فهرست مطالب

مهندسی متالورژی و مواد - سال بیست و ششم شماره 2 (بهار و تابستان 1394)

نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال بیست و ششم شماره 2 (بهار و تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/06/13
  • تعداد عناوین: 10
|
  • آرمان زارع بیدکی، محمدرضا ابوطالبی، حسن محمودی کهنی صفحات 1-10

    در این تحقیق، پوشش نیکل به روش آب کاری الکتریکی بر روی آلیاژ منیزیم AZ91 اعمال شد و مقاومت به خوردگی آن با آلیاژ منیزیم AZ91 و نیکل خالص با استفاده از آزمون های پلاریزاسیون و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در محلول 5/3 درصد وزنی کلرید سدیم مقایسه شد. ساختار پوشش با آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) ومرفولوژی و ترکیب شیمیایی آن با استفاده از میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. بررسی ها نشان دادند که پوشش دارای ساختار نانوبلورین با میانگین اندازه دانه ی 95 نانومتر می باشد. نتایج آزمون خوردگی نشان دادند که چگالی جریان خوردگی ازA/cm2 4-10×5/2 برای نمونه ی بدون پوشش تا A/cm2 5-10×5/1 کاهش می یابد و پتانسیل خوردگی افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: آلیاژ منیزیم AZ91، ابکاری الکتریکی نیکل، خوردگی، EIS، پلاریزاسیون
  • اسماعیل پورخورشید، محمدحسین عنایتی، فتح الله کریم زاده، محمدحسین پایدار صفحات 11-22

    با توجه به پیشرفت های اخیر در صنایع امروزی مانند خودروسازی و هوافضا، نیاز به موادی که خواص مناسب مکانیکی خود را تا دماهای بالا حفظ می کنند، ضروری به نظر می رسد. توسعه ی روز افزون ترکیب های بین فلزی و کاربرد بیش از پیش این دسته از مواد، دلیلی برای این ادعا است. در این میان، ترکیب بین فلزی تری آلومیناید زیرکونیم به دلیل پایداری حرارتی، نسبت بالای استحکام به وزن، بسیار مورد توجه محققان بوده است. در این تحقیق، امکان تولید Al3Zr به روش آلیاژسازی مکانیکی بررسی شد. نتایج نشان دادند که ترکیب بین فلزیAl3Zr با انجام آلیاژسازی مکانیکی حتی به مدت زمان 50 ساعت نیز تشکیل نمی شود، اما با انجام عملیات آسیاکاری به مدت 10 ساعت و سپس، عملیات حرارتی در دمای C o 600 به مدت یک ساعت، ترکیب Al3Zr تولید شد. با استفاده از رابطه ی ویلیام سون- هال، اندازه ی دانه های ترکیبAl3Zr برابر با 32 نانومتر محاسبه شد. این اندازه ی دانه تطابق خوبی با مشاهدات میکروسکپ الکترونی عبوری داشت.

    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، ترکیب بین فلزی، Al3Zr، عملیات حرارتی
  • میلاد مجتهدی، مسعود گودرزی، محمدرضا ابوطالبی صفحات 23-36

    در این پژوهش، عوامل ترمودینامیکی موثر در تشکیل محلول های غیرتعادلی در فرایند آلیاژسازی مکانیکی تحلیل شده اند. انرژی فصل مشترک، انحنای فصل مشترک و انرژی ذخیره شده در فاز بی شکل، عواملی هستند که در این پژوهش بررسی شده اند. برای این منظور، ابتدا یک مدل هندسی- آماری برای تحلیل مجموعه های نانوساختار دوفازی ارائه شد. سپس، نمونه هایی با نسبت وزنی برابر از مس و آهن به روش مکانیکی آلیاژسازی شدند و نتایج بررسی های عملی XRD و TEM با مدل سازی انجام شده ادغام شدند. به این ترتیبت، عوامل فوق الذکر در دستگاه آلیاژی مس- آهن تحلیل و مقایسه شدند. نشان داده شد که مقدار بالای حد حلالیت در این دستگاه، با تشکیل مداوم مناطق چند نانومتری بی شکل و تبدیل آن ها به محلول جامد امکان پذیر است.

