فهرست مطالب

مهندسی متالورژی و مواد - سال بیست و پنجم شماره 2 (پاییز و زمستان 1393)

نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال بیست و پنجم شماره 2 (پاییز و زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/07/01
  • تعداد عناوین: 9
|
  • علمی و پژوهشی
  • مجید عباسی، شهرام خیراندیش، جلال حجازی، یوسف خرازی صفحه 1

    در این مقاله، ارتباط بین پدیده های چروکیدگی و ترک دار شدن سطحی با کرنش دوقلویی در تغییر شکل موم سان فولاد هادفیلد بررسی شده است. نقش عواملی مانند انرژی نقص چیدمان و میزان کرنش دوقلویی در تحلیل این رفتار بررسی می شود. نمونه هایی از فولاد هادفیلد با مقادیر مشخصی از کربن، منگنز و آلومینیم (یعنی با انرژی های نقص چیدمان متفاوت)، به روش ریخته گری دقیق تولید شدند. نمونه ها در دمای محیط تحت آزمون کشش قرار گرفتند. چروکیدگی و ایجاد ترک های سطحی به همراه سازوکارهای تغییر شکل موم سان این فولادها، با استفاده از میکروسکپ های نوری و الکترونی روبشی ارزیابی شدند. مشاهدات نشان دادند که چروکیدگی در فولادهای آستنیتی منگنزی با سازوکار کرنش دوقلویی در آن ها مرتبط است. این سازوکار تغییر شکل به علت ایجاد کرنش حجمی و چرخش دانه ها، سبب چروکیدگی سطوح آزاد دانه ها و در ادامه ی آن، ترک دار شدن نمونه شدند. افزون بر این، مشاهده شد که این چروکیدگی و ترک دار شدن با افزایش کرنش، بیش تر و خشن تر می شوند.

    کلیدواژگان: چروکیدگی، دوقلویی، فولاد آستنیتی منگنزی، انرژی نقص چیدمان
  • امیر حسین اسلامی، سید مجتبی زبرجد، محمد محسن مشکساز صفحه 13

    روش تغییر شکل موم سان شدید Sever Plastic Deformation)) به عنوان یکی از روش های تولید مواد با اندازه دانه ی نانومتری مطرح می باشد. برای ایجاد یک ساختار با دانه های نسبتا ریز، لازم است تا از طریق اعمال کرنش های موم سان زیاد، چگالی بالایی از نابجایی ها ایجاد شوند. فرایند نورد تجمعی بهعنوان یکی از پرکاربردترین روش های اعمال تغییر شکل مومسان شدید و دستیابی به ساختارهای نانومتری بهویژه در ورق ها و در مقیاس صنعتی، مطرح می باشد. در پژوهش حاضر، از فرایند اتصال نورد تجمعی برای تولید مادهی مرکب Cu/Ni/Fe3O4 لایه ای استفاده شده است. برای این منظور، از مس و نیکل خالص تجاری و نانو ذرات Fe3O4 استفاده شده است. تعداد پنج مرحله نورد تحت شرایط بدون استفاده از روانکار همراه با پیش گرمایش در دمای c 500 قبل از هر مرحلهی نورد، اعمال شد. نمونه های استاندارد از درون قطعات نورد شده تهیه شد و ریزساختار آنها با استفاده از میکروسکپ نوری و الکترونی و خواص مکانیکی آنها بهوسیله انجام آزمون های سختی و کشش، ارزیابی شد. افزون بر این، نقش همزمان ذرات تقویت کنندهی اکسید آهن و نورد بر رفتار مغناطیسی مادهی مرکب لای های توسط دستگاه مغناطیس سنج Vibrating Sample Magnetometer)) بررسی شد.

