فهرست مطالب

فصلنامه مواد پیشرفته در مهندسی
سال سی و پنجم شماره 3 (پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/10/12
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مژگان بهرامی، غلامحسین برهانی، سعیدرضا بخشی، علی قاسمی صفحات 1-12
    در این پژوهش پوشش های هیبریدی آلی- غیر آلی به روش سل- ژل تهیه و بر آلیاژ آلومینیوم 6061 اعمال شد. مشخصه یابی پوشش ها با استفاده از طیف سنجی تبدیل فوریه فرو سرخ و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. چسبندگی پوشش به زیرلایه به دو روش کمی و کیفی مورد بررسی قرار گرفت. آزمون پتانسیودینامیک چرخه ای و قطبش خطی برای ارزیابی رفتار خوردگی انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار زیرکونیوم تتراپروپوکساید و سریم استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه افزایش یافت. بررسی رفتار خوردگی نشان داد که چگالی جریان خوردگی نمونه های پوشش داده شده 103 تا 107 برابر نسبت به آلیاژ آلومینیوم 6061 بدون پوشش کاهش یافت. با افزایش مقدار زیرکونیوم و سریم در ترکیب پوشش چگالی جریان خوردگی کاهش و مقاومت قطبش افزایش یافت.
    پوشش های بدون ترک بر خلاف آلیاژ آلومینیوم 6061 مستعد به حفره دار شدن نبودند.
    کلیدواژگان: پوشش هیبریدی، سل، ژل، استحکام چسبندگی، خوردگی
  • منیر برادران، سیده سارا شفیعی، فتح الله مضطرزاده، سیده زهرا مرتضوی صفحات 13-28
    در سال های اخیر استفاده از نانومواد در داربست های مهندسی بافت استخوان به دلیل تقلید از ساختار بافت طبیعی استخوان که دارای یک ساختار نانوکامپوزیتی درهم آمیخته با یک ماتریس سه بعدی است، مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، پلی کاپرولاکتان به عنوان یک زیست پلیمر، درساخت داربست های مهندسی بافت استخوان مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از این پژوهش، ساخت داربست نانوکامپوزیتی پلی کاپرولاکتان/ هیدروکسید دوگانه لایه ای با خواص مکانیکی، زیست فعالی و زیستی مناسب برای کاربرد در مهندسی بافت استخوان اسفنجی است. برای ساخت داربست ها از ترکیب دو روش فروشویی ذره ای و خشکایش انجمادی و هم چنین برای مطالعات سلولی از سلولMG63 (استئوسارکومای استخوان) استفاده شد. تحلیل طیف سنج طول موج انتشاری از نمونه ها، توزیع یکنواخت فاز سرامیکی در بستر پلی کاپرولاکتان را تایید کرد.
    نتایج بررسی مکانیکی داربست ها حاکی از افزایش مدول یانگ بعد از اضافه شدن فاز سرامیکی بود. بررسی های میکروسکوپی نشان داد که داربست ها از تجمع ریزکره ها پس از اضافه شدن فاز سرامیکی حاصل شدند و اندازه تخلخل ها بین 100 تا 600 میکرومتر گزارش شد. هم چنین با افزودن فاز سرامیکی آب دوستی پلی کاپرولاکتان افزایش یافت، اما تشکیل هیدروکسی آپاتیت در محیط شبیه سازی شده بدن، به علت وجود یون منیزیم به تاخیر افتاد. ارزیابی های سلولی، اتصال سلول ها و تکثیرشان روی داربست ها را تایید کردند. نتایج نشان می دهد که داربست های ساخته شده قابلیت کاربرد در مهندسی بافت استخوان اسفنجی را دارند.
