امیر سیف الدینی
-
مجله بین المللی انجمن آهن و فولاد ایران، سال بیستم شماره 2 (پیاپی 39، Summer and Autumn 2023)، صص 33 -44فولاد ضد زنگ 316 یکی از آلیاژهایی است که معمولا برای ابزارهای جراحی استفاده می شود. این ابزارها در تماس با باکتری ها به شدت مستعد آلودگی هستند. با اعمال پوشش هایی با خاصیت ضد باکتریایی می توان این مشکل را به میزان قابل توجهی کاهش داد. هدف از این تحقیق طراحی یک آلیاژ جدید مبتنی بر Zr با ساختار شیشه ای دارای خواص ضد باکتریایی و اعمال آن بر روی فولاد زنگ نزن 316 می باشد.ابتدا آلیاژی با ترکیب شیمیایی Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10B10 با استفاده از سیستم SPS طراحی و تولید شد. سپس لایه های نازک آلیاژ با استفاده از دستگاه اسپاترینگ مگنترون بر روی 316 نمونه فولادی رسوب داده شد. تست های GIXRD موفقیت در به دست آوردن یک ساختار کاملا بی شکل را نشان داد.رفتار ضد باکتریایی پوشش ایجاد شده در برابر دو باکتری اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پوشش به دلیل وجود مس و نقره در آلیاژ، خواص ضد باکتریایی بالایی در برابر این باکتری ها از خود نشان می دهد. علاوه بر این، استفاده از پوشش جدید می تواند نقش مهمی در چسبندگی سلول های سرطانی مختلف به ابزارهای جراحی ساخته شده از فولاد زنگ نزن 316 داشته باشد، زیرا زبری بستر را تا حدود 50 درصد کاهش می دهد.آزمایشات نشان داد که استفاده از پوشش باعث کاهش انرژی آزاد سطح و در نتیجه افزایش آب گریزی سطح می شود و سطح فولاد ضد زنگ 316 را از آب دوست به آبگریز تبدیل می کند. علاوه بر این، ساختار آمورف پوشش مقاومت به خوردگی فولاد 316 را در محلول 3.5٪ NaCl افزایش داد. بنابراین، اعمال پوشش جدید طراحی شده برای ابزارهای فولادی زیست پزشکی پیشنهاد می شود.کلید واژگان: فولاد ضد زنگ 316, TFMG مبتنی بر Zr, خواص ضد باکتریایی, زبری, انرژی بدون سطح, زاویه تماس, رفتار خوردگیInternational Journal of iron and steel society of Iran, Volume:20 Issue: 2, Summer and Autumn 2023, PP 33 -44316 stainless steel is one of the alloys commonly used for surgical instruments. These tools, when in contact with bacteria, are highly prone to contamination. By applying coatings with antibacterial properties, this problem can be significantly mitigated. The purpose of this research is to design a novel Zr-based alloy with glass structure , possessing antibacterial properties, and apply it to 316 stainless steel. First,, an alloy with the chemical composition Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10B10 was designed and produced using a SPS system. Next, thin layers of the alloy were deposited on 316 steel samples using a Magnetron Sputtering machine. The GIXRD tests indicated success in obtaining a completely amorphous structure. The antibacterial behavior of the created coating against two bacteria, Escherichia coli and Staphylococcus aureus, was investigated. The results showed that the coating, due to the presence of Cu and Ag in the alloy, exhibited high antibacterial properties against these bacteria. Additionally, the application of the new coating can play an important role in the adhesion of various cancer cells to surgical tools made from 316 stainless steel, due to the reduction of substrate roughness by approximately 50%.Tests showed that the application of the coating reduced the free energy of the surface and thus increased the hydrophobicity of the surface, transforming the surface of 316 stainless steel from hydrophilic to hydrophobic. Furthermore, the amorphous structure of the coating enhanced the corrosion resistance of the 316 steel in 3.5% NaCl solution. Therefore, applying the newly designed coating to biomedical steel tools is suggested.Keywords: 316 Stainless Steel, Zr-Based TFMG, Antibacterial Properties, Roughness, Surface Free Energy, Contact Angle, Corrosion Behavior
-
