فهرست مطالب مهدی خراسانیان

انتخاب همه

بررسی رفتار سایشی و خوردگی پوشش خیلی سخت Ni-Cr روی زیرلایه فولادی CK45 ایجاد شده در حمام آبکاری حاوی یون کروم سه ظرفیتی

سید محمد لاری بقال*، مهدی خراسانیان، یاسین شیخی

مجله بین المللی انجمن آهن و فولاد ایران، سال بیستم شماره 1 (پیاپی 38، Winter and Spring 2023)، صص 82 -91

در سالهای اخیر تلاشهایی جهت کنار گذاشتن پوشش کروم سخت به دلیل ضررهای زیست محیطی حمام های آبکاری آن صورت گرفته است. پوششهای Ni-Cr، Cr-Ni و Cr تولید شده در حمام های یون کروم سه ظرفیتی به دلیل سمیت کمتر حمام های آبکاری آنها، جایگزینهای خوبی برای پوشش کرم سخت هستند. در تحقیق حاضر پوشش Ni-Cr در حمام یون سه ظرفیتی تولید شده و اثر غلظت اسید فورمیک یه عنوان عامل کمپلکس ساز در آن بررسی شده است. مکانیزم رسوب الکتروشیمیایی پوشش با روش ولتامتری سیکلی بررسی شد. برای بررسی ریز ساختار آن از آزمونهای SEM و XRD استفاده شد. آزمونهای سایش پین به روی دیسک و پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی به ترتیب برای بررسی رفتار سایشی و خوردگی آن استفاده شدند. نتایج نشان داد که افزایش غلظت اسید فورمیک در حمام آبکاری باعث افزایش رسوب اتمهای کروم در پوشش می شود. همچنین افزایش غلظت اسید فورمیک در حمام آبکاری تا 30 گرم بر لیتر باعث افزایش بسیار زیاد سختی تا حدود سختی پوشش های کرم سخت می گردد. علت این امر رسوب کاربیدهای کروم حین آبکاری بود. حضور کاربیدهای کروم در پوشش با آزمون XRD اثبات شد. در غلظت 30 گرم بر لیتر اسید فورمیک، مقدار کروم در پوشش تا 86 درصد وزنی افزایش پیدا کرده و اندازه دانه آن تا 40 نانومتر کاهش پیدا کرد. بهترین مقاومت سایشی و خوردگی پوشش در مقدار 30 گرم بر لیتر اسید فورمیک در حمام حاصل شد. علت این امر سختی بسیار بالای پوشش و ساختار عاری از ترک آن بود.

کلید واژگان: پوششهای Ni-Cr, رسوب دهی الکتریکی, اسید فورمیک, سختی, مقا.مت سایشی و خوردگی}

چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: انگلیسی

Corrosion and wear behavior of ultra-hard Ni-Cr electrodeposits on CK45 steel substrate obtained from Cr(III) based baths

Seyed Mohamad Lari Baghal *, Mahdi Khorasanian, Yasin Sheikhi

International Journal of iron and steel society of Iran, Volume:20 Issue: 1, Winter and Spring 2023, PP 82 -91

In recent years, attempts have been made to put aside the hard chromium coating due to environmental damage to its plating baths. Due to their low toxicity, the Cr, Ni-Cr, and Cr-Ni coatings produced in the baths containing Cr 3+ ions are perfect substitutes for the hard chromium coatings. In this study, Ni-Cr coatings were created using electroplating, and the effect of formic acid concentration as complexing agents was investigated. Cyclic voltammetry tests studied the electrodeposition mechanism of coatings. The SEM and XRD methods were used to investigate the coatings' microstructure. The pinch-on-disk and potentiodynamic polarization tests were used to study coatings' wear and corrosion behavior. The results of the cyclic voltammetry test showed that increasing the concentration of formic acid resulted in increasing deposition of chromium ions during electrodeposition. Increasing the formic acid concentration in the bath to 30 g/L increased the micro-hardness of coatings to values similar to that obtained for the conventional hard chromium coating. It was due to the formation of chromium carbides during the electrodeposition process, as revealed in XRD patterns of coatings. In this case, the chromium content of the coating increases to 86 weight percent, and the grain size of the coatings is reduced to 40 nm. The coatings' best corrosion and wear resistance was obtained at 30 g/L formic acid in the bath due to the coatings' high hardness and crack-free microstructure.