    کلیدواژگان: هیدروکسیددوگانه لایه ای، کامپوزیت، خشکایش انجمادی، مهندسی بافت، داربست
  • محمد رضازاده، رحمت الله عمادی، احمد ساعتچی، علی قاسمی، مسعود رضایی نیا صفحات 29-43
    در فرایند تف جوشی پلاسمای جرقه ای، اعمال هم زمان فشار مکانیکی و بار الکتریکی روی نمونه پودری، موجب حصول نمونه ای با چگالی نزدیک به مقدار نظری می شود. در این پژوهش به شبیه سازی اجزای محدود کوپل الکتریکی- حرارتی- مکانیکی سیستم تف جوشی پلاسمای جرقه ای و استفاده از الگوریتم بهینه سازی چند هدفه برای بهینه سازی متغیر های قالب، پرداخته شده است. شبیه سازی صورت گرفته برای نمونه کامپوزیتی Si3N4-SiO2 با نسبت مولی 1:1 مطابقت خوبی با آزمون های تجربی داشت. به کمک الگوریتم ژنتیک چند هدفه، بهینه سازی ابعاد قالب به منظور حداکثر نمودن دمای مرکز نمونه و حداقل کردن «تنش فون میسز» در قالب صورت گرفت. نتایج نشان می دهد پس از بهینه سازی ابعاد قالب، دمای مرکز نمونه حدود 8 درصد افزایش و اختلاف دمای مرکز نمونه و سطح قالب در حدود 18 درصد کاهش یافت. این موضوع موجب یکنواختی بهتر در توزیع تخلخل نمونه نهایی گردید.
    کلیدواژگان: تف جوشی پلاسمای جرقه ای، روش اجزاء محدود، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک چندهدفه
  • رضوان سبحانی، محسن حکیمی، محسن خواجه امینیان، پرویز کاملی صفحات 45-56
    در این پژوهش فرایند تشکیل فاز نمونه های Mn2.5Ge از پودرهای فلزی Mn و Ge با روش آلیاژسازی و تاثیر بازپخت محصول نهایی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد فاز پایدار در فرایند آسیاب کاری، ترکیب Mn11Ge8 با ساختار اورتورومبیک و گروه فضایی Pnam است. مقادیر مغناطش اشباع نمونه های آسیاب کاری شده با زمان اسیاب از مقدار 2/0 تا 95/1 (kg-1Am2) افزایش می یابد. باقی ماندگی نمونه ها نیز با افزایش زمان آسیاب کاری افزایش و میدان وادارندگی نمونه ها با افزایش زمان آسیاب کاری کاهش یافته است. بازپخت نمونه 15 ساعت آسیاب کاری شده به حذف فازهای Mn و Ge و ظهور چهار فاز جدید Mn3Ge و Mn5Ge2 و Mn5Ge3 و Mn2.3Ge منجر شد، که فاز جدید Mn3Ge با ساختار) Do22 تتراگونال ( و گروه فضاییI4/mmm فاز پایدار و غالب است. افزایش مغناطش اشباع نمونه بازپختی به شکل گیری فازهای مغناطیسی جدید و افزایش میدان وادارندگی به فاز Mn3Ge با ساختار تتراگونال نسبت داده شده است. برای تعدادی نمونه که با روش ذوب قوسی ساخته شده بود، مطالعات توسعه یافت تا با مقایسه نتایج، تاثیر روش ساخت بر فرایند تشکیل فاز و ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نیز مطالعه شود. در این نمونه ها بسته به روش ساخت، مقادیر مغناطش اشباع در بازه 6/0 تا 65/5 (kg-1Am2) قرار داشتند. تحلیل ریتولد نشان داد نمونه Mn2.5Ge ساخته شده به روشس ذوب قوسی که فرایند تکمیلی بازپخت در دمای 620 درجه سانتی گراد روی آن صورت گرفت، تک فاز است، که در نتیجه آن ترکیب Mn2.5Ge با مغناطش اشباع (kg-1Am2) 252/5 و میدان وادارندگی 005/0 تسلا به دست آمد.
