فهرست مطالب

مجله مواد نوین
سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 39، بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/02/17
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد صادقی، حامد ثابت*، حسین رضوی صفحات 1-13

    بررسی متغیرهای جوشکاری مقاومتی فرکانس بال ا(HFRW) بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیر همجنس فولاد کم آلیاژ کروم-مولیبدن به فولاد پرآلیاژ کروم دار در این تحقیق ، اثر پارامترهای جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا بر ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد کم آلیاژ Mo 1 - Cr25/2 به فولاد پر آلیاژ کروم دار می باشد مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای این منظور عملیات جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا با تغیر پارامتر های شدت جریان ، اختلاف پتانسیل ، سرعت جوشکاری (چرخش فین تیوب) و تراکم پره ها بر روی نمونه های واقعی (صنعتی) انجام گرفت، سپس آزمون های متالوگرافی ، کشش و سختی سنجی مطابق استاندارد ASTM برروی مقاطع مختلف بعد از نمونه برداری انجام شد. نتایج متالوگرافی و خواص مکانیکی نشان دادند که اتصال جوش نفوذ و امتزاج جوش بالای 90 % تابع پارامترهای بهینه جوشکاری و محلهای قرار گیری قطب های جوشکاری مقاوتی ، تنظیمات جک هیدرولیکی فشار جهت ایجاد فواصل بهینه ی غلتک های دستگاه و تراکم فین ها در اتصال غیرهمجنس لوله های فولاد کم آلیاژکروم-مولیبدنی به فین پره های آلیاژی فولاد پر آلیاژ کروم دار می باشد. همچنین هرچه تراکم فین ها و ضخامت فین کمتر انتخاب گردد کیفیت نفوذ فین به تیوب بیشتر می گردد .

    کلیدواژگان: جوشکاری مقاومتی، فرکانس بالا، ریزساختار، خواص مکانیکی، لوله های پره دار(فین تیوب)
  • محبوبه محمودی*، ویدا حقیقی، مرجان میرحاج صفحات 15-30
    طراحی داربست هایی با ساختار فیزیکی مناسب با امکان چسبندگی و تکثیر سلول ها به سطح در بازسازی و ترمیم بافت استخوان نقش موثری ایفا می کنند. در این تحقیق، داربست پلی کاپرولاکتون/ کراتین/ نانولوله کربن به روش الکتروریسی جهت کاربرد در مهندسی بافت استخوان ساخته شد و تاثیر نانولوله های کربن (CNT) بر رشد سلول های استخوانی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای دستیابی به این هدف، مورفولوژی سطح، درصد تخلخل، سطح ویژه، خواص مکانیکی و گروه های عاملی موجود در داربست ها به ترتیب با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، روش جابجایی مایع، تست BET، آزمون استحکام کششی و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) موردبررسی قرار گرفت. به دلیل حضور نانولوله های کربن در نانوالیاف، میانگین قطر الیاف در داربست بدون CNT نسبت به داربست حاوی CNT از مقدار nm 138 به nm 75 کاهش و مقدار سطح ویژه نانوالیاف حاوی CNT افزایش یافت. اندازه تخلخل داربست حاوی CNT، mμ 680 محاسبه گردید که میزان مناسبی برای رشد و تکثیر سلول های استخوانی می باشد. رفتار تخریب پذیری داربست ها با قرار دادن نمونه ها برای 6 هفته در محلول PBS ارزیابی گردید که 50% تخریب در داربست حاوی نانولوله کربن مشاهده شد. همچنین، درصد زنده مانی سلول ها با آزمون MTT و چسبندگی سلول های استخوانی بر روی سطح داربست ها با میکروسکوپ SEM ارزیابی شد. حضور نانولوله های کربن و کراتین در داربست سبب افزایش رشد و تکثیر سلول های استیوبلاست شد. بنابراین نتایج حاصل از این مطالعه، داربست پلی کاپرولاکتون/ کراتین/ نانولوله کربن را داربستی مناسب جهت کاربرد در مهندسی بافت استخوان معرفی می کند.
    کلیدواژگان: مهندسی بافت استخوان، کراتین، نانولوله کربن، داربست، الکتروریسی
  • غلامرضا صابری ثانی، حامد ثابت*، سید رضا امیر آبادی زاده صفحات 31-42

