فهرست مطالب

نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال سی و یکم شماره 2 (پیاپی 22، بهار و تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/07/29
  • تعداد عناوین: 13
|
  • مجتبی زادعلی محمدکوتیانی، خلیل رنجبر* صفحات 1-14

    در این پژوهش، کامپوزیت‌های سطحی درجای زمینه آلومینیمی تقویت‌شده با ذرات آلومینایدی  و  توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) تولید شد. برای این کار از آلیاژ کارشده AA 3003-H14 به‌عنوان زمینه و نسبت مساوی از پودر فلزی زیرکنیم و تیتانیم به‌عنوان تقویت‌کننده استفاده گردید. برای توزیع بهتر ذرات تقویت‌کننده شش پاس فرآیند اعمال گردید. جهت بررسی ریزساختاری نمونه‌ها از روش میکروسکوپی الکترونی (SEM) و برای آنالیز فازی از تفرق اشعه ایکس (XRD) بهره گرفته شد. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که به‌دلیل واکنش‌های شیمیایی حالت جامد ترکیبات آلومینایدی  و  در فصل مشترک ذرات زیرکنیم و تیتانیم با زمینه آلومینیم تشکیل می‌شود. تشکیل ترکیبات آلومینایدی در مدت زمان کم‌تر از 40 ثانیه در این پژوهش به شرایط ترمومکانیکال فعال‌کننده‌ای که در حین فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به‌وجود می‌آید نسبت داده شد. مدل تغییرات انرژی آزاد گیبس موثر () جهت پیش‌بینی تشکیل ترکیبات آلومینایدی در فصل مشترک ذرات فلزی تقویت‌کننده با زمینه آلومینیمی استفاده شد که نتایج پیش‌بینی تطابق خوبی با نتایج تجربی به‌دست آمده داشت.

    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، آلیاژ AA 3003-H14، مدل
  • نیما صادقی، جواد مقدم* صفحات 15-24

    لیچینگ مستقیم اسفالریت، یک روش جدید تولیدی است که در صنایع روی مورد توجه قرار گرفته است. البته مشکل عمده در لیچینگ مستقیم کنسانتره اسفالریت، بازیابی کمتر از 70% روی در طی فرآیند لیچینگ است. همچنین محتوای روی در پسماند لیچینگ بیشتر از 25% بوده و عناصر با ارزش دیگری نظیر نقره، نیکل، مس و کادمیوم در آن وجود دارد. در پژوهش حاضر از یک راکتور ستونی و نیمه صنعتی با قطر 30 سانتی متر و ارتفاع بیش از 9 متر استفاده شده است که در هر مرحله از فرآیند 440 لیتر دوغاب به داخل آن شارژ می شد. شرایط لیچینگ روی از پسماند سولفیدی و تاثیر عواملی همچون غلظت اسید سولفوریک، سولفات آهن و زمان ماند پسماند بر روی درصد بازیابی روی بررسی شد. نتایج نشان می دهد افزایش غلظت سولفات آهن  موجب افزایش انحلال روی می شود و اسید سولفوریک تاثیر قابل توجهی بر انحلال ندارد. همچنین با افزایش دما، انحلال روی در مرحله دوم افزایش می یابد. بررسی های سینتیکی نشان می دهد که ذرات معدنی توسط گوگرد عنصری احاطه شده اند و سرعت واکنش برطبق مدل هسته کوچک شونده توسط نفوذ عامل انحلال به داخل لایه خاکستر کنترل می شود.

    کلیدواژگان: لیچینگ مستقیم، پسماند، روی، مقیاس نیمه صنعتی
  • مهدی اکبرزاده مقدم*، مرتضی زندرحیمی، احسان مرادپور صفحات 25-34

    در این پژوهش پوشش های MoS2/Ni به روش کندوپاش مغناطیسی جریان مستقیم، روی فولاد اعمال شد. نسبت MoS2/Ni در پوشش ها با استفاده از پراکنش ماده هدف‌هایی با نسبت های متفاوتی از نیکل کنترل گردید. پوشش‌ها با استفاده از پراش پرتوایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتوایکس (EDX) و آزمون های  نانو فرورونده و نانوخراشنده مشخصه یابی شدند. رفتار سایشی پوشش با استفاده از آزمون پین روی دیسک در دمای محیط ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که ضخامت و سختی پوشش‌ها به ترتیبµm  6-4 و HV 1300-850 بود. میزان کریستالی ساختار با افزایش میزان نیکل کاهش می‌یابد. حضور نیکل در پوشش MoSx باعث بهبود چسبندگی و افزایش سختی پوشش می‌گردد. مقدار مناسب افزودن نیکل به MoSx برای ایجاد بهترین خواص سایشی پوشش (کمترین مقادیر ضریب اصطکاک و نرخ سایش) 14 درصد اتمی تعیین گردید. سایش ورقه‌ای و تریبوشیمی به‌عنوان مهم‌ترین مکانیزم های حاکم در سایش پوشش تعیین شد.