    کلیدواژگان: مغناطش، ساختار بلوری، هویسلر، منگنز، آلیاژسازی مکانیکی، ذوب قوسی
  • سیما ترکیان، علی شفیعی، محمدرضا طرقی نژاد، مرتضی صفری صفحات 57-67
    در این پژوهش تاثیر زمان عملیات زیر صفر روی رفتار تریبولوژیکی و ریزساختار فولاد سخت شونده سطحی 5120AISI ، مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور نمونه های دیسکی شکل در دمای 920 درجه سانتی گراد به مدت 6 ساعت کربن دهی و در هوا خنک شدند و پس از آستنیته کردن درروغن سرمایش شدند؛ سپس بلافاصله پس از سرمایش و سنباده زنی، نمونه ها به مدت 1، 24، 30 و 48 ساعت در نیتروژن مایع نگهداری شدند و در دمای 200 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت بازگشت شد. آزمون سایش به روش گلوله روی دیسک با استفاده از ساچمه کاربید تنگستنی با دو بار 80 و 110 نیوتن انجام شد. به منظور مشاهده کاربید ها از محلول کلرید مس (5 گرم)+ هیدروکلریک اسید (100 میلی لیتر) + اتانول (100 میلی لیتر) استفاده شد. سختی نمونه ها به روش ویکرز با بار 300 نیوتن قبل و بعد از بازگشت اندازه گیری شد. درصدآستنیت باقی مانده از روش تفرق اشعه X محاسبه شد؛ میزان آستنیت باقی مانده در نمونه CHT، 8 درصد، 1DCT، 4 درصد و در بقیه ی نمونه ها به میزانی کاهش یافته است که در الگوی پراش پیکی مشاهده نشد. نتایج نشان داد که عملیات زیر صفر عمیق منجر به افزایش سختی در تمام نمونه ها شده و میزان مقاومت سایشی در نمونه ها در هر دو بار اعمالی 80 و 110 نیوتن، در زمان های 1 و 24 ساعت نسبت به نمونه عملیات زیر صفر نشده افزایش و در نمونه های 30 و 48 ساعت عملیات زیر صفر شده کاهش یافته است؛ به گونه ای که نمونه ی 48 ساعت عملیات زیر صفر شده دارای کمترین مقاومت سایشی است. علت افزایش سختی نمونه ها به دلیل کاهش میزان آستنیت باقی مانده در اثر عملیات زیر صفر عمیق و دلیل کاهش مقاومت سایشی نمونه ها پس از 24 ساعت، رشد کاربید ها و توزیع غیریکنواخت آن در ریز ساختار و در نتیجه ضعیف شدن زمینه بوده است؛ بنابراین مدت زمان 24 ساعت عملیات زیر صفر عمیق بر فولاد 5120 زمانی بهینه است.
    کلیدواژگان: عملیات زیر صفر عمیق، آستنیت باقی مانده، سختی، مقاومت سایشی، کاربید
  • سید سلمان سید سید افقهی، مجتبی جعفریان، محسن صالحی صفحات 69-80
    در این پژوهش بررسی ریزساختاری و خواص مغناطیسی هگزافریت باریم دوپ شده با یون های کبالت، کروم و قلع با فرمول BaCoxCrxSnxFe12-3xO19 (5/0،3/0x=) به روش حالت جامد صورت گرفت. بررسی های فازی و ساختاری به ترتیب با تحلیل پراش اشعه ایکس (XRD) و طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) تایید کننده تشکیل ترکیب تک فاز هگزافریت باریم بدون حضور فاز ثانویه غیرمغناطیسی پس از 5 ساعت عملیات حرارتی در دمای °C 1000 بود. هم چنین طبق تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورفولوژی ذرات به صورت کاملا هگزاگونال با میانگین اندازه ذرات 250-200 نانومتر بود. بر اساس متغیرهای مغناطیسی اندازه گیری شده توسط مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) هر دو نمونه دارای خاصیت مغناطیسی نرم بودند و بیشترین میزان مغناطش اشباع در نمونه با ترکیب BaCo0.3Cr0.3Sn0.3Fe11.1O19 حاصل شد. مقادیر مغناطش اشباع (Ms) و نیروی وادارندگی (Hc) برای این ترکیب به ترتیب برابر emu/g 21/42 و Oe 656 اندازه گیری شد.
