فهرست مطالب

مواد نوین - سال هشتم شماره 3 (پیاپی 31، بهار 1397)

مجله مواد نوین
سال هشتم شماره 3 (پیاپی 31، بهار 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/03/09
  • تعداد عناوین: 14
|
  • مقاله پژوهشی
  • مهسا شاهسون، سید محمدحسین میرباقری* صفحات 1-16
    هدف از پژوهش حاضر، ارائه روش ساخت فوم سلول باز مسی با سطح ویژه بالا به روش شیمی تر است. از میان روش های مختلف تولید فوم سلول باز فلزی، روش رسوب دهی الکتریکی به دلیل تمیز و ارزان بودن نسبت به روش های دیگر انتخاب شد. در این روش از اسفنج سلول باز پلیمری )پلی اورتان( به عنوان پیش ماده استفاده شد. سپس با انتخاب محلول های شیمیایی مناسب طبق یک دانش فنی مشخص، ابتدا سطح فوم پلیمری فعال شده و سپس به کمک روش رسوب دهی الکترولس، سطوح فعال شده پلیمر با یک لایه بسیار نازک از فلز مس پوشش گرفت. در مرحله نهایی با به کارگیری فرآیند رسوب دهی الکتریکی، لایه نازک مسی حاصل از فرآیند الکترولس به ضخامتی که دارای حداقل استحکام لازمه است، افزایش داده شد. نتایج نشان می دهد که در روش رسوب دهی الکتریکی می توان ضخامت 3-5 میکرونی مرحله الکترولس را به مقادیر 100-150 میکرون افزایش داد. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان می دهد، ریزساختار پوشش حاصله به صورت گلوبولار است. همچنین با کنترل ضخامت رسوب مس در مرحله الکترولیز می توان سطح ویژه فوم را افزایش داد. نتایج نشان می دهد که زمان بهینه فرآیند الکترولس بین 5 تا 7 دقیقه و زمان الکترولیز یک ساعت است و فوم سلول باز مسی به دست آمده سبک بوده و سطح ویژه بالایی برای تبادل حرارت دارد.
    کلیدواژگان: اسفنج سلول باز پلیمری)پلی اورتان(، رسوب دهی الکتریکی، رسوب دهی الکترولس، فوم سلول باز مسی، سطح ویژه
  • ایمان فرح بخش*، صاحبعلی منافی، مهدی شاهدی اصل، بهزاد نایبی صفحات 17-28
    استفاده از ترکیب های پلیمری و تولید ترموپلاستیک الاستومرها یکی از روش های بهبود خواص مکانیکی و تولید محصولات جدید با کیفیت مناسب می باشد. علاوه بر این استفاده از نانو ذرات خاک رس می تواند در خواص کامپوزیت های پلیمری تاثیر گذار باشد. یکی از پرکاربردترین الاستومرها در صنعت، لاستیک نیتریل بوتادین (NBR) است. از آنجایی که ترموپلاستیک الاستومر NBR/PP کاربردهای زیادی جهت مقاومت در برابر روغن و درجه حرارت های بالا دارد، لذا در این مقاله، به بررسی بهبود ویژگی های ترموپلاستیک الاستومر NBR/PP با استفاده از افزودن نانو ذرات خاک رس پرداخته شده است. توسط یک مخلوط کن آزمایشگاهی، نسبت های 2، 3 و 5 درصد وزنی نانو ذرات خاک رس با ترموپلاستیک الاستومر NBR/PP مخلوط گردید. نتایج بررسی مشخصات ساختاری با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) نشان داد که شکل گیری ساختار ورقه ای، به درصد خاک رس استفاده شده در نمونه وابسته است. همچنین نتایج اثر ساختاری نانوکامپوزیت ها روی خواص مکانیکی از جمله استحکام کشش، کرنش پارگی، سختی و آنالیز حرارتی TGA و DTA برای هر کدام از نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، ترکیب NBR-PP، خواص مکانیکی، نانو خاک رس، Cloisite®15A، ترموپلاستیک الاستومر
  • سجاد بردبار*، مصطفی علیزاده، مسعود ایرانمنش صفحات 29-40
    این تحقیق به بررسی علل و مکانیزم انسداد لوله های مسی مورد استفاده در سیستم های کلرزنی آب شرب پرداخته است. انسداد لوله های منتقل کننده گاز کلر باعث می شود، فرآیند گندزدایی آب به طور کامل انجام نگردد و ممکن است سلامت انسان در معرض خطر قرار گیرد. مطالعه جامع لوله های مسی تخریب شده در چندین ایستگاه تصفیه آب مشخص ساخت دلیل اصلی انسداد مکرر این لوله ها، پدیده خوردگی است. تحقیق پیش رو دلایل و همچنین مکانیزم انسداد مکرر این لوله ها را مورد مطالعه قرار داده است. به منظور تعیین علل و مکانیزم انسداد از روش پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. بررسی مکانیزم انسداد لوله مشخص ساخت، حضور ناخواسته رطوبت درون لوله در هنگام خارج از سرویس بودن سیستم، طی دو مرحله (تشکیل و رشد محصولات خوردگی) باعث انسداد لوله ها می گردد. حضور همزمان رطوبت و گاز کلر درون لوله باعث تشکیل الکترولیت خورنده (اسید هیدروکلریک) شده و شرایط را جهت خوردگی داخلی لوله ها فراهم می سازد. نتایج XRD حضور محصول خوردگی متخلخل و حجیم پاراتاسامیت (Cu2(OH)3Cl) را مشخص نمود. تصاویر SEM روشن ساخت با فراهم شدن محیط خورنده درون لوله و در نتیجه آن تشکیل محصولات خوردگی متخلخل و دارای ترک، باعث رشد سریع لایه محصولات خوردگی غیر محافظ می گردد. رشد رسوب محصولات خوردگی و تجمع تکه های جدا شده محصولات خوردگی در قسمت هایی از لوله باعث انسداد آن و در نتیجه عدم تزریق مقدار کافی گاز کلر به آب شرب می گردد.
