به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « اکسیداسیون » در نشریات گروه « مواد و متالورژی »

تکرار جستجوی کلیدواژه «اکسیداسیون» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • آزاده ترابی، هدی پورمحمد*، عباس بهرامی، عبدالمجید اسلامی
    در صنایع پتروشیمی یکی از مشکلات مهم واحد های در حال کار، کاهش طول عمر لوله های تابشی نسبت به زمان طراحی شده برای آن ها است. در این پژوهش مکانیزم تخریب لوله های فولادی G4852 Micro درون کوره های کراکینگ در صنعت پتروشیمی بررسی شده است. جهت بررسی های دقیق ترریزساختار، ویژگی های مورفولوژیکی فازهای موجود و ترکیب شیمیایی نمونه های کویل تخریب شده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شدو همچنین برای بررسی خواص مکانیکی آزمون ماکرو سختی بر روی نمونه ها انجام گرفت. عوامل مختلفی منجر به شکست، ترک، تورم و خمیدگی لوله ها می شود. با گذشت زمان در دماهای بالا میکرو ترک های ایجاد شده در اثر تشکیل فازهای ترد در سطح داخلی و خارجی لوله ها و اکسیداسیون و کربوراسیون شدید لبه های لوله ها باعث شده است تا این لوله ها به جای 100000ساعت کار(زمان طراحی شده) پس از حدود 20000 ساعت و 45000 ساعت قرارگیری در شرایط کاری تعویض گردند . تغییر آلیاژ،افزایش و یا کاهش عناصر، کاهش شوک های حرارتی و یا اصلاح سطح توسط پوشش دهی می تواند باعث افزایش عمر لوله های کراکینگ شود.
    کلید واژگان: مکانیزم تخریب, کوره های کراکینگ, میکروترک, اکسیداسیون, کربوریزاسیون}
    Azadeh Torabi, Hoda Pourmohammad *, Abbas Bahrami, Abdoulmajid Eslami
    Cracking tubes as the main part of an olefin unit, are exposed to very harsh working conditions at both outer and inner surfaces, associated with major microstructural changes during service. Carburization, oxidation, alloying elements depletion, carbide coarsening, and secondary carbide formations are common phenomena, expected to take place in cracking tubes. This research tries to experimentally investigate the implications of cracking service exposure on microstructure and mechanical properties of the service-exposed HP-MA cracking tubes. In this regard, two tube samples after 20000 and 45000 h service at approximately 900 °C were selected. Microstructure degradation at the inner and outer surfaces of the tubes and their mid-thickness were investigated with optical and electron microscopes. By microstructural characteristics of both tube samples, it was concluded that in the 45,000-hour sample, which was more exposed to carbon, the number of secondary carbides formed on the outer surface was higher. Hardness variation across the thickness was also measured for both tubes and according to the results, in total thickness of the 45,000-hour sample, the hardness was more than the 20,000-hour specimen.
    Keywords: Carburization, Cracking Tubes, Heat-resistant steels, HP-MA steel, Oxidation}
  • مهری مشهدی*، فرهاد فرهنگ راد

    کامپوزیت های پارچه کربنی و نمد تقویت شده با سرامیک های فوق دمابالا به دلیل وزن کم آن ها در عین حال خواص فیزیکی، مکانیکی و فرسایشی پیشتاز آن ها در صنعت هوافضا مورد توجه هستند. در این تحقیق کامپوزیت ها از پارچه الیاف کربن و نمد و رزین فنولیک به عنوان زمینه و از ترکیب پودرهای:ZrB2  76، :ZrC  10، SiC: 10 درصد وزنی به عنوان تقویت کننده وB4C : 4 درصد وزنی به عنوان کمک سینتر استفاده شد. پودرهای سرامیکی با درصد وزنی 25، 50 و 75 درصد به لایه های پارچه کربن و نمد پاشیده شد و به منظور مقایسه، نمونه های 100 درصد پودر سرامیکی و 100 درصد پارچه و نمد به عنوان نمونه شاهد ساخته شد. نمونه ها پس از خشک شدن پرس شده و پس از عملیات حرارتی از فرآیند تفجوشی بدون فشار استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش درصد پودر، چگالی و جمع شدگی نمونه ها افزایش یافته که بیشترین چگالی مربوط به نمونه فاقد پارچه کربنی و نمد با چگالی نسبی 5/98 بدست آمد. همچنین تخلخل ظاهری با افزایش درصد وزنی پودر کاهش پیدا کرده که کمترین میزان تخلخل ظاهری نیز مربوط به نمونه فاقد پارچه کربنی و نمد با مقدار 5/0 درصد است. در این پژوهش مشخص گردید که کمترین نرخ اکسایش خطی مربوط به نمونه حاوی 75 درصد پودر سرامیکی در گروه پارچه کربنی با مقدار)  mm s (10-2×17/3 و نمونه حاوی 75 درصد پودر با مقدار)     mm s (10-2×61/3 در گروه نمد است.

    کلید واژگان: کامپوزیت فوق دمابالا, کامپوزیت کربن, کربن, کامپوزیت ZrB2-ZrC-SiC, پارچه کربن, نمد, اکسیداسیون}
    Mehri Mashhadi*, Farhad Farhang Rad

    As a result of their low weight and significant physical, mechanical and ablation behaviors, the carbon fabric composites and reinforced felt with ultrahigh temperature ceramics (UHTCs) have become the focus of aerospace industries. In this research, carbon fabric composites and resin have been used as matrix and the combination of ZrB2 76 wt%, ZrC 10 wt%, SiC 10 wt% powders as reinforcement and B4C 4% powder has been utilized as additive the mixture of mentioned powders with weight ratio of 25, 50, 75 precent was splashed on the carbon fabric and felt layers. for comparison, samples of 100% ceramic powder and 100% carbon fabric and felt were made as control samples. When the samples become dried up, they were pressed and sintered by pressureless sintering method. The results indicated that increasing the amount of powders led to samples density and shrinkage increase. The highest density is related to the sample without carbon fabric and felt with a relative density of 98.5. Also, the porosity decreased with the increase in the weight percentage of the powder, and the lowest porosity is related to the sample without carbon fabric and felt with a value of 0.5%. In this research, it was found that the lowest linear oxidation is related to the sample containing 75% ceramic powder in the carbon fabric group with a value of 3.17×10-2  (s ) in the felt group.   mm s )  and the sample containing 75% powder with a value of 3.61×10-2 ( mm.

    Keywords: carbon, carbon composite, UHTC composites, ZrB2-ZrC-SiC composites, carbon fabric, felt, oxidation}
  • هدا اسعدی پور*، فخرالدین اشرفی زاده، مهدی علی زاده

    در این پژوهش، نانوپوشش شفاف گرافن چندلایه جهت محافظت مس در برابر اکسیداسیون در دمای پایین مورد استفاده قرارگرفت و نقش این پوشش بر حفظ درخشندگی و جلوگیری از تغییر رنگ مس ارزیابی شد. برای این منظور، پوشش گرافن چندلایه با استفاده از فرایند رسوب شیمیایی بخار (CVD) بر زیرلایه مس اعمال شد. پوشش گرافن چندلایه قبل و بعد از آزمون اکسیداسیون با استفاده ازآنالیز رامان، میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مشخصه یابی شد. علاوه بر این، تغییرات رنگ در فضای رنگ CIE-L*a*b* و درصد بازتاب در محدوده طیف مریی مطالعه شد. نتایج نشان داد که گرافن چندلایه شفاف ظاهر شفاف مس را پس ازاکسیداسیون حرارتی تا 4 ساعت در دمای °C 200 حفظ می کند. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که پوشش گرافن چندلایه در محافظت از اکسیداسیون و درنتیجه حفظ رنگ مس موثر است. علاوه بر این، نتایج این پژوهش نشان داد که اکسیداسیون گرافن از عیوب و مرزهای دانه های گرافن گسترش می یابد.