Keywords: Ni-Cr Coatings, Electrodeposition, Formic Acid, Hardness, Wear, Corrosion Resistance}

Abstract View Paper Research/Original Article Original: English
رفتار کششی آلیاژ AZ91 حاوی نقره و تحت ریخته گری با شرایط مختلف

پوریا کمایی، مهدی خراسانیان*، سید رضا علوی زارع، مصطفی اسکندری

مجله مواد نوین، سال سیزدهم شماره 4 (پیاپی 50، زمستان 1401)، صص 60 -80

هدف

از پژوهش حاضر، مطالعه رفتار آلیاژ منیزیم AZ91 در آزمون کشش سرد و گرم بود. برای این منظور، آلیاژ مذکور در شرایط انجمادی همراه با مبردگذاری و بدون مبردگذاری ریخته گری شد. در حین آماده سازی مذاب، عنصر نقره در مقادیر مختلف به مذاب اضافه گردید. آزمون کشش تک محوری در دمای اتاق و در دمای 120 درجه سانتیگراد بر روی نمونه های آلیاژی با درصدهای مختلف نقره و با شرایط انجمادی متفاوت انجام گرفت. نتایج نشان داد که حضور نقره در آلیاژ سبب تغییر در مورفولوژی فاز Mg17Al12 و تغییر در ریزساختار و خواص کششی آلیاژ شد. ریزساختار و مورفولوژی رسوبات توسط میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین سطح شکست آلیاژ پس از آزمون کشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. تغییر در مورفولوژی این فاز بر خواص مکانیکی آلیاژ اثر قابل ملاحظه ای دارد. این فاز یک فاز ترد و شکننده بوده و می تواند در کنار ساختار بلوری هگزاگونال منیزیم سبب تضعیف رفتار کششی آلیاژ گردد. بهترین رفتار کششی برای نمونه با wt% 0.1 نقره بدون مبردگذاری به دست آمد. در این نمونه فاز Mg17Al12 به صورت پراکنده و با پیوستگی کمتر در مرز دانه ظاهر شد. هنگامی که مقدار نقره به wt% 0.4 افزایش یافت، خواص کششی به دلیل افزایش اندازه رسوبات این فاز در ریزساختار کاهش قابل ملاحظه ای یافت. انجماد همراه با مبرد اثر مثبتی بر خواص کششی آلیاژ در دماهای بالا و پایین نداشت.

مقدمه

در پژوهش حاضر، اثر افزودن نقره به عنوان عنصر آلیاژی همراه با تغییر در شرایط انجماد با و بدون استفاده از مبردگذاری بر ریزساختار و خواص کششی آلیاژ AZ91 با استفاده از آزمون های کشش در دمای اتاق و کشش در دمای °C 120 مورد مطالعه قرار گرفت. نکته مهم در پژوهش حاضر استفاده از عنصر نقره است که در مطالعات پیشین کمتر به آن پرداخته شده است. برای افزودن بسیاری از عناصر آلیاژی، مشکلاتی از قبیل احتمال اکسید شدن، تبخیر شدن و ورود به سرباره وجود دارد. هممچنین بسیاری از عناصر آلیاژی باید به صورت ترکیبی و در قالب یک آمیژان وارد مذاب شوند، در صورتی که در این مطالعه، عنصر نقره به صورت گرانول خالص به مذاب اضافه شد. نقره به عنوان یک عنصر نجیب تمایل کمتری به ایجاد ترکیبات شیمیایی و بین فلزی از خود نشان می دهد و از این لحاظ پایداری خوبی را در هنگام آماده سازی مذاب و ریخته گری دارد. چنین خصوصیاتی این امکان را به وجود آورده که در پژوهش حاضر، ریخته گری بدون نیاز به اتمسفر کنترل شده انجام گیرد. در بسیاری از تحقیقات مشابه، خواص کششی دمای بالا در محدوده ای از دما مورد بررسی قرار گرفته اند که مکانیسم های خزشی فعال می باشند، اما در این پژوهش، دما تا این اندازه بالا نیست و محدوده دمایی پایین تر است و هدف بررسی رفتار کشش در دمای بالا بدون رخداد خزش است. در اغلب مطالعات مربوط به رفتار مکانیکی آلیاژ AZ91 اندازه دانه مهم ترین پارامتر مورد مطالعه بوده است، در صورتی که در این پژوهش، اهمیت و نقش فاز β-Mg17Al12 به عنوان فاز ترد موجود در آلیاژ مورد تاکید بوده و اثر این فاز بر خواص کششی مد نظر می باشد. قابل ذکر است که مباحث تفسیر ریزساختار، ترکیب شیمیایی و آنالیز عنصری فازهای موجود در آلیاژ در یک مقاله دیگر به قلم نویسندگان حاضر به چاپ رسیده است.