    کلیدواژگان: کلرزن گازی، خوردگی، مس، کلر، اسید هیدروکلریک
  • سید عبدالکریم سجادی*، مهدی کیانژاد صفحات 41-50
    تخمین خواص مکانیکی آلیاژهای مختلف یک راه اولیه و مناسب برای طراحی آلیاژهای با خواص مطلوب مورد نظر است. یکی از راه های تخمین این خواص روش تحلیل عامل کوینچ (QFA) است. این روش برای پیش‏بینی خواص مکانیکی آلیاژهایی که با عملیات حرارتی رسوب-سختی استحکام می‏یابند استفاده می‏شود. با این وجود تاکنون از این روش در تخمین خواص مکانیکی سوپرآلیاژها استفاده نشده است. در این تحقیق، میزان کارایی این روش در پیش‏بینی سختی در سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 بررسی شد. برای این منظور، تعدادی نمونه از جنس سوپرآلیاژ مذکور از دمای انحلال جزیی در محیط‏های مختلف کوینچ شدند. سپس نمونه ها در دمای oC 845 به مدت 24 ساعت پیرسازی و سپس در هوای متلاطم سرد شدند. برای دستیابی به بیش ترین و کم ترین مقادیر سختی در آلیاژ، دو نمونه پس از حل‏سازی، به‏ترتیب در آب نمک همزده و در کوره خاموش سرد شدند و سپس تحت پیرسازی قرار گرفتند. پس از سختی‏سنجی نمونه ها، آن مقادیر در معادلات تحلیل عامل کوینچ قرار داده شدند. مقادیر ثوابت k2 و k3 برای GTD-111 با استفاده از منحنی های سردکردن و مقادیر سختی های اندازه‏گیری شده به‏ترتیب برابر 11-10 × 12 و J.mol-1 68 به دست آمدند. به علاوه، منحنی زمان – دما – خواص (TTP) سوپرآلیاژ GTD-111 با استفاده از ثوابت k2 تا k5 ترسیم شد. نتایج نشان داد که QFA یک روش مناسب برای پیش‏بینی سختی سوپرآلیاژهای پایه نیکل می‏باشد.
    کلیدواژگان: تحلیل عامل کوینچ، QFA، تخمین سختی، سوپرآلیاژ، GTD-111
  • فردین قاسمی پیران لو، سعیده داداشیان *، فاطمه باورسی ها صفحات 51-60
    در این پژوهش نانوکامپوزیت های Fe3O4/SiO2/TiO2-Agبا ساختار هسته- پوسته در چند مرحله تهیه شدند. ابتدا ذرات اکسید آهن به روش احیای کربن سنتز شدند. سپس کامپوزیت Fe3O4/SiO2 با استفاده از پیش ماده تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS) از طریق فرآیند سل-ژل سنتز شد. در ادامه لایه TiO2 با استفاده از پیش ماده تترابوتیل اورتوتیتانات (TBOT) به طور مستقیم بر روی سیلیکا پوشش داده شد و در نهایت ذرات نقره با استفاده از فرآیند شیمیایی تر بر روی لایه تیتانیا (TiO2) قرار گرفتند. نانوکامپوزیت های تهیه شده با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی محیطی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) مشخصه یابی شدند. نتایج حاکی از آن بود که لایه نشانی در هر مرحله به طور موفقیت آمیزی انجام شده است و نانو کامپوزیت های Fe3O4/SiO2/TiO2-Ag با ساختار هسته-پوسته تشکیل شدند. اندازه ذرات اکسید آهن به طور میانگین 400-300 نانومتر بوده و پس از لایه نشانی سیلیکا تقریبا 450-400 نانومتر شدند و در نهایت پس از قرارگیری لایه تیتانیا، اندازه ذرات نهایی به 480-450 نانومتر به دست آمد. همچنین نتایج خواص مغناطیسی با استفاده از مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM) نشان داد که خاصیت مغناطیسی نانوکامپوزیت های Fe3O4/SiO2/TiO2-Ag در مقایسه با ذرات اولیه Fe3O4 کم تر شده است که به دلیل حضور لایه ها بر روی ذرات اولیه است.
