فهرست مطالب

مواد نوین - سال هشتم شماره 2 (پیاپی 30، زمستان 1396)

مجله مواد نوین
سال هشتم شماره 2 (پیاپی 30، زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/25
  • تعداد عناوین: 14
|
  • نوید خدابنده لو، حامد ثابت * صفحات 1-14
    در این تحقیق نمونه های از فولاد St37 با دو ضخامت 4 و 8 میلی متر با دو روش جوشکاری GMAW و FCAW جوشکاری شدند. نمونه ها با استفاده از سیم جوش های توپر و توپودری به ترتیب برای جوشکاری GMAW و FCAW با ترکیب شیمیایی نزدیک به هم اتصال داده شد. به منظور بررسی ریزساختار اتصال از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز EDS استفاده شد. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد، با افزایش ضخامت در هر دو روش جوشکاری از میزان فریت سوزنی در ساختار منطقه جوش کاسته شده و بر مقدار فازهای ویدمن اشتاتن و فریت مرزدانه ای افزوده می‍شود. همچنین در فرآیند FCAW به علت مکان های مستعد جوانه زنی و تشکیل فریت سوزنی بیش تر نسبت به فرآیند GMAW، خواص مکانیکی بهتری مشاهده شد. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان داد، بیش ترین مقدار خواص کششی در نمونه به ضخامت 4 میلی متر و با روش جوشکاری FCAW به‫دست می‫آید. نتایج حاصل از آزمون سختی سنجی نشان داد، بیش ترین مقدار سختی در منطقه جوش و متاثر مربوط به نمونه‫ با ضخامت 4 میلی‫متر و جوشکاری شده با روش FCAW است. از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی کم ترین میزان آخال در منطقه جوش، در نمونه با ضخامت 4 میلی متر و جوشکاری شده توسط روش GMAW مشاهده شد. نتایج حاصل از شکست نگاری نمونه های آزمون ضربه نشان داد، با افزایش ضخامت ورق در هر دو روش جوشکاری سطح شکست نمونه ها، ویژگی های یک شکست ترد را از خود نشان می‍دهد.
    کلیدواژگان: ضخامت، فریت سوزنی، فولاد St، 37، GMAW، FCAW
  • نوید عطازاده، مینا سعیدی حیدری *، حمیدرضا بهاروندی، ناصر احسانی صفحات 15-28
    در این پژوهش تاثیر افزودن Al در سنتز نانوساختار Ti3SiC2 به روش آلیاژسازی مکانیکی – عملیات حرارتی و با استفاده از مخلوط پودرهای Ti، Si و C مورد بررسی قرار گرفته است. جهت بررسی متغیر درصد مولی آلومینیوم در میزان سنتز مکس فاز Ti3SiC2 از ترکیب (%5/1 و %1 و %5/0 و %0=x) xAl/C2/Si3/1/Ti3 استفاده شد. برای این منظور ابتدا توزین پودرهای اولیه صورت گرفت. سپس مخلوط پودرها با نسبت گلوله به پودر 30:1 در مدت زمان 40 ساعت با اتمسفر آرگون تحت فرآیند آسیا قرار گرفتند. پس از آن تحت فشار 200 مگاپاسکال به شکل قرص هایی تبدیل شدند. پس از عملیات حرارتی نمونه ها در دمای 1200 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت، آنالیز پراش اشعه ایکس جهت بررسی ترکیب فازی و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی به منظور مشاهده ریزساختار به کار گرفته شد. نتایج نشان دهنده این است که بیش ترین مقدار مکس فاز Ti3SiC2 سنتز شده معادل 75 درصد وزنی می باشد و مربوط به نمونه (%1=x) xAl/C2/Si3/1/Ti3 است که در دمای 1200 درجه سانتی گراد عملیات حرارتی شده است. همچنین مشاهده شد که با افزایش درصد مولی آلومینیوم از 1 به 5/1 درصد، درصد وزنی مکس فاز Ti3SiC2 در محصولات واکنش کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: مکس فاز، Ti3SiC2، آلیاژسازی مکانیکی، عملیات حرارتی، درصد مولی آلومینیوم
  • اکبر سلطانی دهنوی، محمدرضا خانزاده قره شیران *، عباس سعادت صفحات 29-44
    در این پژوهش به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال جوشکاری انفجاری شده سه لایه Cu/Al/Cu بعد از عملیات حرارتی پرداخته شده است. ریزسختی سنجی و استحکام کششی برشی در دو دمای عملیات حرارتی C◦300 و C◦400 با مدت زمان های 30 دقیقه و 20 ساعت بررسی گردید. با انجام عملیات حرارتی به مدت 30 دقیقه در دمای C◦ 300، 30 دقیقه در دمای C◦400 و20 ساعت در دمای C◦300 به ترتیب ضخامت لایه نفوذی در فصل مشترک بالایی از 144/37، 232/27 و 33/82 میکرون به 285/39، 987/33 و 834/95 میکرون و در فصل مشترک پایینی از 967/20، 992/16و979/43 به 12/22، 796/22 و52 میکرون افزایش یافته است. میزان ریزسختی لایه نفوذی بالایی به ترتیب از 8/508، 2/436 و 9/393 ویکرز به 9/258، 7/296 و9/293 ویکرز و در لایه نفوذی پایینی از 3/321، 321 و 7/248 ویکرز به 3/221، 8/185 و 3/162 ویکرز کاهش یافته است. نتایج بررسی ضخامت لایه فصل مشترک نشان می دهد، با اعمال عملیات حرارتی بر روی نمونه ها، میزان ضخامت لایه ترکیبات بین فلزی نسبت به قبل از عملیات حرارتی افزایش یافته است که این امر به دلیل افزایش نفوذ در اثر عملیات حرارتی بوده است.
