فهرست مطالب

مواد و فناوری های پیشرفته - سال پنجم شماره 4 (زمستان 1395)

مجله مواد و فناوری های پیشرفته
سال پنجم شماره 4 (زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/28
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمود سرکاری خرمی، محسن کاظمی نژاد، امیرحسین کوکبی صفحات 1-9
    ورق آلومینیوم 1050 تغییر شکل شدید یافته تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط مختلف فرآوری بدون نانوذرات در دمای اتاق و فرآوری به همراه نانوذرات در محیط نیتروژن مایع قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که پس از سه پاس فرآوری، توزیع مناسبی از نانوذرات در منطقه اغتشاش یافته حاصل می شود. هم چنین مطالعات پراش الکترون های بازگشتی (EBSD) از منطقه مذکور مبین این مساله است که در مقایسه با نمونه تغییرشکل شدید یافته و فرآوری شده بدون نانوذرات و در دمای اتاق، فرآوری به همراه نانوذرات و در محیط نیتروژن مایع از وقوع رشد دانه شدید در منطقه اغتشاش یافته جلوگیری به عمل می آورد و ساختار بسیار ریزدانه حاصل می کند. به علاوه، استفاده از نانوذرات و محیط خنک کننده تغییری در جهت گیری ترجیحی دانه ها و سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته ایجاد نمی نماید. بررسی ها حاکی از آن است که سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته، بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی پیوسته می باشد و در شرایط فرآوری در محیط نیتروژن مایع، تبلور مجدد دینامیکی ناپیوسته نیز به طور محدودی اتفاق می افتد. نتایج سختی سنجی نشان داد که استفاده هم زمان محیط خنک کننده و نانوذرات تاثیر چشمگیری بر بهبود خواص مکانیکی ناحیه اغتشاش یافته دارد.
    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، نانوذرات SiC، نیتروژن مایع، تبلور مجدد
  • میلاد فوقانی، علیرضا کلاهی، مهدی علی زاده، یحیی پالیزدار صفحات 11-17
    امروزه فولادهای نانوساختار بینیتی به دلیل خواص مکانیکی ویژه، از جمله استحکام، سختی بالا، چقرمگی قابل قبول و هم چنین هزینه های تولید نسبی پایین مورد توجه قرار گرفته اند. مشکل اصلی برای صنعتی شدن این نوع فولادها مدت زمان طولانی استحاله هم دمای بینیتی است که به موجب آن، زمان و هزینه های تولید افزایش می یابد. در این پژوهش برای کاهش زمان تولید و تسریع استحاله هم دمای بینیتی از فولاد کربن متوسط به جای فولاد پرکربن، و برای جلوگیری از رشد صفحات ضخیم از عملیات آستمپرینگ دومرحله ای استفاده شده است. برای انجام عملیات حرارتی، نمونه ها ابتدا در دمای 1000 درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه آستنیته شده و سپس در کوره حمام نمک قرار داده شدند تا در بازه های زمانی 1 تا 12 ساعت در دمای بین 250 تا 300 درجه سانتی گراد در طی یک یا دومرحله، استحاله هم دمای بینیتی انجام شود. نمونه ها تحت بررسی های ریزساختاری، آزمون کشش، سختی سنجی ویکرز و پراش پرتو ایکس قرار گرفتند. نتایج این تحقیق نشان داد که کاهش مقدار کربن و اعمال آستمپرینگ دومرحله ای به سبب کاهش زمان استحاله و هم چنین کاهش دمای استحاله در مرحله دوم، موجب می شود صفحات بینیتی هرچه ظریف تر شده و از تشکیل آستنیت های ناپایدار جلوگیری کند که این خود باعث بهبود خواص مکانیکی در این فولاد شد.