    کلیدواژگان: ساختار هسته-پوسته، تیتانیوم اکسید، نانوکامپوزیت، ذرات نقره، بازیابی مغناطیسی
  • مریم کاظمی، شهرام خیراندیش*، حسن ثقفیان، علی دادو صفحات 61-78
    در این پژوهش، کامپوزیت سازی سطحی فولاد ابزار گرمکار 13H توسط فرآیند لیزر پالسیNd:YAG و ذرات کاربید تیتانیم ((TiC با موفقیت انجام شد. به منظور بررسی تاثیر متغیرهای فرآیند لیزر، کامپوزیت سازی در سرعت روبش mm/s 2، 7 و 12 و عرض پالس ms 6، 8 و 10 و فاصله کاری پرتو لیزر mm 4، 5 و 6 انجام شد. مشخصه یابی سطوح کامپوزیتی به کمک آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف نگاری تفکیک انرژی (EDX) صورت پذیرفت. سختی سطوح کامپوزیت شده و زیرلایه، با استفاده از یک دستگاه ریزسختی سنج اندازه گیری شد. با توجه به مزیت های روش طراحی آزمایش سطح پاسخ (RSM)، نتایج آزمایشگاهی داده شده به نرم افزار Design Expert پردازش شدند و روابط آماری بین متغیرها و پاسخ ها استخراج شد. تحلیل نتایج آماری به دست آمده از روش طراحی آزمایش، بررسی خواص منطقه کامپوزیت شده در محدوده وسیع تری از متغیرها را فراهم ساخت و همچنین امکان پیش بینی مقادیر بهینه برای هریک از متغیرهای فرآیند لیزر را فراهم آورد. به منظور دستیابی به ناحیه کامپوزیت شده با بیش ترین سختی و ریزساختار بهینه، مقادیر بهینه برای سرعت روبش، فاصله کاری و عرض پالس به ترتیب mm/s 12، mm 94/5 و ms 96/9 گزارش شد که در این حالت ریزسختی منطقه کامپوزیت شده 1606 ویکرز گزارش شد. نتایج حاصل از مشخصه یابی نمونه های کامپوزیت شده در شرایط بهینه متغیرهای لیزر، ایجاد منطقه ای کامپوزیتی بدون ترک و تخلخل، با مشارکت مناسب و توزیع یکنواخت ذرات TiC را نشان داد.
    کلیدواژگان: فولاد ابزار گرمکار 13H، لیزر پالسی Nd:YAG، ذرات کاربید تیتانیم (TiC)، روش سطح پاسخ (RSM)
  • رضا آذرافزا *، امیر حسین رضایی، محمدرضا منتجبی ها صفحات 79-92
    منیزیم و آلیاژهای آن به دلیل خواص منحصر به فردشان، بسیار مورد توجه طراحان صنایع هوا فضا و خودرو سازی قرار گرفته اند. از خواص مهم این آلیاژ می توان به چگالی پایین منیزیم که دو سوم آلومینیم است و همچنین نسبت استحکام به وزن بالا و جذب ارتعاش مناسب اشاره نمود. در این تحقیق اثر عملیات حرارتی و کارگرم بر خواص ارتعاشی، مکانیکی و ریز ساختار آلیاژ منیزیم AZ91 مطالعه گردید. ابتدا نمونه های یکسانی از لحاظ وزن و شکل از آلیاژ منیزیم AZ91 ساخته شدند. سپس عملیات های: 1-حل سازی، 2-حل سازی-پیرسازی، 3-اعمال فرآیند اکسترود و سپس عملیات تنش زدایی، 4-اعمال فرآیند نورد و سپس عملیات تنش زدایی انجام گردید. خواص مکانیکی و ارتعاشی نمونه های عملیات حرارتی شده و کار گرم شده به همراه نمونه ریختگی اندازه گیری شد. همچنین ریزساختار نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری تحلیل گردید. نتایج نشان داد که عملیات حرارتی حل سازی و پیرسازی، موجب رسوب فاز دوم در مرزها شده و با افزایش نفوذ رسوب به مرز، قدرت قفل شوندگی در مرزها افزایش می یابد. در نتیجه این فرآیند، سبب افزایش خواص مکانیکی و کاهش خواص ارتعاشی می گردد. نمونه نورد شده دارای بهترین پاسخ فرکانسی و بیش ترین نسبت میرایی بود. افزایش خواص مکانیکی نمونه پیرسازی نسبت میرایی را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: آلیاژ منیزیم، عملیات حرارتی، کارگرم، میرایی، آنالیز مودال
  • محمدرضا صفوی*، رحیم اقرء، حبیب دانش منش صفحات 93-106
    در بسیاری از پژوهش های اخیر مواد اولیه مورد استفاده، به علت استحکام و مدول ویژه ی بالا، چگالی کم، کم هزینه بودن و روش های تولید آسان، پلیمرها هستند. طبق برآورد انجام شده پلیمرهای ترموست یا گرماسخت بیش ترین سهم را در پژوهش های اخیر داشته اند .این پلیمرها دارای ویژگی هایی هم چون مقاومت حرارتی در دمای بالا و مقاومت شیمیایی بیش تر در برابر حملات شیمیایی نسبت به گرمانرم ها، می باشند. علی رغم تمام این ویژگی ها این پلیمرها دارای معایبی نیز هستند، عیب اصلی این پلیمرها، ترد بودن آن ها است. در این پژوهش نانوکامپوزیت های اپوکسی- نانوذرات سیلیکا تا 5/1 درصد وزنی به وسیله فرآیند ریخته گری ساخته شدند، سپس خواص مکانیکی و حرارتی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین طیف سنجی فرو سرخ تبدیل فوریه برای مطالعه پیوند های مولکولی صورت پذیرفت. نتایج آزمون های مکانیکی نشان داد که افزودن نانوسیلیکا تا 3/0 درصد وزنی به این اپوکسی، باعث افزایش استحکام کششی، خمشی و چقرمگی به ترتیب به میزان 43%، 12% و 40% می شود. نتایج آزمون توزین حرارتی نشان داد که اضافه نمودن 5/0درصد وزنی نانوسیلیکا به زمینه رزین اپوکسی، باعث بهبود 22 درصدی در کاهش وزن می شود. هم چنین آنالیز گرمایی مکانیکی پویا نشان دهنده افزایش دمای شیشه ای شدن از◦C 5/74 به C◦ 4/75 و بالا رفتن مدول ذخیره از Gpa87/1 به Gpa3/2 در دمای C◦30 برای نمونه نانوکامپوزیت با 3/0 درصد وزنی سیلیکا بوده است.