    کلیدواژگان: سولفید مولیبدن، روانکار جامد، رسوب فیزیکی بخار، رفتار سایشی، ضریب اصطکاک
  • مهسا انصاری نیا، امیر سیف الدینی*، سعید حسنی، صادق قاسمی بنادکوکی صفحات 35-44

    در تحقیق حاضر تاثیر افزودن نیکل بر قابلیت شیشه‌ای شدن آلیاژ کامپوزیتی FeMoPCB بررسی و مقدار بهینه آن تعیین شد. سپس پایداری حرارتی این آلیاژ در حضور مقادیر مختف نیکل با استفاده از آزمون‌های تجربی ‘گرماسنجی روبشی تفاضلی، الگوی پراش پرتو ایکس، مشاهدات نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری و روش‌های محاسباتی مانند معیارهای α، β، γ و... بررسی شد. نتایج آزمون XRD، TEM نشان داد که با افزودن 10 درصد اتمی نیکل قابلیت شیشه‌ای شدن آلیاژ فوق افزایش می‌یابد و در درصدهای دیگر نیکل فازهای بلوری مختلفی شناسایی شدند. حضور فازهای بلوری با استفاده از آزمون سختی سنجی نیز بررسی شد. در نهایت مشخص شد که بدون در نظر گرفتن نتایج تجربی، نتایج روش‌های محاسباتی از دقت لازم برخوردار نیست.

    کلیدواژگان: شیشه فلزات حجمی، فاز کریستال، قابلیت شیشه ای شدن، نیکل
  • اکبر حیدرزاده* صفحات 45-56

    در این تحقیق، خواص ناحیه جوش همزن اصطکاکی مونل 400 شامل ریزساختار، زیرساختار و سختی مورد بررسی و مقایسه با فلز پایه قرار گرفت. برای این منظور، ورق مونل 400 به ضخامت 2 میلیمتر تحت جوشکاری همزن اصطکاکی در سرعت چرخش ابزار 400 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی ابزار 100 میلیمتر بر دقیقه قرار گرفت. برای آنالیز ریزساختار و مرزدانه ها در نواحی فلز پایه و ناحیه جوش از آنالیز پراش الکترون‌های برگشتی و برای بررسی زیرساختار از میکروسکوپ الکترونی عبوری بهره گرفته شد. همچنین، برای اندازه گیری سختی از آزمون میکروسختی استفاده گردید. نتایج نشان دادند که ریزدانه شدن، افزایش چگالی نابجایی و افزایش فاکتور تیلور، عوامل اصلی در بهبود سختی ناحیه جوش می باشند

    کلیدواژگان: مونل، جوشکاری همزن اصطکاکی، ریزساختار
  • مصطفی عبادی، اسمعیل صلاحی، هودسا مجیدیان*، آیدا فایقی نیا صفحات 57-68

    هدف از انجام این پروژه بهبود مقاومت به خوردگی جرم‌های پایه آلومینایی کم سیمان و فوق کم سیمان در برابر سرباره کوره قوس الکتریکی است. برای این منظور زیرکونیای کلوییدی به مقدار 1، 2 و 4 درصدوزنی جایگزین سیمان آلومینات کلسیمی شد. از ضریب آندریازن 23/0=q جهت تهیه نمونه مرجع با 5% سیمان استفاده شد. چگالی و تخلخل نمونه های سینتر شده در دمای  °C 1620 و مقاومت به خوردگی آنها اندازه گیری شد. همچین بررسی‌های ریز ساختاری با پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. نتایج نشان داد که نمونه‌های دارای زیرکونیای کلوییدی، تخلخل بیشتری داشتند و نفوذ سرباره در آنها افزایش یافت. مقاومت به خوردگی با 2% وزنی زیرکنیای کلوییدی بهبود یافت.

    کلیدواژگان: فولاد، خوردگی، زیرکونیا، آلومینا
  • مهران تدین سعیدی*، بابک قربانیان صفحات 69-80

    خواص مکانیکی جوشها با استفاده از تست ریزسختی و تست کششی برشی بررسی می شود. این روزها برای کاهش وزن خودرو از ورق های استحکام بالای AHSS استفاده می شود. مهمترین روش برای جوش دادن این ورق ها روش جوشکاری نقطه ای مقاومتی (RSW) است. جریان و زمان جوشکاری مهمترین پارامترهای جوشکاری هستند.  در این تحقیق، جوش های مشابه فولادهای پیشرفته سخت شونده مارتنزیتی بررسی شده است  که با روش جوشکاری نقطه ای مقاومتی (RSW) متصل شده اند. نتایج نشان می دهد، جریان بحرانی 9.5 کیلوآمپر است و در این جریان مد شکست از مد فصل مشترک به مد محیطی تغییر میکند. بیشترین نیروی شکست در 10.5 کیلوآمپر اتفاق می افتد و این نیرو حدود  26.5 کیلو نیوتن است.