فولادهای زنگ نزن 316 و 304 از جمله آلیاژهایی هستند که به طور معمول برای ساخت تجهیزات پزشکی از جمله ابزارهای جراحی مورد استفاده قرار می گیرند. این فولادها، به علت این که هیچ گونه خاصیت کنترل کننده ای در جلوگیری از رشد باکتری و یا از بین بردن باکتری از خود نشان نمی دهند، هنگامی که در تماس با باکتری ها قرار می گیرند، به شدت آلوده می شوند. با اعمال پوشش هایی با خاصیت آنتی باکتریال بالا تا حد زیادی می توان بر این مشکل غلبه کرد. یکی از این پوشش ها که در سال های اخیر توجه محققین زیادی را به خود جلب کرده است، استفاده از پوشش های لایه نازک شیشه فلزی پایه زیرکونیوم می باشد. لذا در این پژوهش، پس از مطالعه و بررسی تاثیر عناصر مختلف در رفتار آنتی باکتریال یک پوشش، ابتدا آلیاژی با ترکیب شیمیایی Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10B10 طراحی و تولید شد. در ادامه با اعمال لایه نازکی از آلیاژ مذکور با ساختار آمورف بر روی زیر لایه فولاد زنگ نزن 316، رفتار این پوشش در مقابله با دو باکتری متداول بیمارستانی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در ابتدا پس از توزین و مخلوط کردن عناصر انتخاب شده با نسبت استوکیومتری لازم، همگن سازی آن ها توسط یک آسیاب مکانیکی و استفاده از دستگاه تف جوشی به کمک قوس پلاسما، هدفی با ترکیب شیمیایی مورد نظر تولید شد. بررسی های ساختاری اولیه نشان داد که عناصر موجود در ترکیب هدف از توزیع یکنواختی برخوردارند. در ادامه با به کار گیری ترکیب هدف تولیدشده در دستگاه پوشش دهی نوع کندوپاش، لایه های نازکی از آلیاژ مذکور با ضخامت های مختلف بر روی زیر لایه فولاد 316 ایجاد شد. بررسی های اولیه نشان داد که این پوشش ها، ضمن برخورداری از یک پیوستگی خوب با زیر لایه، دارای ساختار شیشه ای و آمورف می باشند. در ادامه رفتار آنتی باکتریال پوشش ایجادشده در مقابله با دو باکتری اشرشیاکلی و استافیلوکوک اورئوس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که پوشش های ایجادشده به دلیل دارا بودن دو عنصر مس و نقره دارای خاصیت آنتی باکتریال بالایی در مقابله با دو باکتری ذکرشده می باشند. از طرفی بر اساس بررسی های انجام گرفته، اعمال پوشش یاد شده به علت کاهش حدودا 50 درصدی زبری زیر لایه، می تواند نقش مهمی در عدم چسبیدن انواع پلاکت های خونی انسانی و حیوانی، همچنین سلول های سرطانی انسانی و حیوانی به ابزارهای جراحی تولیدشده با استفاده از فولادهای زنگ 316 داشته باشند.کلید واژگان: لایه نازک شیشه های فلزی پایه زیرکونیوم, خواص آنتی باکتریال, زبری, چسبندگی سلول های سرطانیStainless steels 316 and 304 are among the alloys commonly used to make medical equipment, including surgical instruments. These steels, however, do not exhibit properties that control bacterial growth or destroy bacteria upon contact, leading to significant contamination. This problem can be largely mitigated by applying coatings with high antibacterial properties. One such coating that has attracted considerable attention from researchers, in recent years, is Zr-based metallic glass coatings. In this study, after studying the effects of different elements on the antibacterial behavior of coatings, an alloy with the chemical composition of Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10B10 was designed and produced. A thin layer of this amorphous alloy was then applied to a 316 stainless steel substrate, and its behavior against two common hospital bacteria was studied. After weighing and mixing the selected elements in the required stoichiometric ratios and homogenizing them using a mechanical ball mill, a target with the desired chemical composition was produced using Spark Plasma Sintering (SPS). Structural investigations revealed a uniform distribution of the elements in the produced target. Using this target, thin layers of the alloy with different thicknesses were deposited on the 316 stainless steel substrate. Preliminary investigations showed that the coatings, in addition to forming a good bond with the substrate, possess a glassy and amorphous structure. The antibacterial behavior of the coatings against Escherichia Coli and Staphylococcus Aureus was then investigated. The results showed that the coatings, due to the presence of copper and silver, exhibit high antibacterial properties against these bacteria. Furthermore, the application of the coating, which reduces the roughness of the polished 316 substrate by 50%, can significantly affect the adhesion of human and animal blood platelets, as well as human and animal cancer cells, to surgical instruments made from 316 stainless steel.Keywords: Zr-Based Thin Film Metallic Glass, Antibacterial Properties, Roughness, Adhesion Of Cancer Cells
-
International Journal of iron and steel society of Iran, Volume:20 Issue: 1, Winter and Spring 2023, PP 73 -81