    کلیدواژگان: هگزافریت باریم، فعال سازی مکانیکی، ریزساختار، خواص مغناطیسی
  • سید تقی محمدی بنهی، سهراب منوچهری، محمدحسن یوسفی صفحات 81-94
    نانوپودرهای فریت منگنز-منیزیم MgxMn1-xFe2O4 که x دارای مقادیر0 تا 1 با گام های 2/0 است به روش هم رسوبی تهیه و سپس تحت فشار هیدرولیکی به قرص تبدیل شدند و سرانجام در دماهای 900، 1050 و 1250 درجه سانتی گراد تف جوش شدند. میکروسکوپ تونلی روبشی اندازه ذرات پودرهای حاصل را در حدود 17 نانومتر نشان داد. الگوهای پراش پرتو ایکس تشکیل ساختار اسپینل مکعبی تک فاز را برای نمونه های تف جوش شده در دمای 1250 درجه سانتی گراد تایید نمودند. در این نمونه ها با جانشانی یونMg2+ به جای Mn2+، ثابت شبکه از مقدار 49/8 به 35/8 آنگستروم و مغناطش اشباع از مقدار 7/74 به emu/g 2/21 کاهش یافت. هم چنین نیروی وادارندگی از مقدار 5 به Oe 23 و دمای کوری از مقدار 269 به 392 درجه سانتی گراد افزایش یافت. نمونه های با x برابر با 2/0 ، 4/0 ، 6/0، تف جوش شده در دمای 1250 درجه سانتی گراد به دلیل ویژگی های مغناطیسی مناسب، برای کاربردهای هایپرترمیا و جابجاگرهای فازی پیشنهاد می شوند.
    کلیدواژگان: نانوپودر، فریت منگنز، منیزیم، روش هم رسوبی، دمای تف جوشی، ویژگی های مغناطیسی
  • مهرداد موسی پور، مازیار آزادبه، احد محمدزاده صفحات 95-105
    هدف از انجام این پژوهش بررسی امکان بروز پدیده پاشنه فیلی در آلیاژهای تف جوشی شده حاوی عامل تبخیر شونده است. به این منظور قطعات برنجی با ترکیب Cu-28Zn در محدوده دمایی 890-970 درجه سانتی گراد به مدت 20 دقیقه تف جوشی شدند. از قطعات برنجی در شرایط مختلف تف جوشی به صورت درجا، عکس برداری شد. نتیجه این بود که با وجود کشیده شدن مذاب به سمت نواحی پایین بر اثر نیروی جاذبه زمین، پدیده پاشنه فیلی در این قطعات مشاهده نشد و به جای آن قطعات دچار تورم شدند. تغییر ترکیب شیمیایی و افزایش اندازه حفرات در اثر تبخیر روی را می توان به عنوان اصلی ترین عامل بروز این پدیده دانست.