    کلیدواژگان: عملیات حرارتی، جوشکاری انفجاری، ریزسختی سنجی، لایه نفوذی
  • سید میثم میرقربانی، مهرداد عباسی *، محمدصالح جمشیدی صفحات 45-58
    هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر دو پارامتر مهم در آبکاری پوشش های نانو کامپوزیت، یعنی مقدار نانو ذرات آلومینا در حمام و چگالی جریان الکتریکی بر درصد حجمی ذرات، مورفولوژی، میزان مقاومت به سایش، میزان سختی و میزان چسبندگی پوشش می باشد. در این تحقیق، پوشش کروم سخت و پوشش نانو کامپوزیتی کروم – آلومینا با استفاده از جریان مستقیم به روش آبکاری الکتریکی در حمام کروم شش ظرفیتی و با تغییر دو پارامتر غلظت نانو ذرات آلومینا و چگالی جریان بر حسب آمپر بر دسی متر مربع بر روی نمونه ها اعمال گردید. بعد از آن با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و نوری، آنالیز سطحی ED، آزمون XRD، آزمون سختی سنجی میکرو ویکرزو آزمون سایش پین روی دیسک پوشش ها مورد بررسی قرار داده شدند. نتایج نشان داد که بیش ترین مقدار نانو آلومینا در پوشش های نانو کامپوزیتی تولید شده در شرایط بهینه 25 گرم بر لیتر نانو آلومینا در حمام، میانگین چگالی جریان50 آمپر بر دسی متر مربع حاصل می شود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داده است، وجود ذرات نانو آلومینا موجب اصلاح مورفولوژی رشد پوشش می گردد. همچنین نتایج XRD از ریز شدن ساختار و کریستالیت ها با افزایش دانسیته نانو ذرات در پوشش حکایت می کند. مقایسه میان پوشش کروم سخت و پوشش نانو کامپوزیتی کروم –آلومینا نشان داد که پوشش حاوی ذرات نانو آلومینا به میزان 46 درصد سخت تر و مقاومت به سایش بسیار بیشتری در برابر پوشش کروم سخت دارد.
    کلیدواژگان: پوشش نانو کامپوزیتی، جریان مستقیم، حمام کروم شش ظرفیتی، ذرات آلومینا
  • امیرحسین اسراری *، بهروز شایق بروجنی، حمید صفرزاده صفحات 59-72
    در این پژوهش میکروکره های Cr2O3/C با استفاده از روش سولوترمال به صورت یک مرحله ای برای اولین بار تهیه شد. از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM)) جهت مشخصه یابی محصولات سنتز شده مورد استفاده قرار گرفت. تعیین مقدار کربن در کامپوزیت با استفاده از آنالیز حرارتی (TGA) انجام شد. نتایج نشان می دهد، کربن در کامپوزیت به صورت آمورف است و تنها پیک پراش Cr2O3را در الگوی XRD می توان مشاهده نمود. اندازه بلورک های Cr2O3با استفاده از روش ویلیامسون-هال برابر 36 نانومتر محاسبه شد. محتوای کربن درکامپوزیت برابر 63 درصد وزنی محاسبه گردید. تصاویر حاصل از SEM نشان می دهد که سطح کره های تولید شده نسبتا صاف و میانگین قطر آن ها در حدود 2 میکرون می باشد. اندازه و مورفولوژی کره های کربنی می تواند با تغییر در شرایط واکنش سولوترمال کنترل شود و در محدوده 7/0 تا 5/3 میکرون تغییر کند. نتایج حاصل از آزمون امپدانس الکتروشیمیایی در محلول KOH برای میکروکره های Cr2O3/C دلالت بر رفتار خوب خازنی این ماده دارد. بهبود خواص الکتروشیمیایی Cr2O3/C نسبت به نانوذرات Cr2O3، به وجود کربن در کامپوزیت نسبت داده شد.
    کلیدواژگان: الکتروشیمیایی، سولوترمال، کربن، میکروکره، Cr2O3
  • علیرضا دشتی، محمدحسین شاعری *، رضا تقی آبادی صفحات 73-86
    هدف پژوهش حاضر، بررسی خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و ریزساختار آلیاژ آلومینیوم 7075 پرس شده به وسیله فرآیندهای پرس در کانال های همسان زاویه دار (ECAP) و فورج چندجهتی (MDF) می باشد. در این پژوهش آلیاژ 7075 در حالت عملیات حرارتی آنیل تحت 4 پاس فرآیند ECAP و 3 پاس فرآیند MDF در دمای محیط قرار گرفت. خواص مکانیکی نمونه ها با استفاده از آزمون های سختی و پانچ برشی و ریزساختار نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) بررسی شد. در ضمن هدایت الکتریکی نمونه ها نیز به روش جریان گردابی اندازه گیری شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد، 4 پاس فرآیند ECAP، باعث افزایش قابل ملاحظه خواص مکانیکی (حدود 2 برابر) و ریزدانه شدن تا اندازه دانه کم تر از 400 نانومتر می شود؛ در ضمن اکثر دانه ها پس از ECAP هم محور بوده و بخش عمده مرزهای دانه زاویه بزرگ می باشند. از طرف دیگر، تاثیر فرآیند MDF بر ریزدانه سازی و افزایش خواص مکانیکی کم تر از فرآیند ECAP بوده به طوری که پس از 3 پاس MDF خواص مکانیکی حدود 50 درصد افزایش یافته و اندازه دانه نمونه ها به کم تر از 1000 نانومتر کاهش یافته است. در ضمن در فرآیند MDF کسر مرزهای بزرگ زاویه کم تر از فرآیند ECAP می باشد. نتایج بررسی هدایت الکتریکی نشان داد، حین فرآیندهای ECAP و MDF، هدایت الکتریکی آلیاژ 7075 به مقدار بسیار اندکی کاهش می یابد. لذا می توان عنوان نمود، ریزدانه سازی به وسیله فرآیندهای ECAP و MDF یکی از روش هایی است که می توان به وسیله آن استحکام را بدون کاهش قابل ملاحظه هدایت الکتریکی افزایش داد.
