فهرست مطالب

مجله علوم و فناوری جوشکاری ایران
سال نهم شماره 2 (پیاپی 17، پاییز و زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/11
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمد بزرگمهر، علی حیدری، کامران امینی*، محسن لوح موسوی، فرهاد غروی صفحات 1-14

    در مطالعه حاضر از فرایند اصطکاکی اغتشاشی(FSP) برای تولید کامپوزیت هیبریدی سطحی Al/ZrO2/ZrSiO4 در سرعت چرخش ثابت 1400 دور بر دقیقه و سرعت های پیشروی 20، 25، 5/31 و 40 میلی متر بر دقیقه استفاده گردید. لذا هدف از مطالعه مذکور بررسی تاثیر سرعت پیشروی ابزار بر ریزساختار، سختی و رفتار سایشی کامپوزیت هیبریدی سطحی فوق الذکر و مقایسه آن با آلومینیوم 5052 خام است. بررسی ها نشان داد، در اثر عملیات FSP یک ساختار ریزدانه ایجاد می گردد که با حضور ذرات ZrO2 و ZrSiO4 سختی و مقاومت سایشی نمونه ها در مقایسه با نمونه خام بهبود می یابد. همچنین نتایج نشان داد، در بین نمونه های FSP شده، نمونه با سرعت پیشروی 20 میلی متر بر دقیقه دارای بالاترین سختی و مقاومت سایشی است. دلیل این موضوع آنست که در این نمونه بدلیل سرعت پیشروی کمتر در مقایسه با سایر نمونه ها، گرمای بیشتری ایجاد شده که منجر به توزیع مناسب تر و ریزشدن بیشتر ذرات گردیده است. بنابراین در نمونه با سرعت پیشروی 20 میلی متر بر دقیقه، سختی و مقاومت سایشی در مقایسه با نمونه خام به ترتیب %3/27 و %9/68  افرایش می یابد. همچنین بررسی سطوح سایش نمونه ها نشان داد مکانیزم سایش در نمونه خام سایش چسبان قوی است که در اثر عملیات FSP و کامپوزیت سازی سطوح بدلیل ریز شدن دانه ها و افزایش سختی، مکانیزم سایش به چسبان ضعیف تبدیل شده است، لذا مقاومت به سایش نمونه های FSP بهبود یافته است.

    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت هیبریدی سطحی، سرعت پیشروی، اصلاح سطح، ذراتZrO2 و ZrSiO4
  • محمدرضا برهانی، محمد رجبی*، رضا شجاع رضوی، روح الله جماعتی صفحات 15-25

    بازسازی قطعات به وسیله رسوب نشانی مستقیم لیزری می تواند تلفیقی از خواص مقاومت به سایش بالا، چقرمگی مناسب و مقاومت مطلوب در برابر خوردگی را ایجاد نماید. در این پژوهش خواص سایشی روکش پودر اینکونل 625 روی زیرلایه هم جنس بررسی شد؛ بدین منظور از آزمون سایش دمای محیط و دمای بالا استفاده و کاهش جرم، ضریب اصطکاک، عرض و عمق نفوذ سایش اندازه گیری شد. جهت ارزیابی سطح سایش یافته از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم طیف سنجی پراش انرژی استفاده شد. نتایج نشان داد؛ کاهش جرم ناشی از سایش روکش اینکونل 625 در مقایسه با زیرلایه اینکونل 625 به ترتیب 7 و 52  درصد در سایش دمای 25 و 620 درجه سانتیگراد کاهش یافت. مکانیزم سایش دمای محیط پوشش عمدتا خراشان و مکانیزم سایش دما بالای آن  عمدتا چسبان است.

    کلیدواژگان: رسوب نشانی مستقیم لیزری، اینکونل 625، خواص سایشی، ضریب اصطکاک
  • آریا اعتمادی، مسعود کثیری عسگرانی*، حمیدرضا بخششی راد، مجتبی صادقی گوغری صفحات 27-38