    کلیدواژگان: فرایند نورد تجمعی، خواص مکانیکی و مغناطیسی، ساختار لایه ای
  • نگار عباسی اول، خدیجه فرجام، حسین آقاجانی صفحه 27

    در این تحقیق تاثیر اندازه دانه بر میزان نفوذ نیتروژن در فولاد CK45 بررسی شد. برای رسیدن به اندازه دانه مختلف، نمونه ها در دماها و زمانهای مختلف آنیل و نرماله شدند. اندازه دانه نمونه ها با استفاده از نرم افزار Clemex Vision اندازه گیری شد. سپس نمونه ها با استفاده از پلاسمای DC نیتروژن دهی شده و مجددا متالوگرافی شدند. نمونه های متالوگرافی شده با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه x مورد مطالعه قرار گرفتند. یک معادله توانی برای تغییرات عمق نفوذ در مقابل چگالی مرزدانه (GBD) پیشنهاد شد.

    کلیدواژگان: فولاد CK45، عملیات حرارتی، نیتروژن دهی پلاسمایی، اندازه دانه، عمق نفوذ
  • زهرا انصاری، مصطفی علیزاده، عباس صادق زاده عطار صفحه 37

    در این پژوهش، اکسیدهای Al2O3/MgO/TiO2 با استفاده از سل- ژل با دو نسبت مولی Al/Mg/Ti، 5:1:3 و 3:4: 5/2 بر روی آلومینیم پوشش داده شد. مورفولوژی سطح، آنالیز فازی، رفتار حرارتی و خوردگی پوشش به وسیله (SEM)،(XRD)، (TG-DTA) و آزمون پلاریزاسیوندر محلول 3.5 wt% NaCl مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که عملیات حرارتی در دمای 450 درجه باعث کاهش مقاومت به خوردگی پوشش می شود به طوری که سرعت خوردگی نمونه های پوشش یافته با نسبت های مولی Al/Mg/Ti، 5:1:3 و 5:3:4/2 بعد از آنیل به ترتیب 5 و 13 برابر گردید.

    کلیدواژگان: پوشش اکسیدهای فلزی مخلوط، فرآیند سل، ژل، رفتار خوردگی، آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک
  • رضا نادری، ابولفضل درویش، محمد مهدویان صفحه 49

    هدف از تحقیق بررسی عملکرد استرانسیوم آلومینیوم پلی فسفات به عنوان پیگمنت ضدخوردگی زیست سازگار عاری از روی در فرمولاسیون کامل پوشش حفاظتی برپایه اپوکسی است. در این راستا با استفاده از پارامترهای حاصل از آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی موثرترین میزان پیگمنت ضد خوردگی مذکور در مقایسه با فسفات روی تعیین گردید. بر اساس آزمون Pull-off، فرمولاسیون های برتر منتج از EIS استحکام چسبندگی بالاتری را طی دروه غوطه وری 60 روزه ارائه دادند. همچنین آزمون Indentation نشان داد بکارگیری درصدهای مناسبی از پیگمنت استرانسیوم آلومینیوم پلی فسفات مانع از افت شدید در سختی پوشش ها خواهد شد.

    کلیدواژگان: پیگمنت ضدخوردگی، پرایمر حفاظتی، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، چسبندگی، سختی
  • نفیسه پرهیزکار، ابوالقاسم دولتی، رویا آقابابازاده صفحه 61

    رسوب دهی الکتروشیمیایی کامپوزیت ها روشی کم هزینه و دما پایین است که به منظور ساخت پوشش های کامپوزیتی زمینه فلزی استفاده می شود. در این تحقیق از عوامل سطحی آنیونی(SDS) و کاتیونی(CTAB) به عنوان افزودنی در پوششNi/TiN استفاده گردید. نتایج نشان داد که عامل سطحی آنیونی نسبت به کاتیونی، سبب حضور بیشتر ذرات در پوشش کامپوزیتی می شود. افزایش غلظت SDS تا مقدار بهینه منجر به پراکندگی یکنواخت تر و بیشتر نانوذرات در پوشش ها می شود. سختی پوشش نیکل خالص و نانوکامپوزیتی بهینه حاوی SDS، توسط دستگاه AFM اندازه گیری شد و نتایج نشان داد که سختی پوشش در حضور ذرات TiN از 1/86Gpa به 3/23Gpa افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، عامل سطحی آنیونی و کاتیونی، سدیم دو دسیل سولفات، ستیل تری متیل آمونیوم برمید
  • آرش فتاح الحسینی، سجاد علی زاد، محسن اسدی اسدآباد صفحه 73