    در این پژوهش به بررسی اثر افزودن عنصر وانادیوم به جای نیوبیوم بر ریزساختار و مقاومت خوردگی فلز جوش الکترود E347-16 پرداخته شده است. بدین منظور الکترودهایی حاوی فرونیوبیوم و فرو وانادیوم در پوشش الکترود ساخته و مطابق استاندارد AWS A5.4 نمونه هایی از هر دو الکترود بر روی ورق فولادی جوشکاری گردیدند ، سپس آزمونهای آنالیزشیمیایی ، متالوگرافی و اواع خوردگی بر روی آنها انجام شد. بررسی نتایج آزمون آنالیز شیمیایی و تطابق آن با دیاگرام شفلر مشخص نمود که ریزساختار فلز جوش نمونه ها از فریت و آستنیت تشکیل شده است، نتایج بررسی های متالوگرافی مشخص نمودند که فلز جوش نمونه حاصل از الکترود حاوی وانادیم از درصد حجمی فریت بیشتری نسبت به الکترود حاوی نیوبیوم برخوردار است. نتایج آزمون های خوردگی مشخص نمودند که با جایگزینی عنصر وانادیم به جای نیوبیوم در الکترود E347-16 ،حساسیت به خوردگی بین دانه ای فلزجوش نمونه های مختلف در محدوده قابل قبول بوده و مقاومت به خوردگی آنها تغییر چندانی نمی یابد، همچنین در رفتار خوردگی الکترو شیمیایی فلز جوش نمونه های مختلف تفاوت چندانی مشاهده نشد، نتایج بدست آمده از آزمونهای فوق مشخص نمودند که جایگزینی عنصر وانادیم به جای نیوبیوم در الکترود E347-16 از نظر متالورژیکی امکانپذیر می باشد.

    کلیدواژگان: وانادیم، نیوبیوم، الکترود E347-16، ریزساختار، خوردگی
  • لاله قلندری*، پریسا تاج بخش صفحات 43-59

    در این پژوهش برای اولین بار، ورق های کامپوزیت Cu/Go حاوی %2 اکسید گرافن در چهار مرحله با استفاده از فرایند اتصال نورد تجمعی، در دمای محیط در شرایط بدون روانکار و از طریق اعمال کرنش پلاستیک شدید به منظور دستیابی به ساختار های با دانه های فوق ریز و نانومتری ساخته شد. به این منظور از مس خالص تجاری و اکسید گرافن استفاده گردید. تغییرات خواص مکانیکی و ریز ساختاری، قبل و بعد از انجام فرایند اتصال نورد تجمعی در چرخه های مختلف تولید، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. هم چنین، رفتار خوردگی و هدایت الکتریکی کامپوزیت در مراحل مختلف فرایند با یکدیگر، مقایسه شدند. به منظور بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت تولید شده، آزمون های کشش و میکرو سختی و شکست نگاری قبل از انجام فرایند و در چرخه های مختلف فرایند انجام شد. برای مشاهده تغییرات ساختار با افزایش تعداد مراحل فرایند، از میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) مجهز به طیف سنج EDX استفاده شد. مشاهده ریز ساختار نشان داد که در مرحله های پایین تر پودر اکسید گرافن به صورت توده ای و در مراحل نهایی به صورت یکنواخت تر توزیع شده است. مشاهده تصاویر میکروسکوپی الکترونی گسیل میدانی از سطوح شکست در نمونه های آزمون کشش نیز، بیانگر آن بود که شکست به صورت نرم می باشد و عمق دیمپل ها با افزایش چرخه های فرایند کاهش می یابد. مقاومت به خوردگی و هدایت الکتریکی کامپوزیت تولید شده نسبت به مس خالص افزایش یافت.