    در این تحقیق اتصال غیرمشابه آلیاژ زیست تخریب پذیر AZ31 به آلیاژ تیتانیومی Ti-6Al-4V به روش جوشکاری اصطکاکی چرخشی و با هدف نهایی ساخت پین یا پیچ دو جنسی ارتوپدی مورد بررسی وارزیابی قرار گرفت. از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی ریزساختار، از پراش پرتو ایکس برای آنالیز فازی و از دستگاه آزمون پیچش و دستگاه ریز سختی سنج برای بررسی خواص مکانیکی و از آزمایش پلاریزاسیون تافل و امپدانس الکتروشیمیایی برای بررسی مقاومت خوردگی استفاده شد. در عملیات جوشکاری، سرعت دورانی 1100، 1200 و 1300 دور بر دقیقه و زمان اصطکاک 2 و 4 ثانیه به عنوان پارامترهای متغیر، و دو پارامتر فشار اصطکاک و فشار فورج به ترتیب به میزان 50 و 40 مگاپاسکال به عنوان پارامترهای ثابت در نظر گرفته شدند. بررسی ریزساختار منطقه اتصال نشان داد که در قسمت آلیاژ تیتانیوم تقریبا هیچ گونه تغییر شکلی وجود ندارد، اما در سمت منیزیم بیشترین میزان تغییر شکل و با فاصله گرفتن از خط اتصال به ترتیب، منطقه اتصال(CZ)، منطقه تغییر شکل جزیی (PDZ)، منطقه متاثر از عملیات ترمومکانیکی(TMAZ)ومنطقه تبلور مجدد دینامیکی (DRX) قابل مشاهده می باشند. تشکیل ترکیبات بین فلزی مانند Mg2AlZn، Ti3Al و همچنین ریز شدن دانه ها باعث افزایش سختی ناحیه منیزیم مجاور خط اتصال تا 150 ویکرز شد.  نتایج آزمون پیچش نشان داد نمونه جوشکاری شده در شرایط سرعت دوران 1200 دور بر دقیقه و در زمان اصطکاک 4 ثانیه دارای بالاترین میزان استحکام برشی و به مقدار 5/81 مگاپاسگال و همچنین دارای بالاترین مقاومت به خوردگی در بین سایر نمونه ها می باشد.

    کلیدواژگان: آلیاژ منیزیمی AZ31، آلیاژ تیتانیومی Ti-6Al-4V، جوشکاری اصطکاکی، ریز ساختار، استحکام پیچشی، خوردگی
  • محمدرضا حاجیها، علی فرزادی*، سید علی صمدانی اقذم، امیرحسین شعبان زاده، سحر رمضانی صفحات 39-51

    آلیاژهای سری 5xxx و 6xxx از پرکاربردترین آلیاژهای آلومینیوم در صنایع مختلف از جمله صنایع خودرو، کشتی سازی و هواپیمایی است. در این پژوهش اتصال دو آلیاژ AA6061-T6 و AA5052-H12 در چهار سرعت انتقالی 60، 90، 120 و 180 میلی متر بر دقیقه و سه سرعت چرخشی 600، 800 و 1000 دور بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها در شرایطی انجام شد که هر کدام از دو آلیاژ در دو سمت پیشرونده و پسرونده قرار گرفته باشد. نتایج این بررسی ها نشان داد که بیشترین استحکام کششی در شرایطی است که نمونه AA5052 در سمت پیشرونده قرار گرفته و سرعت انتقالی 90 میلی متر بر دقیقه و سرعت چرخشی 600 دور بر دقیقه باشد و در این حالت مقدار استحکام نهایی کششی برابر با 197 مگاپاسکال است. علاوه بر این نتایج این تحقیق نشان داد که به طور کلی با افزایش سرعت انتقالی در سرعت چرخشی ثابت استحکام کششی کاهش و با افزایش سرعت چرخشی در سرعت انتقالی ثابت، استحکام کششی افزایش می یابد. علاوه بر این از مقاطع تمام نمونه ها بررسی میکروسکوپی و ماکروسکوپی به عمل آمد و نواحی و عیوب مختلف بررسی شد. با توجه به بررسی های انجام شده بر ریزساختار، اندازه دانه ها در دکمه جوش نسبت به فلز پایه، HAZ و TMAZ کاهش یافت. اندازه دانه در HAZ در تمامی نمونه ها بیشترین مقدار را نسبت به مناطق دیگر دارد و این سبب کاهش استحکام جوش در این منطقه شود.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصکاکی اغتشاشی، آلیاژهای آلومینیم، سری 5000، سری 6000، خواص مکانیکی
  • پدرام چمنی، حامد ثابت*، محسن قنبری حقیقی صفحات 53-64