    در این تحقیق، چهار فولاد آستنیتی کروم- منگنزدار- (بدون نیکل) توسط کوره ذوب القایی تحت خلا تولید شد. سپس ورق هایی از آن به ضخامت 10 میلی متر با عملیات های نورد گرم متوالی حاصل شد. رفتار خوردگی چهار فولاد آستنیتی کروم- منگنزدار در محلول 1/0 مولار اسید سولفوریک، توسط آزمون های پتانسیل مدار باز، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که پتانسیل مدار باز چهار فولاد آستنیتی کروم- منگنزدار با گذشت زمان به سمت مقادیر مثبت انتقال می یابد. هم چنین منحنی های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان دادند که چهار فولاد آستنیتی کروم- منگنزدار رفتار رویین قابل قبولی را ارائه می دهند.

    کلیدواژگان: فولاد آستنیتی کروم، منگنزدار، رفتار خوردگی، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
  • مریم شرفی، محمود پاکشیر، محمد جعفر هادیان فرد، رضا بازرگان لاری صفحه 87

    رسوبات آهکی برروی قسمتی از فولاد که واکنش کاتدی برروی سطح آنها اتفاق می افتد٬ راسب میشوند. هدف از این تحقیق بررسی شکل کریستالی رسوبات آهکی تشکیل شده در پتانسیل های کاتدی مختلف٬ برروی فولاد کم کربن و همچنین بررسی تاثیر آنها برمیزان مقاومت به خوردگی فولاد درآب دریای طبیعی می باشد. بررسی تاثیر مقاومت به خوردگی با انجام تست های الکتروشیمیایی امپدانس و پلاریزاسیون تافل انجام شد. بررسی مورفولوژی و نوع رسوبات به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی(SEM) و آنالیز XRD انجام شد.

    کلیدواژگان: واژهای کلیدی:رسوبات آهکی٬ آب دریای طبیعی، شکل کریستالی، خوردگی، تافل، امپدانس
  • یادداشت پژوهشی
  • امید عودباشی، سید محمد امین امامی، حسین احمدی، پرویز دوامی صفحه 99

    در این مقاله، به مطالعه ی شواهد و بقایای فلزگری کشف شده در محوطه ی باستانی هفت تپه (قرن 14 قبل از میلاد) و همچنین، شناسایی بقایای فلزگری کهن بر اساس مطالعات آزمایشگاهی پرداخته شده است. برای آنالیز ترکیب شیمیایی و ویژگی های ساختاری بقایای فلزگری کهن در محوطه ی هفت تپه ی خوزستان، از روش های آنالیز SEM-EDS و متالوگرافی استفاده شد. نتایج نشان دادند که فرایند فلزکاری در هفت تپه به منظور استخراج مس از سنگ معدن های سولفیدی انجام می شده است. این فرایند با تشکیل مات در مس استخراج شده همراه بوده است و مخلوط مات و مس به وسیله فرایند تشویه، خالص سازی و برای ساخت اشیاء آماده می شده است. بر اساس نتایج حاصل از آزمون ها، اشیای مجموعه ی هفت تپه از آلیاژ مس و سرب و در مواردی، از آلیاژ برنز ساخته شده اند. در بعضی از نمونه ها، نیکل و روی به عنوان ناخالصی های فلزی شناسایی شده اند. مطالعات ریزساختاری بر روی نمونه های اشیاء نشان دادند که برای شکل دهی نهایی آن ها پس از ریخته گری، از عملیات چکش کاری سرد و تاب کاری استفاده می شده است.