    کلیدواژگان: تف جوشی سوپرسالیدوس، پدیده پاشنه فیلی، تبخیر روی، تورم، گرادیان ریزساختاری
  • محمدحسین طهماسبی، کیوان رئیسی، محمدعلی گلعذار، آنتونیلو ویچنزو، ماسیمیلیانو بستتی صفحات 107-121
    در پژوهش کنونی، نانو اکسید دوتایی منگنز - نیکل به روش پتانسیودینامیک در دمای اتاق بر روی فولاد زنگ نزن رسوب داده شد و اثر فرایند آنیل (در دمای 200 درجه سانتی گراد، به مدت 6 ساعت) بر ریز ساختار و عمل کرد الکتروشیمیایی شبه خازن تولیدی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان از اثر قابل توجه فرایند آنیل در افزایش ظرفیت خازنی و هم چنین کاهش مقاومت انتقال بار الکترود داشت. تصاویر FESEM، وجود نانو ورقه های پیوسته و تصادفی را در میکروساختار فیلم اکسیدی نشان داد. به علاوه، در فیلم اکسیدی لایه نشانی شده با میزان حدود 10 درصد اتمی نیکل در ترکیب آن، پس از فرایند آنیل، ساختار بلوری جزیی شامل فاز birnessite شش وجهی نامنظم شکل گرفت. براساس منحنی های شارژ - دشارژ در جریان ثابت، بالاترین ظرفیت خازنی ( F g-1384) و انرژی ویژه (53 وات ساعت بر کیلوگرم) در جریان ویژه دشارژ 1/0 آمپر بر گرم برای الکترود اکسیدی آنیل شده به دست آمد. در نهایت، نتایج آزمون عمر سیکلی در جریان ویژه 10 آمپر بر گرم، حاکی از پایداری سیکلی عالی و افزایش حدود 23 درصدی ظرفیت خازنی ویژه شبه خازن تولیدی پس از اعمال 5000 سیکل شارژ - دشارژ در الکترولیت یک مولار سولفات سدیم بود.
    کلیدواژگان: نانو اکسید دوتایی منگنز، نیکل، شبه خازن، پتانسیودینامیک، فرایند آنیل، نانو ورقه، عمر سیکلی
  • بهزاد بینش، علی جزایری قره باغ، علیرضا فروغی صفحات 123-137
    در این پژوهش اتصال سوپرآلیاژ IN-738LC به روش فاز مایع گذرا با استفاده از فویل آمورف MBF-20 تولید شده به روش مذاب ریسی مورد بررسی قرار گرفت. فرایند اتصال دهی در دماهای 1035-1080 درجه سانتی گراد و زمان های 30-60 دقیقه تحت اتمسفر خلاء انجام شد. نتایج بررسی های ریزساختاری نشان داد که فازهای یوتکتیکی تشکیل شده در ناحیه انجماد غیر هم دما (ASZ) ذرات فازهای ثانویه بورایدی غنی از نیکل و کروم و سیلیسید نیکل هستند و رسوبات ریز سیلیسید نیکل در اثر تحول حالت جامد در حین سرد شدن در زمینه محلول جامد g رسوب می کنند. میزان فازهای یوتکتیک در ناحیه مرکزی اتصال با افزایش زمان اتصال دهی و کاهش ضخامت فویل پرکننده، کاهش پیدا کرد. با انجام اتصال دهی در دمای 1055 درجه سانتی گراد به مدت 30 دقیقه فرایند انجماد هم دما کامل شد اما برخلاف انتظار با افزایش دما به 1080 درجه سانتی گراد ، سرعت مرحله انجماد هم دما کاهش پیدا کرد. با کامل شدن انجماد هم دما و حذف ذرات ترد فازهای ثانویه در ناحیه مرکزی اتصال، استحکام برشی افزایش پیدا کرد.
    کلیدواژگان: اتصال TLP، سوپرآلیاژ IN، 738LC، فویل آمورف، انجماد هم دما، مذاب ریسی
|
  • M. Bahrami, G.H. Borhani, S.R. Bakhshi, A. Ghasemi Pages 1-12
    Organic–inorganic hybrid coatings were prepared by sol–gel method and deposited on aluminum alloy 6061. Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM) were used for structural study of the hybrid coatings. Adhesive strength of sol–gel coatings to the substrate was evaluated quantitatively and qualitatively. Corrosion behavior of the samples was studied by cyclic potentiodynamic and linear polarization tests. Results showed that adhesion strength of the coatings to the substrates was increased with increasing tetrapropoxide of zirconium (TPOZ) and cerium content. Corrosion tests showed that corrosion current density of coated samples were decreased three to seven orders of magnitude in comparison with uncoated aluminum alloy 6061. Decreasing in corrosion current density and increasing in polarization resistance was observed by increasing zirconia and cerium content. Unlike the uncoated aluminum alloy 6061, the crack-free coatings did not show pitting tendency.