    به منظور بررسی تاثیر پارامترهای سرعت چرخشی و زاویه ابزار بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال آلیاژ AZ91 منیزیم به تیتانیوم خالص تجاری،  ورق هایی در ابعاد 4×26×100 میلیمتر آماده سازی شدند. پارامترهای متغیر در این مطالعه سرعت چرخشی (800، 1200 و 2500 دور بر دقیقه) و زاویه ابزار (5/0، 1 و 3 درجه) تعیین شده و سرعت پیشروی ثابت و برابر 32 میلیمتر بر دقیقه در نظر گرفته شد. پس از اجرای جوشکاری نمونه ها جهت انجام بررسی های ریزساختاری و خواص مکانیکی (سختی و کشش) بر طبق استاندارد مربوطه آماده سازی شدند. بررسی های ریزساختاری نشان داد که ساختار ناحیه جوش CP-Ti/AZ91 شامل دانه های کشیده آلفا بوده و ریزساختار منطقه اختلاط یافته در سمت آلیاژ منیزیم شامل دانه های هم محور α - منیزیم همراه با ترکیبات بین فلزی Mg17Al12 در زمینه می باشد. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان داد که بیشترین مقدار استحکام کششی (160 مگاپاسکال) مربوط به سرعت چرخشی 2500 دور بر دقیقه و زاویه پین 1 درجه می باشد. همچنین مشخص شد که سرعت چرخشی 800 دور بر دقیقه همراه با سرعت پیشروی 32 میلیمتر بر دقیقه جهت جوشکاری نمونه های AZ91 به تیتانیوم خالص تجاری مناسب نبوده بطوری که این نمونه ها در حین فرایند آماده سازی دچار شکست شدند. از طرفی مشاهده شد که افزایش زاویه ابزار نسبت به قطعه کار در ابتدا منجر به افزایش استحکام قطعه از 141 مگاپاسکال به 160 مگاپاسکال شده و سپس تا 132 مگاپاسکال کاهش می یابد. از طرف دیگر نتایج حاصل از آزمون سختی سنجی ویکرز نشان داد که عدد سختی منطقه جوش به طور میانگین برابر 173 ویکرز بوده  و از سختی آلیاژ AZ91 (61 ویکرز) بیشتر و به سختی آلیاژ تیتانیوم (167 ویکرز) نزدیک می باشد.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، آلیاژ AZ91، تیتانیوم خالص تجاری، سرعت چرخشی
  • رامین مهدی زاده، سید علی اصغر اکبری موسوی*، سعید مهدی پور صفحات 65-75

    در این پژوهش، اتصال غیرهمجنس ابرآلیاژ نایمونیک 75 به مونل 400 با ضخامت 1 میلی متر به روش جوشکاری لیزر ضربانی Nd:YAG مورد پژوهش قرار گرفت. با آزمون های میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی، پراش پرتو ایکس، میکرو سختی سنجی و آزمون کشش خواص مکانیکی اتصال بررسی شد. در مورد جوشکاری غیرهمجنس ابر آلیاژ نایموینک 75 به مونل400 عیوبی مانند ترک ذوبی و تخلخل در نمونه های جوشکاری شده مشاهده شد که با افزایش دمای پیشگرم و کاهش حرارت ورودی این عیوب رفع شدند. نتایج نشان داد، برای رسیدن به عمق نفوذ مناسب، ولتاژ، پهنای زمانی ضربان، بسامد ضربان و سرعت جوشکاری به ترتیب 500 ولت، 9میلی ثانیه، 3 هرتز و 0.9 میلیمتر بر ثانیه انتخاب شود. همچنین بررسی های انجام شده نشان می دهد که ساختار حاصل از جوشکاری، از زمینه آستنیتی حاوی دندریت های ستونی و در برخی مناطق سلولی تشکیل شده است. خصوصیات مکانیکی فلزجوش، پس از اتصال کاهش یافته و جدایش موجب تغییر در مقدار عناصر و پیدایش ترکیبات بین فلزی در فواصل بین دندریت ها و سلول ها می گردد. همه نمونه های غیرهمجنس در آزمون کشش از ناحیه فلز جوش دچار شکست گردیدند.

    کلیدواژگان: جوشکاری غیرهمجنس لیزر ضربانی، ابرآلیاژ نایمونیک 75، مونل400، دندریت های ستونی و هم محور
  • الهه منصوری، حمید خرسند* صفحات 77-92

    آلیاژهای  آنتروپی بالا بدلیل دارا بودن خواص عالی به ویژه برای کاربرد به عنوان فلزات پرکننده در لحیم کاری سخت مناسب هستند. در مطالعه حاضر، سه پودر با ترکیب CoxCrxCuxFexMnxNix (X درصد اتمی عنصر) با استفاده از ضوابط این آلیاژها و همچنین نرم افزار JMATPRO طراحی گردید. مرحله بعد با استفاده از آلیاژسازی مکانیکی، نانو پودر پرکننده سنتز شد و توسط آزمون آنالیز اشعه ایکس (XRD) مشخصه یابی و اثر ترکیب پرکننده بر رفتار حرارتی آلیاژ، مطالعه شد. سپس پرکننده در لحیم کاری سخت سوپر آلیاژ اینکول 600 مورد استفاده قرار گرفت، رفتار انجماد تک فازی و عدم وجود بور و سیلیکون در پرکننده آنتروپی بالا منجر به ایجاد یک ریزساختار پیوسته بدون اجزای یوتکتیک یا فازهای شکننده در فصل مشترک لحیم کاری سخت گردید. بدین ترتیب آزمون استحکام برشی انجام شده وMPa  545 در بین سه ترکیب پرکننده، بالاترین استحکام برشی بود که بدست آمد. در لحیم هایی که از فلز پرکننده معمولی استفاده می کنند، انجماد همدما ناقص و متعاقب آن انجماد حرارتی مایع باقی مانده منجر به ایجاد فازهای شکننده می شود که در سراسر ریزساختار توزیع می شوند. عدم استفاده از ترکیبات پایین آورنده نقطه ذوب در پرکننده با هدف اتصال سوپر آلیاژ پایه نیکل، گامی مهم در کاهش فرایندهای بعدی لحیم کاری تلقی می شود.