روش

نمونه های AZ91 (با ترکیب شیمیایی متوسط حاوی 9 درصد وزنی Al، 0.9 درصد وزنی روی و 0.2 درصد وزنی منگنز) با استفاده از ریخته گری در قالب دایمی تولید شدند. مواد اولیه به صورت شمش تجاری در داخل یک کوره مقاومت الکتریکی گرم شدند. قالب فولادی مجهز به مبرد مسی دارای سیستم آبگرد در یک جعبه عایق حرارتی نگهداری می شد. عملیات ریخته گری در دمای 650، 750 و 850 درجه سانتی گراد با یا بدون مبرد انجام شد. نمونه های مکعبی (2×2×2 سانتی متر مکعب) از قسمت میانی و نزدیک به مرکز قطعات ریخته گری شده بریده شدند. سطح نمونه ها با استفاده از کاغذهای سنباده SiC از شماره 60# تا 2500# سنباده زنی شد. سپس نمونه ها بر روی یک نمد مخصوص و با استفاده از یک محلول شوینده تجاری صیقل داده شدند. برای بررسی ریزساختار، نمونه ها توسط محلول استیک پیکرال (مخلوطی از 10 میلی لیتر اسید استیک، 4.2 گرم اسید پیکریک، 10 میلی لیتر آب مقطر و 70 میلی لیتر اتانول) به مدت 1 ثانیه حکاکی شدند. برای بررسی ریزساختار نمونه ها از میکروسکوپ نوری استفاده شد.برای ارزیابی رفتار مکانیکی نمونه ها، آزمون های کشش در دمای اتاق (طبق استاندارد ASTM-E8) و در دمای °C 120 (طبق استاندارد ASTM-E21) انجام شدند.