    کلیدواژگان: اتصال نورد تجمعی، کامپوزیت مس، اکسید گرافن، کرنش پلاستیک شدید، FESEM، خوردگی
  • غلامرضا ابراهیمی*، احسان رضایی خیبری صفحات 61-76

    افزودن عناصر نادر خاکی به آلیاژهای منیزیم، موجب توسعه آلیاژهای Mg-RE شده که دارای نسبت استحکام به وزن بالایی بوده و در صنایع هوا-فضا و اتومبیل سازی کاربرد دارند. از طرفی یکی از محدودیت های توسعه و بکارگیری انواع آلیاژهای منیزیم، تغییر شکل مومسان آن ها به واسطه ساختار هگزاگونال فشرده (HCP) آن هاست. هدف از این تحقیق، بررسی رفتار کار گرم و توسعه مدل بنیادی آلیاژ منیزیم Mg-7.1Gd-2.8Y-1.3Nd-0.4Zn (wt%) است. بدین منظور آزمایش های فشارگرم بر روی آلیاژ اکسترود شده در دماهای ºC475-ºC400 و نرخ کرنش های s-11-s-1001/0 با کرنش حداکثری 6/0 طراحی و انجام شد. تحلیل منحنی های فشارگرم بر اساس روابط بنیادی نشان داد که مقدار پارامترهای توان تنش (n) و انرژی محرکه (Q) آلیاژ به ترتیب برابر با 92/4 و  kJ.mol-142/307 است. با استفاده از رابطه سینوس هایپربولیک تنش سیلان آلیاژ پیش بینی شد و نشان داده شد که مدل سازی کارگرم آلیاژ به صورت مناسبی قابل انجام است. با استفاده از مدل دینامیکی مواد نقشه های فرآیندی آلیاژ رسم شد و با ریزساختارهای بدست آمده تطبیق داده شد. نقشه های فرآیندی، دو منطقه امن برای شکل دهی شامل (1) دمای ºC475 و نرخ کرنش s-1 001/0 و (2) دماهای ºC460-ºC425 و نرخ کرنش های s-105/0-s-1005/0 را پیشنهاد داد که با وقوع و توسعه تبلور مجدد دینامیکی (DRX) همراه بوده است. همچنین یک منطقه ناامن نسبتا وسیع در دماهای زیر ºC425 برای آلیاژ مورد تحقیق شناسایی گردید.

    کلیدواژگان: آلیاژ Mg-RE، تغییرشکل گرم، معادله سینوس هایپربولیک، نقشه های فرآیندی، ریزساختار
  • خدیجه یوسفی*، حبیب دانش منش صفحات 77-89

    Nano Fast Cement (NFC) یک سیمان با زمان گیرش بسیار پایین برای ترمیم کانال ریشه دندان به عنوان جایگزینی برای Mineral Trioxide Agregate (MTA) است. ضعف این ماده ترمیم کننده جدید دندان، کارپذیری یا چسبندگی ضعیف و مقاومت فشاری و خمشی پایین است. برای رفع این مشکلات، در این پژوهش سعی شده با اضافه کردن افزودنی هایی از جمله پلی وینیل الکل (PVA)، نانو سل سلیکا و نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت خواص فیزیکی، مکانیکی، زیست فعالی و زیست سازگاری NFC را بهبود دهیم. بنابراین هدف از این تحقیق، تولید نوع جدیدی از نانوکامپوزیت کلسیم سیلیکاتی، با زمان گیرش پایین، کارپذیری مناسب و استحکام فشاری و خمشی بالا است این نانو کامپوزیت با مخلوط کردن پودر NFC، نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت، نانو سل سیلیکا و پلی وینیل الکل ساخته شد و اثر سه افزودنی بر خواص فیزیکی و مکانیکی NFC بررسی شد، با استفاده از روش طراحی تاگوچی، تاثیر سطوح مختلف مواد افزودنی و مقدار بهینه درصد هر افزودنی برای داشتن نانو کامپوزیتی با استحکام فشاری و خشمی بالا، زمان گیرش پایین و کارپذیری یا چسبندگی مناسب تعیین شد و با توجه به نتایج طراحی تاگوچی موثرترین فاکتور بر خواص مکانیکی نانو کامپوزیت تولید شده پلی وینیل الکل است که سطح سه (6درصد) آن بیش ترین مقدار سیگنال به نویز را دارد و نشان دهنده این است که سطح بهینه برای این فاکتور، سطح سه است. همچنین برای فاکتور نانوذرات هیدروکسی آپاتیت مقدار سیگنال به نویز تمامی سطوح تقریبا نزدیک به یکدیگر است که نشان دهنده این است که این فاکتور تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی ندارد و با توجه به نتایج آزمون زمان گیرش موثرترین فاکتور بر زمان گیرش NFC، نانو سلیکا کلوییدی است که سطح بهینه برای این فاکتور، سطح 2 (5/0درصد وزنی نانو سیلیکا) است. به این ترتیب درصد بهینه برای تولید نانو کامپوزیتی با بالاترین استحکام و کم ترین زمان گیرش و کارپذیری مناسب، 6 درصد پلی وینیل الکل است و نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت تاثیر قابل توجهی بر خواص فیزیکی و مکانیکی NFC ندارد.