    کلیدواژگان: آلیاژهای آنتروپی بالا، لحیم کاری سخت، پر کننده
  • مسعود مصلایی*، امین حسین مرشدی صفحات 93-102

    در این تحقیق، بهینه سازی قابلیت شبکه عصبی مصنوعی (ANN) به منظور پیش بینی استحکام کششی و ازدیاد طول نسبی اتصالات ایجاد شده بر Al-5083 توسط فرایند جوشکاری همزنی اصطکاکی (FSW) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور با تغییر پارامترهای موثر بر کارایی ANN از قبیل تعداد لایه ها و تعداد نورون های لایه های مخفی، نوع تابع انتقال بین لایه ها، الگوریتم یادگیری و غیره، شبکه عصبی کارآمد برای پیش بینی خواص کششی اتصالات FSWed-Al-5083 تعیین گردید. بررسی های انجام شده آشکار نمود که شبکه عصبی پرسپترون با دو لایه پنهان و تعداد 17 نورون، الگوریتم آموزش لونبرگ-مارکوارت و تابع انتقال Logsig برای لایه های میانی و تابع تبدیل Tansig برای لایه خروجی، کارآمدترین شبکه عصبی برای پیش بینی مورد نظر است. شبکه مذکور دارای ساختار بهینه براساس کمینه مقدار خطای میانگین مربعات 05/0، بیشینه ضریب همبستگی کل 93/0 و رگرسیون خط با زاویه 45 درجه بین مقادیر واقعی و پیش بینی شده می باشد. در نتیجه این شبکه از کارایی مطلوبی برای آموزش، تعمیم و برآورد استحکام کششی و ازدیاد طول نسبی Al-5083 اتصال FSW داده شده برخوردار است.

    کلیدواژگان: Al-5083، FSW، استحکام، سرعت چرخش، سرعت پیش روی، شبکه عصبی مصنوعی
  • امیررضا اردلانی، همام نفاخ موسوی* صفحات 103-113

    در این پژوهش به بررسی پارامترهای دما و زمان بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرهمجنس فولاد PH4-17 و آلیاژ Ti-6Al-4V با فلزپرکننده BNi-2 و به روش لحیمکاری سخت پرداخته می شود. ریزساختار اتصال با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی و خواص مکانیکی اتصال نیز با تست کشش - برش و میکروسختی مورد ارزیابی قرار می گیرند. مشاهده می شود که در دمای ثابت C°1050، افزایش زمان از 15 به 30 دقیقه باعث کاهش استحکام برشی از 66/34 به 39/29 مگاپاسکال می شود. وجود ترکیبات ترد بین فلزی مانند  NiTi2 و FeTi2، باعث شکست ترد و کاهش استحکام می شوند. در زمان ثابت 15 دقیقه، افزایش دما باعث می شود که استحکام از 66/34 به 46/38 مگاپاسکال افزایش یابد. همچنین افزایش دما- زمان باعث افزایش پهنای ISZ تشکیل شده در اتصالات در سمت فلزپرکننده Ti-6Al-4V از 40/41 به 48/81 میکرون می شود. افزایش دما- زمان همچنین موجب نفوذ بیشتر بور به فصل مشترک فولاد- فلزپرکننده شده که ترکیبات بورایدی مختلفی را تشکیل می دهد و باعث عریض تر شدن این ناحیه می شود.

    کلیدواژگان: لحیمکاری سخت، ریزساختار، خواص مکانیکی، فولاد PH4-17، Ti-6Al-4V
  • اسماعیل گنجه، علی کفلو*، کورش شیروانی صفحات 115-128

    در این مقاله، خواص مکانیکی اتصال فاز مایع گذرا (TLP) بین Hastelloy X به ترکیب بین فلزیNi3Al در محدوده دمایی 900-800 مورد بررسی قرار گرفت. ریزساختار اتصال توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مطالعه شد. همچنین جهت بررسی تغییرات فازی در دماهای مختلف نیمه اتصال، از آزمون XRD دما بالا بهره گرفته شد. طبق مشاهدات میکروسکوپی، مقطع اتصال از سه منطقه متاثر از نفوذ، انجماد همدما و انجماد غیر همدما تشکیل شده بود که با افزایش دما و زمان فرایند، ناحیه انجماد همدما متشکل از محلول جامد غنی از نیکل در عرض ریزساختار گسترش یافت. استحکام اتصال بهینه در دمای °C1100 و زمان 180 دقیقه برابر با 4.5 ± 355 مگاپاسکال به دست آمد. استحکام برشی گرم در دماهای 800 و 900 به ترتیب به 1 ± 36.5 و 1 ± 20.5 مگاپاسکال اندازه گیری شد. شکست در سمت ترکیب بین فلزی در هر دو دمای آزمون به علت حضور حفرات انقباضی در حین مرحله انجماد ترکیب بین فلزی رخ داد.