    کلیدواژگان: فلزگری کهن، هفت تپه، مات مس، تشویه، آلیاژسازی، برنز، تاب کاری
|
  • Majid Abbasi, Shahram Kheirandish, Jalal Hejazi, Yousef Kharrazi Page 1

    In this paper، the correlation between the surface rumpling and cracking phenomena with twinning mechanism during plastic deformation of Hadfield steel has been investigated. The effect of stacking fault energy and the amount of strain are evaluated. The experimental samples with specific amounts of carbon، manganese and aluminum resulting in different stacking fault energies، were produced using investment casting process. The tensile tests were conducted at ambient temperature. The microscopic and macroscopic investigations were done using optical and scanning electron microscopes. The observations have shown that surface crinkling of austenitic manganese steels is related to twining mechanism during plastic deformation. This plastic deformation mechanism causes rotation and inhomogeneous deformation of the grains and therefore، surface grains with free surfaces were becoming more crinkled and cracked. It was observed that crinkling and cracking phenomena takes place more and coarser with an increase in the strain.

    Keywords: Rumpling, Twining, Austenitic Manganese steel, Stacking fault energy
  • Amir Eslami, S. Mojtaba Zebarjad, Mohammad Mohsen Moshksar Page 13

    Techniques of severe plastic deformation have been successfully used for the production of novel metallic microstructures. Among different types of these techniques، accumulative roll bonding (ARB) has been extensively used to produce multi-layered composites. In the present study، a new manufacturing process for Cu/Ni- 1vol% Fe3O4 composites was developed by using Copper and Nickel sheets together with micron sized Fe3O4 particles as the starting materials. It was observed that as the number of ARB passes increased، the Nickel layers were necked and fractured. After five ARB passes، a multi-layer Cu/Ni-Fe3O4 composite including homogeneously distributed fragmented Nickel layers with the Fe3O4 particles in the Copper matrix was achieved. The structure as well as the mechanical properties of this composite were studied at different stages of ARB process. With an increase in the applied strain during ARB passes، the strength of composite samples increased، but the elongation decreased. In addition، the magnetic behavior by magnetic device detector (VSM) and tensile tests were performed in order to investigate the mechanical behavior of ARB products. Finally، the scanning electron microscope (SEM) was used to study the microstructure of layers in composites samples.

    Keywords: Accumulative roll bonding, Magnetic, mechanical properties, Layered structures
  • Negar Abbasi Aval, Khadijeh Farjam, Hossein Aghajani Page 27

    In this study، the effect of grain size on nitrogen diffusion into CK45 has been investigated. In order to obtain different grain sizes، samples were annealed and normalized at various temperatures and durations. The grain size was determined with Clemex Vision software. Then، the specimens were exposed to DC plasma nitriding treatment and again analyzed by optical microscope، scanning electron microscope and X-ray diffraction analysis. Results propose power equation for variations of diffusion depth versus grain boundary density (GBD).

    Keywords: CK45 steel, heat treatment, plasma nitriding, grain size, diffusion depth
  • Zahra Ansari, Mostafa Alizadeh, Abbas Sadeghzadeh Atar Page 37

    In this study، mixed metal oxides Al2O3/MgO/TiO2 coatings with Al/Mg/Ti ratio of 5:1: 3 and 2. 5:3: 4 were coated on aluminum by sol-gel method. The surface morphology، Phase analysis، thermal behavior and the corrosion behavior of the Al2O3/MgO/TiO2 coatings were characterized by (SEM)، (XRD)، (TG-DTA) and Potentiodynamic Polarization test in 3. 5 wt. % NaCl solution. The results demonstrated that heat treatment at 450 °C caused the decrease of corrosion resistance of coating so that after heat treatment، corrosion rate of the samples coated with Al/Mg/Ti molar ratio of 5:1: 3 and 2. 5:3: 4 were 5 and 13 times respectively.