    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت کلسیم سیلیکاتی، بهینه سازی، نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت، نانو سل سیلیکا، پلی وینیل الکل
  • سید عبدالکریم سجادی*، جواد اسدی، حمید امیدوار صفحات 91-108

    در این مقاله تاثیر دما و زمان اتصال دهی بر ریزساختار اتصال فاز مایع گذرای سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. فرایند اتصال دهی در دماهای1080، 1120 و °C1160 در زمان های مختلف انجام گردید و ریزساختار نواحی مختلف اتصال توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش دمای اتصال دهی از 1080 تا °C1160، زمان انجماد کامل همدما از 195 تا 90 دقیقه کاهش و مقدار انحلال فلز پایه و پهنای درز اتصال افزایش یافته است. همچنین در همه زمان های نگه داری، ناحیه ی اتصال حاوی فازهای ثانویه شامل بوریدهای غنی از نیکل و کروم و سیلیسید نیکل در یک زمینه ی g بود. این فازها در قسمت های مرکزی و مجاور  فصل مشترک فلز پایه - اتصال مشاهده شد. مشخص شد که با افزایش زمان اتصال دهی تا انجماد کامل همدما، کسر حجمی ذرات رسوبی ناحیه ی اتصال کاهش یافته و اجزای بوریدی ترد به طور کامل حذف شده اند. لازم به ذکر است، این فرایند ناشی از وابستگی شدید رفتار سینتیک نفوذی این نوع اتصالات به دما و زمان می باشد. علاوه بر این، مشاهده شد، با افزایش دمای اتصال دهی وسعت ناحیه ی اتصال و میزان انحلال فلز پایه افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش زمان نگه داری در هر سه دمای اتصال دهی تا زمان تکمیل انجماد همدمای کامل، ضخامت منطقه ی ASZ و کسر حجمی رسوبات در ناحیه ی اتصال کاهش و طول ناحیه ی DAZ  افزایش می یابد. با توجه به اینکه دمای بحرانی در آلیاژ مورد مطالعه °C1180 می باشد، جهت یکنواختی و همگن سازی ریزساختار اتصالات در شرایط مختلف، عملیات حرارتی بعد از اتصال دهی در دمای °C 1200 و زمان 300 دقیقه انجام گردید که در نتیجه ی آن، منطقه متاثر از نفوذ حذف و ریزساختار کاملا همگن و عاری از رسوبات بوریدی سوزنی و بلوکی تشکیل شد.