    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ Hastelloy X، ترکیب بین فلزی Ni3Al، استحکام، اتصال، ریزساختار
  • سید حمید هاشمی، رضا وفایی، سید رضا شجاع رضوی* صفحات 129-141

    با توجه به کاربرد فولاد 316 در تجهیزات حمل ونقل، فضایی و شیمیایی، افزایش عمر و بازسازی آن مورد تقاضای این صنایع است. در این پژوهش تاثیر چگالی انرژی لیزر بر ریزساختار و مشخصات هندسی شامل عرض، ارتفاع و آمیختگی روکش حاصل از رسو ب نشانی استلایت6 روی زیرلایه فولاد316 موردبررسی قرار گرفت. طراحی آزمایش با تغییرات چگالی انرژی از 40 تا 116 ژول بر میلی متر و تغییرات نرخ پودر در سطوحی بین 12 تا 20 گرم بر دقیقه انجام شد. برای ارزیابی نمونه ها از تصاویر میکروسکوپی نوری، الکترونی و آنالیز طیف سنجی پراش انرژی استفاده شد. نتایج نشان داد در ناحیه فصل مشترک با افزایش چگالی انرژی در نرخ پودرهای مختلف ابعاد بازوهای دندریتی اولیه  از 5/1 میکرومتر با افزایش2 برابری به حدود 3 میکرومتر افزایش می یابد. به عبارت دیگر سرعت سرد شدن 2 برابر می شود. افزایش چگالی انرژی از 40 به 75 ژول بر میلی متر منجر به کاهش نسبت کبالت به کروم (موثر در خواص سایشی) از 2 به 7/0 و همچنین کاهش نسبت کبالت به آهن (کنترل کننده استحاله آلوتروپیک) از 35 به 3 در ناحیه دندریتی شد؛ این مسیله نشان دهنده نقش بسیار مهم چگالی انرژی بر ریزساختار و تحولات فازی است.

    کلیدواژگان: فولاد زنگ نزن آستنیتی 316، استلایت6، روکش کاری لیزری، چگالی انرژی، ریزساختار
  • محمدناصر صدرایی فر، فرهاد کلاهان* صفحات 143-153

    در این مقاله ما از روش تیگ فعال با استفاده از ارتعاش فراصوت (UV) برای جوشکاری فولادL316 استفاده کردیم. در طی فرآیند جوشکاری الکترود تنگستن و گاز بی اثر فعال (A-TIG) امواج صوتی با شدت بالا توسط یک ژنراتور اولتراسونیک فرکانس بالا با فرکانس کاری بهینه 3/20 کیلوهرتز و دامنه ارتعاش 8 میکرومتر، تولید شده و به حوضچه جوش مذاب که با نانوذرات SiO2 به عنوان یک شار فعال کننده پوشش دهی شده است، وارد شد. اثر UV و نانوذرات بر هندسه جوش و ریزساختار جوش مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و با فرآیند جوشکاری تیگ معمولی مقایسه شد. نتایج نشان داد که استفاده از نانوپودر در جوشکاری تیگ نه تنها می تواند عمق نفوذ جوش را حدود 5/17 درصد افزایش دهد، بلکه باعث کاهش 28 درصدی عرض مهره جوش (WBW) در مقایسه با جوشکاری تیگ معمولی می شود. این مقادیر در حضور امواج فراصوت به ترتیب به 25 درصد افزایش و 35 درصد کاهش می رسد. علاوه بر این، با افزودن نانومواد به حوضچه مذاب دانه ها ریزتر شد و امواج فراصوت به توزیع یکنواخت این نانوموادها در مذاب کمک کرده و درنهایت منجر به اصلاح ریزساختار جوش شده است.

    کلیدواژگان: جوشکاری تنگستن با گاز خنثی شار فعال(اکتیوتیگ)، ارتعاشات فراصوت، نانو ذرات، فولاد زنگ نزن L 316، اصلاح ریزساختار
|
  • M. Bozorgmehr, A. Heidari, K. Amini*, M. Loh Mousavi, F. Gharavi Pages 1-14

    In the present study, friction stir process (FSP) was used to produce AL/ZrO2/ZrSiO4 surface hybrid composite at a fixed rotation speed of 1400 rpm and traverse speeds of 20, 25, 31.5 and 40 mm/min. Therefore, the purpose of the mentioned study is to investigate the effect of tool traverse speed on the microstructure, hardness and wear behavior of the above-mentioned surface hybrid composite and compare it with base material aluminum 5052. Investigations showed that as a result of FSP operation, a fine-grained structure is created, which improves the hardness and wear resistance of the samples compared to the base sample with the presence of ZrO2 and ZrSiO4 particles. Also, the results showed that among the FSP samples, the sample with a speed of 20 mm/min has the highest hardness and wear resistance. The reason for this is that in this sample, due to the lower traverse speed compared to other samples, more heat has been generated, which has led to more suitable particle distribution and more fine particles. Therefore, in the sample with the traverse speed of 20 mm/min, the hardness and wear resistance increases by 27.3% and 68.9% respectively compared to the base material sample. Also, the examination of the wear surfaces of the samples showed that the wear mechanism in the base sample is strong adhesive wear, and as a result of the FSP operation and surface compositing due to the fineness of the grains and the increase in hardness, the wear mechanism has become weak adhesive, so the wear resistance of the sample is FSPs have been improved.