    کلیدواژگان: کربن متوسط، بینیت نانو ساختار، آستمپرینگ دومرحله ای، خواص مکانیکی
  • محمد محمودی، مصطفی علیزاده صفحات 19-28
    فرآیند «فعال سازی مذاب توسط کرنش (SIMA) » یک فرآیند نیمه جامد است که به منظور تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ ها به کار گرفته می شود. در این فرآیند، آلیاژ مورد نظر ابتدا تحت کرنش قرار می گیرد و سپس در دمای نیمه جامد به مدت مشخصی نگه داری می شود. در این پژوهش، از فرآیند SIMA برای تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ آلومینیوم 7075 استفاده شده و تاثیر چهار عامل مقدار کرنش، دمای اعمال کرنش، دمای نگه داری نیمه جامد (کسرحجمی مذاب) و زمان نگه داری نیمه جامد بر روی اندازه متوسط دانه ها و هم چنین ضریب شکل آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج نشان داد که نمی توان یک سازوکار خاص را برای گلبولی شدن دانه ها در فرآیند SIMA در نظر گرفت. بلکه با توجه به مقدار کسر حجمی مذاب و مقدار کرنش، سازوکار غالب متفاوت خواهد بود و بیشترین رقابت بین تبلور مجدد و ذوب داخلی دانه ها اتفاق می افتد. هم چنین نتایج نشان داد که در فرآیند SIMA ، درصد ازدیاد طول به طور قابل ملاحظه ای نسبت به حالت T6 افزایش می یابد در حالی که استحکام کاهش زیادی ندارد.
    کلیدواژگان: نورد، نیمه جامد، آلومینیوم 7075، ریز ساختار گلبولی
  • میلاد حسینی، بنیامین یارمند، یحیی پالیزدار، علی طیبی فرد صفحات 29-36
    در پژوهش حاضر ترکیب سیلیسید تنگستن با استفاده از پودرهای سیلیسیم و تنگستن توسط روش سنتز احتراقی فعال شده مکانیکی تولید شد و سپس، به کمک فرآیند جوش کاری قوسی تنگستن-گاز روی زیرلایه فولادی St37 روکش کاری گردید. بررسی فازهای تشکیل شده پس از زمان های مختلف آسیا نمودن پودرهای اولیه به کمک پراش پرتو ایکس مشخص گردید که بهترین زمان برای فعال سازی مخلوط پودرهای اولیه برای سنتز سیلیسید تنگستن h10 می باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از پوشش نمایانگر ساختاری شامل دو فاز زمینه غنی از آهن و دندریت های غنی از تنگستن و سیلیسیم است. اندازه گیری تغییرات سختی از سطح به عمق پوشش بیانگر افزایش چهار برابری سختی سطح از 200 به HV850 است که در نتیجه آن مقاومت به سایش زیرلایه بیش از شش برابر افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: سیلیسید تنگستن، سنتز احتراقی فعال شده مکانیکی، روکش کاری جوشی
  • نوید احمدی نسب، حسن حسنی کومله، شهرام تیموریان، مجتبی بیگ زاده، محمود کاظم زاد صفحات 37-44
    کورسیتین یک متابولیت گیاهی ایمن است که به عنوان عامل مهار کننده شیمیایی در مهار سلول های توموری و پیشرفت بسیاری از سرطان ها نقش موثر دارد. در این تحقیق به منظور بهبود کارایی و دسترسی زیستی مولکول کورسیتین از نانوحفرات مزوپور سیلیکا با پوشش کیتوسان به عنوان یک بیوپلیمر حساس به pH استفاده شد. برای این منظور ابتدا نانوحفرات مزوپور سیلیکا به روش سل-ژل سنتز شد. سپس، در یک محیط اسیدی با استفاده از گلیسیدیل اکسی پروپیل تری متوکسی سیلان، لایه ای از کیتوسان به دور نانوحفرات سیلیکا پوشش داده شد. برای مشخصه یابی نانوحامل سنتز شده از روش های مختلفی نظیر FESEM، BET وFTIR استفاده شد. نتایج FESEM و BET به ترتیب حاکی از اندازه ذرات و حفرات در محدوده نانومتر بود. هم چنین حضور پیک های موجود در آنالیزFTIR نشان داد که دارو با موفقیت در نانو حامل قرار گرفته است. از طرفی نتایج محاسبه ظرفیت بارگیری دارو در نانوحامل و هم چنین میزان رهایش دارو در دو pH اسیدی و فیزیولوژی بدن نشان داد نانوحامل از کارایی و پایداری مناسب در بارگیری و رهایش دارو برخوردار است. میزان سمیت سلولی فرمولاسیون دارویی در غلظت های مختلف بر روی رده سلولی سرطانی HeLa با کمک روش MTT بررسی شد. نتایج نشان داد میزان سمیت سلولی فرمولاسیون دارویی نسبت به داروی آزاد به شکل معناداری افزایش می یابد و مقدار IC50 در رده سلولی سرطانی HeLa از 58 میکرومولار برای کورسیتین آزاد به 36 میکرومولار برای کورسیتین بارگذاری شده در نانوحامل کاهش یافت. در نهایت، این تحقیق نشان داد نانوحامل مزوپورسیلیکا-کیتوسان قادر است به عنوان سیستم دارورسانی هوشمند و زیست سازگار برای انتقال داروی کورسیتین به سلول های سرطانی در نظر گرفته شود.