    Keywords: Mixed metal oxides coating, Sol, gel method, Corrosion behavior, Potentiodynamic Polarization test
  • Reza Naderi, Abolfazl Darvish, Mohammad Mahdavian Page 49

    The research mainly intends to evaluate performance of strontium aluminum polyphosphate as an eco friendly zinc free anticorrosion pigment in formulation of the protective primer based on epoxy resin. Comparing to zinc phosphate، the most effective content of the modified pigment was determined through electrochemical impedance spectroscopy. According to pull-off، the superior SAPP incorporated formulations resulted from EIS showed enhanced adhesion strength during 60-d immersion period. Moreover، indentation test results revealed that the effective concentrations of SAPP anticorrosion pigment could stop coating hardness drop within the exposure.

    Keywords: Anticorrosion Pigment, Protective Primer, Electrochemical Impedance Spectroscopy, Adhesion, Hardness
  • Nafise Parhizkar, Abolghasem Dolati, Roya Aghababazade Page 61

    Composite Electrodeposition is a low-cost and low-temperature method، which is used to make metal matrix composite coatings. In This study the surfactant of anionic (SDS) and cationic (CTAB) is used as additive in composite coating of Ni/TiN. The results showed that the anionic surfactant caused more particles in the composite coatings. Increasing SDS concentration to the optimal value leads to more uniform dispersion of nanoparticles in the coating. The hardness of pure nickel and optimal composite coating is measured by AFM and the results showed that the hardness of the coating increases from 1. 86Gpa to 3. 23Gpa، in the presence of particles.

    Keywords: nanocomposite, anionic, cationic surfactants, Sodium dodecylsulfate, Cetyltrimethylammonium bromide
  • Arash Fattah Alhosseini, Sajad Alizad, Mohsen Asadi Asadabad Page 73

    In this study، the four Cr-Mn- (Ni-free) austenitic steels were fabricated by vacuum induction furnace. Then plates with 10 mm thickness were fabricated by hot-rolling. Corrosion behaviour of the four Cr-Mn steels in 0. 1 M H2SO4 solution was investigated using by open-circuit potential، potentiodynamic polarization، and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results indicated that the open-circuit potentials of the four Cr-Mn austenitic steels were found to shift towards positive direction. Also، the potentiodynamic polarization curves suggested that the four Cr-Mn austenitic steels showed comparable passive behaviour in sulfuric solutions.

    Keywords: Cr, Mn austenitic steel, Corrosion behaviour, Potentiodynamic polarization, Electrochemical impedance spectroscopy
  • Maryam Sharafi, Mahmoud Pakshir, Mohammadjafar Hadeianfard, Reza Bazarganlari Page 87

    Calcareous deposits formed on the part of steel that cathodic reactions occur on their surface. The purpose of this research is an investigation of the effect of potential on crystal form of the calcareous deposits and effect of them on the corrosion resistance of the mild steel in natural seawater. The electrochemical tests such as impedance and polarization tofel tests were used in order to investigate the effect of applied cathodic potential on the corrosion resistance of mild steel in Persian gulf seawater. Also، scanning electron microscopy (SEM) and XRD analyzer were used to investigate the morphology and the type of deposits under applied cathodic protection.

    Keywords: calcareous deposits, natural seawater, crystal form, corrosion, tofel, impedance
  • Omid Oudbashi, Mohammad Emami, Hosin Ahmadi, Parviz Davami Page 99

    In this paper، the evidences and remnants of archaeometallurgical activities in Elamite site of Haft Tappeh (14th century BC) have investigated and identification of archaeometallurgical materials have been done based on analytical investigations. SEM-EDS analysis and metallography were used to identify the chemical composition and microstructural features of archaeometallurgical materials in Haft Tappeh. The results showed that the metallurgical process in Haft Tappeh has been copper smelting from sulfidic ores. This process has been done by matte production and the mixture of matte and copper has been roasted for the purpose of purification in order to produce objects. The metallic objects in Haft Tappeh have been manufactured by copper-lead as well as bronze alloys. In some cases، some metallic elements such as Ni and Zn were observed in composition. Based on the microstructural studies، it could be concluded that an alternating cold working and annealing operation has been used after casting to shape the metallic artifacts.

    Keywords: Archaeometallurgy, Haft Tappeh, Copper Matte, Roasting, Alloying, Bronze, Annealing