    Keywords: Friction Stir Process, Surface Hybrid Composite, Traverse Speed, Surface Modification, ZrO2, ZrSiO4 particles
  • M. R. Borhani, M. Rajabi*, R. Shoja Razavi, R. Jamaati Pages 15-25

    Reconstruction of parts using direct laser deposition can create a combination of high wear resistance properties, good toughness, and  corrosion resistance. In this research, the wear properties of Inconel 625 powder cladding on the same substrate have been investigated; For this purpose, room temperature and high temperature wear tests have been used. Mass reduction, friction coefficient, width and depth of wear penetration have been measured. Also, a scanning electron microscope with an energy disspersive spectroscopy system was used to evaluate the cladding surface. The results showed that the mass reduction due to wear at Inconel 625 cladding compared to Inconel 625 substrate has decreased by 7% and 52%, respectively, at temperatures of 25°C and 620°C. Also, the wear mechanism of the room temperature of the cladding is mainly scratchy, and the wear mechanism of high temperature is mainly sticky.

    Keywords: Direct Laser Deposition, Inconel 625, Wear properties, Friction coefficient
  • A. Etemadi, M. Kasiri-Asgarani*, H. R. Bakhsheshi-Rad, M. Sadeghi Gogheri Pages 27-38

    In this research, dissimilar joining of biodegradable AZ31 alloy to Ti-6Al-4V titanium alloy by rotary friction welding method was investigated with aim of preparation of pin or screw for orthopedic applications. optical and scanning electron microscope (sem) were used to investigate the microstructure, x-ray diffraction was conducted for phase analysis, torsion and micro-hardness tests were carried out to investigate mechanical properties, and polarization and electrochemical impedance spectroscopy were employed to evaluate corrosion resistance. in the welding procedure, rotational speed of 1100, 1200 and 1300 rpm and friction time of 2 and 4 seconds were considered as variable parameters, and two parameters of friction pressure and forge pressure were considered as constant parameters at 50 and 40 MPa, respectively. The microstructure of the joint zone showed that there is no deformation in the titanium alloy side. However, in the magnesium side, the greatest amount of deformation occurred with the distance from the joint line, where weld center zone (CZ), dynamic recrystallization zone (DRX), thermomechanical affected zone (TMAZ) and partial deformation zone (PDZ) are detected. The formation of intermetallic phases such as Mg2AlZn, Ti3Al and also the refining the grains size is the main reason for increasing the hardness of the magnesium side near the joint line up to 150 HV. The results of the torsion test showed that the welded sample has the highest shear strength of 81.51 MPa and also the highest corrosion resistance among other samples at a rotation speed of 1200 rpm and a friction time of 4 seconds.

    Keywords: AZ31 Magnesium Alloy, Ti6Al4V titanium Alloy, Friction Welding, Microstructure, Torsion Strength, Corrosion
  • M.R. Hajiha, A. Farzadi*, S. A. Samadani Agdam, A. Shabanzadeh, S. Ramezani Pages 39-51

    5xxx and 6xxx series alloys are among the most widely used aluminum alloys in various industries, including automobile, shipbuilding and aviation industries. In this research, the joint of two alloys AA6061-T6 and AA5052-H12 was investigated at 4 transmission speeds of 60, 90, 120 and 180 mm/min and 3 rotation speeds of 600, 800 and 1000 rpm. These investigations were carried out in the condition that each of the two alloys was placed in two progressive and regressive sides. The results of these studies showed that the highest tensile strength is when the AA5052 sample is placed on the advancing side and the transfer speed is 90 mm/min and the rotation speed is 600 rpm, and in this case, the final tensile strength value is equal to 197 MPa. In addition, the results showed that, generally, the tensile strength decreases with an increase in the transmission speed at a constant rotational speed, and with an increase in the rotational speed at a constant transmission speed, the tensile strength increases. In addition, microscopic and macroscopic examination of the sections of all samples was performed and various areas and defects were examined. According to the investigations carried out on the microstructure, the grain size in the weld nugget compared to the base metal, HAZ and TMAZ decreases. The grain size in HAZ is the largest in all samples, and this causes a decrease in weld strength in this zone.