    کلیدواژگان: فرآیندهای ECAP و MDF، آلیاژ 7075، Al، خواص مکانیکی، ریزساختار، هدایت الکتریکی
  • عیسی کرانیان، رامین نایب زاده *، مهدی غلامپور صفحات 87-104
    در این پژوهش پوشش نانوساختار DLC (کربن شبه الماسی) با استفاده از روش PACVD (رسوب گذاری شیمیایی از فاز بخار به کمک پلاسما) و روش Arc-PVD (رسوب گذاری فیزیکی از فاز بخار به کمک قوس کاتدی)، روی فولاد St37 پوشش داده شد. سپس در روش Arc-PVD یک لایه میانی قبل از پوشش DLC رسوب گذاری گردید. مشخصه یابی و ارزیابی پوشش ها به وسیله روش های میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش سنجی پرتو ایکس، طیف سنجی رامان، طیف سنجی با تفکیک انرژی، آزمون های چسبندگی و تریبولوژیکی انجام شد. نتایج نشان داد که پوشش DLC PVD به دلیل حضور لایه میانی TiCrAlN، اندازه ذرات 30 تا 40 نانومتر، سختی گرادیانی و همچنین حضور کاربیدهای تیتانیم و کروم درون پوشش، دارای خواص مکانیکی، چسبندگی و سایش عالی است. اندازه دانه های پوشش DLC PACVD تقریبا در محدوده ی 70 تا 110 نانومتر اندازه گیری شد. از طرفی ضخامت پوشش در روش Arc-PVD کم تر از پوشش حاصل از روش PACVD شد که تنش داخلی کم تر پوشش منتهی به چسبندگی مناسب این پوشش شد. بنابراین پوشش حاصل از روش PACVD علی رغم خواص مناسب، نسبت به پوشش DLC PVDسختی و چسبندگی کمتری از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: رسوب فیزیکی بخار، رسوب شیمیایی بخار به کمک پلاسما، کربن شبه الماس، پوشش نانوسختار و فولاد St37
  • فرزاد صمدی، سید زهرا انوری، محمد خدایی * صفحات 105-116
    در این بررسی اتصال نفوذی فولاد- تنگستن با استفاده از لایه میانی تیتانیومی خالص انجام شد. نمونه ها در فیکسچر مناسب تحت فشار MPa 5 درون کوره با اتمسفر آرگون در دما ها و زمان های مختلف قرار گرفتند. تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نمونه ها نشان دهنده تشکیل ناحیه نفوذی قابل تشخیص در فصل مشترک تنگستن- تیتانیوم و نفوذ بسیار کم تیتانیوم در فولاد است. همچنین با افزایش زمان و دمای فرایند، طول ناحیه نفوذی افزایش یافته است. نتایج آزمون طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ی ایکس (EDS) نیز نفوذ تیتانیوم در تنگستن و نفوذ بسیار ناچیز تیتانیوم در فولاد را تایید کرد. نتایج حاصل از پراش پرتو ایکس نمونه ها بیان گر حضور فاز های Ti-α، Ti-β و ترکیبات بین فلزی FeTi و Fe2Ti در نمونه ها است. نتایج حاصل از ریز سختی سنجی نمونه ها نشان می دهد که بیش ترین سختی مربوط به نمونه 1000T1Hو در فصل مشترک تیتانیوم- فولاد بوده که علت آن حضور ترکیبات بین فلزی (FeTi و Fe2Ti) است. با توجه به نتایج آزمون استحکام برشی، نمونه 950T1H دارای بیش ترین استحکام برشی بوده و با افزایش زمان و دمای اتصال، این میزان به دلیل افزایش ترکیبات بین فلزی کاهش یافته است. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمون ها، دمای 900 و زمان 1 ساعت دما و زمان بهینه برای جوشکاری نفوذی فولاد- تنگستن است.
    کلیدواژگان: تنگستن، فولاد، میان لایه تیتانیوم، جوشکاری نفوذی، ترکیبات بین فلزی
  • هومن اسفندیاری، علیرضا ستوده * صفحات 117-124
    اخیرا، نانولوله های فسفرین مانند نانو لوله های کربنی، به دلیل داشتن خواص مکانیکی، حرارتی و الکترونی مناسب بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. بررسی رفتار مکانیکی و خواص موادی این نانو سازه ها از اهمیت بسیاری برخوردار است. بنابراین در این پژوهش، ابتدا رفتار کششی و کمانشی نانو لوله فسفرین به روش دینامیک مولکولی شبیه سازی شده و اثرات پارامترهای هندسی بر روی رفتار مکانیکی ماده مطالعه گردیده است. پس از بررسی فوق و تایید نتایج، استحکام کششی و فشاری نانو لوله گزارش شده است. بررسی اثر قطر بر روی رفتار کششی و همچنین تاثیر ضریب منظری بر روی رفتار کمانشی نانو لوله فسفرین، نشان دهنده افزایش استحکام کششی ماده با افزایش قطر و کاهش استحکام فشاری با افزایش نسبت منظری می باشد. در مرحله بعد، به عنوان اولین تحقیق در این زمینه، اثر نقص بر روی رفتار کششی و فشاری نانو لوله فسفرین مسطح ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که وجود نقص در نانو لوله فسفرین استحکام کششی و کمانشی را به صورت قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. همچنین مشاهده می شود که رفتار کمانشی این ماده به وجود نقص نسبت به رفتار کششی حساس تر می باشد به طوری که با حذف تنها یک اتم، استحکام فشاری این ماده تا 5/13 درصد و با وجود تنها 2 درصد نقص در ساختار این ماده، استحکام کششی آن 3/4 درصد افت پیدا می کند.