    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، ترمودینامیک، محلول جامد فوق اشباع، فصل مشترک، فاز آمورف
  • محمد غیرتی، محمدحسین فتحی، علیرضا احمدی صفحات 37-50

    سایش و فرسایش، عامل انهدام بسیاری از قطعات صنعتی است. پوشش های سرامیکی تهیه شده به روش پاشش پلاسمایی، اغلب باعث بهبود عمل کرد سایشی و فرسایشی قطعات صنعتی می شود. در این پژوهش، تلاش شد تا با طراحی و ایجاد پوشش ماده ی مرکب آلومینا- تیتانیا به روش پاشش پلاسمایی در شرایط متفاوتی از توان ورودی پلاسما، مرفولوژی، ریزسختی و چقرمگی پوشش و رفتار فرسایشی محصول مطالعه شود. مشخصه یابی و ارزیابی پوشش به کمک پراش پرتوی ایکس و میکروسکپ الکترونی روبشی انجام شد. خواص کش سانی پوشش با ارزیابی میزان تخلخل و میزان فاز آلومینای گاما در ساختار پوشش بررسی شد. افزون بر این، آزمون سختی سنجی ویکرز برای اندازه گیری ریزسختی پوشش انجام شد. نتایج نشان دادند که خواص کش سانی بیش ترین تاثیر را بر عمل کرد فرسایشی پوشش دارند. برای توان ورودی 28 کیلووات، افزایش ریزسختی و بهبود خواص کش سانی پوشش به صورت همزمان ملاحظه شد.

    کلیدواژگان: عمل کرد فرسایشی، پاشش پلاسمایی، آلومینا، تیتانیا، ریزساختار، خواص کش سانی
  • راضیه خوشحال، محمدعلی بوترابی، منصور سلطاینه صفحات 51-62

    در این تحقیق، واکنش های بین ایلمنایت و آلومینیم به منظور تعیین اولین مرحله از واکنش های دستگاه ایلمنایت، آلومینیم و گرافیت با هدف تولید مواد مرکب Al2O3-TiC/Fe بررسی شده است. برای این منظور، ایلمنایت خالص تهیه شد. سپس، ایلمنایت و آلومینیم با نسبت مولی 1 به 2 مخلوط شدند و پس از فشرده شدن، در دماهای بحرانی به دست آمده از آزمون DTA عملیات حرارتی شدند. مشخص شد که ابتدا آلومینیم ذوب می شود و در ادامه، با ایلمنایت وارد واکنش می شود. در مراحل ابتدایی واکنش ایلمنایت و آلومینیم، آهن، تیتانیم و آلومینا تشکیل می شوند. با گذشت زمان، ذرات کروی Fe2Ti در ساختار زمینه ی آلومینا و تیتانیا ایجاد می شود.

    کلیدواژگان: ایلمنایت، آلومینیم، کامپوزیت هایFe، TiC، Al2O3
  • فاطمه سادات حسینی، سهیل سمیعی، محمد رحیم واثقی جهرمی، ابراهیم احمدلو صفحات 63-74

    پلیآمیدها از جمله پلاستیکهای مهندسی هستند که کاربرد بسیار وسیعی در صنایع مختلف دارند. با استفاده از پرکننده های معدنی، میتوان خواص مکانیکی و حرارتی این پلاستیکها را بهبود داد. این تحقیق، در راستای بهبود خواص پلیآمید انجام شده است. در این مقاله، پلیآمید 6 -γ -AL2O3 بهبود یافته با کوپلیمر اتیلن اکتین گرافت شده با مالئیک انیدرید با میزانهای 5، 10 و 15 درصد وزنی از پودر آلومینا بهکمک دستگاه روزنرانی با دو مارپیچه سنتز شد. خواص مکانیکی و حرارتی و مرفولوژی سطحی نمونه های مادهی مرکب بررسی شد. نتایج نشان دادند که استحکام کششی و مقاومت به ضربهی پلیآمید 6 – آلومینای گاما بهترتیب با استفاده از آلومینای گاما و اتیلن اکتین کوپلیمر پیوند شده با مالئیک انیدرید (EOC-g-MAH) بهبود مییابد.

