فهرست مطالب

مواد نوین - سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 41، پاییز 1399)

مجله مواد نوین
سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 41، پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • اسماعیل گنجه*، محمد قاسم زاده صفحات 1-16

    هر دو آلیاژ Ti-6Al-4V و 316L به طور گسترده ای در صنعت هوافضا، توربین های گازی و مبدل های حرارتی به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی بالا به عنوان آلیاژهای مهندسی کاربرد دارند. روش لحیم کاری سخت یکی از بهترین انتخاب ها برای اتصال دهی غیرهمجنس می باشد. لحیم کاری مادون قرمز یک فرآیند ویژه است که می تواند تا نرخ ºC/min 500 بر دقیقه حرارت دهی کند. این میزان حرارت دهی می تواند از فرسایش زیرلایه و رشد اضافی فازهای بین فلزی در منطقه اتصال به طور چشمگیری بکاهد. در این تحقیق لحیم کاری مادون قرمز اتصال V4-Al6-Ti و L316 انجام و اثر پارامترهای لحیم کاری (دما و زمان) بر ریزساختار اتصال و آلیاژهای پایه توسط فیلر پایه نقره، بررسی شد. لحیم کاری در کوره مادون قرمز و دردمایºC750، ºC 780، ºC 800، ºC 850 و ºC 900 برای 3 تا 5 دقیقه برای فیلر پایه نقره انجام شد.کیفیت ریزساختار اتصال و توزیع فازها توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی مجهز به طیف سنجی توزیع انرژی بررسی شد. از نتایج آزمون ریزسختی ویکرز، برای تایید نتایج آزمون های قبلی استفاده شد. بهترین پارامترهای لحیم کاری سخت در محدوده پارامترهای مورد بررسی، در دمای ºC 850 و زمان 5 دقیقه برای فیلر پایه نقره به دست آمد.

    کلیدواژگان: آلیاژ تیتانیوم، فولاد زنگ نزن، لحیم کاری سخت مادون قرمز، ریزساختار، فلز پرکننده نقره
  • حمیدرضا پاک زمان، سید صادق قاسمی بنادکوکی * صفحات 17-33

    در این پژوهش، ریزساختارها و خواص مکانیکی فولاد کم آلیاژ 16MnCr5 DIN در حالت دوفازی فریتی-مارتنزیتی (با کسر حجمی مختلف مارتنزیت) در مقایسه با شرایط تمام مارتنزیتی مورد بررسی قرار گرفت. برای ایجاد ریزساختارهای دوفازی، نمونه های فولادی در دماهای میان بحرانی مختلفی از 740 تا C 840 به مدت 60 دقیقه حرارت داده شده و سپس در آب کوینچ شدند. برای ایجاد ریزساختار تمام مارتنزیتی، نمونه ها پس از آستنیته شدن در دمای C 900 به مدت 60 دقیقه، بلافاصله در آب کوینچ گردیدند. برای بررسی و مقایسه ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر EDS، پراش اشعه ایکس و آزمون های کشش و میکروسختی سنجی استفاده شد. نتایج متالوگرافی نشان داد با افزایش دمای آنیل میان بحرانی از 740 به C 840، کسر حجمی مارتنزیت (Vm) از 23 به 87% افزایش می یابد. مقایسه خواص مکانیکی نمونه های دوفازی نشان داد که با افزایش Vm از 23 تا 87%، رفتار کششی غیرمتعارفی در 73%= Vmایجاد شد به طوری که نمونه های دوفازی فریتی-مارتنزیتی در مقایسه با نمونه های تمام مارتنزیتی از قابلیت جذب انرژی (حاصل ضرب استحکام کششی در ازدیاد طول یکنواخت) به مراتب بالاتری برخوردار می باشند. این اصلاح شگرف در خواص مکانیکی نمونه های دوفازی ناشی از اثرات سخت گردانی متفاوت فازهای فریت و مارتنزیت در اثر برهمکنش بین آنها می باشد. با افزایش Vm از 23 تا 87%، میکروسختی مارتنزیت به طور پیوسته از 717 به HV10g 471 کاهش می یابد؛ در حالیکه میکروسختی فاز فریت در 73%= Vmبه پیک سخت گردانی خود می رسد.