    Keywords: Friction stir welding, Aluminum alloys, 5000 series, 6000 sries, Mechanical properties
  • P. Chamani, H. Sabet*, M. Ghanbari Haghighi Pages 53-64

    In this study the effect of rotational speed and tool angle parameters on the microstructure and mechanical properties of the AZ91/CP-Ti joint was investigated, for this reason the sheets with 4 x 26 x 100 mm dimensions were prepared and joint by FSW with different rotational speed (800, 1200 and 2500 rpm) and the tool angle (0.5, 1 and 3 degrees). After joining, the samples were cut and prepared for study of microstructural and mechanical properties. OM and SEM examination shows that the structure of AZ91/CP-Ti nugget zone includes alpha grains and the microstructure of the mix zone on the AZ91 side includes α-magnesium coaxial grains with Mg17Al12 intermetallic compounds. The results of the tensile test show that the maximum tensile strength value (160 MPa) related to the rotation speed of 2500 rpm and the tool angle of 1 degree. It was also determined that the rotation speed of 800 rpm was not suitable for joining of AZ91/CP-Ti. On the other hand, it was observed that by increasing the  tool angle the work piece, initially leads to an increases the strength from 141 MPa to 160 MPa and then decreases to 132 MPa. the results of the Vickers hardness test show that the average of the nugget zone hardness was to 173, which is higher than the hardness of AZ91 alloy (61 Vickers) and near to the hardness of CP-Ti (167 Vickers).

    Keywords: FSW, AZ91, CP-Ti, Rotational speed, Tool angle
  • R. Mahdizade, S. A.Asghar Akbari Mousavi*, S. Mehdipour Pages 65-75

    In this study, non-homogenous welding of nimonic 75 superalloy to Monel 400 with 1 mm thickness was investigated with pulsed Nd:YAG laser welding. The mechanical properties of the joint were analyzed with optical and scanning electron microscope, X-ray diffraction, micro-hardness test and tensile test. In the case of non-homogeneous welding of Nimoinc 75 superalloy to Monel 400, defects such as liquation cracks and porosity in the welded samples were observed. these defects were removed with increasing the preheating temperature and decreasing the heat input. The results showed the voltage, pulse width, pulse frequency and welding speed should be selected as 500 volts, 9 milliseconds, 3 Hz and 0.9 mm/s respectively to reach the proper penetration depth. Also, the investigations show that the welding structure is composed of austenitic matrix containing columnar dendrites and some cellular areas. The mechanical properties of the weld metal were reduced after joining and segregation causes a change in the amount of elements and the appearance of intermetallic compounds in the spaces between dendrites and cells. All non-homogeneous samples broke during the tensile test from the weld metal area.

    Keywords: Non-homogeneous pulsed laser welding, Nimonic 75 superalloy, Monel 400, columnar, coaxial dendrites
  • E. Mansouri, H. Khorsand* Pages 77-92

    High entropy alloys are especially suitable for use as filler metals in brazing due to their excellent properties. in the present study, three powders with the composition of CoxCrxCuxFexMnxNix (X atomic percentage of the element) were designed using the criteria of these alloys as well as jmatpro software. in the next step, using mechanical alloying, filler nano powder was synthesized and characterized by X-RAY analysis (XRD) test and the effect of filler composition on the thermal behavior of the alloy was studied. then the filler was used in Inconel 600 super alloy brazing, the single-phase solidification behavior and the absence of boron and silicon in the high entropy filler led to the creation of a continuous microstructure without eutectic components or brittle phases in the brazing interface. thus, the shear strength test was performed and 545 MPa  was the highest shear strength obtained among the three filler compounds. in brazing conventional filler metal, incomplete isothermal solidification and subsequent thermal solidification of the residual liquid results in large grains of chromium-rich boride phase distributed throughout the microstructure. not using compounds that lower the melting point in the filler for the purpose of joining the nickel-based superalloy is considered an important step in reducing the subsequent brazing processes.

    Keywords: High entropy alloys, Brazing, Filler Metal
  • M. Mosallaee*, A.H. Morshedy Pages 93-102

    In this research, the optimization of the artificial neural network (ANN) capability for predecting the tensile strength and elongation of friction stir welded Al-5083 (FS-welded Al-5083) was carried out. The effective parameters of ANN, such as the number of layers, number of neurons in hidden layers, transfer function between layers, the learning algorithm and etc. were investigated and the efficient neural network was determined to predict the tensile properties of FS-welded Al-5083. The investigations revealed that the perceptron neural network with two hidden layers and 17 neurons numbers, Lunberg-Marquardt training algorithm and Logsig transfer function for the intermediate layers and Tansig transformation function for the output layer is the most optimized neural network for the prediction. The optimized network has an optimal structure based on the minimum value of the mean square error of 0.05, the maximum total correlation coefficient of 0.93 and the line regression with an angle of 45 degrees between the actual and estimated values. Therefore, this network has a good performance for training, generalizing and estimating of tensile strength and elongation of FS-welded Al-5083.