    کلیدواژگان: پلی آمید6، گاما آلومینا، کوپلیمر اتیلن اکتین
  • سمانه نیک سیرت، علیرضا مجتهدزاده، مسعود رنگی صفحات 75-84

    در این تحقیق، اسفنج های آلومینیمی تقویت شده با ذرات آلومینا و کاربید سیلیسیم (به میزان های 5،10و 15درصد وزنی) با استفاده از عامل فضاساز کلرید سدیم، به روش متالورژی پودر تولید شدند. بررسی های انجام گرفته، افزایش چشم گیر خواص استحکامی (تنش تسلیم و مدول کش سان) اسفنج های ماده ی مرکب را نسبت به اسفنج آلومینیمی نشان دادند. حضور ذرات سرامیکی در ساختار سلولی اسفنج ها، باعث شد تا تنش فشاری به ذرات منتقل شده و خواص استحکامی بهبود یابند. اسفنج ماده ی مرکب آلومینیم با 10درصد کاربید سیلیسیم با استحکام تسلیم MPa 85/11 و مدول کش سان GPa 617/0، بهترین خواص را نسبت به سایر نمونه های اسفنجی داشت.

    کلیدواژگان: فوم کامپوزیتی، آلومینا، کاربید سیلیسیم، استحکام فشاری
  • سحر جعفری، علی بیت اللهی، بیژن افتخاری یکتا، تاداکاتسو اوکوبو، راغاوان گوپالان، کازوهیرو هونو، گیزهیر هرزر صفحات 85-98

    در این تحقیق، خواص مغناطیسی آلیاژهایFe-P بررسی شده است. بررسی ها نشان دادند که پس از انجام یک عملیات حرارتی دو مرحله ای، بزرگی نیروی وادارندگی در نمونه ها کاهش می یابد. افزون بر این، با افزایش مقدار فسفر در آلیاژ، مقاومت ویژه افزایش یافت. بررسی های میکروسکپی نشان دادند که تمامی نمونه ها عاری از رسوبهای Fe3P هستند و افزایش فسفر منجر به افزایش اندازهی متوسط دانه و در نتیجه، کاهش اتلاف هیسترزیس در نمونه ها می شود. بهاین ترتیب، مشخص شد که آلیاژ at. %P1 / 1Fe- دارای کمترین مقدار اتلاف هیسترزیس، اتلاف جریانهای گردابی و همچنین، بیشترین مقدار القای اشباع مغناطیسی است.

    کلیدواژگان: آلیاژهای Fe، P، آهنربایش القاء، نیروی وادارندگی، اتلاف هسته ای مغناطیسی
  • زهرا کاربخش راوری، شمس الدین میردامادی، علیرضا خاوندی صفحات 99-108

    در این پژوهش، فرایند بورسیلیسیم دهی همزمان به روش سمانتاسیون بسته ای بر روی فولاد گرم کار H11 انجام شد. عملیات پوشش دهی با ترکیب مشخصی از این دو عنصر در دو دمای °C 1000 و °C 950 به مدت زمان های 3 و 6 ساعت انجام شد. مشخصات قطعه پس از پوشش دهی به وسیله ی میکروسکپ های نوری و الکترونی روبشی، پراش پرتوی ایکس و ریزسختی سنجی بررسی شدند. پس از بررسی ساختارهای ایجاد شده، مشخص شد که لایه ی پوشش متشکل از دو لایه است، یک لایه ی ترکیبی و یک لایه ی نفوذی که حاوی ذرات کاربید حل نشده بود. سختی پوشش ها در این نمونه ها، در محدوده ی 500 تا 700 ویکرز به دست آمد. افزون بر این، افزایش دما و زمان پوشش دهی بر نوع کاربیدهای حل نشده موثر بود.