    کلیدواژگان: جوشکاری نقطه ای مقاومتی، جوش مشابه، فولادهای پیشرفته سخت شونده مارتنزیتی، خواص مکانیکی، مد شکست
  • میلاد محرابی کالی، محمد رجبی*، سید جمال حسینی پور صفحات 81-94

    در سال های اخیر هیدروژن به عنوان سوخت مورد توجه بسیاری از پژوهشگران و دانشمندان قرار گرفته است. با توجه به این که ذخیره سازی هیدروژن به صورت جامد ایمن ترین و پربازده ترین حالت محسوب می شود؛ پروژه های بسیاری در زمینه بهبود خواص هیدروژنی فلزات مختلف که در ذخیره سازی هیدروژن بیشترین ظرفیت را دارند؛ تعریف شده است. انواع ترکیبات حاوی نیوبیم در بسیاری از این پروژه ها مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج مطلوب آن در مقالات متعددی ارایه شده است. با توجه به شباهت های بسیار زیاد عنصر تانتالیم از نظر خواص و شیمیایی و فیزیکی و با عنایت به این امر که از تانتالیم در بهبود خواص هیدروژنی فلزات به ندرت استفاده شده است؛ بر آن شدیم تا پس از مطالعه در مورد ترکیبات مختلف حاوی این عنصر، اکسید تانتالیم را به عنوان کاتالیزور در بهبود خواص هیدروژنی ترکیب هیدریدی MgH2 مورد تحقیق و مطالعه و آزمون قرار دهیم. در این پژوهش، مواد کامپوزیتی با ترکیبات هیدرید منیزیم- 10 درصد وزنی Ta2O5، نمونه های MT1؛ و هیدرید منیزیم- 20 درصد وزنی ترکیب Ta2O5، نمونه های MT2؛ با آسیاکاری پودر هیدرید منیزیم و ترکیب اکسید تانتالیم، تهیه گردید. اثر افزودنی و زمان آسیاکاری بر ساختار هیدرید منیزیم شامل اندازه دانه، کرنش شبکه و اندازه ذره و همچنین خواص واجذب هیدروژن کامپوزیت های حاصل ارزیابی گردید و با هیدرید منیزیم خالص آسیاکاری شده مقایسه شد. نشان داده شد که افزودن ترکیب اکسید تانتالیم به هیدرید منیزیم در زمان اولیه آسیاب منجر به کاهش اندازه ذره از 6/10 به 27/0 میکرومتر در کامپوزیت هیدرید منیزیم- 10 درصد وزنی اکسید تانتالیم آسیاکاری شده برای 3 ساعت (نمونه MT1-3) و به 25/0 میکرومتر در کامپوزیت هیدرید منیزیم- 20 درصد وزنی اکسید تانتالیم آسیاکاری شده برای 3 ساعت (نمونه  MT2-3)  می گردد. بعنوان یک نتیجه، دمای واجذب هیدرید منیزیم فعال شده مکانیکی برای 3 ساعت، از 405 به 382 درجه سانتیگراد برای کامپوزیت MT1-3 و به 370 درجه سانتیگراد برای کامپوزیت MT2-3 کاهش یافته‌است. تغییر در میزان کاهش دما به عوامل مختلفی مانند درصد کاتالیزور و ترکیبات بین فلزی به‌وجود آمده حین آسیاکاری بستگی دارد.

    کلیدواژگان: هیدرید منیزیم، ترکیب اکسید تانتالیم، دمای واجذب هیدروژن، آلیاژسازی مکانیکی
  • سامان بیک زاده نوعی، سعید شیبانی*، فرشته رشچی صفحات 95-108

    در این تحقیق، عوامل موثر بر انحلال میکروبی مس از کانسنگ سولفیدی کم‏عیار معدن مس شهربابک با طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ ارزیابی شده است. از باکتری‏های مزوفیل اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدان و تیوباسیلوس تیواکسیدان استفاده شده است. غربال‏گری پارامترها به روش دوفاکتوریل صورت گرفت. بهینه‏سازی انحلال مس به روش سطح پاسخ بررسی شد. تاثیر جداگانه هر یک از پارامترها مانند نسبت جامد به مایع، درصد باکتری اسیدیتیوباسیلوس تیواکسیدان و میزان آهن دو ظرفیتی علاوه بر برهم کنش‏ آنها بر روی انحلال میکروبی مس بررسی شد. شرایط بهینه با استفاده از تحلیل آماری و تحلیل واریانس (ANOVA) مشخص شد. نسبت جامد به مایع 55/7 گرم بر میلی‏لیتر، 80 درصد باکتری اسیدیتیوباسیلوس تیواکسیدان و میزان آهن 20 گرم بر لیتر به عنوان شرایط بهینه منجر به استحصال 40/99 درصد مس گردید. همچنین تاثیر پارامترهای انتخابی بر انحلال مس مدل‏سازی شد و متغیر درصد باکتری T.t بیشترین تاثیر را بر انحلال مس دارد. تحلیل آماری نشان داد که مدل به خوبی با نتایج تجربی مطابقت دارد.