    کلیدواژگان: نانو لوله فسفرین بدون چروک، رفتار کششی و کمانشی، اثرات نقص، دینامیک مولکولی
  • احمدرضا فروغی *، مرتضی شمعانیان، مسعود کثیری صفحات 125-138
    دراین پژوهش، به بررسی ریز ساختار در مناطق متفاوت از مقاطع جوش غیر مشابه فولاد زنگ نزن دوفازی 32205S UNSبه فولاد کم آلیاژ کوئنچ و تمپر 517ASTM Aبا استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی پرداخته شد. بدین منظور از روش جوشکاری قوسی تنگستن گاز و دو نوع فلز پرکننده LMo309ER و 2209ER استفاده شد. برطبق نتایج حاصل از متالوگرافی و آنالیز فازی XRD در هیچ کدام از نمونه ها فازهای ترد بین فلزی مشاهده نشد. همچنین بررسی های ریزساختاری نشان داد فلز جوش LMo309ER آستنیتی همراه با فریت شبکه ای و فلزجوش نمونه 2209ER با ساختاری متفاوت، دارای شبکه های پیوسته آستنیت در زمینه فریت اولیه است. بررسی ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی از فصل مشترک اتصال سمت فولاد 517A نشان داد، در هر دو نمونه جوشکاری شده مناطق مخلوط نشده تشکیل شده و در نمونه LMo309ER علاوه بر این منطقه، یک لایه دی کربوره شده نیز قابل مشاهده است. منطقه متاثر از حرارت سمت فولاد 2205 غیر عریض همراه با دانه های درشت فریت اولیه و در سمت فولاد 517A عریض همراه با ریزساختار مارتنزیت تمپر نشده است. نتایج پروفیل میکروسختی نشان داد که فلز جوش حاصل از فلز پرکننده 2209 دارای سختی درحدود 300 ویکرز و فلز جوش حاصل از فلز پرکننده LMo309 دارای سختی در حدود 240 ویکرز بوده است.
    کلیدواژگان: فولاد زنگ نزن دوفازی، فولاد کم آلیاژ کوئنچ و تمپر، جوشکاری قوسی تنگستن - گاز، میکروسکوپ الکترونی روبشی
  • مرضیه محمدرضایی لرکی، خلیل الله قیصری * صفحات 139-152
    در این پژوهش، فریت لیتیم و تیتانات بیسموت جهت تولید یک کامپوزیت مولتی فروییک به روش سنتز احتراقی به کمک حرارت مایکروویو تولید شدند. کامپوزیت های در مقادیر وزنی مختلف از x (0، 1/0، 3/0، 5/0، 7/0، 9/ 0و 1 ) تهیه گردید. ارزیابی های فازی به کمک روش پراش پرتو ایکس((XRD نشان داد که فاز تیتانات بیسموت با ساختار کریستالی پرواسکایت و فریت لیتیم با ساختار کریستالی اسپینل در ذرات پودر تولیدی با موفقیت ایجاد شده است. ویژگی های دی الکتریک به کمک دستگاه القا، ظرفیت و مقاومت سنج ارزیابی گردید. نمونه کامپوزیت غنی از فریت لیتیم (حاوی 70 درصد و 90 درصد وزنی فریت لیتیم) نسبت به فریت لیتیم خالص و تیتانات بیسموت در کلیه بسامدها، از ثابت دی الکتریک بالاتری برخوردار است. ثابت دی الکتریک در نمونه تیتانات بیسموت و کامپوزیت حاوی 10 درصد وزنی فریت لیتیم مستقل از بسامد میدان متناوب بوده اما در نمونه فریت لهتیم و سایر کامپوزیت ها، این شاخصه روند کاهشی قابل ملاحظه ای را با بسامد دنبال نموده است؛ به نحوی که در فریت لیتیم ثابت دی الکتریک از مقدار 8500 در بسامد Hz 100 به مقدار 180 در بسامد MHz 1کاهش یافته است. در منحنی های ثابت دی الکتریک برحسب دما، قله هایی مشاهده می گردد که این قله ها با افزایش جزء تیتانات بیسموت کم و بیش به سمت دماهای بالاتر سوق می یابد. به عنوان نمونه در بسامد kHz 1، ثابت دی الکتریک بیشینه در نمونه فریت لیتیم در دمای Co 25 با مقدار 2250 مشاهده شد؛ در صورتی که ثابت دی الکتریک بیشینه در نمونه حاوی 70 درصد وزنی تیتانات بیسموت در دمای Co 400 با مقدار 5990 مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: تیتانات بیسموت، فریت لیتیم، سنتز احتراقی، ثابت دی الکتریک، هدایت الکتریکی جریان متناوب
  • عصمت بهتری پور *، محمد محسن مشکسار، رامین ابراهیمی صفحات 153-162
    اکستروژن معکوس، یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات می باشد که درسال های اخیر، کاربرد وسیعی یافته و برای تولید قطعات توخالی استفاده می شود. آلیاژهای آلومینیوم با توجه به مزایای مختلف، به صورت گسترده در صنعت خودرو و هواپیما استفاده می شوند. در این پژوهش تاثیر پارامترهای فرآیندی نظیر میزان کاهش سطح مقطع، دما و شرایط اصطکاکی در فرآیند اکستروژن معکوس داغ آلیاژ آلومینیوم 6061 به صورت تجربی و به روش المان محدود مورد بررسی قرارگرفت. بدین منظور اکستروژن معکوس تحت سه دمای مختلف 420،390 و 450 درجه سانتیگراد و شرایط اصطکاکی مختلف( بدون روانساز و با استفاده از روانساز) انجام شد و با داده های نرم افزار المان محدود DEFORM-3D مقایسه شد. برای انجام آزمایشات تجربی یک مجموعه کامل از قالب اکستروژن معکوس شامل محفظه، سنبه و قالب اکستروژن به همراه قطعات نگه دارنده و بیرون انداز طراحی و ساخته شد. از گریس نسوز به عنوان ماده روانساز استفاده شد. در آنالیز المان محدود کوشش شد، از فاکتور ثابت اصطکاک متعارف با تغییر شکل های داغ استفاده گردد. مهم ترین نتایج این تحقیق مربوط به مطالعه و چگونگی ارتباط نیروی اکستروژن معکوس داغ آلیاژ آلومینیوم 6061 با جابجایی سنبه برای دماها، شرایط اصطکاکی و کاهش سطح مقطع مختلف به دست آمد. با افزایش دما، نیروی اکستروژن کاهش قابل ملاحظه ای یافت که نقش موثر دما در فرآیند اکستروژن معکوس داغ را نشان داد. تاثیر شدید اصطکاک در نمودارهای نیرو مشاهده شد. آنالیزها و نتایج این مقاله برای توسعه تکنولوژی اکستروژن داغ به ویژه برای آلیاژ آلومینیوم 6061 مفید خواهد بود.