    کلیدواژگان: انجماد همدما، سوپرآلیاژ پایه نیکل، TLP، GTD111
  • راضیه ثانی*، سارا زارعی نژاد صفحات 109-120

    در این پژوهش، پوشش نانو کامپوزیت هیبریدی Ni-P/Al2O3-SiC و پوشش ساده Ni-P، با استفاده از فرآیند آبکاری الکتریکی، روی زمینه ای از جنس مس تهیه گردید. آبکاری الکتریکی در هر دو مورد، بوسیله جریان مستقیم (DC) انجام شد. اندازه نانو ذرات SiC و نانو ذرات Al2O3 مورد استفاده برای تهیه حمام نانو کامپوزیت، به ترتیب nm55 و nm50 بود. مشخصه یابی و بررسی مورفولوژی سطح پوشش ها، به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی  (Scanning Electron Microscopy) و طیف نگار تفکیک انرژی (Energy Dispersive Spectroscopy) انجام گردید. رفتار تریبولوژیکی پوشش ها با آزمون پین روی دیسک و ریز سختی آن ها به روش ریز سختی سنجی ویکرز (Vickers Microhardness Test) ، مورد ارزیابی قرار گرفتند. مورفولوژی سطح پوشش بعد از فرآیند سایش، بوسیله میکروسکوپ نوری بررسی گردید. نتایج نشان دادند که پوشش نانو کامپوزیت هیبریدی Ni-P/Al2O3-SiC، چسبندگی بسیار خوبی به زیر لایه مسی دارد. از سوی دیگر، مشارکت نانو ذرات آلومینا و نانو ذرات کاربید سیلسیم در پوشش نانو کامپوزیت هیبریدی  سبب بهبود خواص تریبولوژیکی و افزایش ریز سختی لایه پوشش می گردد که این امر را می توان به استحکام زیاد نانو ذرات آلومینا و کاربید سیلسیم نسبت داد. همچنین با افزایش دانسیته جریان آبکاری، ریز سختی لایه پوشش Ni-P  و Ni-P/Al2O3-SiC افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت هیبریدی، پوشش Ni-P، Al2O3-SiC، سایش، آبکاری الکتریکی
|
  • MOHAMMAD SADEGHI, Hamed Sabet *, HOSAIEN RASAVI Pages 1-13

    In this research, the effect of high-frequency resistance welding (HFRW) parameters on microstructure and mechanical properties of seamless 2.25Cr-1Mo ferritic steel as spiral (helical) finned tube used in industrial boilers was investigated. So HFRW was implemented on actual (Industrial) samples by changing multiple parameters including Current, Electric Potential, Welding Speed (Rotation Speed) and Pitch, then metallography, fusion weld, tensile strength and hardness tests were performed on various sections of the samples according to ASTM and international standard. The results of metallographic and mechanical properties tests indicated that in order to obtain a minimum of 90 percent welding diffusion, depends on optimum welding parameters, fin tip and tube tip position of resistance welding, hydraulic pressure jack setting on squeeze roller and pitch FPI (fin per inch) to dissimilar joints between chromium-molybdenum low alloy steels tube to chromium high alloy steels of coil strips. Furthermore as the lower pitch and fin thickness are selected, the higher quality of fin tube welding diffusion is achieved.

    Keywords: Resistance Welding, High-Frequency, Microstructure, mechanical properties, Finned Tube
  • Vida Haghighi, Marjan Mirhaj Pages 15-30
    Designing scaffolds that possess superior physical properties with cell adhesion and proliferation capabilities significantly promotes bone tissue repair and regeneration. In this study, polycaprolactone (PCL)/keratin/ carbon nanotube (CNT) scaffold was fabricated using the electrospinning method for bone tissue engineering and the effects of CNTs on bone cells growth was evaluated. For this purposes, surface morphology, porosity, specific surface area, mechanical properties and functional groups of scaffolds were examined by scanning electron microscope (SEM), displacement liquid method, brunauer-emmett-teller (BET)test, tensile strength test and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), respectively. Due to the presence of CNTs in nanofibers, the average fibers diameter in scaffolds containing CNTs in comparison to the scaffold without CNT reduced from 138 nm to 75 nm and the specific surface of nanofibers containing CNT increased. Pore size of scaffold containing CNTs was calculated 680 mμ that this size can be proper for bone cell growth. Biodegradable behavior of scaffolds was determined by immersing samples in the PBS solution for 6 weeks that the results showed 50% degradation in CNT scaffolds. Also, bone cell viability and cell adhesion on scaffolds surface were evaluated via the MTT test and SEM. The presence of CNTs and keratin in scaffolds increased osteoblast cells' growth and proliferation. In conclusion, the findings demonstrated that PCL/keratin/CNT scaffolds can be suggested for bone tissue engineering applications.
    Keywords: Bone tissue engineering, keratin, Carbon nanotube, Scaffold, Electrospining
  • GholamReza Saberi Sani, Hamed Sabet *, Seyed Reza Amir Abadizadeh Pages 31-42