    کلیدواژگان: فولاد ابزار گرم کار، پوشش نفوذی، سمانتاسیون بسته ای، بورسیلیسیوم دهی
  • بررسی اثر مقاوم ساز نانو ذرات اکسید سیلیسیم بر خواص سایشی کامپوزیت پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا تقویت شده با الیاف کربن
    علیرضا خاوندی، محمد علی ستاری، محمدرضا نعیمی جمال صفحات 109-117

    در این پژوهش، فرایند بورسیلیسیم دهی همزمان به روش سمانتاسیون بسته ای بر روی فولاد گرم کار H11 انجام شد. عملیات پوشش دهی با ترکیب مشخصی از این دو عنصر در دو دمای °C 1000 و °C 950 به مدت زمان های 3 و 6 ساعت انجام شد. مشخصات قطعه پس از پوشش دهی به وسیله ی میکروسکپ های نوری و الکترونی روبشی، پراش پرتوی ایکس و ریزسختی سنجی بررسی شدند. پس از بررسی ساختارهای ایجاد شده، مشخص شد که لایه ی پوشش متشکل از دو لایه است، یک لایه ی ترکیبی و یک لایه ی نفوذی که حاوی ذرات کاربید حل نشده بود. سختی پوشش ها در این نمونه ها، در محدوده ی 500 تا 700 ویکرز به دست آمد. افزون بر این، افزایش دما و زمان پوشش دهی بر نوع کاربیدهای حل نشده موثر بود.

    کلیدواژگان: پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا، سایش، نانو سیلیکا، کربن فیبر، کامپوزیت، سه جزئی، ساخت، میکروسکپ الکترونی، روغن پارافین، پلیمر، تقویت کننده فیبری، تقویت کننده ی ذره ای
|
  • Arman Zarebidaki, Mohammad, Reza Aboutalebi, Hassan Mahmoudikohani Pages 1-10

    In this study، nickel was electrodeposited onto the surface of AZ91 Mg alloy and its corrosion resistance was compared with those of AZ91 Mg alloy and pure nickel using polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) experiments in a 3. 5 wt. % NaCl solution. The structure of coating was investigated by means of X-ray diffraction، and the specimen’s morphology and the coating’s chemical composition were analyzed using scanning electron microscope (SEM). The results showed that the coating has a nano-crystalline structure with the average grain size of 95 nm. The results of corrosion tests showed a decrease in the corrosion current density from 2. 5×10-4 A. cm-2 for the uncoated sample to 1. 5×10-5 A. cm-2 for the coated specimen، as well as an increase in the corrosion potential.

    Keywords: AZ91 Mg alloy, Nickel electrodeposition, corrosion, EIS, Polarization
  • Esmaeil Pourkhorshid, Mohammad Hossein Enayati, Fathallah Karimzadeh, Mohammad Hossein Paydar Pages 11-22

    According to the recent technological developments in modern industries such as automotive and aerospace industries، the use of materials which can retain their mechanical properties at elevated temperatures is essential. Considerable developments which have been made on intermetallic compounds and their applications show that such industries need to use these materials. Nowadays، Zirconium tri-Aluminide intermetallic has attracted much attention due to its good thermal stability and high specific strength. In this study، Al3Zr compound was produced by mechanical alloying. The results showed that no new phase is produced in the powder mixtures after 50 hours of mechanical alloying. After heat treating the mechanically alloyed powder at 600 ºC for 1 hour، the Al3Zr compound was formed. The grain size of the Al3Zr compound was measured to be 32 nm.