One of the most crucial factors influencing the strength and quality of steels is the presence of non-metallic inclusions. Studies demonstrated that non-metallic inclusions in industrial parts diminish their fatigue strength. On the other hand, their hardness is another influential parameter affecting the fatigue strength of steels. Therefore, this research investigated the impact of non-metallic inclusions on the fatigue strength of AISI 304 steel with three hardness of 170, 250, and 330 Vickers. This research revealed that as the hardness decreases, the fatigue strength of the part also decreases. Additionally, an examination of the failure surfaces of the parts using scanning electron microscopy (SEM) indicates that non-metallic inclusions are the root cause of fatigue failure in the samples. Finally, employing Murakami relations, parameters such as stress intensity factor and critical inclusion size were determined for steel with hardness levels of 170, 250, and 330 Vickers. The critical inclusion size for steel with hardness levels of 170, 250, and 330 Vickers was calculated as 32.7, 24.8, and 15 micrometers, respectively.
Keywords: Fatigue, AISI 304 Steel, Non-Metallic Inclusions, Stress Intensity Factor, Fatigue Limit -
مطالعات نشان می دهد با اعمال پوشش های با ساختار آمورف بر روی ابزارهای جراحی می توان رفتار زیست سازگاری و مقاومت به خوردگی این ابزارها را افزایش داد. یکی از این پوشش ها ، پوشش های لایه نازک شیشه فلز پایه زیرکونیوم می باشد. لذا در این پژوهش، پس از بررسی تاثیر عناصر مختلف در رفتار زیست سازگاری و خوردگی پوششها، ابتدا آلیاژی با ترکیب شیمیایی Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10Br10 طراحی و تولید شد. سپس لایه بسیار لایه نازکی از آلیاژ تولید شده بر روی زیر لایه فولاد زنگ نزن 316 اعمال گردید. در ادامه میزان آب گریزی این پوشش و رفتار خوردگی آن در دو محیط محلول NaCl و محلول شبیه سازی شده بدن مورد مطالعه قرار گرفت . برای تولید آلیاژ اولیه از دستگاهSPS استفاده شد. در ادامه بوسیله دستگاه پوشش دهی نوع کندو پاش ، لایه های نازکی از آلیاژ مذکور بر روی زیر لایه فولاد 316 ایجاد شد. بررسی های اولیه نشان داد که پوشش تولیدی دارای ساختار شیشه ای می باشند. آزمونهای انجام شده نشان داد که اعمال پوشش طراحی شده، بوسیله کاهش انرژی آزاد سطوح، باعث افزایش زاویه تماس و درنتیجه افزایش میزان آب گریزی سطوح و تبدیل سطح فولاد 316 از آب دوست به آب گریز گردیده است. همچنین اعمال این پوشش به دلیل دارا بودن ساختار آمورف باعث افزایش مقاومت به خوردگی زیر در دو محیط محلول کلرور سدیم و محلول شبیه سازی شده بدن می گردد. بررسی سطوح خورده شده حاکی از وقوع پدیده خوردگی حفره ای برای پوشش ایجاد شده می باشد.
کلید واژگان: فولاد زنگ نزن304, لایه نازک شیشه های فلزی پایه زیرکونیوم, زاویه تماس, رفتار خوردگی, محلول SBFStudies show that by applying coatings with amorphous structure on surgical instruments, the biocompatibility and corrosion resistance of these instruments can be increased. One of these coatings is Zr-based metal glass thin layer coatings. Therefore, in this research, after investigating the effect of different elements on the biocompatibility and corrosion behavior of coatings, first an alloy with the chemical composition of Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10Br10 was designed and a thin disk of this alloy was produced using Spark Plasma Sintering, SPS, device. Then, thin layers of the alloy produced were applied on the 316 steel substrate using a Magnetron Sputtering machine. Initial investigations showed that the production coatings have a glass structure. Next, the hydrophobicity of the coating and its corrosion behavior in two environments, NaCl solution and Simulated Body Fluid was studied. The conducted tests showed that the application of the designed coating, by reducing the surfaces energy, increased the contact angle and as a result increased the hydrophobicity of the surfaces, transformed the surface of 316 steel from hydrophilic to hydrophobic. Also, the application of this coating due to its amorphous structure increases the corrosion resistance in the two environments of sodium chloride solution and Simulated Body Fluid. Examining the corroded surfaces indicates the occurrence of pitting corrosion phenomenon for the created coatings.