    کلیدواژگان: مس، انحلال میکروبی، کانسنگ سولفیدی، طراحی آزمایش، فاکتوریل دوسطحی، رویه پاسخ
  • فاطمه یوسفان، علی اشرفی*، سید محمود منیرواقفی صفحات 109-119

    آلیاژ های آنتروپی بالا (HEA) به‌طورمعمول به‌عنوان آلیاژ های محلول جامد حاوی بیش از پنج عنصر اصلی با درصد اتمی تقریبا یکسان تعریف‌شده‌اند. آلیاژ های آنتروپی بالا در دو نوع بالک و پوشش تولید می‌شود. اغلب این آلیاژ‌ ها به‌صورت بالک بوده و تحقیقات کمتری بر روی تولید آن‌ها به‌صورت پوشش انجام‌گرفته است. یکی از روش‌ های کمتر استفاده شده، روش رسوب الکتروشیمیایی است. در تحقیق حاضر آلیاژ آنتروپی بالای CoCrFeMnNi به روش رسوب الکتروشیمیایی با پتانسیل ثابت در حمام کلریدی با حلال DMF-CH3CN تولید شد. اثر اعمال پتانسیل ثابت در مقادیر 1 تا 6 ولت بر روی تشکیل آلیاژ آنتروپی بالا، ساختار، ترکیب و مورفولوژی موردبررسی قرار گرفت. مورفولوژی، ترکیب شیمیایی و ساختار میکروسکوپی نمونه های حاصل به ترتیب به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنج انرژی (EDS) و پراش پرتوایکس  لایه‌نازک (GXRD) شناسایی شد. نتایج نشان داد که امکان پوشش دهی این آلیاژ 5 جزیی در پتانسیل کمتر از 4 ولت وجود ندارد. همچنین نتایج حاصل از آنالیز EDS نشان داد که تغییر در پتانسیل پوشش دهی از 4 تا 6 ولت باعث تغییر در ترکیب شیمیایی شده است. نکته حایز اهمیت آن‌که در تمامی حالت های پوشش حاصل در پتانسیل‌های 4، 5 و 6 ولت، آنتروپی اختلاط بیشتر از JK-1mol-1 12، در محدوده تشکیل آلیاژ آنتروپی بالا، بوده است. نتایج حاصل از آنالیز GXRD، نیز تشکیل ساختار محلول جامد با شبکه FCC را اثبات نمود. تاثیر پتانسیل پوشش دهی بر مورفولوژی پوشش نیز با استفاده از SEM انجام پذیرفت. نتایج نشان داد مورفولوژی پوشش به‌صورت سطحی صاف، بدون ترک و فشرده بوده است. 

    کلیدواژگان: آلیاژهای آنتروپی بالا، محلول جامد، رسوب الکتروشیمیایی
  • معصومه توکلی خراسانی، فرزانه سادات تیموری طوفال، مصطفی میرجلیلی*، سمانه صاحبیان سقی صفحات 121-129

    هنگامی که ابعاد مواد تا نانو متر کاهش می یابد بر خصوصیات ذره مثل نقطه ذوب و در نتیجه نمودار فازی تعادلی اثر گذار است. در این مطالعه برنامه‌ای در محیط نرم‌افزاری متلب تدوین شده‌ است. با اعمال روش‌های مبتنی بر ترمودینامیک سطح، از این برنامه برای رسم نمودار‌های فازی نانوذرات، بررسی تاثیر شعاع نانوذرات بر نمودار فازی تعادلی آنها و مقایسه آن با حالت توده استفاده شده است. با توجه به نتایج حاصل استنباط می‌شود که با کاهش اندازه ذرات، خطوط جامد و مذاب در نمودار فازی تعادلی به طرف پایین حرکت می‌کنند. علاوه بر این حلالیت حالت جامد در مقیاس نانو تا حد زیادی افزایش یافته و مناطق دو فازی باریک‌تر می‌شوند.