    کلیدواژگان: رزین اپوکسی، نانوسیلیکا، نانوکامپوزیت، خواص مکانیکی
  • احسان بهادری یکتا، امیرحسین تقوایی*، شهریار شرفی صفحات 107-122
    امروزه مواد مغناطیسی نرم همچون آلیاژهای نانوساختار و آمورف به دلیل خواص منحصر به فرد فیزیکی، مکانیکی و مغناطیسی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در سال های اخیر، آلیاژهای آمورف پایه آهن به دلیل خواص مغناطیسی عالی درکنار هزینه نسبتا پایین گسترش زیادی یافته اند. در این تحقیق، تاثیر زمان آسیاکاری بر روی میکروساختار آلیاژ Fe-C-Ta تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی بررسی شد. همچنین، امکان تشکیل فاز آمورف براساس تحلیل ترمودینامیکی طبق مدل پیشرفته میدما در سیستم آلیاژی فوق بررسی گردید. نتایج حاصل از پراش پرتو ایکس نشان داد که با افزایش زمان آسیاکاری تا 70 ساعت، درصد فاز آمورف افزایش یافته و ادامه آسیاکاری تا زمان90 ساعت منجر به تغییر محسوسی در مقدار این فاز نمی شود. همچنین، آنالیز گرماسنجی روبشی افتراقی تشکیل فاز آمورف با دمای تبلور K 678 را پس از 70 ساعت آسیاکاری تایید کرد. محاسبات ترمودینامیکی انجام شده براساس مدل پیشرفته میدما نشان داد که تغییرات انرژی آزاد گیبس جهت ایجاد فاز آمورف (kJ/mol 35/42-) بزرگ تر از این تغییرات برای تشکیل محلول جامد (kJ/mol 5/28-) بوده و در نتیجه تمایل به تشکیل فاز آمورف در سیستم آلیاژی فوق پس از آسیاکاری بیش تر است.
    کلیدواژگان: آلیاژهای آمورف پایه آهن، آلیاژسازی مکانیکی، مدل پیشرفته میدما
  • میلاد امینی، حامد ثابت*، بنفشه کاربخش راوری صفحات 123-140
    در تحقیق حاضر کامپوزیت سطحی Al-SiC-B4C با مقادیر مختلف B4C بر روی سطح آلیاژ AA332 پیش نشت شد. نمونه ها به وسیله فرآیند GTAW ذوب و کامپوزیت سازی سطحی شدند. بررسی های ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) نشان دادند که فازهای تقویت کننده SiC و B4C تمایل بالایی برای قرارگیری بر روی مرزدانه ها و در مجاورت آن ها دارند. نتایج نشان داد که با افزایش میزان B4C میل به تشکیل Al3B4C و Al4C3 افزایش می یابد. با افزایش میزان B4C سختی لایه کامپوزیتی تا 182 ویکرز، بیش از دو برابر افزایش یافت. برخلاف سختی، مقاومت به سایش با افزایش میزان B4C رفتار متفاوتی نشان داد. نتایج آزمون سایش پین بر روی دیسک نشان داد که وجود B4C در هر صورت، منجر به کاهش نرخ سایش می گردد؛ اما پس از طی مسافت 1000 متر با افزایش میزان B4C نرخ سایش افزایش یافت. با بررسی سطوح فرسوده توسط SEM مشخص شد که مکانیزم سایشی با افزایش B4C از چسبان به خراشان تغییر می کند.
    کلیدواژگان: مقاومت به سایش، کامپوزیت سطحی، B4C، GTAW
  • صفا فلاحتی عقدا، محمود حاجی صفری* صفحات 141-152
    در این تحقیق با اعمال پوشش اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی (PEO) بر روی آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V رفتار خستگی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل با و بدون پوشش با هم مقایسه شد. جهت تعیین ترکیب شیمیایی فازهای مختلف و همچنین بررسی ریزساختار و تحلیل نحوه اشاعه و جوانه زنی ترک از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) استفاده گردید و سختی سنجی پوشش به روش میکروسختی راکول انجام شد. نتایج حاصل از آزمون خستگی نشان داد که عمر خستگی نمونه های بدون پوشش بیش تر از نمونه های با پوشش است. مقایسه تصاویر سطح شکست نمونه های پوشش داده شده و نمونه های بدون پوشش در سطوح یکسان و معین نشان داد که جوانه زنی ترک های خستگی در نمونه های بدون پوشش فقط از یک منطقه صورت گرفته در حالی که در نمونه های پوشش داده شده جوانه زنی ترک خستگی از چندین ناحیه شروع شده است. طبق تصاویر میکروسکوپی سطح پوشش دارای حفرات و تخلل زیادی می باشد، همین امر موجب می شود که جوانه زنی ترک از پوشش آغاز شود. همچنین نتایج حاصل از آزمون میکروسختی سنجی از پوشش نشان می دهد که سختی پوشش بیش از زیر لایه آن بوده و باعث می شود که شروع ترک از پوشش آغاز گردد.