    Keywords: Mechanical alloying, Intermetallic compounds, Al3Zr, Heat treatment
  • Milad Mojtahedi, Masoud Goodarzi, Mohammad, Reza Aboutalebi Pages 23-36

    In this study، the thermodynamic factors with effects on the formation of non-equilibrium solutions in mechanical alloying have been investigated. The analyzed factors were the interface energy، the interface curvature and the stored energy of amorphous phase. For this purpose، a geometrical model with statistical considerations was first developed in order to investigate the dual-phase nanostructured systems. The mechanically alloyed Cu-Fe samples with the same weight percents were then prepared. The results of experimental XRD and TEM investigations were combined with those obtained from modeling. A comparative study was conducted for the effects of the mentioned factors. It was shown that the high solubility limit in the Cu-Fe system can be obtained by the continuous formation of amorphous nanometric regions and their subsequent transformation to solid solutions.

    Keywords: Mechanical alloying, Thermodynamics, Super saturated solid solution, Interface, Amorphous phase
  • Mohammad Gheirati, Mohammadhossein Fathi, Alireza Ahmadi Pages 37-50

    Wear and erosion are the main reasons for destruction of many industrial components. In many cases، ceramic coatings produced by plasma spraying technique improve wear and erosion performance of industrial components. In this study، it was attempted to design and prepare an optimized composite coating of Alumina-Titania via plasma spraying technique using various parameters of plasma input power، and to study the influence of morphology، microhardness and elastic properties of prepared coatings on their erosion behaviour. Characterization of prepared coatings was performed using X-ray diffraction (XRD) technique and scanning electron microscope (SEM). The elastic properties of coatings and the porosity and gamma alumina phase in their structure were also investigated. Vickers hardness test was performed in order to measure the microhardness of coatings. The results showed that the elastic properties have the greatest influence on the erosion performance of coatings. It was also shown that the input power of 28 kW causes an increase in both the microhardness and elastic properties of coatings simultaneously.

    Keywords: Erosion performance_Plasma spray coatings_Alumina – Titania_Microstructure_Elastic properties
  • Razieh Khoshhal, Mohammad Ali Boutorabi, Mansour Soltanieh Pages 51-62

    In this research، the first step of reactions in ilmenite-aluminum-graphite system for the formation of Al2O3-TiC/Fe composites was investigated by the study of the binary system of aluminum and ilmenite. The milled and pressed samples prepared by the synthesized ilmenite and aluminum powders having the molar ratio of 1:2 were heat treated at the critical temperatures obtained from DTA analysis. It was found that a transient Fe phase is formed along with TiO2. The spherical shaped Fe2Ti phase was then formed in the matrix consisting of TiO2 and Al2O3.

    Keywords: Ilmenite, Aluminum, Fe, TiC, Al2O3 composites
  • Fatemeh S. Hosseini, Soheil Sameie, Mohammad Rahim Vaseghi Jahromi, Ebrahim Ahmadloo Pages 63-74

    Polyamides are engineering plastics that have many applications in different industries. Using mineral fillers، the thermal and mechanical properties of these plastics can be improved. This research has been conducted in order to improve the properties of polyamide. In this paper، Polyamide 6-γ-Al2O3 modified with ethylene octene copolymer and grafted by maleic anhydride was synthesized using a double-screw extruder. The weight percents of alumina powder were considered to be 5، 10 and 15%. The mechanical and thermal properties as well as the morphology of the composite samples were examined. It was observed that the tensile strength and impact resistance of polyamide 6-gamma-alumina are improved using the gamma-alumina and EOC-g-MAH، respectively. The study of morphology of the composite samples with scanning electron microscope (SEM) also showed that there exists a favorable distribution of alumina particles in the polyamide matrix so that this homogeneity was considered to be due to the appropriate mixing stage which was conducted within the double-screw extruder with the application of high shear stresses. Thermal properties of the composite samples were investigated using TGA thermal analysis and the results showed that the resistance and thermal degradation of the samples increase with an increase in the amount of alumina used.