    کلیدواژگان: نانوذرات، اندازه ذره، نقطه ذوب، نمودار فازی، نرم افزار متلب
  • سید مهدی رفیعائی* صفحات 131-138

    در این پژوهش ابتدا نانو پودر Y2O3: Tb +3  با اندازه تقریبی ذرات 80 نانومتر  به روش سل-ژل فرآوری گردید. سپس از طریق اضافه نمودن تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS) به مواد اولیه مورد نظر، ترکیبات دوپ شده YSO در حضور مقادیر مختلفی از فاز SiO2  تولید و ساختار کریستالی و میکروسکوپی و همچنین خواص لومینسانس مواد تولید شده مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور مطالعه فازهای تشکیل شده و همچنین اندازه ذرات و مورفولوژی ساختارهای سنتز شده Y2O3: Tb +3 و ترکیبات YSO: Tb +3، به ترتیب آنالیزگر پراش با اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) مورد استفاده قرار گرفتند. در این تحقیق بصورت جالبی دیده شد که افزودن سیلیکا باعث رشد چشمگیری در اندازه دانه ها می گردد و این اندازه به حدود 400-300 نانومتر می رسد. ضمنا با به خدمت گیری یک آنالیزگر خواص فتو لومینسانس، خواص نوری این مواد مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت مشخص شد که در حالتیکه مقدار فاز SiO2 مصرفی به اندازه استوکیومتری لازم جهت تشکیل Y2SiO5 باشد بالاترین شدت انتشار حاصل شده و مقادیر بیشتری از SiO2 به کاهش این شدت منجر می گردد.

    کلیدواژگان: سل-ژل، خواص نوری، لومینسانس، نانو، مواد فسفری
  • شیما پشنگه، حمیدرضا کریمی زارچی*، سید صادق قاسمی بنادکوکی صفحات 139-153

    توسعه فولادهای پیشرفته میکروکامپوزیتی در سال‌های اخیر مورد توجه بسیار قرار گرفته است. فولادهای چند فازی، خانواده‌ای جدید از این فولادها می‌باشند که با انتخاب ترکیب شیمیایی و پروسه عملیات حرارتی مناسب می‌توان ریزساختارهای میکروکامپوزیتی شامل مخلوطی از فازهای بینیت، مارتنزیت و آستنیت باقیمانده در آن‌ها به منظور دستیابی به خواص مهندسی بهینه ایجاد نمود. در پژوهش حاضر نمونه‌ ورق فولادی سیلیسیم بالا انتخاب شد؛ و سپس عملیات حرارتی به صورت آستنیته کردن در دمای oC900 به مدت 5 دقیقه، انتقال سریع به حمام نمک oC350 و نگهداری در آن به مدت‌ زما‌ن‌های 5 ثانیه تا 5 ساعت و در نهایت سریع سرد کردن در آب به منظور دستیابی به ریزساختارهای سه فازی صورت گرفت. بررسی خواص مکانیکی و ریزساختاری با استفاده از آزمون‌های ماکروسختی‌سنجی، کشش، میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت. مشاهده تصاویر به دست آمده نشان داد درصدهای مختلفی از فازهای بینیت، مارتنزیت و آستنیت باقیمانده در نمونه‌ها تشکیل شده که باعث تغییرات شدید و غیر متعارفی در نتایج خواص مکانیکی کششی و سختی‌‌سنجی در مقایسه با خواص مکانیکی فولادهای نسل سوم استحکام بالا شده است. نتایج آزمون کشش نشان داد استحکام کششی نمونه‌ها از 5 تا 50 ثانیه از 1850 تا MPa2052 افزایش و سپس به مقدار MPa1386 در زمان 300 ثانیه کاهش و مجددا به مقدار MPa1460 در زمان یک ساعت افزایش یافته است. این روند تغییرات بر اساس کسر حجمی و رفتار مکانیکی متفاوت فازهای بینیت، مارتنزیت و آستنیت باقیمانده تحلیل گردید. بهترین شرایط به منظور دستیابی به بیشترین چقرمگی که با حاصلضرب استحکام کششی در درصد ازدیاد طول ( GPa%9/25) قابل محاسبه است در نمونه‌های عملیات حرارتی شده در حمام نمک مذاب oC350 به مدت 200 ثانیه به دست آمد.