Keywords: 316 Stainless Steel, Thin Layer Of Zr-Based Metallic Glasses, Surface Energy, Contact Angle, Corrosion Behavior, Sbfsolution -
در تحقیق حاضر تاثیر افزودن نیکل بر قابلیت شیشهای شدن آلیاژ کامپوزیتی FeMoPCB بررسی و مقدار بهینه آن تعیین شد. سپس پایداری حرارتی این آلیاژ در حضور مقادیر مختف نیکل با استفاده از آزمونهای تجربی ‘گرماسنجی روبشی تفاضلی، الگوی پراش پرتو ایکس، مشاهدات نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری و روشهای محاسباتی مانند معیارهای α، β، γ و... بررسی شد. نتایج آزمون XRD، TEM نشان داد که با افزودن 10 درصد اتمی نیکل قابلیت شیشهای شدن آلیاژ فوق افزایش مییابد و در درصدهای دیگر نیکل فازهای بلوری مختلفی شناسایی شدند. حضور فازهای بلوری با استفاده از آزمون سختی سنجی نیز بررسی شد. در نهایت مشخص شد که بدون در نظر گرفتن نتایج تجربی، نتایج روشهای محاسباتی از دقت لازم برخوردار نیست.
کلید واژگان: شیشه فلزات حجمی, فاز کریستال, قابلیت شیشه ای شدن, نیکلIn this work, the effect of Ni addition on the glass forming ability (GFA) of FeMoPCB composite alloy was investigated and the optimal amount of Ni to improve GFA was determined. So, the thermal stability of this alloy with the various percent of nickel was investigated by not only experimental methods including; differential scanning calorimetry, X-ray diffraction, optical microscope and transmission electron microscopy but also computational methods such as α، β، γ and etc. The results of XRD test, TEM showed that in the presence of 10 at.% nickel , the glass-forming ability of this alloy increased, while in the presence of lower or higher percent nickel, different crystalline phases were detected. The presence of crystalline phases was also investigated by microhardness test. Finally, it was found that the results of the computational methods regardless of the experimental results don’t have enough accurate .
Keywords: Bulk metallic Glasses (BMGs), Crystal phase, Glass forming ability, Nickel -
در این پژوهش تولید کامپوزیت درجا و زینتر شده با قوس پلاسما در سیستم Al-V2O5 مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور پودرهای Al و V2O5 با سه ترکیب (Al-41.94wt%V2O5)، (:Al-22.93wt%V2O5) و (:Al-15.78wt%V2O5) به مدت دو ساعت آسیاکاری و سپس به کمک قوس پلاسما در دمایC 550تحت تراکم و زینتر قرار گرفت. جهت بررسی دماهای وقوع تحولات فازی از آنالیز حرارتی افتراقی استفاده شد. نمونه های زینتر شده با توجه به دمای پیک واکنش ها در آنالیز حرارتی افتراقی، به مدت 10 دقیقه از دمای 650 تا C 1050 تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند و سپس درون کوره تا دمای محیط سرد شدند. در بررسی های پراش اشعه ایکس مشخص شد که در نمونه ها فازهایVO, α-Al2O3,Al3V,Al6V و Al11V تشکیل شد؛ نمونه های پخت شده در C 650 بیشترین چگالی را داشتند. با افزایش دما و همچنین افزایش درصد آلومینیوم در مخلوط پودر اولیه چگالی نمونه ها به علت افزایش تخلخل و حفره کاهش یافت. چگالی های اندازه گیری شده در محدوده 2.5 تا g/cm3 3 بود. سختی نمونه ها با افزایش دما افزایش و با افزایش درصد آلومینیوم در مخلوط پودراولیه کاهش یافت. سختی نمونه های مورد آزمایش در محدوده 52 تا 123 HV بود.