    کلید واژگان: مس, پوشش گرافن, اکسیداسیون, فضای رنگی Lab CIE}

    In this research, transparent multi-layer graphene nanocoating was used to protect copper against oxidation at low temperature and the role of this coating on maintaining brightness and preventing copper color change was evaluated. For this purpose, multilayer graphene coatings were applied on copper substrate using chemical vapor deposition (CVD). The multilayer graphene coating before and after the oxidation test was characterized using Raman analysis, optical and scanning electron microscopes. In addition, the color changes in the CIE-L*a*b* color space and the reflectance percentage in the range of the visible spectrum were studied. The results showed that the transparent multilayer graphene coating can maintain the appearance properties of copper after thermal oxidation for up to 4 hours. The results of the present research show that the multilayer graphene coating is effective in protecting the oxidation and as a result maintaining the color of copper. In addition, the results of this research showed that graphene oxidation starts and spreads from the defects and graphene grains boundaries.

    Keywords: Copper, Graphene, Nanocoating, Oxidation, CIE Lab color space}
  • پژمان زمانی مقدم*، ضیاء والفی

    در این تحقیق، پودر خالص CoNiCrAlY و کامپوزیتی CoNiCrAlY-2, 4 wt%Al2O3 توسط فرایند HVOF روی زیرلایه هایی از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل IN738 پوشش دهی شدند. پودرهای کامپوزیتی با استفاده از روش محلولی برپایه آب و چسب پلی وینل الکل به منظور توزیع نانوذرات اکسید روی ذرات میکرونی CoNiCrAlY تولید شدند. آزمایش اکسیداسیون در دمای °C1050 و زمان های 50، 100، 150 و 200 ساعت در هوای ساکن روی پوشش ها انجام شد. ریزساختار و ترکیب فازی پوشش ها قبل و بعد از آزمایش اکسیداسیون توسط SEM و XRD بررسی شدند. نتایج نشان دادند که نانوذرات با توزیع نسبتا یکتواخت در اطراف پودرها و ریزساختار پوشش های متناظر حضور داشتند. میزان تخلخل و زبری سطح پوشش های خالص و کامپوزیتی (2 و 4 درصد وزنی) به ترتیب 6/0، 1 و 7/2 درصد حجمی و 4/4، 8/4 و 1/7 میکرومتر اندازه گیری شدند. پس از 200 ساعت آزمایش اکسیداسیون، ضخامت لایه اکسیدی برای پوشش های خالص و کامپوزیتی (2 و 4 درصد وزنی) به ترتیب 2/5، 3/4 و 9/5 میکرومتر اندازه گیری شد. پوشش CoNiCrAlY حاوی 2 درصد وزنی Al2O3 به دلیل ایجاد موانع نفوذ توسط نانوذرات بهترین مقاومت به اکسیداسیون را نشان داد. درحالیکه پوشش کامپوزیتی حاوی 4 درصد وزنی Al2O3 دارای کمترین مقاومت به اکسیداسیون بود که ناشی از مورفولوژی سطح زبر و وقوع اکسیداسیون داخلی در آن بود.

    کلید واژگان: اکسید آلومینیوم, پوشش MCrAlY, HVOF, اکسیداسیون, ریزساختار}
    Pejman Zamani Moghadam*, Zia Valefi

    In this research, pure CoNiCrAlY and composite CoNiCrAlY-2, 4 wt% Al2O3 powders were deposited by the HVOF process on IN738 nickel-based superalloy substrates. Composite powders were produced using a water-based solution method and polyvinyl alcohol adhesive to distribute oxide nanoparticles on CoNiCrAlY microparticles. An oxidation test was performed on the coatings at 1050°C and 50, 100, 150, and 200 hours in the stationary air. The microstructure and phase composition of the coatings were investigated by SEM and XRD before and after the oxidation test. The results showed that nanoparticles are present with relatively uniform distribution around the powders and the microstructure of the corresponding coatings. Porosity and surface roughness of pure and composite coatings (2, 4 wt%) were measured as 0.6, 1, and 2.7 vol.% and 4.4, 4.8, and 7.1 µm, respectively. After 200 hours of oxidation test, the thickness of the oxide layer formed on pure and composite coatings (2, 4 wt%) was measured as 5.2, 4.3, and 5.9 micrometers, respectively. CoNiCrAlY coating containing 2 wt% of Al2O3 showed the best resistance to oxidation due to the creation of diffusion barriers by nanoparticles. In contrast, the composite coating containing 4 wt% of Al2O3 had the weakest resistance to oxidation, which was caused by the rough surface morphology and the occurrence of internal oxidation in it.

    Keywords: Aluminum Oxide, MCrAlY Coating, HVOF, Oxidation, Microstructure, Phase composition}
  • فاطمه رحیمی آخوندزاده، هادی ابراهیمی فر*

    از کاربردهای فولادهای زنگ نزن آستنیتی می توان به استفاده در پیل های سوختی اکسید جامد و لوله های بویلر اشاره کرد. محافظت از این فولادها در دماهای بالا امری ضروری می باشد. یکی از بهترین روش های موثر برای افزایش عمر این فولادها در دمای بالا اعمال پوشش های سطحی است. در این تحقیق پوشش کامپوزیتیNi-Co-CeO2-ZrO2 با روش آبکاری الکتریکی بر روی سطح فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304 ایجاد شد. به منظور بررسی مقاومت به خوردگی در دمای بالا، آزمون های اکسیداسیون هم دما در دمای 800 درجه سانتی گراد به مدت 300 ساعت واکسیداسیون سیکلی در دمای 800 درجه سانتی گراد تحت 50 سیکل انجام برو روی نمونه های بدون پوشش و پوشش دار انجام شد. جهت مشاهده مورفولوژی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و جهت تعیین فازها از دستگاه پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج نشان داد پوشش ایجاد شده در دانسیته جریان mA/cm2 15، pH محلول برابر 3 و غلظت g.l-1 25 از ذرات ZrO2 و غلظت g.l-1 10 از ذرات CeO2 بدون حفره و ترک بود. در آزمون های اکسیداسیون همدما و سیکلی نمونه های پوشش دار به دلیل تشکیل اسپینل های NiFe2O4 و CoFe2O4 افزایش وزن کمتری نسبت به نمونه های بدون پوشش از خود نشان دادند. این اسپینل ها از نفوذ به سمت بیرون کاتیون کروم جلوگیری کرده و باعث بهبود مقاومت به اکسیداسیون زیرلایه فولادی 304 شدند.