    کلیدواژگان: آنیل میان بحرانی، ریزساختار دوفازی فریتی-مارتنزیتی، ریزساختار تمام مارتنزیتی، خواص کششی، ترکیب استحکام و انعطاف پذیری
  • تاثیر فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید بر روی خواص مکانیکی فولاد 1.7225
    بهروز مهدیخانی، مهرداد جوادی * صفحات 35-48

    فولاد 1.7225 یکی از فولاد هایی است که در فرایند ماشینکاری کاربرد زیادی دارد. یکی از استفاده های ان نگهدارنده تیغچه برش در تراشکاری است. خواص مکانیکی و ارتعاشی آن تاثیر زیادی بر کیفیت سطح قطعه کار دارد. از این رو بهبود خواص مکانیکی آن باید مورد توجه قرار گیرد. در پژوهش حاضر فولاد 1.7225، با استفاده از فورج چند جهته تحت تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) قرار گرفت و خواص مکانیکی از قبیل استحکام نهایی ، استحکام تسلیم ، سختی و مشخصه ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از تغییر شکل شدید پلاستیک باعث ریز شده دانه بندی شده و هدف از آن بهبود خواص مکانیکی و ارتعاشی این فولاد است. فولاد 1.7225 در ماشینکاری بعنوان نگهدارنده ابزار برش استفاده میشود. در ابتدا با استفاده از روش المان محدود نیروی لازم برای پاس اول، جابه جایی و کرنش المان ها بعد از پاس اول و تاثیر نیروها بر قالب (برای انتخاب جنس قالب) مورد بررسی قرار گرفتند. با اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید روی فولاد مورد نظر و بررسی خواص مکانیکی و ارتعاشی قطعه مشخص شد استحکام تسلیم و نهایی و سختی به ترتیب MPa441 ، MPa540 و HRC18 افزایش پیدا کرده اند، اما فرآیند SPD نتوانسته بر خواص ارتعاشی مانند میرایی تاثیر چندانی داشته باشد.

    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید، خواص مکانیکی، فولاد 1.7225، خواص ارتعاشی
  • راضیه حیاتی*، فاطمه زارع دهنو صفحات 49-61

    در سال های اخیر استفاده از نانو ذرات متخلخل هیدروکسی آپاتیت به علت خواص برتر آ ن ها، کاربرد وسیعی در رهایش دارو و مهندسی بافت استخوان پیدا کرده اند. در این مطالعه، با استفاده از پلیمرهای ژلاتین،کیتوزان مصنوعی و کیتوزان طبیعی پوست میگو،نانوذرات متخلخل هیدروکسی آپاتیتبه روش سل ژل تهیه و زیست فعالی آن ها بررسی شد. شناسایی فازی و ریزساختاری با آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ های الکترونی روبشی (SEM) و گسیل میدان (FE-SEM) انجام شد. اندازه گیری سطح ویژه و توزیع تخلخل ها توسط آنالیز BET انجام گردید و داده ها بر اساس نمودارهای BJH و ایزوترم های جذب/واجذب گزارش شد. زیست فعالی نمونه های تف جوشی شده با غوطه وری آن ها در محلول شبیه سازی شده بدن به مدت 28 روز در دمای ◦</sup>C37 ارزیابی شد. طبق نتایج میکروسکوپ الکترونی گسیل میدان، پودرهای سنتز شده بصورت آگلومره هایی با ذرات نانومتری در محدوده  nm 25-10بودند. نتایج نشان داد این نانو ذرات عمدتا بصورت مزوحفره بوده و نمونه هیدروکسی آپاتیت سنتز شده با ژلاتین در مقایسه با نمونه های سنتز شده با استفاده از کیتوزان طبیعی و مصنوعی اندازه ذرات کوچک تر و همچنین تخلخل های ریزتر و یکنواخت تر داشت و بعد از غوطه وری نمونه ها در محلولSBFبلور های آپاتیت بیش تر و یکنواخت تری نسبت به نمونه های دیگر روی سطح آن نشسته بود.