    Keywords: Hybrid coating, Sol, gel, Adhesion strength, Corrosion
  • M. Baradaran, S.S. Shafiei, F. Moztarzadeh, S.Z. Mortazavi Pages 13-28
    In recent years the use of nanomaterials in bone tissue engineering scaffold has been considered due to its imitating the structure of natural bone tissue which contains a nanocomposite structure mixed with a three-dimensional matrix. In the meantime, Polycaprol actone has been used as a bio-polymer in bone tissue engineering applications as a scaffold. The aim of this study is to develop porous scaffolds made of polycaprol actone/layered double hydroxide biocomposite, with appropriate mechanical, bioactive and biological properties, for bone tissue engineering application. The nanocomposite scaffolds were fabricated by the particulate leaching method and freeze-drying method. In this study, MG63 cells (osteosarcoma) was investigated for cellular study. Energy dispersive X-ray analysis confirmed uniform distribution of ceramic phase in polycaprol actone matrix. The results of mechanical tests showed the increase in young’s modulus after addition of ceramic phase. The microscopic investigations demonstrated that the pores generated after addition of ceramic phase and the average size of pores was as large as 100-600μm. Also by the addition of LDH, the hydrophilicity of PCL increased but the rate of hydroxyapatite formation was delayed due to presence of magnesium ions. The cell culture experiments confirmed the attachment and proliferation of cells on the scaffolds. The results showed that the fabricated scaffolds have the potential to be used in cancellous bone tissue engineering.
    Keywords: Layered double hydroxide, Composite, Freeze, drying, Tissue engineering, Scaffold
  • M. Rezazadeh, R. Emadi, A. Saatchi, A. Ghasemi, M. Rezaeinia Pages 29-43
    Simultaneous application of mechanical pressure and electrical charge on powder samples in spark plasma sintering process, has resulted in a sample with a density close to the theory. In the present study, a thermal-electrical-mechanical coupled finite element model of spark plasma sintering system using multi-objective optimization algorithm is proposed to optimize the mold variable. The simulation performed for Si3N4-SiO2 (1:1 mol) specimen has good agreement with the experimental results. Multi-objective genetic algorithms was used for optimization of mold design in order to maximize the temperature of sample core and minimize the mises stress in the mold. The results show that the optimized dimensions cause 8% increase in sample temperature and about 18% decrease in temperature difference between mold surface and sample core. This leads to better uniformity in the porosity distribution of final sample.
    Keywords: Spark plasma sintering, Finite element method, Optimization, Multi, objective genetic algorithm
  • R. Sobhani, M. Hakimi, M. Khajeh Aminian, P. Kameli Pages 45-56
    In this paper, the phase formation process of Mn2.5Ge samples, prepared by mechanical alloying of Mn and Ge metal powders and annealing, has been studied. Results showed that in the milled samples the stable phase is Mn11Ge8 compound with orthorhombic structure and Pnam space group. The value of saturation magnetization increases by increasing milling time from 0.2 up to 1.95 (Am2Kg-1). The remanece of the samples increases by increasing the milling time while the coercivity decreases. Annealing of 15-hour milled sample results in disappearance of Mn and Ge and the formation of new phases of Mn3Ge, Mn5Ge2, Mn5Ge3 and Mn2.3Ge. Mn3Ge is the main phase with Do22 tetragonal structure and I4/mmm space group which is stable and dominant. The enhancement of saturation magnetization in the annealed sample is related to the formation of three new magnetic phases and the increase of coercivity is due to the presence of Mn3Ge compound with tetragonal structure. Studies were replicated on samples made by arc melting method to compare the results and to investigate the effect of the preparation method on phase formation and structural and magnetic properties of the materials. In these samples the saturation value was in range of 0.2 up to 1.95 (Am2Kg-1) depending on preparation methods. Rietveld refinement shows that Mn2.3Ge sample prepared from arc melted under 620oC anealing is single phase. Magnetic analysis of this sample show a saturation magnetization of 5.252(Am2Kg-1) and 0.005 T coercive field.