    کلید واژگان: فولاد زنگ نزن آستنیتی 304, پوشش کامپوزیتی Ni-Co-CeO2-ZrO2, آبکاری الکتریکی, خوردگی, اکسیداسیون}
    Fatemeh Rahimi Akhondzadeh, Hadi Ebrahimifar *

    Among the applications of austenitic stainless steels, it can be mentioned the application in solid oxide fuel cells and boiler tubes. It is necessary to protect these steels at high temperatures. One of the best effective methods to increase the life of these steels at high temperature is to apply surface coatings. In this research, Ni-Co-CeO2-ZrO2 composite coating was fabricated by electroplating method on the surface of AISI 304 austenitic stainless steel. In order to investigate the high temperature corrosion resistance, isothermal oxidation tests at 800°C for 300 hours and cyclic oxidation at 800°C for 50 cycles were performed on uncoated and coated samples. Scanning electron microscope (SEM) was used to observe the morphology and X-ray diffraction (XRD) was used to determine the formed phases. The results showed that the formed coating at the current density of 15 mA/cm2, pH of 3, and a concentration of 25 g.l-1 of ZrO2 particles and a concentration of 10 g.l-1 of CeO2 particles was without holes and cracks. In isothermal and cyclic oxidation tests, the coated samples showed a lower weight gain than the uncoated samples due to the formation of NiFe2O4 and CoFe2O4 spinels. These spinels prevented the outward diffusion of chromium cations from and improved the oxidation resistance of the 304 steel substrate.

    Keywords: austenitic stainless steel 304, Ni-Co-CeO2-ZrO2 composite coating, Electroplating, corrosion, oxidation}
  • رعنا باقری*، فتح الله کریم زاده، احمد کرمانپور، مهشید خرازیها

    در این پژوهش، یک روش جدید و آسان برای سنتز نانوذرات اکسید مس (II) CuO)) به روش اکسیداسیون شیمیایی توسط اسید نیتریک گزارش می شود. این روش بر پایه فرایند اکسیداسیون نانوذرات مس (Cu NPs) بر سطح الکترود طلا با تاثیر اسید نیتریک است که مورفولوژی سطح الکترود در آن ارزیابی شده است. نانوذرات مس با استفاده از روش پتانسیومتری بر سطح طلا رسوب یافت. غلظت و چگالی بالای نانوذرات مس توسط روش ولتامتری پالس تفاضلی محاسبه شد. فرایند رشد و توزیع نانوذرات اکسید مس روی سطح نانوذرات مس توسط آزمون ساختاری مادون قرمز تبدیل فوریه و طیف سنجی پراش پرتوی ایکس نشان داد که نیترات به خوبی جذب سطح شده است و قله تیز هیدروکسیل ظاهر شده و نانوذرات اکسید مس (II) در سطح الکترود ایجاد شده اند. تغییر مورفولوژی سطح با جذب نیترات بیانگر کاهش متوسط اندازه نانوذرات کروی از حدود 150 نانومتر به 50 نانومتر بود. این امر می تواند ناشی از اکسیداسیون نانوذرات مس در سطح و کاهش اندازه ذرات در مقایسه با شرایط عدم حضور اسید نیتریک باشد. با توجه به خواص نانوذرات اکسید مس (II)، این روش آسان و کم هزینه می تواند به عنوان اصلاح سازی سطح الکترود ضد باکتری و فعال کاتالیست به کار برده شود.

    کلید واژگان: نانوذرات مس, اسید نیتریک, الکتروشیمیایی, مورفولوژی سطح, اکسیداسیون}
    R. Bagheri*, F. Karimzadeh, A. Kermanpur, M. Kharaziha

    A new method has been presented for the synthesis of copper (Cu)/copper oxide (CuO)-nanoparticles (NPs), based on the process of corrosion and oxidation of Cu-NPs on the surface of the gold electrode by nitric acid. Cu-NPs were deposited on the surface using potentiometric method. The high concentration of Cu-NPs was estimated by Differential Pulse Voltammetry (DPV). The process of growth and distribution of CuO-NPs on the surface of Cu-NPs using structural analysis of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) showed that nitrate was well absorbed and a sharp hydroxyl peak appeared and a phase of CuO NPs formed on the electrode surface. The surface morphology indicated that the average size reduced from about 150 nm to 50 nm in the presence of nitrate. This can be due to the oxidation of Cu nanoparticles on the surface and reduction of particle size compared to the absence of nitric acid. This simple and low-cost method can be used as a surface modification of antibacterial and active catalyst electrodes.

    Keywords: Copper nanoparticles, Nitric acid, Electrochemical, Surface morphology, Oxidation}
  • مریم کمالی اردکانی، مریم مرکباتی*

    هدف از پژوهش حاضر بررسی رفتار تغییر شکل گرم و وقوع پدیده های ترمیم در حین تغییر شکل فولاد ابزار گرم کار AISI H10 است. بدین منظور، آزمایش کشش گرم روی این فولاد در محدوده دمایی 1150-900 درجه سانتی گراد با فاصله دمایی 50 درجه سانتی گراد و در نرخ کرنش ثابت 1-0/1 ثانیه انجام شد. پس از انجام آزمایش، تحولات ریزساختاری بررسی شده و نمودارهای سیلان و داکتیلیته گرم فولاد رسم شدند. با توجه به بررسی منحنی داکتیلیته و نتایج ریزساختار، در دماهای 900 و 950 درجه سانتی گراد به علت کم بودن دما و عدم فعال شدن فرایندهای ترمیم و حضور کاربیدها، داکتیلیته نسبت به سایر دماها کمتر است. با افزایش دما در محدوده دمایی 1100-1000 درجه سانتی گراد، به علت وقوع تبلور مجدد دینامیکی، داکتیلیته افزایش یافته است. درنهایت در دمای 1150 درجه سانتی گراد با توجه به انحلال ذرات کاربیدی و فراهم شدن شرایط رشد دانه ها، داکتیلیته افت کرد. محدوده دمایی مناسب برای تغییر شکل فولاد مورد بررسی با توجه به نتایج آزمایش کشش گرم و بررسی های ریزساختاری در نرخ کرنش ثابت 1-0/1 ثانیه و 1100-1000 درجه سانتی گراد به دست آمد.

    کلید واژگان: نانوذرات مس, اسید نیتریک, الکتروشیمیایی, مورفولوژی سطح, اکسیداسیون}
    M. Kamali Ardakani, M. Morakabati*

    The aim of this study was to investigate the behavior of hot deformation and occurrence of restoration phenomena during the deformation of AISI H10 hot work tool steel. For this purpose, hot tensile test was performed on the steel in the temperature range of 900-1150 ºC with a temperature interval of 50 ºC and at a constant strain rate of 0.1s-1. The microstructures were examined and the curves of hot flow and ductility were drawn. According to the curves and microstructures, ductility was lower at temperatures of 900 ºC and 950 ºC due to inactivity of repair processes and the presence of carbides. Ductility increased in the temperature range of 1000-1100 ºC due to the occurrence of dynamic recrystallization. Finally, ductility decreased in the temperature of 1150 ºC due to the dissolution of carbide particles and grain growth. The results obtained from hot tensile test and microstructural studies at a constant strain rate of 0.1s-1 revealed that the appropriate temperature range for deformation of AISI H10 hot work tool steel was 1000-1100 ºC.

