder was synthesized by mechanochemical Reduction method in a high-energy ball mill. The synthesized powders were studied by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Xray MAP and transmission electron microscopy (TEM). According to X-ray diffraction the product predominantly consists of VB phases after 100 min milling without further heat treatment. Thermodynamic calculations show the reaction to be a mechanically induced self-sustaining one (MSR). Finaly The TEM results shown that vanadium boride nanopowders are mainly composed of nearly spherical particles with a mean diameter of about 43 nm.
    Keywords: Milling, Mechanochemical Processing, Vanadium Boride, Nanostructure Materials, MSR
  • K. Taherkhani, Kh Mohmadi, H. Targholizade Pages 23-36
    In this research, the effects of plasma nitriding parameters investigated on samples with different geometry. Samples were prepared were nitrided under the atmosphere content of 20%H2-80%N2, at the temperature of 520 c, the duty cycles of 30%, 50%, 80% and with frequencies of 10 kHz for 6 hours. Then the property of grooves surfaces investigate by experiments of the SEM, Roughness and Micro Hardness measurement. The results of the experiments showed that the surface of the plasma nitriding samples are covered by cauliflower form of particles that formation of this particles in plasma nitriding samples are due to sputtering of the surface during the process. With increasing thickness of the groove, frequency and duty cycle, roughness of surfaces raise. Also micro hardness rise with increasing the thickness of the groove and duty cycle resulting from the increase in percent of deposition particle nitride. The Hollow cathode phenomena occurred in sample with 2mm groove and 80% duty cycle in CPN. This will result in over heating of the sample which leads to a decrease hardness of the surface and an increasing in the Roughness of the surface. Then after the process plasma nitriding, the results of the pin on disk wear test showed that the nitrides coating have wear resistance better than the reference sample before treatment plasma nitriding.
  • M. Jafariyan*, Ar Khodabande, M. Jafariyan Pages 37-48
    In this study, the effect of Al alloy temper type on the microstructure and mechanical properties of Al 6061 (T6,O) and Mg AZ31 (O) were investigated. The interface of joints was investigated by optical microscope (OM) and Scanning Electron Microscope (SEM) equipped with EDS and Linescane analysis. Mechanical properties of joints were measured by using a Vickers microhardness and shear strength tests. According to the results, in Al 6061-O/Mg AZ31 joint, less plastic deformation in the Mg alloy, further diffusion rate of Mg atoms in the Al alloy and the formation of diffusion region with the lowest amount of microhardness (140 HV) and the highest amount of shear strength (32 MPa) was occurred compared to Al 6061-T6/Mg AZ31 joint. Evaluation of fracture surfaces indicates the occurrence of the failure in brittle phase of Al3Mg2.
    Keywords: Al 6061, Mg AZ31, Temper Type, Diffusion Bonding, Microstructure
  • M. Farbodi *, M. Torabi Pages 49-65
    In this research, with the aim of improving mechanical properties of polystyrene (PS), multi walled carbon nanotube (MWCNT) was selected as reinforcement agent. PS-MWCNT nanocomposite was prepared by mixing of MWCNT nanostructurs with a solution of PS. The effects of three factors containing MWCNT percentage, film drying temperature and stirring time were investigated in different levels by Box Behnken design of response surface methodology (RSM). According this method, 15 experiments were performed. The tensile strength values of nanocomposite films were used as response for data analyzing by variance analysis. The linearity of normal probability plot of the residuals established the correctness of the proposed model. The contour and surface plots of RSM were studied and the optimal conditions of nanocomposit preparation were determined. The results showed that increasing of MWCNT percentage and stirring time cause to increase of tensile strength, while the increasing of film drying temperature causes to decrease of tensile strength. Also, some physicochemical properties of the nanocomposite film were examined using FT-IR spectroscopy and TGA techniques.
    Keywords: Nanocomposite, Polystyrene, Carbon Nanotube, Response Surface Methodology
  • Seyed Sina Khalifeh Soltani, Reza Ebrahimi Kahrizsangi *, Farid Naeimi Pages 67-80
    Today, in Power plant industry, especially gas turbine hot corrosion and oxidation resistance of high temperature superalloys used. These superalloys good resistance to attack and entry of hot gases and ash fines resulting from fuel combustion, as well as atmospheric corrosion of the show. As a result of these superalloys used in Power plant industry, especially are considering today. The thermal spray coating on these superalloys can be hot corrosion resistance and high temperature oxidation increase. In this research isothermal oxidation behavior of CoNiCrAlY coating and kinetic of growth thermally grown oxide layer (TGO) was investigated. For deposit of the CoNiCrAlY Amdry 9954 coating on superalloy nickel-base (Inconel 738) substrate used to the high-velocity oxygen-fuel (HVOF) technology. These specimens coatings were oxidized at 1100°C for 5 upto 100 h in a normal electric furnace under air atmosphere. The test specimens were examined using scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectrometry analysis (EDS) together with the X-ray diffraction (XRD) analysis. Microstructural characterization showed that the growth of continuous and uniform TGO scale onto bond coat. Also, in oxidation process observed the formation of mixed oxides (as spinel) CoCo2O4 and Ni(Cr,Al)2O4 and CrO3 and Y3Al5O12 onto Al2O3 (TGO layer).