    Keywords: Al-5083, FSW, Strength, Rotation speed, Traverse speed, artificial neural network
  • A. Ardalani, H. Naffakh-Moosavy* Pages 103-113

    In this research, the effect of temperature and time parameters are investigated on the microstructure and mechanical properties of  dissimilar brazing of 17-4 PH stainless steel and Ti-6Al-4V alloy with BNi-2 filler metal. The microstructure of the joint is evaluated with optical and scanning electron microscopes and the mechanical properties of the joint are also evaluated with tensile-shear and microhardness tests. It can be seen that at a constant temperature of 1050°C, increasing the time from 15 to 30 minutes decreases the shear strength from 34.66 to 29.39 MPa. Formation of brittle intermetallic compounds like NiTi2 and FeTi2 increase strength and promote brittle fracture.At a fixed time of 15 minutes, increasing the temperature from 1050 to 1100 °C causes the strength to increase from 34.66 to 38.46 MPa. Also, the increase in temperature and time increases the ISZ thickness formed in the joints on the side of the filler metal - Ti-6Al-4V from 41.40 to 81.48 microns. The increase in temperature and time also causes more diffusion of boron into the SS-filler joint, which forms various boron compounds and widens this region.

    Keywords: Brazing, microstructure, mechanical properties, 17-4 PH Stainless steel, Ti-6Al-4V
  • E. Ganjeh, Ali Kaflou*, Kourosh Shirvani Pages 115-128

    In this study, mechanical properties of the transient liquid phase (TLP) bonds between Hastelloy X to Ni3Al IMC at temperature range of 800 - 900 °C were investigated. The microstructure of the joints was examined by optical and scanning electron microscopy. Also, high temperature XRD (HTXRD) analysis was utilized to investigate the phase changes at different temperatures of half-joints. According to microscopic observations, the joint cross-section consisted of three regions including diffusion affected zone (DAZ), isothermal solidification zone (ISZ), and Athermal solidification zone (ASZ), which increasing temperature and time result in ISZ consisting of nickel-rich solid solution developed across the microstructure. The optimum joint bonding strength was achieved for the sample treated at 1100 °C – 180 min equal to 355 ± 4.5 MPa. The ultimate tensile strength reached 36.5 ± 1 and 20.5 ± 1 MPa at temperatures of 800 °C and 900 °C, respectively. Fracture occurred on the side of the IMC substrates at both test temperatures due to the presence of shrinkage porosity during the solidification stage of IMC and crystal lattice parameters mismatch with the matrix.

    Keywords: Hastelloy X, Intermetallic compound, strength, joint, Microstructure
  • S. H. Hashemi, R. Vafaei, R. Shoja-Razavi* Pages 129-141

    316 steel is used in transportation, space, and chemical equipment. This steel is in demand in these industries due to its durability. It is used to increase the lifespan and renovate equipment. The research explores the impact of laser energy density on st6 cladding. It specifically focuses on the microstructure and geometric characteristics of the cladding. The cladding is applied on 316 steel. The experiment was designed with energy density changes from 40 to 116 J/mm and powder rate changes between 12 and 20 g/min. Optical and electron microscopic images were used to evaluate the samples. The results indicated that the dendritic arms grew larger with increased energy density. The dimensions increased from 1.5 to approximately 3. In other words, the speed of cooling is doubled. Increasing energy density from 40 to 75 J/mm reduced cobalt to chromium ratio from 2 to 0.7. It also decreased cobalt to iron ratio from 35 to 3. The changes emphasize how energy density affects microstructure and phase transformations.

    Keywords: Austenitic Stainless Steel 316, Satellite6, Laser Coating, Energy Density, Microstructure
  • M. N. Sadraee Far, F. Kolahan* Pages 143-153

    In this study, we employed the active TIG method with ultrasonic vibration (UV) for welding 316L steel. Throughout the active tungsten inert gas (A-TIG) welding process, a high-frequency ultrasonic generator produced high-intensity acoustic waves at an optimal frequency of 20.3 kHz and a vibration amplitude of 8 micrometers. These waves were directed into the molten weld pool, covered by SiO2 nanoparticles serving as an activating flux. The effect of UV and nanoparticles on weld geometry and weld microstructure was analyzed and compared with conventional TIG welding proces. The results indicated that the use of nanopowder not only increased weld penetration by approximately 17.5% but also reduced the Weld Bead Width (WBW) by 28% compared to Conventional TIG. These values increased by 25% and decreased by 35%, respectively, in the presence of ultrasonic waves. Additionally, the introduction of nanomaterials into the molten pool led to finer grains. The ultrasonic waves played a crucial role in ensuring the uniform distribution of these nanomaterials in the melt, ultimately resulting in an enhanced microstructure of the weld.

    Keywords: ctivating flux tungsten inert gas welding (A-TIG), ultrasonic vibrations, Nanoparticles, 316L stainless steel, microstructure refinement