    کلیدواژگان: فولاد سیلیسیم بالا، عملیات حرارتی در حمام نمک مذاب، خواص مکانیکی، ریزساختار سه فازی بینیت، مارتنزیت، آستنیت باقیمانده
|
  • mojtaba zadali mohammad kotiyani*, khalil ranjbar Pages 1-14

    In this study, Al-surface composite reinforced by in-situ formed  and  aluminide particles was fabricated by using friction stir processing (FSP). A rolled AA 3003-H14 aluminum alloy sheet and equal proportion of Zirconium and Titanium metal powders as reinforcement were used to fabricate Al-surface composite. Six FSP passes were applied to improve the distribution of reinforcing particles. Microstructural examinations were performed using scanning electron microscopy (SEM) and phase analysis was done by an X-ray diffraction (XRD) technique. Microstructural investigation revealed that due to the solid state chemical reactions,  and  aluminides have formed at the interface between the metal powders and the aluminum alloy matrix. Formation of these aluminides with in the span time of less than 40 s, was attributed to the activated thermomechanical condition induced by FSP. The effective Gibbs free energy change of formation ( ) model was used to thermodynamically predict the aluminide phase formation at the interface between the matrix and the reinforcing metal particles. The results of prediction, matched well with the experimental observations.

    Keywords: Friction stir processing, AA 3003, H14 alloy, model
  • N. Sadeghi, J. Moghddam* Pages 15-24

    Direct leaching of sphalerite is a new production method that is considered in the Zinc industries. However, the main problem is relatively low recovery percent of Zn (less than 70%). The surveys show that zinc content in leaching residue is more than %25 and other precious metals (such as silver, nickel, copper, and cadmium) presence in there. In this study, a tubular reactor with 30 cm diameter, more than 9 m height and 440 liters’ volume were used to Zinc extraction from leach residue. The residual sulfide leaching conditions and the impact of factors such as the concentration of sulfuric acid, iron sulfate and sludge retention time on the recovery percentage were determined. The results show that increasing the ferrous sulfate concentration increases the zinc recovery percent but sulfuric acid hasn’t a significant effect on dissolution rate. Furthermore, with increasing temperature, the zinc recovery percent increases. The leaching reaction rate is controlled by the diffusion of the dissolution agent into the ash layer, according to the shrinking core model.

    Keywords: Direct Leaching, Residue, Zinc, Pilot Scale
  • Mehdi akbarzadeh*, morteza zandrahimi, ehsan moradpur Pages 25-34

    In this study Ni-MoS2 composite coatings were deposited onto steel substrates by direct-current magnetron sputtering. The MoS2/Ni ratio in the coatings was controlled by sputtering the composite targets. The coatings were characterized X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX), and nano-indentation and nano-scratch testes. The tribological behavior of the coatings were investigated using the pin-on-disc test at room temperature. The results showed that the thickness, and the hardness of the coatings were 4-6 µm and 850-1300 HV, respectively. The degree of crystallization of the composite coatings increased with increasing Nickel contents. The incorporation of Nickel to MoS2 coatings resulted in a considerable improvement of coating adhesion and hardness. The optimum doping level for Ni-MoSx coatings to show the best tribological properties,) the lowest friction coefficient and wear rate (was 14 atomic percent. The main wear mechanism of coating were delamination and tribochemical.

    Keywords: Molybdenum disulfide, Solid lubricant, Physical vapor deposition, Wear behavior, Friction coefficient
  • mahsa ansariniya, amir seifoddini*, saeed hasani, sadegh ghasemi Pages 35-44

    In this work, the effect of Ni addition on the glass forming ability (GFA) of FeMoPCB composite alloy was investigated and the optimal amount of Ni to improve GFA was determined. So, the thermal stability of this alloy with the various percent of nickel was investigated by not only experimental methods including; differential scanning calorimetry, X-ray diffraction, optical microscope and transmission electron microscopy but also computational methods such as α، β، γ and etc. The results of XRD test, TEM showed that in the presence of 10 at.% nickel , the glass-forming ability of this alloy increased, while in the presence of lower or higher percent nickel, different crystalline phases were detected. The presence of crystalline phases was also investigated by microhardness test. Finally, it was found that the results of the computational methods regardless of the experimental results don’t have enough accurate .

    Keywords: Bulk metallic Glasses (BMGs), Crystal phase, Glass forming ability, Nickel
  • Akbar Heidarzadeh* Pages 45-56

    In this study, the microstructure, substructure and hardness of the friction stir welded Monel 400 were investigated and compared with those of the base metal. For this purpose, the Monel 400 plates were friction stir welded at a tool rotational speed of 400 rpm, and a tool traverse speed of 100 mm/min. For characterizing the microstructure and grain boundaries in base metal and stir zone, the electron backscattered diffraction was utilized. The transmission electron microscopy was used for studying the substructures. In addition, microhardness test was conducted to hardness measurement. The results showed that the grain refinement, increasing in dislocation density and Taylor factor were the main reasons of the higher hardness of the stir zone.