    کلیدواژگان: فرآیند PEO، آلیاژ تیتانیوم، Ti-6Al-4V، رفتار خستگی
  • علی سهیلی مقدم، حمیدرضا محمدیان سمنانی، غلامرضا ابراهیمی* صفحات 153-166
    ویژگی های منحصر به فردی نظیر مدول الاستیسیته و ضریب انبساط حرارتی بالا به همراه سهولت تولید و نیز وزن کم موجب شده تا کامپوزیت های زمینه آلومینیمی مقاوم شده با ذرات سرامیکی در دهه های اخیر مورد توجه قرار گیرند. در این تحقیق، کامپوزیت Al2024/SiC به ازای مقادیر 1، 2 و 3 درصد مقاوم ساز به روش نورد تجمعی تولید شد. فرآیند تولید به گونه ای بود که نمونه ها در سیکل ابتدایی 60 درصد کاهش سطح مقطع و در سیکل های بعدی (3 سیکل) 50 درصد کاهش سطح مقطع را تجربه کردند. خواص مکانیکی نمونه ها شامل سختی سنجی و آزمایش خزش مطالعه شد. آزمون خزش تحت شرایط محدوده حرارتی C°350-250 و تنش MPa40 - 30 انجام شد. نتایج نشان داد کامپوزیت Al2024+1%SiC دارای سختی بالاتری است به طوری که می توان چسبندگی مطلوب ورق های آلومینیم به یکدیگر به علت حضور کسر حجمی پایینی از ذرات SiC را عامل آن دانست. افزون بر این، نتایج آزمون خزش حاکی از آن بود که عمر خزشی این کامپوزیت فراتر از سایر کامپوزیت های تولیدی است. شایان ذکر است که عمر خزشی کلیه کامپوزیت های تولیدی به طور قابل ملاحظه ای کم تر از نمونه خام اولیه (Al2024-T3) اندازه گیری شد.
    کلیدواژگان: آلومینیم، کامپوزیت، تقویت کننده، نورد تجمعی، خزش
  • مهسا محمدپور، امیر مومنی * صفحات 167-178
    به منظور بررسی رفتار تغییرشکل گرم سوپرآلیاژ ریخته گری GTD 111 آزمایش های فشار گرم در محدوده دمایی °C 1100- 950 و سرعت کرنش های 1-s 1- 001/0 انجام شدند. تمامی منحنی های سیلان افزایش نسبتا خطی تنش تا یک نقطه پیک و سپس نزول آن تا کرنش 5/0 را نشان دادند و منطقه تغییرشکل حالت پایدار با تنش ثابت مشاهده نشد. این روند به مهار نابجایی ها توسط ساختار دندریتی و تکثیر آن ها در نقطه پیک تنش نسبت داده شد. بررسی های ریزساختاری نشان دادند که کارگرم، باعث شکسته شدن ساختار شبکه ای دندریتی و ایجاد سلول های مجزا می شود. افزایش دمای کارگرم، افزایش تجزیه ساختار و حصول سلول های بزرگ تر در اثر انحلال ذرات شکسته دندریتی را به دنبال داشت. همچنین، با افزایش سرعت تغییر شکل در یک دمای مشخص نرخ تجزیه شبکه دندریتی کاهش و میزان کشیدگی آن در راستای تغییر شکل افزایش یافت. به کمک معادلات بنیادین توانی و نمایی ثوابت ماده n، b و a در نقطه پیک تعیین شدند. همچنین به کمک رابطه بنیادین سینوس هایپربولیک مقدار انرژی فعال سازی تغییر شکل در نقطه پیک و کرنش نمونه 4/0 به ترتیب kJ/mol 947 و kJ/mol 890 تعیین شد. این نتایج نشان دادند که با افزایش کرنش و شکسته شدن ساختار دندریتی به سلول های مجزا انرژی فعال سازی تغییرشکل کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ، GTD-111، فشار گرم، انرژی اکتیواسیون
  • فردین قاسمی پیرانلو، فاطمه باورسی ها*، سعیده داداشیان صفحات 179-190
    فوتوکاتالیست مغناطیسی Fe3O4/SiO2/ZnO به روش سل- ژل سنتز شد. بدین منظور، در مرحله اول ذرات Fe3O4به عنوان هسته مغناطیسی این کامپوزیت و با به کارگیری از روش احیای کربن تهیه گردید. در مرحله دوم، پوشش دهی پوسته SiO2با استفاده از پیش ماده تترا اتیل اورتو سیلیکات (TEOS) انجام شد. در پایان پوسته اکسید روی با استفاده از پیش ماده نیترات روی هیدراته بر روی کامپوزیت Fe3O4/SiO2 قرار گرفت. نانوساختارهای تهیه شده با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی محیطی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)، آنالیز خواص مغناطیسی (VSM) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مشخصه یابی شد. نتایج FESEM و TEM، پوشش دهی سیلیس و اکسید روی را بر روی ذرات هسته تایید کرد و فوتوکاتالیست مغناطیسی Fe3O4/SiO2/ZnO با موفقیت تهیه شد. میانگین اندازه ذرات Fe3O4به طور تقریبی 300 نانومتر به دست آمد. ضخامت پوسته سیلیس به طور تقریبی 25 نانومتر و ضخامت پوسته اکسید روی در حد چند نانومتر حاصل شد. نتایج VSM نشان داد که پوشش دهی پوسته سیلیس و اکسید روی، سبب کاهش مغناطیس اشباع (Ms) پودر Fe3O4 شده است به طوری که مغناطش اشباع از emu/g 80 به emu/g 8/48 کاهش یافته است که این مقدار جهت بازیابی مغناطیسی مناسب است. خواص فوتوکاتالیستی کامپوزیت Fe3O4/SiO2/ZnO تحت تابش نور UV و بر روی تخریب متیلن نارنجی مورد بررسی قرار گرفت. تخریب متیلن نارنجی 70% به دست آمد.