    کلیدواژگان: سیستم دارورسانی هوشمند، نانوحامل، فلاونوئید، سمیت سلولی، درمان سرطان
  • فاطمه پناهی، سیدمحمود ربیعی، سمیه غفاری، رضا شیدپور صفحات 45-52
    در سال های اخیر کامپوزیت های سیمانی بر پایه کلسیم سیلیکات ها برای کاربردهای پزشکی مورد توجه قرار گرفته اند. سیمان های کلسیم سیلیکاتی جزء دسته سیمان هایی هستند که در ترمیم ریشه دندان استفاده می شوند. هدف از انجام این پژوهش تهیه سیمان کامپوزیتی کلسیم سیلیکاتی جدیدی جهت حفظ و تقویت خواص مطلوب این سیمان ها می باشد. در این تحقیق، کامپوزیت سیمان دندانی بر پایه کلسیم سیلیکات تهیه گردید و اثر افزودن پلیمر زیست تخریب پذیر و زیست سازگار کیتوسان بر خواص گیرشی و ساختاری آن مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش از ترکیب کلسیم سیلیکاتی، دی کلسیم فسفات(DCP) و اکسید بیسموت(Bi2O3) به عنوان فاز پودری و از پلیمر کیتوسان به صورت محلول 2% حل شده در اسید استیک 1% به عنوان فاز مایع، استفاده گردید. هم چنین نمونه کنترل از طریق مخلوط کردن فاز پودری با آب مقطر به عنوان فاز مایع به دست آمد. براساس نتایج به دست آمده، با افزودن پلیمر کیتوسان، زمان گیرش سیمان کامپوزیتی از 51 دقیقه به 67 دقیقه تغییر یافت. هم چنین حضور کیتوسان باعث کاهش جزئی استحکام فشاری گردید. میزان زیست فعالی این سیمان ها به مدت 14 روز در محلول شبیه سازی بدن(SBF ) مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها در قبل و بعد از غوطه وری در محلول SBF، توسط دستگاه SEM مورد بررسی ریزساختاری و توسط دستگاه XRD مورد شناسایی فازی قرار گرفتند. ترکیب سیمان در قبل از غوطه وری شامل فازهای اولیه (فازهای کلسیم سیلیکاتی و کلسیم فسفاتی) بود که با گذشت 14روز غوطه وری در محلولSBF، به فازهای لایه ای شکل هیدروکسی آپاتیت تبدیل شدند و افزودن کیتوسان، تاثیری بر تشکیل فاز نهایی آپاتیت نداشته است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، سیمان کلسیم سیلیکاتی، کیتوسان، سیمان دندانی، آپاتیت
  • داود صالحی دولابی، محمدرضا رحیمی پور، مهدی علیزاده، محمد مهدی هادوی، محمدرضا واعظی صفحات 53-63
    پوشش های MCrAlY نقش ویژه ای در چگونگی عملکرد موتورهای توربینی دارند. نقش اصلی این پوشش ها مقاومت در برابر اکسایش است، بنابراین مطالعات گسترده ای در شناخت سازوکار اکسایش این پوشش ها صورت گرفته است. علی رغم اهمیت ویژه مراحل ابتدایی اکسایش، تاکنون چندان به آن پرداخته نشده است. در تحقیق حاضر اثر اسپلت های سطحی بر سازوکار مراحل اولیه اکسایش پوشش CoNiCrAlY مطالعه گردید. نتایج تجربی نشان می دهد که پوسته اکسیدی تولید شده بر روی اسپلت ها در لحظات اول اکسایش دارای مقادیر قابل توجهی از عناصر سنگین (کبالت، کروم و نیکل) است، که به تدریج با نفوذ آلومینیوم به سطح پوشش، با اکسید غنی از آلومینیوم جایگزین می شود. نفوذ آلومینیوم به سطح پوشش در زمان های طولانی تر، علاوه بر افزایش ضخامت پوسته اکسیدی، منجر به تخلیه سطح اسپلت از فاز β نیز می شود که این موارد به ترتیب می تواند باعث ایجاد ترک و رشد موضعی اکسید شود. در نهایت، به علت نسبت زیاد سطح به حجم اسپلت و محدودیت آلومینیوم موجود در آن (بالاخص اسپلت های فاقد اتصال مناسب)، سرعت اکسایش و تخریب اسپلت ها به طور مشهودی بیشتر از دیگر سطوح پوشش است.