    In this research, effects of the replacement vanadium to niobium at E347-16 electrode on microstructure and corrosion behaviors of weld metal have been studied. For this reason, two types of electrodes have been produced with ferrovanadium and ferroniobium containing at the coat of the electrodes. Specimens were welded by SMAW according to AWS A5.4, then the samples were cuts and prepared from the weld metal for the chemical analysis, corrosion test and metallographic examination. The result of the chemical analysis test and matching with the schaeffler diagram indicated that the micro-structure of the weld metals was composed of the ferrite and austenite. The the metallographic examination results indicated that the weld metal of the electrode containing vanadium had a higher volume percentage of ferrite than that the electrode containing niobium. Also, the results of corrosion tests showed that with replacing vanadium to niobium at the E347-16 electrode, susceptibility of the intergranular corrosion was at the acceptable range, and the resistance to pitting corrosion was not significantly affect, as well as the electrochemical behavior of the weld metals is not that much difference. The final results determined that the replacement of vanadium to niobium at the E347-16 electrode is possible to metallurgical standpoint.

    Keywords: Vanadium, Niobium, Electrode E347, Microstructure, Corrosion
  • Laleh Ghalandari *, Parisa Tajbakhsh Pages 43-59

    The Copper/Graphene oxide composite sheets, containing 2% graphene oxide were made by accumulative roll bonding method in four steps for the first time. The process was performed at ambient temperature and non-lubricating conditions. The initial materials were commercial pure copper and graphene oxide. In order to evaluation the produced composites the mechanical, microstructural, electrical and corrosion behavior of the produced composites were investigated at different ARB cycles. The mechanical properties of the composite were investigated by tensile, micro hardness and fractography tests before and at different stages of the process. To observe structural changes a field emission scanning electron microscopy (FESEM) equipped with an EDX spectrometer were used. The results have shown that no new phase has been produced in this composite, and only the main peak of the copper, graphene and oxygen elements could be observed in the EDX patterns.The observation of microstructure showed that in lower cycles, graphene oxide powders were more agglomerated and had non-uniform distribution and in the final stages the powders distribution was more uniformly. The fractography results revealed ductile fracture of the produced composites. The corrosion resistance and electrical conductivity of composites increased compared to pure copper

    Keywords: accumulative roll bonding, copper, graphene oxide composites, ultra-fine grain microstructure, mechanical properties, corrosion behavior
  • GholamReza Ebrahimi *, Ehsan Rezaeii Kheybari Pages 61-76

    Addition of rare earth (RE) elements to magnesium alloys has developed the Mg-RE alloys having high specific strength to be used in the aerosapace and automobile industries. Deformability of Mg alloys is limited due to hexcagonal closed packed (HCP) structure and the alloys are routinely processed by hot deformation. The aim of this study is investigation of hot deformation behavior and developed a con-stitutive model for Mg-7.1Gd-2.8Y-1.3Nd-0.4Zn (wt%) alloy. Therefore, hot compression tests were performed at temperature interval of 400ºC-475ºC and at strain rates in the range of 0.001s-1-1s-1 with maxiumum strain of 0.6 on as-extruded specimens. The hyperbolic-sine analysis showed that the stress power (n) and the activation energy (Q) of the investigated alloy are 4.92 and 307.42 kJ.mol-1, respectively. The processing maps were drawn based on the dynamic material model (DMM) in the study of the alloy. The maps suggest two stable domains at: (1) 475ºC-0.001s-1 and (2) 425ºC-460ºC at the strain rates of 0.005s-1-0.05s-1, and indicate a wide unstable region below 425ºC.