    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت، نانو ذرات متخلخل، سل-ژل، ژلاتین، کیتوزان
  • محمدحسین پایدار*، محمدرضا نوریان صفحات 63-78

    در این پژوهش با استفاده از روش الکتروفرمینگ و با کمک یک میله چرخان از جنس فولاد ضد زنگ به عنوان کاتد و آلیاژ مس فسفر به عنوان آند، لوله های کامپوزیتی Cu-Al2O3 تولید شدند. در ادامه با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM)، الگوی پراش اشعه X و آزمون های خوردگی، به ترتیب میکروساختار، مورفولوژی سطحی، تاثیر افزودنی ها بر فرآیند و مقاومت به خوردگی لوله های کامپوزیتی تولیدی بررسی شد. الگوی پراش اشعه X حضور ذرات آلومینا در زمینه مس و عدم واکنش آنها با یکدیگر را به اثبات رساند. با توجه به تصاویر SEM، نشان داده شد که میزان حضور ذرات آلومینا در زمینه مس تابعی از غلظت آن در حمام الکتروفرمینگ است و در غلظت 15 گرم بر لیتر، در شرایط این تحقیق، بیشترین مقدار حضور در زمینه مس را دارد. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک تافل که در محلول 5/3 درصد وزنی سدیم کلراید انجام شد، نشان داد که با افزایش میزان پودر آلومینا در ساختار لوله ها، پتانسیل خوردگی به سمت مقادیر مثبت میل کرده، چگالی جریان خوردگی مقادیر منفی تری را به خود اختصاص داده و همچنین نرخ خوردگی کمتر می شود. همچنین نتایج آزمون طیف سنج امپدانس الکتروشیمیایی، افزایش مقاومت به خوردگی به واسطه حضور ذرات آلومینا در ساختار را نشان داد.

    کلیدواژگان: الکتروفرمینگ، لوله، کامپوزیت Cu-Al2O3، ذرات آلومینا، مقاومت به خوردگی
  • محسن ریحانیان*، مهدی رضایی، مصطفی اسکندری صفحات 79-90

    در این پژوهش فولاد API X70 به عنوان نوعی از فولادهای استحکام زیاد با عناصر آلیاژی کم (HSLA) در شرایط مختلف تحت نورد گرم قرار گرفت و تاثیر پارامترهای مختلف نورد گرم طی فرایند کنترل شده ترمومکانیکال (TMCP) بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی بررسی شد. برای ارزیابی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و الکترون روبشی (SEM) و برای ارزیابی مکانیکی از آزمون کشش و سختی استفاده شد. فولاد در دمای 1250 درجه سانتی گراد به مدت 30 دقیقه پیش گرم شد. سپس در گستره دمایی 1100 تا 730 درجه سانتی گراد با سرعت 10 دور بر دقیقه طی سه (نمونه A)، چهار (نمونه B) و پنج (نمونه C) مرحله نورد گرم و در هوا سرد شد. کرنش کل اعمال شده در همه نمونه ها برابر 62/0 انتخاب شد. در شرایط پنج مرحله ای، یک نمونه در دمای پایانی 900 درجه سانتی گراد (نمونه D)، یک نمونه با سرعت 20 دور بر دقیقه (نمونه E) نورد و یک نمونه در آب سرد شد (نمونه F).  نتایج نشان داد ریزساختار همه نمونه ها، بجز نمونه سرد شده در آب (نمونه F)، از فریت و پرلیت ولی با مورفولوژی متفاوت تشکیل شده است. در شرایط یکسان، کمترین اندازه دانه در نمونه با سرعت 20 دور بر دقیقه (نمونه E) ایجاد شد. به دلیل حذف پرلیت و تشکیل فازهای شبه پایدار، نمونه سرد شده در آب (نمونه F) بیشترین استحکام و سختی و کمترین درصد ازدیاد طول را از خود نشان داد. بهترین ترکیب استحکام و درصد ازدیاد طول در نمونه با سرعت 20 دور بر دقیقه (نمونه E) بدست آمد.