    Keywords: AISI H10 hot work tool steel, Hot tensile test, Ductility, Microstructural developments, Dynamic recrystallization}
  • رضا سحرخیز، ضیاء والفی*، مسعود میرجانی، سعید تقی رمضانی

    در پژوهش حاضر، پودر NiCrAlY روی زیرلایه فولادی و Hastelloy X با فرایند پاشش پلاسمایی تحت حفاظت غلاف جامد (SSPS) اعمال شده و مقاومت در برابر اکسیداسیون پوشش های حاصل با پوشش های ایجاد شده با فرایند پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل با میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور بررسی تاثیر غلاف جامد محافظ بر خواص پوشش های فلزی، پارامترهای گاز محافظ در غلاف جامد همچون نوع گاز محافظ (Ar، H 2)، نحوه تزریق گاز محافظ (داخلی، خارجی و یا به طور هم زمان) و نرخ سیلان گاز محافظ مورد بررسی قرار گرفتند. به هنگام استفاده از گاز محافظ دمای جت پلاسما افزایش قابل توجهی داشت. نتایج آزمون اکسیداسیون عملکرد مناسب پوشش NiCrAlY تحت حفاظت گاز محافظ داخلی آرگون با نرخ سیلان 75 لیتر بر دقیقه را نشان دادند که توانسته حین پاشش، حفاظت از شعله پلاسما را به بهترین نحو انجام دهد و کاهش 8 درصدی اکسید و تخلخل را نتیجه دهد. همچنین کمترین میزان ضخامت لایه اکسید رشد یافته حرارتی (TGO) نیز بعد از 200 ساعت برای این نمونه به دست آمد که بیانگر عملکرد بهتر آن در حفظ عنصر آلومینیوم برای تشکیل مداوم لایه Al2O3 حین اکسیداسیون دما بالا است.

    کلید واژگان: پاشش پلاسمایی اتسفری (APS), پاشش پلاسمایی با غلاف جامد محافظ (SSPS), NiCrAlY, گاز محافظ, اکسیداسیون, لایه اکسید رشد یافته حرارتی (TGO)}
    Reza Saharkhiz, Zia Valefi *, Masoud Mirjani, Saied Taghi-Ramezani

    In this research, NiCrAlY powder was applied on steel, and Hastelloy X substrates with solid shielding shrouded plasma spray (SSPS) process and compared with atmospheric plasma spraying (APS). The high-temperature oxidation test was also performed on the coatings, and the microstructure of coatings was studied by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). To investigate the influence of the SSPS process on the properties of metallic coatings, variable parameters; such as type of shroud gas (Ar, H2), the gas injection method (internal, external or simultaneous) and the flow rate of that, were examined. During the use of shroud gas, the temperature of the plasma jet has increased significantly. The oxidation test results showed the proper performance of NiCrAlY coating under the protection of argon internal shroud gas with a flow rate of 75SLPM, which was able to perform the best plasma flame protection during spraying. It can lead to a reduction in oxide and porosity of coating up to 8%. Also, the lowest thermally grown oxide (TGO) thickness was obtained for this sample after 200 hours of oxidation, indicating its excellent performance in maintaining the Al for the formation of the continuous α-Al2O3 layer during high-temperature oxidation.

    Keywords: Atmospheric plasma spray (APS), Solid shielding shrouded plasma spray (SSPS), NiCrAlY, Shroud gas, Oxidation, TGO}
  • مهران شفیع حسینی، سعید حسنی*
    در این پژوهش سینتیک فرایند اکسیداسیون پودر ‏Mg-0.15Al‏ تحت شرایط حرارت دهی غیر هم دما با هدف تعیین ‏متغیرهای سه گانه شامل (انرژی فعالسازی، ضریب پیش نمایی و مدل واکنش) مورد بررسی قرار گرفت. جهت تعیین ‏مکانیزم این تحول، محصولات حاصل از این فرایند با استفاده از آزمون پراش پرتوی ایکس ‏‎(XRD)‎‏ و میکروسکوپ ‏الکترونی روبشی ‏‎(SEM)‎‏ به ترتیب مورد بررسی های فازشناسی و ریزساختاری قرار گرفتند. نتایج حاصل نشان دادند که ‏در طی این فرایند، فازهای اولیه منیزیم ‏‎(Mg)‎‏ و گاما ‏‎(Al12Mg17)‎‏ به فازهای اکسید منیزیم ‏‎(MgO)‎‏ و اسپینل ‏‎(MgAl2O4)‎‏ ‏تبدیل می شوند. وقوع تحولات مختلف در حین فرایند اکسیداسیون نیز از طریق تغییرات شکل ظاهری ذرات در طی ‏مشاهدات ریزساختاری به خوبی تایید شد. همچنین به منظور تعیین متغیرهای سینتیکی این فرایند از روش های ‏هم تبدیلی و انطباقی معکوس و مستقیم استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که مکانیزم این واکنش تحت کنترل جوانه زنی ‏و رشد بوده و انرژی فعالسازی ‏آن در محدوده ‏kJ/mol‏ 150 تا ‏kJ/mol‏ 320 محاسبه شد.‏
    کلید واژگان: ‏ پودر ‏Mg-0.15Al, سینتیک, اکسیداسیون, انرژی اکتیواسیون, مکانیزم}
    Mehran Shafi Hosseini, Saeed Hasani *
    In the present study, kinetic of oxidation process in Mg-0.15Al powders under non-isothermal condition was ‎studied to determine the empirical kinetic triplets (activation energy (E), pre-exponential factor (A), and ‎kinetic models of reaction (f(α))). In order to determine the mechanism of this process, the phase and ‎structural studies were done by using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) ‎methods, respectively. The obtained results showed that magnesium oxide (MgO) and spinel (MgAl2O4) ‎phases were formed from the initial Mg and Al12Mg17 phases during the oxidation process. Microstructural ‎observation confirmed the phenomena occurring during oxidation by the evolution of morphology of ‎particles. Also, the isoconversional, invariant kinetic parameters (IKP) and fitting models were used to ‎investigate the kinetic of this process and to determine the kinetic parameters. The obtained results revealed ‎that this reaction is controlled by a nucleation and growth mechanism with the activation energy (Eα) in the ‎range of 150-320 kJ/mol.‎
    Keywords: Mg-0.15Al alloy powder, kinetic, Oxidation, Activation Energy, Mechanism}
  • غلامرضا فغانی*

    در این تحقیق، سه سوپرآلیاژ پایه نیکل کلمونوی 6، هستلوی 276C و اینکونل 625 توسط فرآیند GTAW بر روی فولاد زنگ نزن 310 پوشش دهی شدند. سختی سنجی به روش ویکرز، ارزیابی رفتار سایشی به روش پین بر روی دیسک و تشخیص مکانیزم سایش سطوح به کمک تصاویر SEM روی نمونه ها انجام گرفت. رفتار اکسیداسیون دما بالا تحت دمای 1050 درجه سانتی گراد در هشت سیکل 24 ساعته مطالعه شد. همچنین به منظور بررسی و مقایسه رفتار خوردگی نمونه ها، از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول ترکیبی اسید سولفوریک و کلرید سدیم استفاده شد. نتایج سختی سنجی، سختی سطحی به مراتب بالاتر سوپرآلیاژهای پایه نیکل هستلوی276C (727 ویکرز) و کلمونوی 6 (612 ویکرز) در مقایسه با سوپرآلیاژ اینکونل 625 (338 ویکرز) و زیرلایه ی فولادی (217 ویکرز) را نشان داد. بهترین رفتار سایشی مربوط به پوشش هستلوی276C با ضریب اصطکاک 28/0 بود. همچنین بررسی های مورفولوژی سطوح سایش نمونه ها، تغییر مکانیزم سایش را از سایش ورقه ای به خراشان با اعمال پوشش های سوپرآلیاژ پایه نیکلی بر فولاد زنگ-نزن 310 نشان داد. در آزمون اکسیداسیون دما بالا، کمترین میزان افزایش وزن (2 mg/cm0.5) برای پوشش هستلوی276C محاسبه شد. آزمون خوردگی نیز نشان دهنده ی افزایش مقاومت به خوردگی فولاد زنگ نزن 310 با ایجاد پوشش ها بوده و بیشترین پتانسیل خوردگی(mV 9/119-) و کمترین دانسیته ی جریان خوردگی (µA.cm-2 14/0) برای پوشش هستلوی276C بدست آمد. در نهایت با در نظر گرفتن نتایج، به نظر می رسد که پوشش هستلوی276C به عنوان مطلوب ترین گزینه برای ایجاد بر روی فولاد زنگ نزن 310 جهت کاربرد در شرایط دما بالا باشد.