    کلیدواژگان: اکسید روی، مغناطیس، فوتوکاتالیست، سیلیکا، ساختار هسته-پوسته
|
  • M. Shahsavan, S.M.H. Mirbagheri * Pages 1-16
    The aim of this study is to provide a method of making ultralight open cell copper foam with high surface area using chemical procedures. Among the various methods of making open-cell metal foams, electrodeposition method is selected because it can be done in a clean way and is cheaper than other methods. In this method, an open cell polyurethane sponge was used as substrate. Then by choosing appropriate chemical solutions with specific technical knowledge, first polyurethane surface has activated and then by electroless-deposition method, polyurethane activated surface covered with a thin layer of copper. In the final stage, with the aid of electrodeposition the thickness of copper layer was increased to the desired thickness with a minimum required strength. The results show that electrodeposition can increase the thickness of copper layer from3-5 microns that is obtained in electroless-deposition method to above100 to 150 microns. SEM results show that the micro structure of the deposited layer is globular. By controlling the thickness of deposited copper in electroplating, the surface area of the copper foam can be increased. According to results optimum time for electroless-deposition is between 5 to 7 minutes and for electrodeposition is 1 hour. The open-cell copper foam that is produced in this research is ultralight and due to it high surface can transfer heat with high rates.
    Keywords: Polyurethane foam, Electroplating, Electroless-plating, Open-cell copper foam, Characteristic area
  • I. Farahbakhsh*, S.A. Manafi, M. Sahedi Asl, B. Nayebi Pages 17-28
    One of the ways to improve the mechanical properties and product new compounds with good quality is the use of combination of polymer and thermoplastic elastomers. In addition to the use of nano clay particles can affect the properties of polymer composites. One of the most renowned elastomers is nitrile butadiene rubber (NBR). The thermoplastic elastomer NBR / PP is applied for oil resistance and high temperature. Therefore, in this paper are discussed the recovery characteristics of thermoplastic elastomer NBR / PP with the addition of clay nanoparticles. By a laboratory mixer, ratios of 2, 3 and 5 wt% nano clay particles with thermoplastic elastomer NBR / PP was mixed. The results of the profile of the structure using X-ray diffraction (XRD) showed that the formation of flake structure, the clay is used in related samples. The results of nanocomposite structural effect on mechanical properties such as tensile strength, stretch to the point of rupture, hardness and thermal analysis TGA and DTA for each of the samples were studied.
    Keywords: nanocomposite, NBR, PP, mechanical properties, Cloisite®15A Nano clay, Thermoplastic elastomer
  • S. Bordbar *, M. Alizadeh, M. Iranmaneh Pages 29-40
    This research report investigated investigates the causes and mechanisms of copper pipes clogging used in gas chlorination systems of drinking water. Clogging of the chlorine gas transmission pipes causes incomplete water disinfection process and may put the human health in dangerous. Comprehensive examinations of the destroyed copper pipes in some stations revealed that, the reason of frequent clogging of the pipes is corrosion phenomenon. The reasons and mechanism of the frequent clogging of the pipes were investigated in the present work. For this purpose, X-ray diffraction (XRD) analysis and scanning electron microscopy (SEM) were applied to deduce the reasons and mechanism of the frequent clogging. The investigations of pipe clogging mechanism revealed that, the unwanted presence of the water inside the pipe when the system is out of service lead to pipes clogging in two stages (formation and growth of corrosion products). The simultaneous presence of water and chlorine inside the pipes cause the formation of corrosive electrolyte (Hydrochloric acid) which provides corrosion conditions inside the pipes. The XRD results identified the presence of the porous and voluminous corrosion product of paratacamite (Cu2(OH)3Cl). The SEM images demonstrated by providing the corrosive environment inside the pipe and as result, formation of porous corrosion products cause the rapid growth of non-protective layer of corrosion products. The growth of corrosion products scale and aggregation of separated parts of corrosion products in some parts of the pipes led to pipes clogging and as result the incomplete injection of sufficient amount of chlorine in drinking water.
    Keywords: Gas chlorinator, Corrosion, Copper, Chlorine, Hydrochloric acid
  • S.A. Sajjadi *, M. Kianezhad Pages 41-50
    Prediction of mechanical properties for different alloys is an appropriate way to design alloys with adequate properties. One of the methods is Quench-Factor Analysis (QFA). The technique is used to predict mechanical properties of heat treated alloys. However, there is not yet any study concentrated on superalloys. In the present study, the efficiency of the method for the prediction of hardness of the Ni-based superalloy GTD-111 was evaluated. For this reason, some specimens were quenched in different quenching media. After measuring the hardness values of the samples, they were fitted to the data obtained using classical equations of quench factor analysis. Values k2 to k3 for GTD-111 were determined as 12×10-11 s and 68 j.mol-1, respectively using the cooling curves and measured hardness values. Moreover, the Time-Temperature-Property curve of the superalloy GTD-111 was obtained using the k2 to k5 constants. The results showed that, QFA is an appropriate method for hardness prediction of the Ni-based superalloys.
    Keywords: Quench Factor Analysis, QFA, hardness prediction, GTD-111, superall
  • F. Ghasemi Piranloo, S. Dadashian *, F. Bavarsiha Pages 51-60
    In this study, core–shell structure Fe3O4/SiO2/TiO2-Ag nanocomposites were synthesized in several stages. At first the Fe3O4 magnetic particles were obtained using the carbon reduction method. Then the Fe3O4/SiO2 composite was synthesized using Tetraethyl orthosilicate (TEOS) precursor via sol-gel method. In the following a shell of TiO2 was coated directly on it. Finally, Ag particle was deposited on the surface of TiO2 nano-shell by an in situ wet chemistry route. Prepared nanocomposites were characterized by environmental scanning electron microscopy analysis (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and Vibrating Sample Magnetometer (VSM). The results revealed Fe3O4/SiO2/TiO2–Ag nanocomposites have been successfully synthesized. The average size of Fe3O4 particles was about 300-400 nm and the size of Fe3O4/SiO2 particles is averagely between 400-450 nm and the average size of Fe3O4/SiO2/TiO2-Ag particles was calculated between 450-480 nm. Saturation magnetization (Ms) of nanocomposite showed a decreasing from 80emu/g to 37emu/g. Further coating of SiO2 and TiO2 decreases the saturation magnetization.