    کلیدواژگان: فولاد API X70، نورد گرم، فرایند کنترل شده ترمومکانیکال (TMCP)، ریزساختار، خواص مکانیکی
  • خلیل الله قیصری*، چونگ کیم انگ صفحات 91-101

    در این پژوهش، اثر غلظت کبالت بر رفتار مغناطیسی لایه نازک آلیاژ آهن-کبالت با ترکیب CoxFe1−x (x= 0-0.3) مورد ارزیابی ساختاری و مغناطیسی قرار گرفت. به این منظور، لایه نشانی در زاویه نهشت 42 درجه به کمک روش کند و پاش یونی انجام شد. ساختار بلوری لایه های نشانده شده به کمک روش پراش سنجی پرتو ایکس ارزیابی گردید. ویژگی های استاتیک و دینامیک مغناطیسی نیز به ترتیب از روی حلقه مغناطش و طیف نفوذپذیری مغناطیسی تعیین گردید. نتایج ارزیابی های فازی نشان داد که الگوهای پراش مشابهی در همه لایه ها شکل گرفته است که معرف ساختار کریستالی BCC با جهت گیری ترجیحی (110) است. با این وجود، پارامتر شبکه با افزایش غلظت کبالت روند کاهشی را دنبال کرده است. حلقه های M-H دو رفتار متفاوت در جهت آسان گرد و سخت گرد را نشان داد. بر مبنای آن، میدان ناهمسانگردی مغناطیسی از حدود Oe 60 در لایه آهنی به Oe 330 در لایه Fe0.7Co0.3 افزایش یافت که به افزایش بسامد تشدید فرومغناطیسی از GHz 44/2 در لایه آهنی به GHz 66/7 در آلیاژ Fe0.7Co0.3 انجامید. بسامد تشدید فرومغناطیسی لایه آلیاژی Fe0.7Co0.3 کاهش اندکی را از مقدار GHz 66/7 در دمای محیط به GHz 98/6 در دمای K 420 نشان داد که گواه پایداری حرارتی مطلوب آن است.

    کلیدواژگان: کند و پاش موربی، لایه نازک آهن-کبالت، ناهمسانگردی مغناطیسی، بسامد تشدید فرومغناطیس، پایداری حرارتی
  • علیرضا کریمی، ماندانا عادلی*، منصور سلطانیه صفحات 103-114

    در این پژوهش امکان ایجاد اتصال فولاد - کاربید تنگستن با استفاده از روشی نوین بر پایه فرآیندهای سنتز احتراقی بررسی شده و مکانیزم اتصال مورد بحث قرار گرفته است. سامانه ای آزمایشگاهی با هدف گرمایش سریع نمونه و انجام واکنش سنتز تحت فشار و در اتمسفر محافظ طراحی و ساخته شد. بین قطعاتی استوانه ای شکل از فولاد و کاربید، لایه ای متشکل از مخلوط فشرده پودرهای عنصری نیکل و تیتانیم به عنوان پودر واکنشگر و منبع تولید گرما در اتصال دهی مورد استفاده قرارگرفت. برای تهیه این لایه، پودر عناصر با توجه به نسبت مولی 1:1 Ni:Ti = توزین و مخلوط و به صورت قرص های خام به قطر mm 12 فشرده شدند. از یک کوره ی القایی جهت گرمایش سریع مخلوط پودری فشرده نیکل - تیتانیم و انجام واکنش گرمازای سنتز احتراقی و تولید ترکیب بین فلزی NiTi بین قطعات مورد اتصال استفاده شد. پس از اتصال، نمونه ها به منظورمطالعات ریزساختاری و بررسی کیفیت اتصال در فصول مشترک NiTi/کاربید و NiTi/فولاد از وسط برش زده شده و متالوگرافی شدند. به منظور مشخصه یابی نمونه ها از آنالیزXRD و SEM-EDSاستفاده شد. آنالیزهای انجام شده موید تشکیل NiTi به عنوان فاز اصلی در اثر انجام واکنش سنتز احتراقی در مخلوط پودری فشرده Ni+Ti بود. نتایج آنالیز عنصری نقطه ای، نفوذ عناصر تنگستن و کبالت در لایه ی اتصال NiTi و همچنین نفوذ متقابل تیتانیم و نیکل را اثبات کرد. بررسی نقشه ی توزیع عناصر در فصل مشترک های اتصال، تجمع عناصر نیکل و تنگستن در فصل مشترک کاربید/ NiTi و عناصر تیتانیم و آهن در فصل مشترک فولاد/ NiTi را به دلیل تشکیل پیوند در فصل مشترک ها در نتیجه-ی دمای بالای فرآیند تایید کرد. نتایج نشان داد که با استفاده از واکنش های سنتز احتراقی و ذوب موضعی محصول NiTi تشکیل شده، امکان برقراری اتصالی با کیفیت مناسب بین کاربید تنگستن و فولاد با استفاده از لایه واسط NiTi به دلیل نفوذ عناصر و تشکیل پیوند در فصل مشترک های اتصال و ایجاد چسبندگی میان اجزای اتصال وجود دارد.