    Keywords: Polyamide 6, γ, Alumina, Ethylene octene copolymer, Mechanical properties, Thermal properties, surface morphology
  • Samaneh Niksirat, Alireza Mojtahedzadeh, Masoud Rangi Pages 75-84

    In this research، aluminum foams reinforced by alumina and silicon carbide particles (5، 10 and 15%wt.) containing sodium chloride as the space-holder component were produced by powder metallurgy method. Strength properties of composite foams (yield strength and elastic modulus) were significantly increased compared with aluminum foams. The presence of ceramic particles within the foam cellular structure caused the compressive stress to be transferred into the ceramic particles and led to an improvement of the strength properties. The aluminum foams reinforced with 10%wt. silicon carbide among all the composite foam samples showed the best mechanical properties (i. e. the yield strength of 11. 85 MPa and the elastic modulus of 0. 617GPa).

    Keywords: Composite Foam, Alumina, Silicium Carbide, Compression Tension
  • Sahar Jafari, Ali Beitollahi, Bijan Eftekhari Yekta, Tadakatsu Ohkubo, Raghavan Gopalan, Kazuhiro Hono, Giselher Herzer Pages 85-98

    In the present work، the magnetic properties of Fe-P alloys were investigated. The investigations showed that the magnitude of coercivity decreased by conducting two annealing treatments on samples. Samples having the highest amount of Phosphorous exhibited the lowest resistivity. Microstructural studies revealed that the prepared samples were free from Fe3P precipitate and the average grain size increased with an increase in the Phosphorous content giving rise to the decrease of hysteresis losses. Furthermore، amongst the whole prepared samples، Fe-1. 1at. %P alloy showed the lowest hysteresis loss and eddy current loss as well as the highest magnetic induction.

    Keywords: Fe, P alloys, Magnetic induction, Coercivity, Core loss, Microstructure
  • Zahra Karbakhsh Ravari, Shamsaldin Mirdamadi, Alireza Khavandi Pages 99-108

    In this study، a borosiliconized protective coating was deposited on H11 steel using the pack cementation method. The effect of processing parameters on the formation and growth of borosilicon layers was investigated at different conditions، i. e. the temperatures of 1000 °C and 950 °C for 3 and 6 hours، respectively. The layers were characterized by means of optical and scanning electron microscopes and X-ray diffraction in terms of their morphology and different phases formed during the treatment. Two distinct regions were found in the coatings consisting of a compound region and a diffusion layer containing undissolved carbides. The hardness numbers were in the range of 500 to 700 HV. An increase in the process temperature and time showed an effect on the formation of undissolved carbides.

    Keywords: Diffusion coating, Pack Cementation, Hot work tool steel, Borosiliconizing
  • Investigating the effect of nano-silica on the wear performance of the UHMWPE based composite reinforced with short carbon fibers
    Alireza Khavandi, Mohammadali Sattari, Mohammad, Reza Naimi, Jamal Pages 109-117

    In this study، the wear behavior of UHMWPE based hybrid composites reinforced with short carbon fibers and silica nano-particles at room temperature were investigated. The composite samples were fabricated by melt mixing process using the paraffin oil in order to overcome high viscosity of the polymer matrix. Finally، the wear tests were performed. The results of wear tests showed that the weight loss of the composite decreases noticeably in the presence of carbon fibers. It was also shown that the effect of nano-particles depends on their weight percent. The surfaces of the composite samples after the wear tests were investigated using a scanning electron microscope (SEM).

    Keywords: UHMWPE, wear, nano, silica, carbon fiber, hybrid, composite, manufacturing, SEM, paraffin oil, polymer, mico, sized reinforcement, particle reinforcement