    Keywords: Magnetization, Crystal structure, Heusler, Manganese, Mechanical alloying, Arc melting
  • S. Torkian, A. Shafyei, M.R. Toroghinejad, M. Safari Pages 57-67
    In this paper the effect of deep cryogenic treatment time on microstructure and tribological behavior of AISI 5120 case hardennig steel is studied. The disk shape samples were carburized at 920 ◦C for 6 hours and air cooled; after austenitizing, the samples were quenched in oil.Then immediately after quenching and sanding, the sample were kept in liquid nitrogen for 1, 24, 30 and 48 h and then tempered at 200 ◦C for 2 hours. The wear test was done by ball on disk method using of WC ball at 80 and 110 N load. For characterization of carbides, the etchant solution of CuCl2 (5 gr)ᰩ (100 mL) ethanol (100 mL) was used. The hardness of samples before and after of tempering was measured by vicers method at 300 N load.. The amount of retained austenite was measured by X Ray Diffraction method. For 1DCT and 24DCT samples it was about 8% and 4%; in the other samples, the retained austenite peal was so decreased that it was not visible. The result showed that the hardness increases by deep cryogenic treatment in all speciments. While wear resistance increases in 1DCT and 24DCT samples, it decreases for 30DCT and 48DCT samples in compare with Conventional heat treatment (CHT) sample in both applied loads, such that , 48DCT sample has the least wear resistance. The cause of increament of hardness is due to reduction in amount of retained austenite as a result of deep cryogenic treatment and decreasing in wear resistance after 24 hour, is due to carbide growth and nonhemogenuse distribution in microstructure and then weakening of matrix. So the 24 hour deep cryogenic treatment was the best optimal for AISI 5120 steel.
    Keywords: Deep cryogenic treatment, Retained austenite, Hardness, Wear resistance, Carbide
  • S. S. Seyyed Afghahi, M. Jafarian, M. Salehi Pages 69-80
    In this research, investigation of the microstructure and magnetic properties of doped barium hexaferrite with cobalt, chromium and tin with BaCoxCrxSnxFe12-3xO19 (x=0.3,0.5) formula, was performed using solid state method. Phase and structural investigation by X-ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy respectively, confirmed the formation of barium hexaferrites single phase without the presence of non-magnetic secondary phase after heat treatment for 5 h at temperature of 1000 °C. Also, according to scanning electron microscopy (SEM) images, morphology of particles was perfectly hexagonal with average particle size 200-250 nm. Based on magnetic parameters measured by Vibrating Sample Magnetometer (VSM), both samples were soft magnetic and the highest saturation magnetization was obtained for the sample with composition of BaCo0.3Cr0.3Sn0.3Fe11.1O19. The values of saturation magnetization (Ms) and the coercivity (Hc) were 42.21 emu/g and 656 Oe respectively for this compound.
    Keywords: Barium hexaferrites, Mechanical activation, Microstructure, Magnetic properties
  • S.T. Mohammadi Benehi, S. Manouchehri, M.H. Yousefi Pages 81-94
    Magnesium-manganese ferrite nanopowders (MgxMn1-xFe2O4, x=0.0 up to 1 with step 0.2) were prepared by coprecipitation method. The as-prepared samples were pressed with hydrolic press to form a pellet and were sintered in 900, 1050 and 1250˚C. Scanning Tunneling Microscope (STM) images showed the particle size of powders about 17 nm. The X-ray patterns confirmed the formation of cubic single phase spinel structure in samples sintered at 1250˚C. Substituting Mg2 with Mn2 in these samples, the lattice parameter decreased from 8.49 to 8.35Å and magnetization saturation decreased from 74.7 to 21.2emu/g. Also, coercity (HC ) increased from 5 to 23Oe and Curie temperature (TC ) increased from 269 to 392˚C. Samples with x= 0.2, 0.4, 0.6 sintered at 1250 ˚C, because of their magnetic properties, can be recommended for hyperthermia applications and for phase shifters.