    کلیدواژگان: اتصال فولاد - کاربید تنگستن، سنتز احتراقی، واکنش گرمازا، ترکیب بین فلزی NiTi
|
  • Esmaeil Ganjeh *, Mohammad Ghasemzadeh Pages 1-16

    Both Ti-6Al-4V and 316L stainless steels are widely used as engineering alloys in many modern industries, especially aerospace, gas turbine engines and heat exchangers due to high mechanical properties, high creep, fatigue, and corrosion resistance. Fusion welding of these alloys is not easily possible due to their incomplete solubility in each other. Brazing is one of the best choices for joining dissimilar alloys. Infrared brazing is a novel process characterized with a high heating rate up to 500 °C/min. Accordingly, it is expected that both erosion of the substrate and excessive growth of intermetallic phases in the brazed joint are significantly decreased. This study is focused on the infrared brazing of Ti-6Al-4V and 316L stainless steel to investigate the influence of brazing parameters (brazing alloy, temperature and time) on microstructure and mechanical properties of base metals with CBS 34 (Ag-based) braze filler foils. Brazing was performed in a home-made infrared furnace at temperatures of 750, 780, 800, 850 and 900 °C for 3-5 min. Qualities of the brazed joints were evaluated by microstructure and phase constitution of the bonded joints with light optical microscope (LOM) and scanning electron microscope (SEM). Mechanical properties of the brazed joints were evaluated by hardness test. The optimum brazing parameters were at 850 °C-5 min for CBS 34 filler foils.

    Keywords: Ti-6Al-4V titanium alloy, 316L stainless steel, Infrared brazing, Microstructure, Ag filler
  • Hamid Reza Pakzaman, sadegh ghasemi banadkouki* Pages 17-33

    In this research, the microstructures and mechanical properties of DIN 16MnCr5 low alloy steel under ferrite-martensite dual-phase (with various martensite volume fraction) were compared to full martensitic condition. Dual-phase microstructures were developed by inter-critical annealing. For this purpose, the samples were heated at various inter-critical temperatures (from 740 to 840 °C) for 60 minutes and then water quenching to room temperature. Also, to develop full martensitic microstructure, steel samples were immediately quenched in water after austenitization at 900 ˚C for 60 minutes. The microstructure and mechanical properties of the specimens were analyzed by scanning electron microscope equipped with EDS analyzer, X-ray diffraction and tensile and microhardness tests, respectively. Metallographic observations showed that by increasing the inter-critical annealing temperature from 740 to 840 °C, the martensite volume fraction (Vm) increased from 23 to 87%. Comparison of mechanical properties of dual-phase samples showed that by increasing Vm from 23% to 87%, there was an abnormal tensile behavior at Vm=73%, so that the energy absorption capability (product of tensile strength and uniform elongation) for ferrite-martensite dual-phase samples is much higher than to full martensitic samples. This remarkable modification in the mechanical properties of the dual-phase samples is due to the different hardening responses of the ferrite and martensite microconstituents because of the interaction between them. By increasing the Vm from 23 to 87%, the martensite microhardness decreased continuously from 717 to 471 HV10g, while the ferrite microhardness showed a peak value at Vm=73%.