    Keywords: Monel, Friction Stir Welding, Microstructure
  • mostafa Ebadi, Esmail Salahi, hudsa majidian*, aida faeghinia Pages 57-68

    The purpose of this project is to improve the corrosion resistance of alumina base low-cement and ultra-low cement mortar against arc furnace slag. For this purpose, calcium aluminate cement was replaced by 1, 2 and 4 wt.% colloidal zirconia. Andreasen coefficient of 0.23 was chosen as a reference sample using 5% cement. Density, porosity and corrosion resistance of samples sintered at a temperature of 1620°C were measured. Microstructural investigations X-ray were also done by diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Results were show that the samples which contain colloidal zirconia have higher porosity lead to the more penetration of slag. Corrosion resistance was improved by 2 wt.% colloidal zirconia.

    Keywords: Steel, Corrosion, Zirconia, Alumina
  • Mehran Tadayonsaidi*, babak ghorbanian Pages 69-80

    The mechanical properties of weld were studied by the use microhardness testing and tensile shear testing. These days to reduce vehicle weight use from advanced high strength steels. The most important method for joining this sheets is resistance spot welding (RSW). The welding current and the welding time are the most important parameters of welding.  In this research, similar welds of martensitic advanced high strength steels have been studied which they had joined with RSW. Results are showing, the critical current is 9.5KA and in this current the failure mode is changing from interface mode to periphery mode. The most failure force occurs in 10.5KA and this force is about 26.5KN.

    Keywords: Resistance Spot Welding, Similar Weld, Martensitic Advanced High Strength Steels, Mechanical Properties, Failure Mode
  • Milad Mehrabi kali, mohammad rajabi*, Seyyed Jamal Hosseini pour Pages 81-94

    In recent years the Hydrogen was considered as fuel by many researchers and scientists. Given that solid mode storage of Hydrogen is the safest and the most productive mode, many projects have been defined in the field of improving Hydrogen properties of the metals with the most capacity of Hydrogen Storage. The compositions of materials contain Niobium were used in many researches and the desired results were presented in multiple articles. According to the similarities of Tantalum to Niobium in chemical and physical properties, and by considering that there are rare researches about the effect of compositions of Ta on Hydrogen properties of metals, the decision of studying effects of Tantalum Oxide on MgH2 as base metal was made after reading many articles about the compositions of Tantalum. In this research, the composite materials, with the compositions of MgH2-10%wt Ta2O5, MT1 samples; and MgH2-20%wt Ta2O5, MT2 samples; were prepared by ball milling of Magnesium Hydride and tantalum oxide powders. Effect of additive and ball milling time on structure of magnesium Hydride were evaluated, contains grain size, net strain and particle size and also the dehydrogenation properties of prepared composites. And were compared with ball milled pure Magnesium Hydride. It has been shown that the addition of Tantalum Oxide to Magnesium Hydride at the primary time of ball milling cause reduction in particle size from 10.6 to 0.27 μm in  ball milled MgH2-10%wt Ta2O5 for 3 hours (MT1-3 sample) and to 0.25 μm in ball milled MgH2-20%wt Ta2O5 for 3 hours (MT2-3 sample). As a result, the dehydrogenation temperature of mechanical activated magnesium Hydride after 3 hours were reduced from 405 Cº to 382 Cº for MT1-3 and to 370 Cº for MT2-3. The change in amount of temperature reduction depends on numerous reasons such as the percent of catalyst and the metallic phase that has been formed during ball milling.

    Keywords: Magnesium Hydride, Tantalum Oxide composition, Hydrogen Desorption Temperature, Mechanical Alloying
  • Saman Beikzadeh Noee, Saeed Sheibani*, Fereshteh Rashchi Pages 95-108

    In this paper, the effective parameters on bioleaching of copper from low grade copper-sulfide ore from Shahrbabak copper complex were investigated using design of experiments. Mesophelic bacteria of A. ferrooxidans (T.f) and A. thiooxidans (T.t) were used. A two-factorial methodology was used to find the effective parameters. Response surface methodology was applied to optimize the leaching of copper. The individual effects and possible interactions of pulp density, percent of T.t bacteria and amount of Fe on the bioleaching of copper were investigated. The optimum conditions were determined using statistical analysis and analysis of variance (ANOVA). The optimum conditions for the copper recovery of 99.4% were pulp density of 7.55 g/mL, 80% of T.t bacteria and 20 g/L of Fe. Also, the most effective factor for the copper recovery was the percent of T.t bacteria. Furthermore, the statistical analysis indicates that the model fits the experimental data well.