    Keywords: Core–shell structure, Titanium oxide, nanocomposite, Ag particle, magnetic recoverable
  • M. Kazemi, Sh Kheirandish *, H. Saghafiyan, A. Dadoo Pages 61-78
    In this study, the laser surface processing of H13 hot-work tool steel was successfully carried out by TiC powder deposited through laser surface engineering process using a pulse Nd:YAG laser. The deposition process has been done at laser scanning speed of 2, 7 and 12 mm/s and pulse width of 6, 8 and 10 ms and operational distance of 4, 5 and 6 mm. Characterization of the composited area was done using field emission scanning electron microscope (FESEM), scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) analysis and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Hardness of the composited surfaces was measured with a microhardness tester. Through taking advantage of response surface methodology (RSM), the experimental results were fed into Design Expert software which then mutual relationships between three independent variables were established. Prediction of model at the experimental range using systematic data enables us to provide a better understanding of the simultaneous effect of variables on the properties of composed area. Moreover the optimum value of variables was predicted. In order to applying composite surface with optimized microstructure, the optimal condition for scanning speed, pulse width and operational distance is 12 mm/s, 9.96 ms and 5.94 mm respectively and at this term, microhardness is 1606.49 Vickers. Characterization results of optimized samples showed a composited zone without any crack and porosity, with appropriate incorporation and uniform distribution of TiC particles in the matrix.
    Keywords: H13 hot-work tool steel, Nd:YAG laser, RSM, TiC powder
  • R. Azarafza *, A.H. Rezaei, M.R. Montajabiha Pages 79-92
    Magnesium and its alloys due to their unique properties, much attention has been aerospace and automotive industries. Important properties of these alloys can be cited to relatively low density that about two-thirds aluminum and high strength to weight ratio and good vibration absorption. In this paper, effect of heat treatment and hot working on vibrational properties, Mechanical and microstructure of magnesium alloy AZ91was studied. Thus, some samples that were identical in shape and weight were made of magnesium alloy AZ91.Then Solution, Solution – aging, Extrusion Process and stress relieved also rolling process and then stress relieved applied. Mechanical properties and vibration of samples heat treated and hot working along with the cast samples are measured. The microstructure of the samples analyzed by optical microscope. The results are shown solution and aging heat treatment to deposit the second phase boundaries and with increasing influence of deposition to the border, Power locks on the border increases. As a result of this process is to increase the mechanical properties and reduce the vibrational properties. While the sample is rolled had the best frequency response and damping ratio. Increased mechanical properties of aging sample Reduces the damping ratio.
    Keywords: Magnesium alloy, heat treatment, hot working, attenuation
  • M. Safavi *, R. Eqra, H. Daneshmanesh Pages 93-106
    The most recent studies have shown, due to high specific strength, and modulus, low density, low fabrication cost, and easy production processes, the raw material used is polymer. Thermosets are the most studied polymers during recent researches, they generally have higher chemical and thermal resistance than thermoplastics. Despite theseimportantadvantages, there are also some disadvantages, the most important imperfection of thermosetting polymers is their brittleness. In this study Epoxy/(up to 1.5 wt%)silica nanocomposites fabricated by casting method and then mechanical and thermal properties of nanocomposites are evaluated and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) was implemented to study molecular bonding . Mechanical tests results showed 43%, 12% and, 40 % increase in strength, flexural strength and, toughness, respectively. Thermal gravimetric analysis results showed 22% decrease in Reduction of mass and Dynamic mechanical analysis results illustrated an increase in Glass transition temperature of Epoxy/0.3 wt% nanosilica from 74.5 ◦C to 75.4 ◦C, and an increase in storage modulus from 1.8Gpa to 2.3Gpa at 30◦C.
    Keywords: epoxy resin, mechanical properties, thermal properties, nanosilica
  • E. Bahadori Yekta, A.H. Taghvaei *, Sshahriyar Sharafi Pages 107-122
    Nowadays, soft magnetic materials such as nanocrystalline and amorphous alloys with unique physical, mechanical and magnetic properties have attracted much attention. Recently, Fe-based amorphous alloys have been greatly developed due to their excellent magnetic properties and relatively low cost. In this study, effect of milling time on microstructure of Fe-C-Ta alloy prepared by mechanical alloying was studied. Besides, the possibility of glass formation was investigated according to thermodynamic calculations, performed based on advanced Miedema model. The X-ray diffraction (XRD) results proposed that the fraction of amorphous phase enhances by increasing milling time up to 70 h, and then it becomes unchanged up to 90 h milling. Moreover, the differential scanning calorimetry (DSC) results confirmed the formation of amorphous phase with a crystallization temperature of 678 K, after 70 h of milling. The thermodynamic calculations with respect to the advanced Miedema model revealed that the Gibbs free energy changes for glass formation (-42.35 kJ/mol) are larger than those of solid-solution formation (-28.5 kJ/mol) and consequently, the amorphous phase has a larger tendency to form after milling.
    Keywords: Fe-base amorphous alloys, Mechanical alloying, advanced Miedema model
  • M. Amini, H. Sabet *, B. Karbakhsh Ravari Pages 123-140
    One of the mechanisms of degradation of the wear parts is considered. In this study, Al-SiC-B4C composite with B4C various rate prepared on surface of AA332 alloy. For make surface composite, all the samples were surface melted. Microstructural investigation with optical and electron microscope shows, SiC and B4C placed in proximity to the grain boundaries. Increasing of B4C content is cause of increase tendency formation of Al3B4C and Al4C3 phases. Hardness of composite layer increase up to 182 HV has more than doubling the number. Unlike the hardness, wear resistance with increasing B4C showed different behavior. The results of Pin on disk wear test showed that B4C in each case leads to a decrease in the rate of wear. But after 1000 meters, the wear rate increased with increasing B4C. Check of the worn surfaces by SEM showed that the wear mechanism from adhesion to abrasive with increasing B4C changes.