    Keywords: Inter-critical annealing, Ferrite-martensite dual-phase microstructure, Full martensitic microstructure, Tensile properties, Combination of strength, ductility
  • Effect of severe plastic deformation process on mechanical properties of 1.7225 Steel
    behrouz mahdikhani, Mehrdad Javadi * Pages 35-48

    In this paper, 1.7225 steel subjected to severe plastic deformation by using a multi-directional forging method, and mechanical properties such as ultimate tensile strength, yield strength, hardness and, vibration properties were investigated. The use of SPD ( severe plastic deformation ) for changing the size of metals grain to enhance the mechanical properties of the metals were examined. The 1.7225 steel is used for machine tools with appropriate mechanical properties as a tool holder. First Evaluation of load needed for plastic deformation was conducted by using finite elements computer software. By using the results of the software first guess for applied load and stresses on the die for successful results were known. The results of this study showed that the yield and ultimate tensile strength increased 441Mpa and 540Mpa and hardness increased 18HRC. After 2 passes of severe plastic deformation, mechanical vibrations characteristics result no significance change in damping properties.

    Keywords: Severe plastic deformation, mechanical properties, 1.7225 steel, vibrational properties
  • raziye hayati, Fatemeh Zare Dehnov Pages 49-61

    Due to superior properties, in recent years porous nano particles of hydroxyapatite are widely used in drug delivery and bone tissue engineering. In this study, porous nanoparticles of hydroxyapatite were synthesized via sol gel method by using organic polymers of gelatin, synthetic chitosan and the natural chitosan from shrimp shell. Structural and microstructural analyses were performed with X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM & FESEM). The surface area and pore size distribution were measured with BET method and the results were reported from the BJH and adsorption/desorption plots. The bioactivity of the samples was evaluated by immersing the samples in SBF solution. The FE-SEM results showed that the synthesized hydroxyapatite nano powders were agglomerates with the average particle size of 10-25 nm. BET results showed that hydroxyapatite nano particles were mainly mesoporous and gelatin addition resulted in finer particles and smaller pores with a narrow size distribution. Additionally, after immersing the samples in SBF solution, the weight differences and the SEM images showed that the hydroxyapatite samples which were synthesized by adding gelatin had higher bioactivity and more uniform apatite powders were deposited on this sample.

    Keywords: Hydroxyapatite, Porous nano particles, Sol-Gel, Gelatin Chitosan
  • Mohammad Hossein Paydar *, Mohammadreza Nooryan Pages 63-78

    In this research, Cu-Al2O3 composite tubes were fabricated by electroforming method using a rotating stainless steel rod as cathode and Cu-P alloy as anode. The microstructure, surface morphology, and the effect of alumina second phases on corrosion resistance of the fabricated tubes were investigated by the means of SEM images, X-ray diffraction, and corrosion tests, respectively. X-ray diffraction pattern proved the existence of alumina particles in the copper matrix of the fabricated tubes and also proved that no chemical reaction occurred between these two phases. SEM images indicated that the amount of alumina particles in the copper matrix is a function of its concentration in the electroforming bath, so that it would be maximum when 15 g alumina per liter was used, in the condition of the present study. The results of potentiodynamic polarization test carried out in 3.5 wt. % NaCl solution illustrated that corrosion potential and corrosion current density changed to positive and negative values, respectively, and corrosion rate decrease at all by increasing the amount of alumina particles in copper matrix of the tubes. Electrochemical impedance analysis also proved that corrosion resistance increase due to the presence of alumina in copper matrix.