    کلیدواژگان: اکستروژن معکوس، آلومینیوم 6061، روش المان محدود، DEFORM، 3D
  • نیلوفر اکبرزاده *، مهدی شهرکی، مسعود محمودزهی صفحات 163-172
    در این مقاله ابتدا کمپلکس سه هسته ای [Mn(phen)2(H2O) (μ-NCS)Cu (NCS)4(μ-NCS)Mn (phen)2(H2O)]که در آن phen=1،10-Phenanthroline می باشد، تهیه و ساختار پیشنهادی آن توسط روش های طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)، طیف سنجی (Uv-vis)بررسی شد. رفتار الکتروشیمیایی کمپلکس با روش ولتامتری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفت. سپس بلور کمپلکس در کوره با دمای 950 درجه سلسیوس به مدت پنج ساعت قرار گرفت و به نانو ذره اکسیدی CuMn2O4 تبدیل شد. ساختار نانو ذرات به دست آمده از روش کمپلکسومتری به وسیله طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی تفرق انرژی (EDX)مورد مطالعه قرار گرفت. رفتار مغناطیسی نانوذرات توسط مغناطیس سنج با نمونه ارتعاشی با VSMبررسی شد. پراش پرتو ایکس (XRD) نشان می دهد که نمونه مورد نظر تک فاز و دارای تقارن مکعبی می باشد. همچنین اندازه ذرات تشکیل شده در حدود 18 نانومتر می باشد. تصاویر SEM نشان داد که ذرات به دست آمده مورفولوژی تقریبا یکسان وکروی شکل دارند.
    کلیدواژگان: رفتار الکتروشیمیایی، نانو ذره اکسیدی، میکروسکوپ الکترونی روبشی - تک فاز - مورفولوژی
  • مهلا اصغری نژاد، اکبر اسحاقی *، علی عرب صفحات 173-182
    در این پژوهش، لایه نازک دی اکسید تیتانیوم آلاییده شده با وانادیوم با غلظت های مختلف ( 5/1،0 و 5 درصد وزنی) به روش سل-ژل بر روی زیرلایه های شیشه ای رسوب داده شد. خواص ساختاری، آنالیز عنصری، الکتریکی، اپتیکی و زبری سطح لایه های نازک به ترتیب توسط روش های XRD، DES، LCR meter، طیف سنجی UV-Vis و AFM مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج الگوی XRD نشان داد که لایه های نازک دارای ساختار پلی کریستالی تتراگونال و تک فاز آناتاز است. همچنین مشاهده می شود، با افزایش غلظت وانادیوم اندازه بلورینگی دی اکسید تیتانیم کاهش می یابد؛ به گونه ای که اندازه متوسط بلورک ها از 17 نانومتر برای دی اکسید تیتانیم خالص به حدود 7 نانومتر در حالت آلائیده شده (1 درصد وزنی) کاهش یافته است. به علاوه، هیچ فازی مربوط به اکسید وانادیم به علت جایگزینی وانادیم در موقعیت تیتانیم در ساختار دی اکسید تیتانیم تشکیل نشده است. همچنین تصویر FE-SEM از سطح مقطع لایه نازک دی اکسید تیتانیم الائیده شده نشان می دهد که ضخامت لایه حدود 536 نانومتر بوده و دانه ها به صورت پیوسته روی یکدیگر رشد کرده و ساختار پلی کریستالی را تشکیل داده اند. رافنس لایه های نازک دی اکسید تیتانیم خالص و آلائیده شده با وانادیوم حدود 14/3 نانومتر و 87/0 نانومتر اندازه گیری شد. مقاومت الکتریکی لایه های نازک TiO2 و آلاییده شده با 5/0، 1 و5 درصد وزنی به ترتیب مقادیر Ω cm 107×7/16 ، Ω cm 107×7/7 ، Ω cm 107×7/1 و Ω cm 107×8/12 به دست آمد. علت افزایش مقاومت در 5 درصد، کاهش موبیلیته با افزایش غلظت حامل ها است. مقدار انرژی شکاف نوار با اضافه کردن وانادیم به دی اکسید تیتانیوم از eV 71/3 به eV 44/3 کاهش یافته و در نتیجه لبه جذب به طرف طول موج های بلندتر جابجا شد.