    Keywords: Thermal Barrier Coating (TBC), TGO Layer, Growth Kinetic, MCrAlY Bond Coat, HVOF Spray
  • E. Bahrami *, M. Shamaaniyan, H. Edris Pages 81-91
    In this research, in situ Al-Ni surface composite produced on 2024 aluminum alloy using friction stir processing (FSP). FSP performed at a tool rotating rate of 1250 rpm and travel speed of 24 mm/min with and without nickel powder. Metallographic images show that the grain size after FSP has reached about 30% of primary metal grain size. With the addition of nickel powder, intermetallic compound of Al3Ni is formed in situ. Micro-Vickers test demonstrates that the reinforcement particles (Ni) have uniform distribution near the surface of primary metal. After FSP, primary metal hardness of about 54 vickers reached to in its maximum value of 120 vickers and 129 vickers in stir zone without and with addition of nickel powder, respectively. The results show that the fabrication of in situ composite using FSP has improved the wear resistance of the primary metal.
    Keywords: Friction Stir Processing, In, situ Al Ni Composite, 2024 Aluminum, wear
  • Amin Torabi, Kamran Amini *, Mosab Naseri Pages 93-102
    In this study, the wear behavior of early hardened high-manganese austenitic steel with a nominal composition of Fe-17Mn-1.5Cr-0.6Si-1.2C were studied. The hardening was introduced via two methods of applying uniform hammer blows and shot pining. For this purpose, samples were casting in sand molds, were solutionized annealing at the temperature of 1100 ° C for 2 hours and then quenched in water. The initial work hardening was introduced via uniform hammer blows with the applied load of 100 tons and the strike numbers of 300 and 600. Beyond this, some samples were hardened via shot pining for 15 and 30 minutes. The hardness, tensile and impact tests were performed on the samples to investigate the mechanical behavior of the samples. Beyond this, the wear test with the wheels using dry sand was also performed on the samples. To study the micro structure of the samples optical microscopy (OM) were used. Moreover, the scanning electron microscope (SEM) were used to investigate the worn out surface of the samples. Results show that the hardness of the samples increases due to cold work from 290 HV to 653 HV and 698 HV for the hammer blow with 600 strikes and shot pining for 30 minutes, respectively. It was also revealed that the best wear behavior was shown in the samples hardened for 30 minus with shot pining due to higher surface hardness in these samples.
    Keywords: hardness, wear resistance, work hardening
  • A. Goolshani *, H. Aghajani, M. Jafarpuor, S. Behrangi Pages 103-111
    The aim of this research is to investigate the stability of SiC nanoparticles for deposition on C/C composite by EPD method. Thus, different suspensions were prepared with different solvents and in presence of PEI as dispersant. The stability of suspensions was studied by using their macroscopic pictures after 24 h, and measurement of zeta potential values and particle size distribution. Thereafter, the coating was applied onto the substrate using the optimized suspension. The results showed that the suspension prepared in ethanol, with pH=10 and addition of 6 wt% PEI has the best stability. Also, SEM micrographs revealed that the coating applied with the voltage of 30 V results in a better quality and has a uniform and pitiless surface.
    Keywords: Electrophoretic Deposition, SiC Nanoparticles, Carbon, Carbon Composite, Suspension Stability, Zeta Potential
  • A. Vahidiyan, A. Saeedi, Ma Golozar Pages 113-124
    The increasing demand for magnetic materials in the industry has led to the production of Fe-Ni composite magnetic alloys with ceramic particles. In this research, FeNi-WC nanostructure composite was produced using pulse electrodeposition. The effects of pH, current density and the amount of reinforcement on composition and morphology of products were examined, because morphology and chemical composition and structure of samples were studied by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction analysis (XRD). The result showed an increasing pH, increased slightly nickel and decreased iron, and spherical morphology led to change star one. Due to importance of energy saving, effects of variables on the efficiency parameters such as the current efficiency and specific energy consumption were studied. By increasing pH, current efficiency was increased and specific energy consumption was reduced. When the current density increased, current efficiency was reduced and specific energy consumption was increased. In general, more current density (100 mA/cm2) and lower reinforcement (5 g/L) was observed more uniform morphology.
    Keywords: Composite, Pulse Electrodeposition, Iron, Nickel, Current Density
  • A. Hejazi *, M. Morakabati, R. Hoseiini, Y. Mansuri, M. Abbasi Pages 125-134
    The aim of this research is to determine the beta transus temperature of two Ti-6242 alloys and to study the effect of different amount of alloying elements on alpha and beta phase stabilization by microstructural observation and hot torsion test. Determination of beta transus temperature has an important influence on designing thermomechanical and heat treatment cycles of titanium alloys. Hence, this is an effective parameter to control mechanical properties of two phase titanium alloys. In this regard, hot torsion tests were performed at temperature range of 960 °C to 1090 °C using the strain rate of 0.001 s-1 by cooling with the rate of 0.5 °C/s. besides, in order to deduce the temperature of grain boundary alpha phase nucleation and microstructural evolution, the specimens were heat treated at temperature range of 980 °C to 1020 °C for 40 minute and water quenched. It was found that, 10 % increase in Aleq/Moeq ratio, makes a 5 °C increase in beta transus temperature of the Ti-6242 alloy. Accordingly, this temperature was estimated in the temperature range of 1000 °C to 1010 °C for these alloys. Furthermore, there is a 10 °C deviation in the hot torsion test results and microstructural analysis, which is attributed to dynamic strain-induced transformation phenomenon.
    Keywords: Ti, 6242 alloy, beta transus temperature, alpha, beta phases, hot torsion