کلید واژگان: کامپوزیت درجا, متالورژی پودر, روش SPS, کامپوزیت های زمینه فلزیStudy of the phase transformations in Al-V2O5 composite fabricated by spark plasma sintering processIn this research, fabrication of an in-situ composite via spark plasma sintering method in an Al-V2O5 system was investigated. For this purpose, the powders of Al and V2O5 with three combination Al-41.94wt%V2O5, Al- 22.93wt%V2O5 and Al-15.78wt%V2O5 were mixed for 2 hours and then compressed and sintered at 550˚C by spark plasma sintering method. To study the temperatures of occurrence of phase changes was used from differential thermal analysis. spark plasma sintering samples with respect to peak reaction temperatures in differential thermal analysis were subjected to heat treatment for 10 minutes at a temperature range from 650 to 1050 ˚C and then cooled inside the furnace to ambient temperature. According to the X ray diffraction results, it was found that the phases of VO, α-Al2O3, Al3V, Al6V, Al11V were formed in the samples. Samples sintered at 650˚C have a highest density. With increasing temperature and percentage of aluminum in the initial powder mixture, the density of the samples decreased due to increase of porosity and cavity. Measured densities were in the range of 2.5 -3 g/cm3. The hardness of the samples was increased by an increase in temperature and decreased by an increase in the percentage of aluminum in the mixture of the initial powder. Hardness of the tested specimens was in the range of 52 to 123 HV.Keywords: In-situ composite, SPS method, '' powder metallurgy', Metal matrix composites
-
در این پژوهش، تاثیر نرخ حرارت دهی بر سینتیک فرایند اکسیداسیون ذرات پودری منیزیم در شرایط غیرهمدما مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور، آزمون گرماسنجی افتراقی (DTA) و آزمون وزن سنجی حرارتی (TGA) در سه نرخ حرارت دهی 5، 10 و 20 کلوین بر دقیقه تا دمای 1000 درجه سانتی گراد تحت اتمسفر هوا، روی ذرات پودری منیزیم انجام شد. همچنین برای درک بهتر فرایند اکسیداسیون پودر منیزیم، با توجه به منحنی DTA اکسیداسیون پودر منیزیم در سرعت حرارت دهی 20 کلوین بر دقیقه، سه دمای مشخصه انتخاب شد. سپس نمونه هایی از پودر منیزیم تا این سه دما با نرخ 20 کلوین بر دقیقه حرارت دهی شدند و برای بررسی های فازشناسی و ریزساختاری به ترتیب تحت آزمون های پراش پرتو ایکس (XRD) و دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) قرار گرفتند. سپس با استفاده از روش های هم تبدیلی استارینک و فریدمن و همچنین روش های انطباقی مستقیم و غیرمستقیم بررسی های سینتیکی انجام شد. انرژی فعالسازی (E) و ضریب پیش نمایی (lnA) به دست آمده برای فرایند اکسیداسیون پودر منیزیم به ترتیب در محدوده 956-327 کیلوژول بر مول و 135-45 بر دقیقه قرار داشت. مدل واکنش برای نرخ های حرارت دهی 5، 10 و 20 کلوین بر دقیقه، به ترتیب R2 ،A3/2 و D1 تعیین شد.
کلید واژگان: اکسیداسیون, سینتیک, آزمون غیرهمدما, پودر منیزیم, مکانیزمIn this research, the effect of heating rate on oxidation kinetics of magnesium powder particles under non-isothermal conditions was studied. For this purpose, differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetry analysis (TGA) was done on magnesium powder particles at three heating rates of 5, 10 and 20 K min-1 up to 1000 °C under air atmosphere. Also, in order to better understand the oxidation process of magnesium powder, three temperatures were selected according to the DTA curve at a heating rate of 20 K min-1. Then, samples of magnesium powder were heated up to these three temperatures with heating rate of 20 K min-1 and were subjected to X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) for phase and microstructural analysis. Then, kinetic studies were performed using some isoconversional methods such as Starink and Friedman as well as direct and indirect fitting methods. The activation energy (E) and pre-exponential factor (lnA) for oxidation of magnesium powder were in the range of 327-956 kJ mol-1 and 45-135 min-1, respectively. The reaction models for heating rates of 5, 10 and 20 K min-1 were obtained to be A3/2, R2 and D1, respectively.