    کلیدواژگان: دی اکسید تیتانیوم، وانادیوم، خواص اپتیکی، لایه نازک، مقاومت الکتریکی
|
  • N. Khodabandehloo, H. Sabet * Pages 1-14
    In this study, samples of carbon steel St37 was junction with thickness of 4 and 8 mm by two process GMAW and FCAW welding methods. The samples was junction by using solid wires and flux cored for welding GMAW and FCAW respectively, to near the chemical composition connected. Evaluation of microstructure was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) with EDS analysis. The results showed that, with increasing the thickness of the Ferrite circulators content reduced in the Weld zone and the amount Weidman Ashton ferrite and grain boundary ferrite phases increased. Also in the FCAW process due to potential areas for nucleation sites and the formation of Ferrite circulators than the process GMAW, better mechanical properties was observed. The results of the tensile test showed the highest the amount of tensile properties in the sample thickness of 4 mm and obtained in welded by FCAW method. Hardness test results showed, highest the amount of hardness in welding and heat affected zone related to sample with thickness 4 mm and is welded by FCAW method. SEM images were showed, the amount of inclusions and cavities weld metal was FCAW more of GMAW method. Images SEM showed that the impact test samples with the increase in thickness in both welding methods the fracture surfaces, fracture but also show evidence of brittle behavior as well.
    Keywords: Thickness, Ferrite Circulators, Steel St37, GMAW, FCAW
  • N. Atazadeh, M. Saeedi Heydari *, H.R. Baharvandi, N. Ehsani Pages 15-28
    In this study, the effect of Al addition in synthesis of Ti3SiC2 nanostrucure has been studied by mechanical alloying - heat treatment method and using the mixture of Ti, Si, C powders. The composition of 3Ti: 1.3Si: 2C: xAl (x= 0%, 0.5%, 1% and 1.5%) were used in order to evaluate the molar percent of aluminum in synthesis of Ti3SiC2 MAX phase. First the initial powders were weighed. Then, the powder mixtures were milled at the ball to powder ratio of 30:1 for 40 hours under argon atmosphere. After that they have been formed in pills under 200 MPa pressure. After the heat treatment of the samples at 1200 °C for 1 hour, an X-ray diffraction analysis was used to examine phase composition while a field emission scattering electron microscope equipped with an EDS spectrometer was utilized to observe the microstructure. The results indicate that the maximum amount of the synthesized Ti3SiC2 MAX phase is totally equal to 75wt.% and it is related to the sample of 3Ti:1.3Si:2C:xAl (x= 1%) which heat treated at the temperature of 1200°C. It was also observed that the weight percentage of the Ti3SiC2 MAX phase has decreased in the reaction products by increasing of the molar percent of aluminum from 1 to 1.5 %.
    Keywords: MAX phase, Ti3SiC2, mechanical alloying, heat treatment, molar percent of aluminum
  • A. Soltani Dehnavi, M.R. Khanzadeh Gharah Shiran *, A. Saadat Pages 29-44
    In this study, the microstructure and mechanical properties of Cu/Al/Cu explosively bonded plates interface after heat treatment were discussed. To illustrate the effect of temperature and time, welded samples at temperatures 300°C and 400 °C in times of 30 minutes and 20 hours heat treated. With the heat treatment for 30 minutes At temperature of 300°C, 30 minutes At temperature of 400°C and 20 hours At temperature of 300°C, respectively average thickness of the the interfacial layer in upper interface was increased from 37/144, 27/232 and 82/33 microns to 39/285, 33/987 and 95/834 microns and at the lower interface, thickness was increased from 20/967, 16/992 and 43/979 microns to 22/12, 22/76 and 52 microns.The micro-hardness of diffusion layer at the upper interface was decreased respectively from 508/8, 436/2 and 393/9 Vickers to 258/9, 296/7 and 293/9 Vickers and at the Lower interface was decreased from 321/3,321 and 248/7 Vickers to 2213/, 185/8 and 162/3 Vickers. The results showed that the thickness of the interfacial layer had a direct relationship to the temperature and duration of heat treatment. So that by applying heat treatment on the samples, the thickness of intermetallic compounds is increased compared to pre-heat treatment and this increase was higher in the upper joint.
    Keywords: Heat treatment, explosion welding, microhardness, tensile, shear strength, temperature, time
  • S.M. Mirghorbani, M. Abbass *, M. Jamshidi Pages 45-58
    This research paper aimed at study of the effect of two critical parameters on the electroplating of nano composite coatings that are, the weight percent of alumina nanoparticles dispersed on the electroplating bath and the density of electrical current. The amount of distributed nanoparticles influences the resistance to abrasion, coating microstructure and adhesion to substrate The hard chrome coating and nano composite coating of chrome – alumina by using of direct current and electroplating bath of hexavlence chrome. optical microscope images, SEM/EDS, XRD, micro vikers hardness test and the abrasion test of pin on the disc. The results of these examinations showed that the maximum amount of nano alumina, distributes into the nano composite coatings when electroplating conditions set on 25 grams of nano alumina per liter of bath, and the current density was 50 amps on square decimeters .SEM images were resolved the presence of nano-alumina particles that distributed into volume of coated layer XRD reveals that the size of grain in coated layer with nano-alumina was reduced noticeably and with increasing the volume density of nano particle in coated layer the grain size of coating structure reduces. Comparison between hard chrome coating and the nano-composite coating of chrome-alumina showed that the coating containing of nano-alumina particles is 46% harder and enjoys 179 times more abrasion resistance as compared to hard chrome.
    Keywords: nanocomposite coating, electroplating, hexavalence chrome bath, alumina nano particles
  • A.H. Asrari *, B. Shayegh Boroujeny, H. Safarzadeh Pages 59-72
    Nanostructured transition metal oxides have received Special role in the production of the anode electrode in the lithium-ion batteries. In this research, a one stage method to synthesize Cr2O3/Chybrid microspheres via solvothermal method was reported. The XRD and SEM methods were used for characterization of products. The Carbon content of synthesized samples were measured by TGA method. The results showed that only Cr2O3 peaks could be observed XRD patterns, and this indicated that the carbon in the composite was amorphous. The average crystallite size is calculated by using Williamson-Hall, 36 nm. The content of carbon in the composite was 63 wt%. The SEM images showed that the surfaces of prepared spheres were relatively smooth and Carbon microspheres had an average diameter of about 2 μm. The morphologies and sizes of the microspheres change with controlled by reaction conditions Solvothermaland in the size range of 0.7-3/5 microns changes. Electrochemical impedance in KOH solution for Cr2O3/C indicates a good behavior Capacitive to materials. Cr2O3. Improve the electrochemical properties of the composite can be attributed to amorphous carbon.