    کلیدواژگان: اسپلت های سطحی، CoNiCrAlY، مرحله اول اکسایش، HVOF، اکسیدهای مخلوط
  • مسعود سبزی، احمد منشی صفحات 65-74
    در این پژوهش به بررسی تاثیر عنصر آلیاژی آلومینیوم بر KIC و ac فولاد هایپریوتکتوئید هادفیلد با استفاده از نتایج آزمایش ضربه پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا دو بلوک از فولاد هادفیلد (Al 0% و Al 68/1%) به وسیله ی کوره القایی ریخته گری شدند. سپس، هر دو بلوک تحت عملیات حرارتی آستنیته در دمای °C1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفته و بلافاصله در حمام آب خالص سریع سرد شدند. در مرحله ی بعد، آزمایش های کشش تک محوره، سختی سنجی به روش ویکرز و ضربه ی شارپی بر روی هر دو نمونه در دمای محیط انجام شد. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و برای بررسی سطوح شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. سپس، برای بررسی KIC و ac از روابط تجربی بین چقرمگی شکست و نتایج آزمایش ضربه شارپی، استفاده گردید. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد که با افزایش میزان آلومینیوم در ترکیب شیمیایی فولاد آستنیتی منگنزدار هادفیلد، اندازه دانه های آستنیت از 9/111 به 5/142 میکرومتر افزایش یافته است. نتایج آزمایش کشش، سختی و ضربه بیانگر افزایش استحکام تسلیم، افزایش سختی، کاهش کرنش شکست و انرژی ضربه فولاد هادفیلد در اثر افزودن آلومینیوم به ترکیب آن بود. محاسبات چقرمگی شکست و طول ترک بحرانی برای فولاد هادفیلد نشان داد که افزودن آلومینیوم به ترکیب آن منجر به کاهش چقرمگی شکست از 7/163 به (Mpa.(m)1/2)5/104 و کاهش طول ترک بحرانی در سطح از 014/0 به m007/0 میشود.
    کلیدواژگان: فولاد هادفیلد، KIC و ac، عملیات حرارتی، آزمایش های مکانیکی، ریزساختار
|
  • Mahmoud Sarkari Khorrami, Mohsen Kazeminezhad, Amir Hosein Kokabi Pages 1-9
    The severely deformed 1050-aluminum sheet was processed by friction stir processing (FSP) at different conditions of processing without nanoparticles in the ambient temperature and with SiC nanoparticles in the liquid Nitrogen medium. Microstructural assessments indicated that the appropriate distribution of SiC nanoparticles was obtained after 3-passes of FSP. In addition, electron backscattered diffraction (EBSD) analysis manifested that using nanoparticles along with the liquid Nitrogen medium during FSP was able to prevent the intense grain growth in the stir zone which occurred in the case of FSP without nanoparticles in the ambient temperature. Neither the orientation of grains nor the mechanism of grain formation in the stir zone was different comparing two mentioned FSP conditions. The mechanism of grain formation in the stir zone was determined to be dynamic recovery (DRV) and continuous dynamic recrystallization (CDRX) phenomena. However, discontinuous dynamic recrystallization (DDRX) mechanism was also evident in the limited extent in the case of FSP with SiC nanoparticles in the liquid Nitrogen medium. The microhardness results showed that the simultaneous use of SiC nanoparticles and liquid Nitrogen medium during FSP caused to the significant improvement in the mechanical properties of the stir zone.
    Keywords: Severe plastic deformation, Friction stir processing, SiC nanoparticles, Liquid Nitrogen, Recrystallization.