    Keywords: Nanopowder, Mn, Mg ferrite, Coprecipitation method, Sintering temperature, Magnetic properties
  • M. Mousapour, M. Azadbeh, A. Mohammadzadeh Pages 95-105
    In this paper, the possibility of elephant foot phenomenon in sintered alloys with volatile components has been studied. To do this, Cu-28Zn brass samples were sintered at the range of 890-970°C for 20 min. The in situ images from brass samples were taken at various sintering conditions. It is concluded that although liquid is pulled down by gravity, but elephant phenomenon was not appeared in these compacts. Instead, the samples were swelled. Chemical composition change and pores coarsening due to zinc evaporation could be considered as the main cause of swelling in brass compacts.
    Keywords: Supersolidus sintering, Elephant foot phenomenon, Zinc evaporation, Swelling, Microstructural gradient
  • M. H. Tahmasebi, K. Raeissi, M. A. Golozar, A. Vicenzo, M. Bestetti Pages 107-121
    In the present investigation, Mn-Ni binary nano-oxide was deposited by potentiodynamic method on stainless steel at room temperature and the effect of annealing process (at 200 oC for 6 h) on microstructure and electrochemical performance of the synthesized pseudocapacitor was studied. The results showed the significant effect of annealing process on increasing the capacitance and decreasing the charge transfer resistance of the electrode. Field Emission Scanning Electron Miscroscopy (FESEM) images depicted interconnected and random nano-flakes in the oxide film microstructure. Moreover, a partially crystallized structure consisting disorder hexagonal birnessite type phase was formed upon annealing in the deposited oxide film with about 10 %at Ni in composition. Based on the galvanostatic charge-discharge plots, the highest specific capacitance (384 F g-1) and specific energy (53 Wh kg-1) were found at specific current of 0.1 A g-1 for the annealed oxide electrode. Finally, cycle life test results at specific current of 10 A g-1 showed an excellent cyclability and an increase of about 23% in specific capacitance of synthesized pseudocapacitor after 5000 charge-discharge cycles in 1 M Na2SO4.
    Keywords: Mn, Ni binary nano, oxide, Pseudocapcitor, Potentiodynamic, Annealing process, Nano, flake, Cycle life
  • B. Binesh, A. Jazayerigharehbagh, A. R. Foroghi Pages 123-137
    In this research, the TLP bonding of IN-738LC superalloy was investigated using MBF-20 amorphous foil produced by melt spinning process. The bonding process was carried out at 1035-1080°C for 30-60 min under the vacuum atmosphere. Microstructural investigations showed that the eutectic phases formed in non-isothermal solidified zone (ASZ) are consised of secondary phase borieds rich in nickel, chromium and nickel silicides. Nickel silicide fine precipitates are formed within γ solid solution via solid state precipitation during cooling. The centerline eutectic phases decreased with increase of the bonding time and decrease of amorphous foil thickness. It was found that isothermal solidification was completed when bonding was done at 1055°C for 30 min. However, the isothermal solidification rate decreased with increasing of the bonding temperature up to 1080°C. Unexpectedly, isothermal solidification rate decreased by increasing the tempretarure to 1080°C. The shear strength increased by completing isothermal solidification stage and eliminating brittle secondary phase particles in the centerline of bonding zone.
    Keywords: TLP bonding, IN, 738LC superalloy, Amorphous foil, Isothermal solidification, Melt spinning