  • A. Dashti, M.H. Shaeri *, R. Taghiabadi Pages 73-86
    The aim of current research was to examine the microstructure, mechanical properties and electrical conductivity of Al-7075 alloy that develops during Equal Channel Angular Pressing (ECAP) and Multi Directional Forging (MDF). The Annealed Al-7075 alloy was subjected up to 3 and 4 passes of MDF and ECAP deformation at room temperature, respectively. Followed by ECAP, Vickers microhardness and shear punch test were performed and microstructural observations were undertaken using transmission electron microscopy (TEM). The electrical conductivity was also measured by eddy current method. Microstructural investigations show that after 4 passes of ECAP very fine grains with average grain size of about 350 nm appear and most of the grains evolve into arrays of high angle boundaries. On the other hand, 3 passes of MDF leads to higher grain size (950 nm) and lower fraction of high angle boundaries compared with 4 pass of ECAP. Mechanical properties of specimens increase about 100 and 50 percent after 3 passes of MDF and 4 passes of ECAP, respectively. So, it can be concluded that the ECAP process is more effective than the MDF process in grain refinement and improvement of mechanical properties. The electrical conductivity measurement at room temperature showed that there was no significant change in the conductivity of the processed samples compared with the initial specimen. Finally, it can be deduced that grain refinement during ECAP and MDF processes can be considered as a strategy to improve mechanical strength of pure metals without sacrifice of their electrical conductivity.
    Keywords: ECAP, MDF processes, Al, 7075 alloy, Mechanical properties, Microstructure, Electrical conductivity
  • I. Karanian, R. Nayebzade *, M. Gholampour Pages 87-104
    In this Study, PACVD (plasma assistant chemical vapor deposition) and Arc-PVD (cathodic arc physical vapor deposition) methods were used to deposit of DLC (diamond like carbon) on St37 steel. Then, an interlayer was performed before applying the main DLC coating using arc-PVD. Field emission scanning electron microscopy, x-ray diffraction, Raman spectroscopy, energy dispersive spectroscopy, adhesion and tribological tests were performed to characterize and evaluate of coatings. Many factors are responsible for the excellent wear and mechanical behaviors of the DLC PVD coating including the presence of TiCrAlN interlayer, the fine grains (30-40 nm), hardness gradient as well as Ti and Cr carbides. These factors, also led to reach the high adhesion for this coating. The grain size of DLC PACVD coating was measured approximately 70-110 nm. In addition the thickness of arc-PVD coating was less than that of the PACVD coating which caused lower internal stress and subsequently appropriate adhesion to the substrate. The results revealed that this coating had lower hardness and adhesion to the substrate than that of the DLC PVD.
    Keywords: PACVD, Arc, PVD, diamond like carbon, Nanostructured coating, St37 steel
  • F. Samadi, S.Z. Anvari, M. Khodaei * Pages 105-116
    In this study the diffusion bonding of steel– tungsten using a pure titanium interlayer was investigated. Samples were heated in a special fixture under 5 MPa pressure and at the different times and temperatures in the argon furnace. The images of optical and scanning electron microscopes indicated that a detectable diffused region was formed at the Ti- W, while no detectable diffused region was formed at the Steel- Ti interface. Also with increasing the time and or temperature of the process, the thickness of diffused region was increased. Results of the energy dispersive x- ray spectroscopy (EDX) approved the diffusion of Ti and W and little diffusion of steel and Ti. The results of x- ray diffraction (XRD) approved the presence of FeTi and Fe2Ti phases at the welded region. The results of microhardness indicated that the maximum hardness is related to the 1000T1H sample and spatially in its steel- Ti interface. This maximum hardness was due to the presence of intermetallic compounds (FeTi and Fe2Ti). Regarding to the results of shear test, 950T1H had the maximum shear strength and with increasing the time and temperature of welding, the strength was decreased due to the more intermetallic formation. Regarding all the results, temperature of 900 C and time of 1 hr, were found the optimum time and temperature for steel- tungsten diffusion bonding.
    Keywords: Wolfram, Steel, Titanium interlayer, Diffusion bonding, Intermetallic compound
  • H. Esfandyar, A.R. Setoodeh * Pages 117-124
    Recently, phosphorene nanotubes like carbon nanotubes have been attracted much interest due to their superior mechanical, thermal, and electrical properties. Studying the mechanical behavior and material properties of such nano-structures is highly significant. Thus, in this research, the tensile and compressive behavior of phosphorene nanotubes is firstly simulated using molecular dynamics method and the effects of geometrical parameters on the mechanical behavior are studied. The impacts of diameter change on the tensile behavior and the influences of aspect ratio on the buckling behavior of the flat phosphorene nanotubes exhibit that the tensile strength increases for the larger diameters while the compressive strength decreases with increase of the aspect ratio. Subsequently, as a pioneering work in this field, the effects of defects on the tensile and compressive behavior of the nanotubes are investigated. The results demonstrate that the defects considerably decrease the tensile and buckling strength of the nanotubes. Also, it is seen that the buckling behavior is more sensitive to existing defects in comparison to the tensile behavior, such that 13.5 and 4.3 percentages drop of the compressive and tensile strengths are observed by removing mono-atom and a group of 2% atoms, respectively.