    Keywords: Copper, Bioleaching, Sulfide Ore, Design of Experiments, Two-Level Factorial, Response Surface
  • Fateme yoosefan, Ali Ashrafi*, Sayed Mahmoud Monir Vaghefi Pages 109-119

    High entropy alloys (HEAs) are commonly defined as alloys composed of 5 or more alloying elements and several particular HEA systems have the ability to form a mono-phase solid solution structure. Altogether there are many high entropy alloys with unique properties. The production of high entropy alloys has been carried out in two types of bulk and coatings; HEAs are usually prepared by physical methods that used for obtaining bulk materials. HEA coatings have been produced by various deposition methods. Electrochemical deposition is a low-cost alternative for the synthesis of high entropy alloy thin films, and less research has been done on this method. In the present study, CoCrFeMnNi high entropy alloy was produced by potentiostatic electrochemical deposition in a chlorine bath with DMF-CH3CN solvent. The effect of applying constant potentials at values ​​of 1, 2, 3, 4, 5 and 6 volts on the formation of a high entropy alloy with a solid solution structure FCC, composition and morphology was investigated. Microstructure and chemical composition are determined by X-ray diffraction for thin films (GXRD), scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS). Potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) are used to investigate the corrosion behavior. The results of the EDS analysis showed that the chemical composition changed with the change of each electrodeposition parameters, but in all states, the entropy of mixing around 12 JK-1mol-1 that was in the range of formation of high entropy alloys. The results of the GXRD analysis proved the formation of a solid solution structure with the simple FCC phase. Coating morphology in a constant potential coating was flat, non-cracked and compact.

    Keywords: High Entropy Alloys, Solid Solution, Electrochemical Electrodeposition
  • masoomeh tavakoli khorasani, farzaneh teimoory, Mostafa Mirjalili*, samaneh sahebian Pages 121-129

    Reducing the dimensions of material particles down to nanoscale, can affect the particle properties such as its melting point and equilibrium phase diagram. In this study, a program was developed by MATLAB based on the thermodynamics of surface. The program was used for plotting phase diagrams of nanosystems and comparing it with the bulk ones. According to this study, it was concluded that reducing the particle size to nanoscale leads to lower solidus and liquidus temperatures in the equilibrium phase diagram. Furthermore, reaching to nanoscales decreases the solid solubility regions.

    Keywords: Nano-particles, Phase diagram, Particle size, Melting point, MATLAB
  • Seyed Mahdi Rafiaei* Pages 131-138

    In this investigation, firstly Y2O3: Tb +3 nano-powders with the approximate size of 80 nm was synthesized via sol-gel approach. Then, with the addition of Tetraethyl orthosilicate (TEOS) to the considered raw materials, the doped YSO compounds were produced in the presence of different amounts of SiO2 and crystallographic and microscopic structure and also the luminescence properties of the produced materials were evaluated. To study the formed phases and also particle size and morphology of Y2O3: Tb +3 and YSO: Tb +3 synthesized structures, X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscope (FESEM) were used. In this research, interestingly it was seen that the addition of silica results in the severe grain growth and this size reaches to 300-400 nm. In addition, with the employment of photoluminescence analyzer, the optical properties of these materials were studied. Finally, it was determined that in a case that the quantity of consumed SiO2 phase is equal to the stoichiometric values required for the formation of Y2SiO5, the highest emission intensity is achieved and the higher amounts of SiO2 leads to the reduction of intensity.

    Keywords: Sol-Gel, Optical Properties, Luminescence, Nano, Phosphor Materials
  • Shima Pashangeh, Hamid Reza Karimi Zarchi*, Seyyed Sadegh Ghasemi Banadkouki Pages 139-153

    In recent years, more attention has been paid to the development of advanced micro-compositic high strength steels. Multiphase steels are a new family of these steels. It is possible to create the micro-composite phases containing bainite, martensite and retained austenite in their microstructures by selecting the appropriate chemical composition and heat treatment cycles in order to achieve the optimum engineering properties. In the present research work, high silicon steel sheets were selected and then heat treated to achieve triple phase steels. The heat treatment cycles included austenitizing at 900oC for 5 min, quick transferring to 350oC salt bath, holding for different times between 5 seconds to 5 hours and finally quenching in water in order to achieve the triple phase microstructures. The mechanical properties and microstructural investigations were carried out by using macro-hardness tester, tensile test, optical and scanning electron microscopes, respectively. The observation of resulted microstructures showed the various amounts of bainite, martensite and retained austenite phases have been formed in the specimens that are responsible for sharp and uncommon changes in tensile and macrohardness properties in comparison with those of third generation of advanced high strength steels. The results indicated the ultimate tensile strength was increased from 1850 to 2052MPa for the specimens treated from 5s to 50s and then decreased to 1386 MPa in 300s and again increased to 1460MPa for 1 hour specimens. These changes in properties were analyzed on the basis of the volume fractions and different mechanical behavior of bainite, martensite and retained austenite phases. The best condition for achieving the highest toughness which can be calculated by the product of tensile strength and elongation (25.9 GPa%) was obtained in the specimens heat treated in 350oC salt bath for 200 seconds.

    Keywords: High Silicon Steel, Heat treatment in Molten Salt Bath, Mechanical Properties, Bainite- Martensite, Retained Austenite Triple Phase Microstructure