    کلید واژگان: سوپرآلیاژ, سایش, اکسیداسیون, پلاریزاسیون, جوشکاری}
    Gholamreza Faghani*

    In this study, three nickel-based superalloys consist of Colmonoy 6 ،Inconel 625 and Hastelloy C276 was coated by GTAW process method on 310 stainless steel. Evaluation of hardness, wear behavior and wear mechanism of samples was performed with Vickers, pin-on-disc method and using SEM images, respectively. The high temperature oxidation behavior was also studied at 1050°C in 8 cycles of 24hours. Also, to investigate corrosion behavior of samples, potentiodynamic polarization test was used in a solution of sulfuric acid and sodium chloride. The surface hardness results showed higher hardness of the Hastelloy C276 (727 HV) and Colmonoy 6 (612 HV) than the Inconel 625 (338 HV) and the steel substrate (217 HV). The best wear behavior was related to Hastelloy C276 with friction coefficient of 0.28. Surface morphology studies of the samples show a change in the wear-resistance mechanism from sliding to adhesive by applying nickel-base coatings on 310 stainless steel. In high temperature oxidation test, minimum weight gain was calculated for Hastelloy C276 (0.5mg/cm2). Corrosion test shows that fabrication of coatings improved 310 stainless steel corrosion resistance which maximum corrosion potential (-119/9 mV) and minimum corrosion current density (0.14 µA.cm-2) was owned by Hastelloy C276. Finally with considering the results, it seems that Hastelloy C276 be as the most desirable option with the aim of coating on 310 stainless steel in high-temperature conditions.

    Keywords: Superalloy, Wear, Oxidation, Polarization, Welding}
  • محمدرضا عاشور زاده، مرتضی زند رحیمی*، هادی ابراهیمی فر

    مقاومت به اکسیداسیون و هدایت الکتریکی فولادهای زنگ نزن مورد استفاده به عنوان صفحات اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد را می توان با استفاده از یک لایه پوشش رسانا و محافظ بهبود داد. در این پژوهش فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304 در یک مخلوط پایه پودری کبالت به روش سمانتاسیون فشرده پوشش داده شد. از تست اکسیداسیون همدما برای بررسی مقاومت به اکسیداسیون نمونه های پوشش دار و بدون پوشش استفاده شد. همچنین ASR به عنوان تابعی از زمان اکسیداسیون همدما در دمای ºC800 اندازه گیری شد. میکروساختار لایه پوشش و نمونه های اکسید شده توسط میکروسکوپ الکترونی SEM و دستگاه پراش پرتو ایکس بررسی شد. نتایج نشان داد که نمونه های پوشش داده شده با کبالت مقاومت به اکسیداسیون بهتری نسبت به نمونه های بدون پوشش از خود نشان دادند. نتایج نشان داد که افزایش زمان موجب افزایش ASR می شود. همچنین لایه پوشش کبالت در طول فرآیند اکسیداسیون همدما تبدیل به اسپینل های CoFe2O4، Co3O4 وCoCr2O4 شد. اسپینل های کبالت مقدار ASR (mΩ cm24/27) کمتری را در مقایسه با نمونه بدون پوشش (mΩ cm25/60) از خود نشان دادند.

    کلید واژگان: پوشش, اکسیداسیون, مقاومت سطحی ویژه (ASR), فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 AISI, پیل سوختی اکسید جامد}
    MohammadReza Ashorzadeh, Morteza Zandrahimi *, Hadi Ebrahimifar

    Oxidation resistance and electrical conductivity of stainless steels used as interconnects in solid oxide fuel cells can be improved by using a conductive and protective coating layer. In this study, AISI 304 austenitic stainless steel was coated in a cobalt powder base pack mixture. Isothermal oxidation test was used to investigate the oxidation resistance of coated and non-coated steel. Area specific resistance (ASR) was also measured as a function of oxidation time at 800 °C. Microstructure of coated and oxidized samples was studied by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) device. The results showed that cobalt coated samples showed better oxidation resistance than non-coated samples. The results showed that increasing the temperature would increase the area specific resistance. The cobalt coating layer also converted to CoFe2O4, Co3O4 and CoCr2O4 spinels during the isothermal oxidation process. Cobalt spinels exhibited less ASR (27.4 mΩ cm2) compared to the uncoated sample (60.5 mΩ cm2).

    Keywords: Coating, Oxidation, Area Specific resistance (ASR), AISI 304 Austenitic Stainless Steel, Solid oxide fuel cell}
  • محمد سلطانی، امیر سیف الدینی*، سعید حسنی

    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, مکانیزم}
    M. Soltani, A. Seifoddini*, S. Hasani

    In 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}
  • هادی ابراهیمی فر*، مرتضی زند رحیمی، فاطمه اخلاص پور

    یکی از موثرترین راه ها برای بهبود مقاومت به اکسیداسیون اتصال دهنده های مورد استفاده در پیل های سوختی اکسید جامد، اعمال یک لایه پوشش رسانای محافظ است. در این پژوهش، فولاد فریتیCrofer 22APU در یک مخلوط پودر پایه تیتانیوم به روش سمانتاسیون فشرده پوشش داده شد. ترکیب پودر برای پوشش دهی تیتانیوم به صورت20 درصد وزنی Ti، 5 درصد وزنی NH4Cl به عنوان فعال کننده و 75 درصد وزنی Al2O3 بود. بهینه دما و زمان برای دست یابی به بهترین کیفیت پوشش از لحاظ چسبندگی و عدم تخلخل 800 درجه سانتی گراد به مدت زمان هفت ساعت بود. پوشش تیتانایز حاصل شامل فاز های TiFe، TiFe2 و TiCr2 بود. نتایج مربوط به آزمون های اکسیداسیون همدما و اکسیداسیون سیکلی در دمای 900 درجه سانتی گراد، نشان داد که نمونه های پوشش داده شده با تیتانیوم مقاومت به اکسیداسیون بهتری نسبت به نمونه های بدون پوشش دارند. مطالعات ساختاری و فازی نمونه های پوشش دار و اکسید شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون پراش پرتو ایکس انجام شد. در طول فرایند اکسیداسیون، پوشش به فازهای TiFe، TiFe2، TiFe2O5، TiO2 و TiCr2O4 تبدیل شده است. افزایش وزن نمونه های پوشش دار نسبت به نمونه های بدون پوشش کمتر بود که نشان می دهد پوشش به طور موثری زیرلایه را در برابر اکسیداسیون حفظ می کند. همچنین، مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار از نمونه های بدون پوشش بالاتر بود.