  • Milad Foughani, Alireza Kolahi, Mehdi Alizadeh, Yahya Palizdar Pages 11-17
    Special mechanical properties of nano structure bainitic steel such as high tensile strength, hardness, toughness and low manufacturing cost have attracted considerable attention in the past few years. However, the main problem for this type of steels to be industrialized, long austempering process period which increases production costs. In this research, in order to accelerate the bainitic transformation, carbon concentration was decreased and two steps austempering process was employed to prevent the bainite laths thickening. Specimens were austenetized at 1000 ?C for 15 min and were kept in the salt bath between 1-12 hours at temperatures in the range of 250-300?C in one step or two step bainite transformation. Standard metallography, XRD and scanning electron microscopy techniques were utilized for the microstructural characterization and the tensile and hardness test were employed for mechanical properties evaluation. The obtained results show that two steps austempering process and lower carbon concentration lead to lower austempering period as well as formation of more stable retained austenite which results in higher mechanical properties.
    Keywords: Medium Carbon Steels, Nanostructure Bainite, Two Steps Austempering, Mechanical Properties
  • Mohammad Mahmodi, Mostafa Alizadeh Pages 19-28
    Strain Induced Melt Activation (SIMA) process, is a semi-solid process to create globular grains in alloys. In this process, after applying a desired strain, the sample is heated up to semi-solid region and is hold for a desired time. In the present study, SIMA process was applied to form globular microstructure in 7075-Al alloy. The effects of strain value, strain temperature, semi-solid holding time and semi-solid holding temperature on the average grain size and shape factor were investigated. Optical and scanning electron microscopes were used to investigate the microstructure. The results revealed that, it is not possible to introduce a distinguished mechanism for generating the globular grains; while depending on the liquid fraction and strain value, there is a competition between recrystallization and internal melting of grains. Also, the results depicted that, in the SIMA process, the elongation would be increased with respect to T6 condition; while there is no considerable reducing in the strength.
    Keywords: Rolling, Semi-Solid, Al-7075, Globular Microstructure
  • Milad Hoseini, Benyamin Yarmand, Yahya Palizdar, Ali Tayebifard Pages 29-36
    In this research tungsten silicide powder was successfully produced from tungsten and silicon powders using mechanically activated self-propagating high temperature synthesis and then cladded on St37 substrate by gas-tungsten arc welding method. X-Ray diffraction analysis showed that the best milling time for activation of elemental powders was 10 h. Microstructure evaluation of coating by scanning electron microscope demonstrated that tungsten silicide mainly dispersed in dendrite phase and inter-dendritic phase rich from Iron. Hardness measurements revealed that the surface hardness of substrate increased from 200 to 850 HV. The wear resistance of substrate was improved by six fold via increasing surface hardness.
    Keywords: Tungsten silicide, Mechanically activated self-propagating high temperature synthesis, Cladding
  • Navid Ahmadi Nasab, Hassan Hassani Kumleh, Shahram Teimourian, Mojtaba Beygzadeh, Mahmood Kazemzad Pages 37-44
    Quercetin is a safe herbal metabolism which has effective role on inhibition of tumor cells and growth of many types of cancers. In this study to improve the efficiency and bioavailability of Quercetin molecule, Chitosan-functionalized nanoporous mesoporous Silica was used as a pH-sensitive biopolymer. For this purpose, at first nanoporous Mesoporous silica was synthesized by sol-gel method; then Chitosan layer was coated on nanoporous of silica using GPTMS in an acidic medium. Different analysis methods such as FESEM, BET and FTIR were used to characterize the synthesized nanocarrier. FESEM and BET analysis results demonstrated nanometric sizes of particles and porosities. FTIR analysis picks showed successful drug loading on nanocarrier. On the other hand, calculation of drug loading content and encapsulation efficiency in acidic and physiologic pH, illustrated that nanocarrier has suitable performance and stability for drug loading and release. Cytotoxicity of as-drug formulation in different concentrations was investigated by MTT assay on HeLa cells. The results showed that cytotoxicity of as-drug formulation increased in comparison to free drug and IC50 value of HeLa cells decreased from 58 M for free Quercetin to 36 M for loaded Quercetin. Eventually this study showed Chitosan-functionalized Mesoporous Silica nanocarrier could be considered as a smart and biocompatible drug delivery system to carry Quercetin drug for cancer cells treatment.