    Keywords: Electroforming Cu-Al2O3 composites, tubes, Alumina particles, corrosion resistance
  • Mehdi Rezaei *, Mostafa Eskandari Pages 79-90

    In the present work, API X70 steel, a type of high strength low alloy (HSLA) steel, hot-rolled at different conditions and the effect of various hot rolling parameters on microstructure and mechanical properties investigated through thermomechanical control processing (TMCP). Optical and scanning electron microscopy were used for microstructural investigations and the tensile and hardness test utilized for mechanical characterization. The steel preheated at 1250 for 30 min and hot rolled with the speed of 10 rpm in the temperature range of 1100 to 730 through 3 (sample A), 4 (sample B), and 5 (sample C) passes and cooled in air. A total strain of 0.62 was imposed on all samples. In the 5 pass condition, a sample rolled with a finishing rolling temperature of 900 (sample D), another with a speed of 20 rpm, and the rest (sample E) rolled and quenched in water (sample F). Results showed that, except for sample E, all samples' microstructure consists of ferrite and pearlite but with different morphology. Sample E showed the least grain size. Due to the formation of the quasi-stable phases, sample F exhibited the highest strength/hardness and the lowest ductility. The best combination of strength and ductility was achieved in sample E.

    Keywords: API X70 steel, Hot rolling, Thermomechanical controlled processing (TMCP), Microstructure, mechanical properties
  • khalil gheisari *, Chong Kim Ong Pages 91-101

    In the present work, the effect of cobalt concentration on the magnetic properties of the Fe-Co alloy thin film with the composition of CoxFe1−x (x= 0–0.3) was investigated in detail. The films deposited at the incident angle of 42° using sputtering technique. The crystalline structure of the deposited films was evaluated via the X-ray diffraction method. The static and dynamic magnetic characteristics were determined from magnetization loops and permeability spectra, respectively. With regard to the phase analysis results, similar diffraction patterns have been found representing the BCC phase with (110) preferred orientation. Nevertheless, the lattice parameter decreases with increasing Co content. M-H loops indicate different behaviour along with the easy and hard direction. Based on that, the magnetic anisotropy field rises from 60 Oe at Fe film to 333 Oe at Fe0.7Co0.3 film which in turn leads to an increase in the ferromagnetic resonance frequency from 2.44 GHz at Fe film to 7.66 GHz at Fe0.7Co0.3 film. In addition, the resonance frequency of Fe0.7Co0.3 film exhibits a slight decrease from 7.66 GHz at room temperature to 6.98 GHz at 420 K indicating good thermal stability of the obtained film.

    Keywords: Oblique sputtering technique, Fe-Co thin film, Magnetic anisotropy, Ferromagnetic resonance frequency, Thermal stability
  • Alireza Karimi, Mandana Adeli *, Mansour Soltanieh Pages 103-114

    In this study, the possibility of establishing steel/tungsten carbide joints via a novel method based on combustion synthesis process was studied. An experimental setup was designed for rapid heating and ignition of a cylindrical sample composed of compressed, exothermic mixture of Ni and Ti powders. The sample was placed as the bonding intermediate between steel-WC parts. The combustion reaction resulted in the formation of NiTi intermetallic compound, which was melted down and attached to both steel and WC parts. To prepare the green samples, Ni and Ti powders were weighed out to a molar ratio of Ni:Ti=1:1, and cold-pressed. The heating and ignition of the samples were carried out using inductive heating. After the joining was accomplished, the samples were cut in halves and characterized using XRD and SEM-EDS techniques. The analyses showed the formation of NiTi as the main phase as the product of synthesis. The elemental composition profile across the interfacial regions proved the diffusion of tungsten and cobalt elements in NiTi bonding layer and interdiffusion of titanium and nickel. Examination of X-ray maps within the joint confirmed the accumulation of nickel and tungsten in the carbide/NiTi joint and titanium and iron elements in the steel/NiTi joint due to high process temperature, accelerated diffusion, and bond formation at the joint. The results showed that by using the combustion synthesis reactions for the formation of NiTi compound, it is possible to establish acceptable joints between tungsten carbide and steel via an intermediate layer of NiTi.

    Keywords: Steel-tungsten carbide joints, Combustion Synthesis, Exothermic reaction, NiTi intermetallic compound