    کلید واژگان: اکسیداسیون, تیتانیوم, فولاد ضدزنگCrofer 22APU, پیل سوختی اکسید جامد}
    H. Ebrahimifar*, M. Zandrahimi, F. Ekhlaspour

    One of the most effective ways to improve oxidation resistance of interconnects used in solid oxide fuel cells (SOFCs) is to apply a layer of conductive protective coating. In this study, Crofer 22APU ferritic steel was coated in a titanium- based powder mixture by pack cementation method. The powder composition for titanium coating was Ti 20 wt.%, NH4Cl 5 wt.% (activator) and Al2O3 75 wt.%. The optimum temperature and time to obtain the best coating quality in terms of adhesion and porosity were 800 °C and 7 hours, respectivly. The obtained titanized coating consisted of TiFe, TiFe2 and TiCr2 phases. The results of isothermal and cyclic oxidation tests carried out at 900 °C, showed that titanium-coated samples had better oxidation resistance than non-coated samples. Microstructural and phase studies of coated and oxidized samples were performed by scanning electron macroscopy (SEM) and X-ray diffraction analysis (XRD). During oxidation process, the coating layer was converted into TiFe, TiFe2, TiFe2O5, TiO2 and TiCr2O4 phases. The coated specimens had lower weight gains relative to uncoated samples showing that coating effectively protects the substrate against oxidation. Moreover, coated samples had higher electrical resistance than uncoated ones.

    Keywords: Oxidation, Titanium, Crofer 22APU stainless steel, solid oxide fuel cell}
  • بررسی مقاومت به اکسیداسیون فولاد AISI 316 در حضور پوشش کامپوزیتی Ni- Al2O3-TiO2 رسوب داده شده با روش آبکاری الکتریکی
    فرزانه شول، مرتضی زند رحیمی *، هادی ابراهیمی فر

    لایه اکسیدی تشکیل شده روی سطح فولادهای زنگ نزن آستنیتی در دماهای بالا به علت تبخیر کروم ناپایدار می شود و سطح فولاد در معرض نفوذ عناصر خورنده ای چون اکسیژن قرار می گیرد. به منظور بهبود مقاومت به اکسیداسیون فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316 در دماهای بالا، از پوشش کامپوزیتی با زمینه نیکل استفاده می شود. در این تحقیق پوشش کامپوزیتی Ni-Al2O3-TiO2 با روش آبکاری الکتریکی بر روی سطح فولاد AISI 316 ایجاد شد. بررسی مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز فازی توسط پراش پرتو ایکس (XRD) صورت گرفت. رفتار اکسیداسیون پوشش ها با دو روش اکسیداسیون هم دما و اکسیداسیون سیکلی بررسی شد. نتایج XRD نشان داد بعد از 200 ساعت اکسیداسیون همدما پوشش کامپوزیتی تبدیل به فازهای NiO، NiFe2O4، NiCr2O4 و TiO2 شد. مقایسه رفتار اکسیداسیون نمونه های پوشش دار و نمونه های بدون پوشش در طی اکسیداسیون همدما، نشان داد که پوشش کامپوزیتی Ni-Al2O3-TiO2 سبب افزایش مقاومت به اکسیداسیون نمونه های پوشش دار (mg/cm2 97/0) نسبت به نمونه های بدون پوشش (mg/cm2 3/2) می شود. همچنین بعد از 50 سیکل اکسیداسیون نمونه های پوشش دار (mg/cm2 7/2) افزایش وزن کمتری نسبت به نمونه های بدون پوشش (mg/cm2 62/3) از خود نشان دادند.