    Keywords: Non, wrinkled phosphorene nanotubes, Tensile, buckling behavior, Effects of Defect, Molecular dynamics
  • A.R. Forough *, M. Shamanian, M. Kasiri Pages 125-138
    In this study, the microstructure in different regions of dissimilar welding sections of type 2205 duplex stainless steel (DSS) to type A517 high-strength quenched and tempered (QTLA) steel was investigated using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The joints were fabricated using gas tungsten arc welding by two types of filler metals including ER309LMo and ER2209. The metallographic analysis and X-ray diffraction (XRD) revealed that the weld metals were completely free of common destructive phases and no trace of sigma phase and chromium nitride was found. The ER309LMo weld metal has austenitic with lathy ferrite microstructure and ER2209 weld metal sample has an austenitic continues networks in the matrix of primary ferrite. The studies by SEM from joint interface of A517 side revealed, in both welding samples, the unmixed zone formed and in the case of ER309LMo addition to this zone, a decarburization layer is also visible. HAZ of 2205 steel is non-width and with coarse primary ferrite grains and this region in A517 steel side has been width and with not-tempered martensite microstructure.The ER309LMo and ER2209 weld metal’s hardness respectively were about 240 and 300 vickers.
    Keywords: Duplex stainless steel, Low alloy quench, tempered steel, Gas tungsten arc welding, Scanning electron microscopy
  • M. Mohamadrezaii, Kh Gheisari * Pages 139-152
    In this work, lithium ferrite and bismuth titanate have been synthesized to fabricate a multiferroic composite by microwave-induced combustion method. Multiferroic composites with the formula (where x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1) were prepared. X-ray diffraction patterns showed that perovskite structure of bismuth titanate and spinel structure of lithium ferrite have been formed successfully in the as-synthesized nanostructured powders. Dielectric properties were examined by a LCR meter. Multiferroic composites containing the higher content of Li ferrite (70 wt % and 90 wt% Li ferrite), in comparison to the pure bismuth titanate and Li ferrite, indicate higher values of dielectric constant. In bismuth titanate and the composite with 10 wt% Li ferrite, dielectric constant remains constant as the frequency changes; in contrast, this character decreases significantly with frequency for Li ferrites and the other composites in such a way in Li ferrite, dielectric constant decreases from 8500 at 100 Hz to 180 at 1 MHz. Some dielectric peaks are observed in the dielectric constant vs. temperature plots which more or less shift to the higher temperatures as the bismuth titanate increases. For instance, the maximum dielectric constant of 2250 is observed at 25 ºC for Li ferrite; nevertheless, the maximum value of 5990 is found at 400 ºC for sample containing 70 wt% bismuth titanate.
    Keywords: bismuth titanate, lithium ferrite, combustion reaction, dielectric constant, AC conductivity
  • E. Behtari Poor *, M.M. Moshksar, R. Ebrahimi Pages 153-162
    Backward extrusion is one of the metal forming processes which has been widely used for the production of hollow parts in recent years. In this study, the effect of process parameters such as reduction of area and temperature and friction conditions on the hot backward extrusion process of aluminum 6061 alloy was investigated for both experiment and finite element analysis. For this purpose, the backward extrusion carried out under three different temperatures (390, 420 and 450 °C) and different friction conditions( with or without lubricant) and then their results were compared to finite element software (DEFORM-3D) result. To perform experiments, a full set of backward extrusion die including chamber, punch, extrusion die, holder and ejector parts were designed and built. Grease-resistant was used as a lubricant. In the finite element analysis, the conventional constant friction factor was used for the simulation of hot forming condition (m=0.1, 0.2, 0.3). In conclusion the analysis and paper results are useful to develop a special hot extrusion technology for aluminum 6061 alloy.
    Keywords: Backward Extrusion, Al 6061 alloy, Finite Element Method, DEFORM, 3D
  • N. Akbarzadeh *, M. Shahraki, M. Mahmoudzehi Pages 163-172
    In the article, first a trinuclear complex under formula [Mn(phen)2(H2O) (μ-NCS)Cu (NCS)4(μ-NCS)Mn (phen)2(H2O)] that (phen= 1,10- phenanthroline) has been synthesized. This complex characterized by FT-IR, UV-Vis spectroscopirs. The electrochemical behavior of the complex was investigated by cyclic voltammeteric method. Crystal of complex was placed in the furnace at 950°C for 5h to become oxide particle of CuMn2O4. Nano oxide particle was carried out using FT-IR, X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). Magnetic behavior of nanoparticle characterized using VSM. SEM images show that the particles have same morphology with less than 100 nm size. XRD show nanoparticles have single phase with cubic symmetry. The particle size of about 18 nm is formed. SEM images showed that the morphology of the particles obtained are almost identical with globular form.
    Keywords: Electrochemical behavior, Nano oxide particle, Scanning electron microscopy, Single phase, morphology
  • M. Asgharinezhad, A. Eshaghi *, A. Arab Pages 173-182
    Doped Titanium dioxide thin film with different concentrations of Vanadium (0.5, 1 and 5 % weight) , was deposited by sol-gel method on glass substrate. Structural, electrical, optical and surface roughness of thin films, were studied by XRD, EDS, LCR meter, UV-Vis spectroscopy and AFM methods, respectively. The XRD results indicated that thin film has an only anatase phase. It is observed that the crystallite sizes of the thin films decreased from 17 nm for pure TO2 to 7 nm for V doped TiO2. In addition, No phases of vanadium oxide formed because the V substituted in the titanium position in the TiO2 crystal structure. The FE-SEM cross section image of the VTO thin film shows that thin film thickness is about 536 nm. The RMS of the pure TiO2 and V doped TiO2 thin films are 3.14 and 0.78 nm, respectively. The resistivity of the thin films of pure TiO2 and doped with 0.5, 1 and 5 wt. % V were 16.7 × 107 Ω cm, 7.7 × 107 Ω cm, 1.7 × 107 Ω cm and 12.8 × 107 Ω cm, respectively. Band gap energy of the samples reduced by adding Vanadium to Titanium dioxide from 3.71 to 3.44 eV and therefore absorption edge Titanium dioxide shifted towards longer wavelengths.
    Keywords: Titanium dioxide, Vanadium, optical properties, thin film, electrical resistance