Keywords: Oxidation, Kinetic, Non-isothermal analysis, Magnesium powder, Mechanism -
در پژوهش حاضر، تاثیر عنصر آلیاژی نیکل بر خصوصیات فلزجوش راسب شده از الکترود E7018-G مورد ارزیابی و پژوهش واقع شد. بدین منظور الکترودهایی حاوی مقادیر مختلف نیکل (0-1.7wt.%) طراحی و ساخته و توسط فرآیند جوشکاری قوس دستی (SMAW) جوشکاری شدند. مطالعات ساختاری حاکی از تاثیر دوگانه نیکل بر ریزساختار فلزجوش حاصله بود. توضیح آنکه با افزایش نیکل تا 1.2wt.% جز فریت سوزنی در ریزساختار فلزجوش افزایش و دانه بندی منطقه مجددا گرم شده از فلزجوش ظریفتر گردید. اما مقادیر زیاد نیکل (>1.2wt.%) موجب افزایش اجزائی از قبیل فریت ویدمن-اشتاتن در ساختار فلزجوش می شد. برای ارزیابی تاثیر نیکل بر خصوصیات مکانیکی فلزجوش از پارامتر حاصلضرب استحکام کششی در انرژی ضربه (UTS×CVN) استفاده شد. بررسی های خواص مکانیکی نشان داد که بیشترین مقدار پارامتر مذکور در فلزجوش حاوی 1.2wt.% نیکل حاصل می شود. افزایش سختی فلزجوش با افزایش مقدار نیکل، مرتبط با تشکیل ریز اجزائی در ریزساختار فلزجوش و افزایش آنها با زیاد شدن مقدار نیکل بود.
کلید واژگان: E7018-G, ریزساختار, فریت, ضربه, استحکامIn the present study, effect of Ni alloying element on the characteristics of deposited weld metal of E7018-G electrode was evaluated. Therefore, electrodes contained different amounts of Ni (0-1.7wt.%) were designed, manufactured and welded via SMAW process. Microstructural studies revealed dichotomy effect of Ni on the deposited weld metal microstructure, i.e. increasing the Ni content up to 1.2wt.% improved the formation of acicular ferrite in the weld metal microstructure and caused significant grain refinement at the reheated zone of weld metal. While, higher Ni content (>1.2wt.%) resulted in some raising in the widmannstatten ferrite content in the weld metal. Strength multiplied by impact energy parameter (UTS×CVN) was used for mechanical properties assessment. Mechanical properties evaluation revealed the highest UTS×CVN parameter achieved in the weld metal contained 1.2wt.% Ni. Hardness of the weld metal increased with increasing Ni content which is related to the formation of micro constituents in the microstructure of weld metal and increasing their content with increasing Ni content.
Keywords: E7018-G, microstructure, ferrite, impact, strength -
در دهه های اخیر کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی قابل توجه، در صنایع نظامی، اتومبیل سازی و هوافضا کاربردگسترده ای پیدا نموده اند. در این پژوهش به منظور افزایش میزان ترشوندگی و توزیع یکنواخت نانو ذرات آلومینا در داخل مذاب آلیاژ 6061، ذرات آلومینا به صورت پودرهای کامپوزیتی Al-Al2O3 حاصل از آسیاب کاری پودرهای Al و Al2O3 به مذاب اضافه شد و مخلوط حاصل توسط همزن مکانیکی هم زده شد. به منظور بررسی تاثیرکسر وزنی ذرات تقویت کننده بر خواص مکانیکی کامپوزیت، نانوذرات Al2O3 در چهار درصد وزنی 3/0، 5/0، 7/0 و 9/0 به مذاب آلیاژ اضافه گردید. نتایج حاصل نشان می دهند که با افزایش درصد وزنی ذرات آلومینا درصد تخلخل افزایش می یابد. سختی، استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی کامپوزیت ها با افزایش ذرات آلومینا تا 5/0 درصد وزنی افزایش می یابد. بهبود خواص مکانیکی را می توان به دو عامل ریزدانگی و توزیع یکنواخت ذرات در زمینه نسبت داد. با افزایش نانو ذرات آلومینا بیش از حد بهینه (5/0 درصد وزنی)، میزان تخلخل و کلوخه ای شدن ذرات در زمینه افزایش می یابد که بطور موثری انعطاف پذیری و استحکام کامپوزیت را کاهش می دهد.