    Keywords: Smart Drug Delivery System, Nanocarriers, Flavonoid, Cytotoxicity, Cancer Treatment
  • Fateme Panahi, Sayed Mahmood Rabiee, Somayeh Ghaffari, Reza Shidpoor Pages 45-52
    Abstract In recent years, cement composites based on calcium silicate have been more generally considered for medical applications. Calcium silicate Cement are among the categories that are used in dental root canal treatment. The aim of this study is to make new calcium silicate cement to preserve and strengthen desirable properties of this type of cements. In this study, composite dental cement based on calcium silicate was prepared. Then effect of adding biodegradable and biocompatible polymer such as chitosan on setting properties and its structure were studied. In this study, a combination of calcium silicate, dicalcium phosphate (DCP) and bismuth oxide (Bi2O3) as powder phase and 2% solution of the chitosan dissolved in 1% acetic acid solution as liquid phase, was used. As well as control sample was obtained by mixing the powder with distilled water as the liquid phase. Based on the obtained results, setting time of composite cement was changed from 51 to 67 minutes by adding chitosan polymer. Presence of chitosan also reduced the compressive strength a little. the bioactivity of the cement were studied in a solution of simulated body (SBF) for 14 days. the samples were analyzed by SEM to identify the microstructure and by XRD to determine crystal structure. The composition of cement before incubation in SBF was included early phases (phase calcium silicate and calcium phosphate) that after 14 days of immersion in SBF, they were converted to layer-shaped hydroxy apatite and the presence of chitosan had not any influence on the final phase of hydroxy apatite.
    Keywords: Composite, Calcium silicate cement, Chitosan, Dental cement, Apatite
  • Davoud Salehi Doolabi, Mohammad Reza Rahimipour, Mehdi Alizadeh, Seyed Mohammad Mehdi Hadavi, Mohammad Reza Vaezi Pages 53-63
    Abstract MCrAlY coatings possess important role on the performance of turbine engines. Their main application is resistance to high temperature oxidation. Although the oxidation mechanism of these coatings were studied by other researchers, there is lack of published papers on the early stage of this phenomenon. In this project, the effect of surface splats produced during HVOF process on early stage oxidation mechanism of the CoNiCrAlY coating was studied in terms of both oxidation time and adhesion characteristics of splats to the coating surface. The experimental results showed that in the first oxidation moments, the oxide layer which forms on the splats is composed of significant amount of heavy metals (Ni, Co and Cr). By gradual aluminum diffusion to the coating surface, a rich aluminum oxide is replaced by the heavy element oxides. Diffusion of Al to the surface of coating over time in addition to increasing the thickness of oxide layer could also cause depletion of ? phase from splats surface. These two resulted in the formation of crack in the coating and local oxide growth (spinel oxide in nodular shape), respectively. Consequently, the oxidation rate of areas covered by splats was much higher than the coating surface areas without splats due to high ratio of surface area to volume of splats and limited aluminum reservoir in the splats (specially for splats with poor bonding to the surface).
    Keywords: Surface splats, CoNiCrAlY, Early Stages of Oxidation, HVOF, spinel oxides
  • Masoud Sabzi, Ahmad Monshi Pages 65-74
    In this study, effect of aluminum alloying element on KIC and ac of Hadfield hypereutectoid steel was investigated by using the impact test results. For this purpose, initially 2 casting blocks were prepared from Hadfield steel (without addition of Al and with 1.68 wt% Al) by using coreless induction furnace. After casting, all blocks were austenitized in 1100C for 2 hours and immediately quenched in pure water. In the next step, uniaxial tensile test, Vickers hardness test and Charpy impact test were applied on specimens at room temperature. Evaluation of microstructures were conducted by optical microscopy and the fractured surfaces were observed by scanning electron microscope. The results of impact tests and fracture toughness empirical relationships were used to evaluate the KIC and ac of the Hadfield steel. The optical microscopy images indicated that by increasing the amount of aluminum in the chemical composition of Hadfield manganese austenitic steel, austenite grains size increased from 111.9 to 142.5 micrometer. The results of tensile test, hardness test and impact test represents an increase in yield strength and hardness, and reduction of failure strain and impact energy of Hadfield steel because of adding aluminum to its composition. Calculations of fracture toughness and critical crack length for Hadfield steel showed that the addition of aluminum to steel leads to reduction of fracture toughness from 163.7 to 104.5 Mpa.(m)1/2 and reduced the critical crack length at surface from 0.014 to 0.007m.
    Keywords: Hadfield steel, KIC, ac, heat treatment, mechanical tests, microstructure