    Keywords: Mg-RE alloys'', hot deformation, hyperbolic sine equatution, processing maps, microstructure
  • Khadije Yousefi *, Habib Daneshmanesh Pages 77-89

    The purpose of this work is to develop a new type of calcium silicate nanocomposite, with low setting time, good workability and high strength. This new nanocomposite is prepared by mixing Nano Fast Cement, Nano Hydroxyapatite, polyvinyl alcohol and colloidal nano silica. The effect of three additives (hydroxyapatite nanoparticles, colloidal nano silica and polyvinyl alcohol solution) on its physical and mechanical properties was investigated. Using Taguchi design method, the effect of different levels of additives and optimum percentages of each additive on having nano composite with high compressive strength, low setting time and good workability were determined. According to the results, the most effective factor on the mechanical properties of nanocomposite (compressive strength, flexural strength and flexibility) is polyvinyl alcohol, that level of three (6%) has the highest signal to noise ratio, indicating that the optimal level for this factor is level three. Also, factor A, which represents the hydroxyapatite nanoparticles, is the signal-to-noise value of all surfaces almost close to each other, indicating that this factor does not have much effect on the mechanical properties. And according to the test results, the most effective factor on the setting time is percentage of hydroxyapatite nanoparticles. The optimal level for this factor is level one (zero for hydroxyapatite). Thus, the optimum percentages for nanocomposite production with the highest strength and the lowest setting time and good workability are 6% polyvinyl alcohol, 0% hydroxyapatite and 0.5% nanosilica.

    Keywords: Nanocomposite, Nano Fast Cement, Nano Hydroxyapatite, polyvinyl alcohol, colloidal nano silica
  • Seyed Abdolkarim Sajjadi *, Javad Asadi, Hamid Omidvar Pages 91-108

    In this paper, the effect of bonding temperature and time on the microstructure of transient liquid phase bonding of GTD-111 nickel-based superalloy was studied. The bonding process was performed at temperatures of 1080, 1120 and 1160 °C at different times and the microstructure of the various bonding regions was analyzed by light and scanning electron microscopy. The results show that by increasing the bonding temperature from 1080 to 1160 °C, solidification time was reduced from 195 to 90 min and the dissolution rate of the base metal and the bonding width increased. Also, at all holding times, the bonding zone containing secondary phases included nickel-rich and chromium-rich borides and nickel silicide in a  matrix. These phases were observed in the centerline and adjacent of the interface. By increasing the bonding time, the volume fraction of the precipitates in the bonding zone decreased and the brittle boride phases were completely removed. This process is due to the strong dependence of the diffusional behavior of the TLP-joint on temperature and time. It was observed that with increasing the bonding temperature, the bonding width and the rate of dissolution of the base metal increase. The results showed that with increasing holding time at all three bonding temperatures, the thickness of the ASZ zone and the volume fraction of precipitates in the bonding area decreased and the DAZ width increased.

    Keywords: isothermal solidification, nickel-based superalloy, ASZ, DAZ
  • Razieh Sani *, Sara Zareiinejad Pages 109-120

    In this research hybrid nanocomposite coating of Ni-P/Al2O3-SiC and Ni-P coating were codeposited and deposited by electrodeposition on copper substrate. Electrodepositions for both cases was done by DC current. Sic nanoparticles sizes and Al2O3 nanoparticles sizes which were used for preparing nanocomposite bath, were respectively 55nm and 50nm. Charactrizaton and surface morphology of coating were done by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy.The tribological behavior of the coatings were evaluated by pin-on-disc test, and microhardness of coating were also evaluated by Vickers microhardness test. Morphology of surface coating was evaluated by optical electron microscopy. Results show that adhesion of hybrid nanocomposite coating on copper substrate is perfect. Participation of nano Al2O3 particles and nano SiC particles, causes improvement in the microhardness and wear resistance of hybrid nanocomposite coating. High strength of nano Al2O3 particles and nano SiC particles, improved the microhardness and wear resistance of hybrid nanocomposite coating. Also, increases in current density for electrodeposition improve microhardness of Ni-P coating and Ni-P/Al2O3-SiC coating.

    Keywords: Hybrid nanocomposite, Ni-P, Al2O3-SiC coating, Wear, Electroplating