یافته ها

اثر هم زمان 0.1 درصد وزنی نقره و مبردگذاریدر شکل 3، نتایج آزمون های کشش دمای اتاق بر روی نمونه های حاوی 0.1 درصد وزنی نقره و با شرایط انجمادی متفاوت مربوط به نمونه 1 (ریخته گری بدون مبرد در دمای C 650)، نمونه 2 (ریخته گری با مبرد در دمای C 750) و نمونه 3 (ریخته گری با مبرد در دمای C 850) نشان داده شده است. همان گونه که در شکل 3 مشاهده می شود، واضح است که رفتار کششی AZ91 با 0.1 درصد وزنی نقره پس از انجماد با مبردگذاری افت داشته است. نتایج نشان می دهد که نمونه حاوی wt% 0.1 نقره و ریخته گری شده در °C 650 دارای بهترین خواص کششی در بین تمام نمونه های با انجماد بدون مبردگذاری است.ذوب ریزی از °C 850 با انجماد همراه با مبردگذاری باعث بهبود خواص کششی در مقایسه با نمونه ریخته گری شده در دمای °C 750 درجه سانتیگراد شده است. به منظور توضیح عملکرد مکانیکی نمونه های مورد بحث، بررسی ریزساختار نمونه ها برای توضیح عملکرد مکانیکی آنها ضروری است. شکل 4 ریزساختار نمونه های ریخته گری شده در شرایط مختلف در پژوهش حاضر را نشان می دهد.تصاویر میکروسکوپی نمونه های حاوی 0.1 درصد وزنی نقره و ریخته گری شده در شرایط مختلف در شکل های 4-الف، 4-ب و 4-ج به نمایش در آمده است. انجماد همراه با مبردگذاری می تواند مورفولوژی فاز Mg17Al12 را تغییر دهد. در نمونه های با حالت های مختلف انجماد، اندازه و توزیع Mg17Al12 متفاوت است. برای نمونه ریخته گری شده در °C 650، که بدون مبردگذاری تولید شده، سرعت سرد شدن بسیار بالا بود که باعث شده فاز Mg17Al12 به صورت رسوبات مرزدانه ای ریز ظاهر شود. انجماد همراه با مبردگذاری نرخ انتقال حرارت را کاهش داده و این باعث تغییر در مورفولوژی Mg17Al12 به صورت پیوستگی کمتر و ضخامت بیشتر شده است. این اثر توسط چن و همکاران نیز گزارش شده است. کاهش نرخ انتقال حرارت سبب افزایش اندازه دانه های فاز زمینه گردیده و به تبع آن فاز Mg17Al12 نیز ضخیم تر شده است. مقایسه بین نمونه های ذوب ریزی شده در °C 650 و °C 850 نشان می دهد که انجماد همراه با مبردگذاری تقریبا تاثیری بر مورفولوژی فاز β ندارد، اما دمای ذوب ریزی بالاتر منجر به ضخامت بیشتر فاز β شده است. به طور خلاصه باید گفت که پس از انجماد همراه با مبردگذاری، ریزساختار AZ91 حاوی 0.1 درصد وزنی نقره تغییر یافته است.مبردگذاری منجر به کاهش مقدار فاز Mg17Al12 و به طور هم زمان منجر به تولید رسوبات درشت و ضخیم Mg17Al12 می شود. این واقعیت باعث خواص مکانیکی ضعیف نمونه ریخته گری شده در °C 750 در دمای اتاق شده است...

نتیجه گیری

افزودن نقره به مذاب آلیاژ AZ91 باعث تغییر ریزساختار و خواص مکانیکی این آلیاژ شد.- هنگامی که نقره به AZ91 اضافه شد، مورفولوژی فاز Mg17Al12 از شبکه های مرزدانه ای ریز به رسوبات درشت و ضخیم با پیوستگی کمتر تغییر یافت.- کاهش پیوستگی فاز β منجر به بهبود خواص کششی در اتاق و دماهای بالا شد.- برای نمونه های حاوی مقادیر مختلف نقره بدون مبردگذاری، در آزمون کشش سرد، افزودن نقره سبب بهبود رفتار کششی آلیاژ شد. در آزمون کشش گرم نیز همین روند تکرار شد.- در آزمون کشش سرد نمونه های حاوی wt% 0.1 نقره، استحکام تسلیم و استحکام کششی برای نمونه ریخته گری شده در °C 650 بیشترین مقدار بود که مبردگذاری سبب کاهش این مقادیر شد. با افزایش دمای ذوب ریزی، مقادیر استحکام افزایش اندکی پیدا کرد. مقادیر کرنش شکست برای نمونه تولید شده با مبردگذاری در °C 850 بیشترین مقدار بود. نتایج آزمون کشش گرم نیز تقریبا به همین منوال بود

کلید واژگان: آلیاژ منیزیم AZ91, ریخته گری, مبردگذاری, ریزساختار, آزمون کشش}

چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی

Tensile behavior of AZ91 alloy containing silver and under different casting conditions

Pouria Kamaei, Mehdi Khorasanian *, Seyed Reza Alavi Zaree, Mostafa Eskandari

Journal of New Materials, Volume:13 Issue: 4, 2023, PP 60 -80

The aim of the present research was to study the behavior of AZ91 magnesium alloy under cold and hot tension tests. The alloy was cast under solidification conditions with and without a chill. During the preparation of the melt, silver was added in different amounts to the melt. The uniaxial tensile test was performed at room temperature and at 120 °C on the samples with different percentages of silver and with different solidification conditions. The results showed that the presence of silver in the alloy caused a change in the morphology of the Mg17Al12 phase and a change in the microstructure and tensile properties of the alloy. The change in the morphology of this phase has a significant effect on the mechanical properties of the alloy. This phase is a brittle phase, and along with the hexagonal crystal structure of magnesium, can deteriorate the tensile behavior of the alloy. The best tensile behavior was obtained for the sample with 0.1 wt% silver without a chill. In this sample, the Mg17Al12 phase appeared as a dispersed phase with less continuity at the grain boundaries. When the amount of silver increased to 0.4 wt%, the tensile properties decreased significantly due to the increase of the size of this phase in the microstructure. solidification with a chill had no positive effect on the tensile properties of the alloy at high and low temperatures.

Introduction

The aim of the present research was to study the behavior of AZ91 magnesium alloy under cold and hot tension tests. The alloy was cast under solidification conditions with and without a chill. During the preparation of the melt, silver was added in different amounts to the melt.

Methods

AZ91 specimens were produced using permanent mold casting. The raw materials were heated in the form of commercial ingots in an electric furnace, and after melting, silver was introduced into the melt in the form of commercial pure granules.

Findings

In Figure 3, the results of room temperature tensile tests on samples containing 0.1 wt% of silver and with different solidification conditions namely sample 1 (casting without chill at 650 ˚C), sample 2 (casting with chill at 750 ˚C) and Sample 3 (casting with chill at 850 ˚C) is shown.

Keywords: AZ91 magnesium alloy, casting, chilled solidification, Microstructure, Tension test}

Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
اثر ترکیب شیمیایی بر ریزساختار و مقاومت به سایش ناحیه جوش فولادهای زنگ نزن فریتی

فرج الله هدایت، رضا دهملایی، بهنام لطفی، مهدی خراسانیان

فصلنامه جوشکاری، پیاپی 105 (زمستان 1401)، صص 17 -21

مشاهده متن
ارزیابی رفتار اکسیداسیون دمای بالا و چسبندگی روکشهای مقاوم به حرارت فریتی روی فولاد زنگنزن آستنیتی تولید شده با فرایند GTAW

فرج الله هدایت، رضا دهملایی، مهدی خراسانیان، بهنام لطفی

مجله علوم و مهندسی خوردگی، سال دهم شماره 2 (پیاپی 36، تابستان 1399)، صص 51 -65

در مقاله حاضر، جهت بهبود مقاومت به اکسیداسیون دمای بالای فولاد زنگ‌نزن 316 AISI روکش‌های از سیم جوش‌های ER446 و ER446+ 4% Al با استفاده از فرایند GTAW بر روی این فولاد رسوب داده شد. ترکیب شیمیایی، نوع فازها و ریزساختار روکش‌ها توسط میکروسکوپ نوری (OM)، میکروسکوپ الکترونی (FESEM-EDS) و تفرق اشعه ایکس (XRD) مشخص شد. رفتار اکسیداسیون نمونه‌های روکش‌کاری شده با استفاده از آزمون اکسیداسیون هم‌دما در محیط‌های هوا (دمای °C 1000) و 2SO%5/1+ هوا (دمای °C 800) ارزیابی و مقایسه شد. میزان چسبندگی اتصال فصل مشترک روکش - زیرلایه توسط آزمون استحکام برشی قبل و بعد از اکسیداسیون طبق استاندارد 264ASTM A بررسی شد. مشاهدات ریز ساختاری از مقطع عرضی نشان داد که هر دو روکش از چسبندگی خوبی با زیرلایه برخوردار بوده و هیچ‌گونه ترک حفره و ناپیوستگی در فصل مشترک روکش‌ها با زیرلایه مشاهده نگردید. نتایج آزمون استحکام برشی نشان داد که هر دو روکش قبل و بعد از اکسیداسیون دمای بالا دارای استحکام برشی بالاتری از حداقل مقدار مشخص شده (140 مگاپاسکال) در استاندارد می‌باشند. بررسی رفتار اکسیداسیون فلز پایه قبل و بعد از اعمال روکش نشان داد که اعمال روکش به‌ویژه روکش حاوی آلومینیوم قویا باعث کاهش نرخ اکسیداسیون (بهبود مقاومت به اکسیداسیون) در هر دو محیط اکسیدکننده گردیده است. در مراحل اولیه اکسیداسیون، واکنش‌های شیمیایی در فصل مشترک پوسته اکسیدی و فلز کنترل‌کننده بوده و بعد از آن تا پایان آزمایش نفوذ و انتقال اکسیژن و یون‌های مهاجم از پوسته اکسیدی به فصل مشترک کنترل‌کننده فرایند اکسیداسیون بوده است. مشخص شد که سینتیک اکسیداسیون هر دو روکش از قانون اکسیداسیون سهمی پیروی می‌کند و روکش حاوی 4% Al آلومینیوم مقدار ثابت سرعت اکسیداسیون (kP) را 16 برابر بیشتر از روکش بدون آلومینیوم کاهش داده است. نتایج نشان داد که حضور گاز 2SO نرخ اکسیداسیون هر دو روکش را افزایش داده است.

کلید واژگان: اکسیداسیون دمای بالا, چسبندگی, روکش جوشی, فولاد مقاوم به حرارت فریتی, فصل مشترک, رقت}

چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی

Evaluation of High Temperature Oxidation Behavior and Adhesion of Heat-Resistant Ferritic Steel Claddings on Austenitic Stainless Steel Produced by GTAW Process

F. Hedaiat, R. Dehmalaei *, M. Khorasanian, B. Lotfi

Corrosion Science and Engineering Journal, Volume:10 Issue: 2, 2022, PP 51 -65

In the present paper, in order to improve the high temperature oxidation resistance of 316 AISI stainless steel, claddings of ER446 and ER446 + 4 wt. % Al filler wires were deposited on this steel using GTAW process. The chemical composition, phase types and microstructure of the claddings were determined by light microscopy (OM), electron microscopy (FESEM-EDS) and X-ray diffraction (XRD). The oxidation behavior of the cladded samples was evaluated and compared using isothermal oxidation test in air (at 1000 °C) and air + 1.5% SO2 (at 800 °C) environments. The adhesion of the interface between the claddings and the substrate was measured by shear strength test before and after oxidation according to ASTM A264 standard. Microstructural observations from the cross section showed that both claddings had excellent adhesion to the substrate and no cavities and discontinuities were observed in the interface between the claddings and the substrate. The results of shear strength test showed that both claddings before and after high temperature oxidation have higher shear strength than the minimum value specified (140 MPa) in the ASTM A264 standard. l Evaluation of the oxidation behavior of the base metal before and after the exert of the coating showed that the claddings (especially with present 4% Al) strongly reduced the oxidation rate (improving the oxidation resistance) in both oxidizing environments. In the early stages of oxidation, chemical reactions at the interface between the oxide scale and the metal controlled the oxidation reaction, and after primarily stages until the end of examination, the diffusion and transfer of oxygen and aggressive ions through the oxide scale toward the interface controlled the oxidation process. It was found that the oxidation kinetics of both claddings follow the parabollic law of oxidation and the cladding containing 4% Al had a constant oxidation rate (kp) 16 times lower than the coating without aluminum. The results showed that the presence of SO2 gas increased the oxidation rate of both claddings.

Keywords: Oxidation, Weld Caldding, Ferrite Heat-Resistant Stainless Steel, Shear Strength, Interfac}

Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian

سامانه نویسندگان

خراسانیان، مهدی

دانشیار مهندسی مواد، دانشگاه شهید چمران اهواز

اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.

بدانید!

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.

به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

فهرست مطالب مهدی خراسانیان