کلید واژگان: نانوکامپوزیت Al6061-Al2O3, ریخته گری ترکیبی, درصد وزنی ذرات تقویت کننده, خواص مکانیکی, ریزساختارAluminum and its alloys have an ever growing demand in many industries such as aerospace, automotive due to their high strength to weight ratio and corrosion resistance. In this research, in order to improve the wettability and distribution of nano-sized Al2O3particles within the matrix with low agglomeration and to achieve the good mechanical properties, injection of the milled nano- Al2O3/Al composite powder within the molten and mechanical stirring was used. Different mass fractions of nano alumina particles up to 0/3, 0/5, 0/7 and 0/9 wt% were injected into the melt under stirring. The microstructure and mechanical properties of the fabricated nanocomposites were studied. The density measurements showed that the porosity in the composites increased with increasing the mass fraction of Al2O3 Hardness, yield and ultimate tensile strengths of the composites increased with increasing Al2O3 particles up to 0/5 wt% The increase in mechanical properties can be explained by more uniform distribution of Al2O3 in the matrix, and grain refinement. The further addition of Al2O3 particles (>0/5%) particle agglomeration and porosity were the two important factors for decreasing strength and ductility.Keywords: Al 6061-nano Al2O3 Composites, compo-casting, Weight fraction of Reinforcement Particles, Mechanical Properties, Microstructure
-
در این تحقیق به منظور بهره مندی همزمان از سختی بالای ذرات کاربید سیلیسیم(SiC) و روانکاری ذرات نیتریدبور هگزاگونال(BNh)، کامپوزیت هیبریدیAl/(SiC+BNh) توسط فرآیند فرآوری اصطکاکی اغتشاشی(FSP) بر سطح زیرلایه 1050Al- ایجاد شد. مطالعات ساختاری انجام شده توسط میکروسکوپ نوری حاکی از اصلاح دانه بندی و کاهش اندازه دانه های در منطقه اغتشاشی(کاهشی حدود 22% نسبت به اندازه دانه فلز پایه) بود. همچنین مطالعات ساختاری دقیق تر توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر Map-EDS دلالت بر توزیع یکنواخت ذرات BNh و SiC در زمینه 1050 Al- داشت. بررسی های ریزساختاری انجام شده نشان داد که با افزایش تعداد پاس اندازه دانه در نواحی TMAZ و HAZ با پدیده رشد دانه مواجه و اندازه دانه این مناطق در حدود 20% بزرگ تر از اندازه دانه فلز پایه بود. ارزیابی ریزسختی نمونه ها نشان داد که با افزایش تعداد پاس های FSP، سختی مقطع اغتشاشی از HV5±60 در نمونه تک پاس به حدود HV5±100 در نمونه 8 پاس افزایش می یابد که نسبت به سختی فلز پایه افزایشی حدود 70% را نشان می دهد.کلید واژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی, تعداد پاس, 1050Al-, ریزساختار, سختیIn this study, Al/(SiCӘ) hybrid composite was produced on the surface of Al-1050 substrate via friction stir processing to achieve the high hardness of SiC particle and lubricating property of BNh simultaneously. Microstructural studies revealed that grain refinement was occurred in the stir zone (22% reduction of grain size in comparison to base metal). Closer microstructural studies by using scanning electron microscope equipped to Map-EDS analyzer illustrate the relatively uniform distribution of SiC and BNh particles in the Al-1050 matrix. Microstructural studies indicated that increasing FSP passes increased the grain sizes of TMAZ and HAZ more than 20% of base metal grain size. Microhardness evaluation showed that increasing the number of FSP passes resulted in increasing hardness of stir zone (100± 5HV in 8 pass sample in comparison with 60± 5 in 1 pass sample) that was ~70% more than hardness of base metal.Keywords: Friction stir processing, Pass number, Al-1050, Microstructure, Hardness
-
Corrosion resistance of (1) Fe77Mo5P9C7.5B1.5 glass matrix composite containing α-Fe dendrites and (2) AISI Type 301 stainless steel was assessed in deaerated 1 M HCl solution by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. Results showed that the excessive difference in composition between α-Fe dendrites and glass matrix induced a galvanic effect that causes preferential dissolution of α dendrites. However, no transpassive behavior was observed by anodic polarization up to 1000 mV for composite specimen. In contrast, the stainless steel revealed lower corrosion rate and passive current density. SEM micrographs were also used to confirm these findings.Keywords: metallic glass matrix composite, α dendrite, corrosion, microstructure
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.