    Keywords: wear resistance, surface composite, GTAW, B4C
  • S. Falahati Aghda, M. Hajisafi * Pages 141-152
    In this study by applying plasma electrolytic oxidation (PEO) coating on titanium alloy Ti-6Al-4V its fatigue behavior was studied. The results were compared in the presence or absence of the coating. Scanning electron microscopy (SEM) were used to determine the chemical composition of different phases as well as analyzing the microstructure and cracks’ nucleation and propagation and the coating hardness was measured by micro hardness tester. Fatigue test results showed that the fatigue life of the uncoated specimens was longer than the coated specimens. Comparing the images of the fracture surface of the coated specimens and the uncoated specimens in the same surfaces showed that the nucleation of fatigue cracks was appeared in one area in the uncoated specimens while the nucleation of fatigue cracks in coated specimens appeared in multiple areas. According to the microscopic images the coated surface had many pores which causes the nucleation to begin with the coating. The results of the test micro surveys of coverage shows that the hardness of the coating over the layer below it and makes it crack initiation of coverage to begin.
    Keywords: PEO, Titanium Alloy, Ti-6Al-4V, Fatigue
  • A. Soheili Moghaddam, H.R. Mohammadian Semnani, Gh Ebrahimi * Pages 153-166
    Excellent features including high elastic modulus and thermal expansion coefficient associated with low weight and the ability to manufacture with conventional techniques were developed Aluminium composites reinforced with cremic particles at recent decades. In this work, Al2024/SiC composites with different SiC percentages (1,2,3%) were produced by Accumulative Roll Bonding (ARB) process. In order to produce composite samples 60% reduction rolling were applied to the samples firstly and then rolled strips cutted out into two parts and again subjected to 50% reduction for 3 passes. Mechanical properties of samples were investigated. Creep tests were done at temperature and stress range about 250-350°C and 30-40 MPa respectively. According to the results, Al2024%SiC composite had higher hardness degree than the other composites because of appropriate adhesion of raw strips together due to lower volume of SiC powder in this composite and acceptable consistency of particles into the matrix. Moreover, creep life of this sample was higher than the other. It is obvious that the creep life of All composites produced were several times less than the Al2024-T3 original raw sample.
    Keywords: Aluminium, Composite, Reinforcement, Accumulative Roll Bonding, Creep
  • M. Mohammadpour, A. Momeni * Pages 167-178
    To investigate the behavior of the superalloy deformation behavior of GTD 111 casting, the hot-pressure tests were carried out at a temperature range of 950 -1100 ° C and strain rates of 1- 0.001 s-1. All of the flow curves showed a relatively linear tension increase to one peak point and then its descent to a strain of 0.5, and the region of steady state deformation with constant stress was not observed. This process was attributed to the control of dislocations by the dendritic structure and their amplification at peak point. Microstructural investigations showed that the hot work would break the structure of the dendritic network and create separate cells. An increase in the temperature of the hot work, resulted an increase in the decomposition of the structure and the achievement of larger cells coused by dissolution of broken dendritic particles. Also, with the increase in the rate of deformation at a given temperature, the decomposition rate of the dendritic network decreased and its elongation increased in the direction of the deformation. Using the fundamental constants of material, n, b and a were determined at the peak point. Also, with the help of the fundamental relationship of sinuses hyperbolic, the amount of activation energy at the peak and the strain of 0.4 samples was 947 kJ / mol and 890 kJ / mol, respectively. These results showed that the deformation activation energy decreases with increasing strain and breaking the dendritic structure into distinct cells.
    Keywords: superalloy, GTD-111, hot compression, activation energy
  • F. Ghasemy Piranloo, F. Bavarsiha *, S. Dadashian Pages 179-190
    The magnetic photocatalyst Fe3O4/SiO2/ZnO was synthesized by sol-gel method. For this purpose, in the first stage, Fe3O4 particles were prepared as the magnetic core of this composite and using the carbon recovery method. In the second stage, the coating of the SiO2 shell was performed using the tetraethyl orthosilicate (TEOS) precursor. In the end, the zinc oxide shell was deposited using a zinc hydrate nitrate precursor on the Fe3O4/SiO2 composite. The as-prepared nanostructures were characterized by environmental scanning electron microscopy analysis (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Vibrating Sample Magnetometer (VSM) and Energy Dispersive X-ray (EDX). FESEM and TEM results confirmed the coating of silica and zinc oxide on core particles and the Fe3O4/SiO2/ZnO magnetic photocatalyst was successfully prepared. The particle size mean of Fe3O4 was 300 nm approximately. The silica shell thickness was 25 nm, and the thickness of the zinc oxide shell was about a few nanometers approximately. The VSM results showed that coating of silica and zinc oxide shells reduced the saturation magnetization (Ms) of Fe3O4 powder so that the saturation magnetization decreased from 80/8 emu/g to 48/8 emu/g, which It is suitable for Magnetic Recovery. Photocatalytic properties of Fe3O4/SiO2/ZnO composite were studied on methylene orange degradation under UV light irradiation. Destruction of orange methylene was achieved 70%.
    Keywords: Zinc Oxide, magnetic, photocatalyst, silica, Core–shell structure