    کلید واژگان: فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316, آبکاری الکتریکی, پوشش کامپوزیتی Ni-Al2O3-TiO2, اکسیداسیون, لایه کرومیا}
  • فاطمه سعیدپور، مرتضی زندرحیمی*، هادی ابراهیمی فر
    فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22 APU به عنوان ماده ای مناسب برای ساخت اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد مورد استفاده قرار می گیرد. از مشکلات مهم این فولاد، افزایش مقاومت الکتریکی و تبخیر کروم از آن در دمای بالاست. به منظور رفع این مشکلات می توان از یک لایه پوشش محافظ روی آن استفاده کرد. در این پژوهش، از پوشش کامپوزیتی کبالت/اکسید ایتریم تشکیل شده به روش آبکاری الکتریکی استفاده شد. سپس مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر اکسیداسیون روی ریزساختار و ترکیب نمونه ها، از آنالیزهای میکروسکوپی الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس استفاده شد. نتایج نشان داد نرخ اکسیداسیون نمونه بدون پوشش پس از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در 800 درجه سانتی گراد حدود چهار برابر نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش داده شده است. تشکیل ترکیبات اسپینلی Co3O4 وMnCo2O4  روی نمونه پوشش دار هدایت الکتریکی را بهبود داد. مقدار مقاومت ویژه سطحی نمونه پوشش دار و بدون پوشش بعد از 500 ساعت اکسیداسیون به ترتیب برابر 8/15 و 9/25 میلی اهم بر سانتی متر مربع اندازه گیری شد.
    کلید واژگان: Crofer 22 APU, پیل سوختی اکسید جامد, کبالت, اکسید ایتریم, اکسیداسیون, مقاومت الکتریکی, ترکیبات اسپینلی}
    F. Saeidpour, M. Zandrahimi*, H. Ebrahimifar
    Crofer 22 APU ferritic stainless steel has been evaluated as one of the favorable materials for utilization in Solid oxide fule cell (SOFC) interconnects. However, there are difficulties in utilizing these metallic interconnects, including the quick  decrease of their electrical conductivity and evaporation of Cr species. To overcome the above problems, the application of protective coatings has been proposed. In this work, Co/Y2O3 composite coatings were deposited onto Crofer 22 APU stainless steels by direct current electrodeposition method. Oxidation and electrical properties of uncoated and coated steels were evaluated. Surface and cross-section of the bare and coated steels were characterized using scanning electron microscopy and X-ray diffraction techniques. Results showed that oxidation rate of the coated specimen was reduced by about 4 times, as compared to the uncoated one after 500 h isothermal oxidation in air at 800˚C. Formation of Co3O4 and MnCo2O4 spinel compositions improved electrical conductivity of the coated sample. After 500 h of isothermal oxidation at 800˚C, ASR value of the Co/Y2O3-coated and uncoated steels was 15.8 mΩ·cm2 and 25.9 mΩ·cm2 , respectively.
    Keywords: Crofer 22 APU, Solid oxide fuel cell, Co, Y2O3, Oxidation, Electrical resistance, Spinel compositions}
  • عیسی خوران، مرتضی زند رحیمی، هادی ابراهیمی فر*
    فولاد زنگ نزن فریتی AISI 430 به عنوان صفحات اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد استفاده می شود. به منظور بهبود مقاومت به اکسیداسیون این فولاد در شرایط کاری پیل های سوختی اکسید جامد می توان از یک لایه پوشش محافظ بر روی  اتصال دهنده ها استفاده کرد. در این تحقیق پوشش Ni-TiO2 بر روی زیرلایه ای از فولاد AISI 430 به وسیله روش آبکاری الکتریکی در حمام واتس حاوی ذرات TiO2 رسوب داده شد. ترکیب و خواص پوشش Ni-TiO2 به عنوان تابعی از دانسیته مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار نشست TiO2 در پوشش با افزایش مقدار دانسیته جریان افزایش پیدا کرد و بعد از رسیدن به مقدار A/dm24 کاهش یافت. همچنین مقدار اندازه دانه در پوشش کامپوزیتی Ni-TiO2 ابتدا تا مقدار  A/dm23 کاهش پیدا کرد و با افزایش بیش تر از این مقدار دوباره افزایش پیدا کرد. حداکثر میزان سختی در مقدار جریان  A/dm24 بدست آمد. برای بررسی مقاومت به اکسیداسیون، نمونه های پوشش دار و بدون پوشش به مدت 300 ساعت در معرض اکسیداسیون همدما در دمای 800 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. نتایج نشان داد نمونه های پوشش داده شده در حمام حاوی سورفکتانت SDS و بدون سورفکتانت SDS افزایش وزن کمتری نسبت به زیر لایه بدون پوشش داشتند. ساختار کامپوزیت بعد و قبل از اکسیداسیون همدما بوسیله SEM و XRD مورد مطالعه قرار گرفت.
    کلید واژگان: آبکاری الکتریکی, پوشش Ni-TiO2, سورفکتانت SDS, اکسیداسیون}
    Eisa Khoran, Morteza Zandrahimi, Hadi Ebrahimifar *
    AISI 430 ferritic stainless steel is used as interconnects in solid oxide fuel cells. In order to improve the oxidation resistance of steel in operating conditions of solid oxide fuel cells, protective coatings can be employed. In this study Ni-TiO2 coating was deposited on an AISI 430 stainless steel substrate by electrocodeposition in Watt’s plating bath containing TiO2 particles. Composition and properties of Ni-TiO2 coating were investigated as a function of current density. The volume percentage of embedded TiO2 was raised by increasing in current density until 4 A/dm2 and beyond that reduced. Also grain size of Ni-TiO2 composite coating decreased until 3 A/dm2 and above this current density, the again grain size raised. Maximum value of microhardness obtained in 4 A/dm2 current density. In order to investigate the oxidation resistance, coated and uncoated specimens were subjected to isothermal oxidation at 800 ºC for 300 h. Results showed that the coated specimens at the bath containing of SDS surfactant and without SDS surfactant had less mass gain compared to uncoated ones. The microstructure of composite coatings, before and after oxidation was investigated by scanning electron microscope (SEM) and X-ray systems.
    Keywords: Electroplating, Ni-TiO2 coating, SDS surfactant, Oxidation}
  • محمد محمودی صالح آباد، مرتضی زند رحیمی، هادی ابراهیمی فر *
    برای افزایش مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی داغ فولاد ها می توان عناصر مختلفی از جمله آلومینیوم، کروم، سیلیسیم، تیتانیوم و یا ترکیبی از آنها را روی سطح نفوذ داد. در این تحقیق با استفاده از فرایند سمانتاسیون فشرده پوشش هم زمان آلومینیوم- تیتانیوم روی زیرلایه فولاد زنگ نزن فریتی 430 AISI ایجاد شد. پوشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت. پوشش حاصل شامل دو لایه به ضخامت حدود 14 میکرومتر بود. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس وجود فازهای FeTi، 2TiO، AlTi، Ti3Al و Ti5Al را نشان داد. اکسیداسیون هم دما و اکسیداسیون سیکلی در دمای 1000 درجه سانتی گراد روی نمونه های بدون پوشش و پوشش دار انجام شد. نتایج اکسیداسیون هم دما و سیکلی نشان داد پوشش نفوذی آلومینیوم- تیتانیوم باعث بهبود مقاومت به اکسیداسیون فولاد زنگ نزن فریتی 430 AISI شد.
    کلید واژگان: فولاد 430 AISI, سمانتاسیون فشرده, رسوب آلومینیوم- تیتانیوم, اکسیداسیون}
    M. Mahmoudi Saleh Abad, M. Zandrahimi, H. Ebrahimi far *
    In order to improve the oxidation and hot corrosion resistance of steels, various elements including aluminum, chromium, silicon, titanium or combination of these elements can be diffused on to the surface of steel. In this study, aluminum and titanium were simultaneously co-deposited onto the AISI 430 ferritic stainless steel substrate by the pack cementation process. Coating was examined by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The coating consised of two layers with the thickness of approximately 14 microns. The results obtained by XRD showed the existence of FeTi, TiO2, AlTi, Al3Ti and Al5Ti phases in the coating. Isothermal oxidation and cyclic oxidation were carried out at 1000○C. It was showed that the diffusional coating of aluminum-titanium led to the improvement of cycle and isothermal oxidation resistance.
    Keywords: AISI 430 steel, Pack cementation, Aluminum-titanium deposition, Oxidation}
  • دانیال عظیمی یانچشمه *، محمد اسماعیلیان، کورش شیروانی
    در این تحقیق تاثیر هافنیوم بر اکسیداسیون و هدایت الکتریکی سوپر آلیاژ پایه نیکل درC o1000 و 75 ساعت بررسی شده است. اکسیداسیون با بررسی ریز ساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه گیری وزن و خواص الکتریکی با اندازه گیری مقاومت ویژه سطحی تحلیل شد. نتایج نشان می دهد نمونه با 0. 4 Wt. % هافنیوم کمترین افزایش وزن را دارد. خاصیت عناصر فعال همانند هافنیوم در افزایش چسبندگی و تشکیل لایه آلومینا پیوسته و بدون تخلخل، سبب کم شدن آلومینیوم مورد نیاز جهت تشکیل لایه پیوسته می شود. بررسی میکروسکوپی نشان می دهد با وجود هافنیوم تمایل به لایه Al2O3 با ضخامت کمتر بیشتر شده، به طوری که در0. 4 Wt. % تنها لایه پیوسته و با ضخامت کم ایجاد شده است، ولی در مقادیر کمتر هافنیوم علاوه بر تشکیل Al2O3 داخلی و غیر پیوسته، لایه اکسیدی اسپینل با ضخامت بالاتر شکل گرفته است. بدون هافنیوم نیز لایه Cr2O3 متخلخل خارجی و لایه اکسیدی داخلی آلومینا ضخیم تشکیل شده است. بهبود مقاومت اکسیداسیون به دلیل انتقال اکسایش داخلی به خارجی آلومینیوم و تشکیل لایه محافظ Al2O3 پیوسته درسطح می باشد. چسبندگی لایه اکسیدی تحت تاثیر قفل مکانیکی در فصل مشترک آلیاژ/ لایه ناشی از تشکیل میخ در طی اکسایش است. دلیل بالاتر بودن مقاومت الکتریکی نمونه حاوی مقادیر کمتر و بدون هافنیوم، نفوذ اکسیژن و تشکیل لایه اکسیدی ضخیم آلومینا، کرومیاو اسپینل می باشد. با توجه به ضخامت کمتر و پیوسته آلومینا به عنوان تنها لایه اکسیدی تشکیل شده در حضور 0. 4 Wt. % مقاومت الکتریکی نسبت به سایر نمونه ها کمتر می باشد.
    کلید واژگان: سوپر آلیاژ پایه نیکل, پیل سوختی, اکسیداسیون, هافنیوم, مقاومت الکتریکی}
    dannial azimi, yancheshmeh*, Mohammad Esmailian, Kourosh Shirvani
    Ni-Cr-Al-Hf alloys containing 0, 0.1, 0.2 and 0.4 wt.% Hf were produced and their isothermal oxidation behavior and electrical resistance has been investigated in air for 75 h at the temperature of 1000 °C. Microstructures of the oxidized samples were examined using scanning electron microscopy (SEM) and electrical resistance was measured. The samples showed different microstructures, and oxidation behavior depending on their chemical composition. The results indicated that the sample containing 0.4 wt.% Hf had the lowest weight gain, while the weight gain of the sample without Hf was the highest. An external scale of spinel overlying a region of internal oxides precipitates formed on Ni-12Cr-4.5Al. Conversely, an external Al2O3 formed on the samples containing Hf additions. In absence of Hf, Cr2O3 was the major scale that formed on surface. The improvement in the oxidation resistance is believed to be due to the transition between the internal and external oxidation of aluminum, adherent and protective Al2O3 oxide layer on the surface of the Ni-12Cr-4.5Al-0.4Hf alloy. It was found that the scale adhesion can be affected by mechanical keying at the alloy/scale interface resulting from the pegs’ formation during oxidation. Higher electrical resistance of Alloy without Hf is due to higher thickness of oxide scale formation on surface and sample with 0.4 wt.% Hf showed lowest electrical resistance due to thinner scale of Al2O3.
    Keywords: Ni- super alloy, SOFC, Oxidation, Hafnium, Electrical resistance}
  • شیما پریدری، حسن ثقفیان لاریجانی*، قاسم عیسی آبادی
    آلیاژ منیزیم AZ91، در حالت مذاب در اتمسفر حفاظت نشده به سرعت اکسید می شود که کیفیت و تمیزی آلیاژ را تحت تاثیر قرار می دهد. علاوه بر این حضور لایه اکسیدی روی مذاب از سیالیت آن می کاهد که به همین دلیل استفاده از آلیاژهای منیزیم در ریخته گری مقاطع نازک با محدودیت جدی روبه رو است. در این مقاله، اثر افزودن کلسیم بر افزایش مقاومت به اکسیداسیون و سیالیت مذاب آلیاژAZ91  مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، نمونه هایی از آلیاژ AZ91 تهیه و مقادیر مختلف کلسیم به آن اضافه شد. سپس نمونه ها در دمای 700 درجه سانتی گراد در مدت زمان های مختلف در اتمسفر کوره بدون گاز محافظ نگهداری شدند. بررسی های سطح نمونه، GI-XRD از سطح و آزمون اکسیداسیون نشان می دهند که در سطح، فیلم اکسیدی چگال و فشرده متشکل از MgO و CaO ایجاد می شود که عمل حفاظت از مذاب را انجام می دهد و از نفوذ اکسیژن به مذاب جلوگیری می کند. در نتیجه مذاب در دمای 700درجه سانتی گراد بدون حضور گاز محافظ پایدار باقی می ماند. مزیت استفاده از کلسیم در آلیاژهای منیزیم، حذف گازهای گران قیمت گل خانه ای همچون SF6 است. برای بررسی میزان پیشروی مذاب آلیاژ AZ91 در حضور کلسیم، آزمایش ارزیابی سیالیت با استفاده از قالب مارپیچ (اسپیرال) انجام شد. نتایج آزمایش نشان داد که با افزودن کلسیم (در مقادیر 0/5-1/5 و 2 درصد وزنی) طول سیالیت از حدود 100 میلی متر به 340 میلی متر افزایش پیدا کرد.
    کلید واژگان: آلیاژهای منیزیم, اکسیداسیون, کلسیم, SF6, سیالیت}
    Shima Paridari, Hassan Saghafian Larijani *, Ghasem Eisaabadi
    Mg alloy is easily oxidized during melting in the unprotected atmosphere. This affects on the quality and cleanness of the alloy. In addition, the presence of oxide layer on the surface of melt decreases its fluidity so use of magnesium alloys in thin-film casting is faced with Serious limitation. In this paper, effect of adding calcium on the oxidation resistance and fluidity of AZ91 alloy melt have been investigated. For this purpose, samples of AZ91 alloy were prepared with different amounts of calcium. Afterward samples were stored at 700 ° C for different periods of time in furnace atmosphere .Microstructural, GI-XRD and surface oxidation tests showed that, a dense and compact oxide film composed of CaO is formed on surface, which performs melt protection and prevents penetrating of oxygen into the melt .As a result, the melt stables at a temperature of 700 ° C without presence of a protective gas .The most important advantage of use of calcium in magnesium alloys is not applying protective gases such as SF6. To investigate the fluidity of AZ91 alloy in the presence of calcium, the fluidity test was performed by using spiral pattern. The test results showed that by adding calcium, length of fluidity increased from about 100 mm to 340 mm.
    Keywords: mg alloys, oxidation, Calcium, SF6, Fluidity}
  • محمد رضوانی، کیوان رئیسی، فتح الله کریم زاده
    در این پژوهش به بررسی خواص فولاد زنگ نزن کروفر تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی که به عنوان صفحات اتصال دهنده پیل های سوختی اکسید جامد استفاده می شود، پرداخته شده است. این آلیاژ پس ازمخلوط شدن پودرهای مورد نظر و آلیاژسازی به مدت 40 ساعت تولید شد. برای ایجاد نمونه ای با چگالی بالا از روش سینتر کردن جرقه-پلاسما در دمای 1100 درجه سانتی گراد و با اعمال تنش 50 مگاپاسکال در مدت 10 دقیقه استفاده شد. برای رسیدن به خواص مطلوب شامل مقاومت الکتریکی پایین و مقاومت به اکسیداسیون بالا، تعدادی از نمونه ها به روش رسوب دهی الکتریکی با چگالی جریان 150 میلی آمپر بر سانتی متر مربع در مدت 40 دقیقه پوشش منگنز-کبالت داده شدند. در ادامه با توجه به خواصی که یک صفحه اتصال دهنده در پیل سوختی اکسید جامد باید داشته باشد، مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش مورد بررسی قرار گرفت. رفتار اکسیداسیونی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش در مدت زمان اکسیداسیون 100 ساعت در هوا در دمای 800 درجه سانتی گراداز هیچ قانونی پیروی نکرد و نمودار آن به صورت سینوسی بود. مقاومت الکتریکی نمونه های بدون پوشش در محدوده ی 1/0-2/0 میلی اهم سانتی متر مربع بود، لیکن مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار بعد از 100 ساعت اکسیداسیون به مقداری کم تر از نمونه متناظر بدون پوشش خود رسید.آلیاژ تولید شده به روش آلیاژ سازی مکانیکی در مقایسه با آلیاژ تجاری تولید شده به روش ریخته گری، رفتار اکسیداسیون مشابهی را پس از 100 ساعت اکسیداسیون از خود نشان داد، اما نمونه تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی مقاومت الکتریکی سطحی به مراتب کم تری از نمونه ی تجاری خود دارا بود.
    کلید واژگان: پیل سوختی اکسید جامد, صفحات اتصال دهنده, آلیاژسازی مکانیکی, اکسیداسیون, مقاومت سطحی ویژه}
    M. Rezvani, K. Raeissi, F.L. Karimzadeh
    This study has examined the properties of Crofer 22APU stainless steel produced by mechanical alloying for using as interconnect plates in solid oxide fuel cells.This alloy was produced by mixing the source powders and mechanical alloying for 40 hours. For creating a sample with high density, spark-plasma sintering was applied at 1100 °C and 50 Mpa stress for 10 minutes. To achieve the desired properties such as low electrical resistance and high oxidation resistance, a number of samples were coated by manganese-cobalt using electrodiposition technique at current density of 150 mA/cm 2 for 40 minutes. Then, considering the properties required for an interconnect plate of solid oxide fuel cell, oxidation resistance and electrical resistance of the coated and uncoated samples were investigated. Oxidation behavior of the coated and uncoated samples, after 100 hours oxidation in air at 800°C did not follow any rule and its curve was a sinus type. The electrical resistance of uncoated samples was in the range of 0.1-0.2 mOhm.cm2, but the electrical resistance of the coated samples after 100 h oxidation reached to a less ammount than that of the corresponding uncoated ones. The alloy produced by mechanical alloying method, compared with commercial ones produced by casting methods, showed similar oxidation behavior after 100 h oxidation, but it had a surface electrical resistance far less than its commercial ones.
    Keywords: Solid oxide fuelcell, Interconnect plate, Crofer22APU, Mechanical alloying, Oxidation, Area specific resistance}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال