دانشگاه فردوسی مشهدمهندسی متالورژی و مواد2008-746224220140121A Study of Mechanical Properties and Fracture Mechanisms of Powder Metallurgy Parts Prepared using Semi Pre-alloyed Steelsبررسی خواص مکانیکی و سازوکار شکست قطعات متالورژی پودر تهیه شده از فولادهای نیمه پیشآلیاژ شده2909110.22067/ma.v24i2.28313FAحمید خرسنددانشگاه خواجه نصیرالدین طوسیحسن عبدوسدانشگاه خواجه نصیرالدین طوسیمصطفی امیرجاندانشگاه خواجه نصیرالدین طوسیJournal Article20131118In the present study, the mechanical properties and fracture mechanisms of two powder metallurgy low alloy steels, i.e. Distaloy DH and Distaloy HP, were investigated. All samples were sintered at 1120 ºC for 30 min in N2/H2 atmosphere. For evaluation of the effect of cooling rate on final properties, samples were cooled from sintering temperature with two different cooling rates. In addition, density, hardness, and tensile and fatigue strengths of the samples were measured and microstructure and fractured surfaces were examined using standard methods. The results showed that pores characterizations, i.e. pores shape and distribution, have strong effects on the mechanical properties of sintered steels. For example, an increase in the density by 4.5% resulted in an increase in the tensile strength by 44% and fatigue strength by 55% for Distaloy DH steel containing 0.2% Carbon. These values for Distaloy HP steel were measured to be 26% and 47%, respectively. The results of experiments as well as those obtained from microstructural examinations for two investigated materials indicated that the type of microstructure and distribution of metallurgical phases affect the mechanical and fatigue behaviour of samples. Distalloy HP steel sample with 0.5%C and 7.2 g/cm3 density after being cooled at 1.2 ºC/sec showed the best mechanical properties among all the samples investigated. Study of fractured surfaces indicated that the major mechanisms in crack growth region of the samples are ductile fracture, brittle fracture and formation of fatigue striations.در این تحقیق، خواص مکانیکی و سازوکار شکست دو فولاد کم آلیاژ متالورژی پودر با باندهای نفوذی شامل Distaloy DH وDistaloy HP، مطالعه شده است. برای اینمنظور، نمونه های استاندارد در دمای C° 1120 بهمدّت زمان 30 دقیقه درون محیط N2/H2 تف جوشی شدند. برای بررسی تأثیر سرعت سرمایش از دمای تف جوشی بر خواص نهایی، دو نرخ سرمایش متفاوت استفاده شد. سپس، آزمونهای چگالی سنجی، بررسی-های ریزساختاری، شکست نگاری، سختیسنجی، کشش و خستگی بر روی نمونه های استاندارد انجام شدند. بررسی ها نشان داد که میزان حفرهها و مشخصّات تخلخل تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی فولادهای مورد بررسی دارد، بهطوری که افزایش حدود 5/4 درصد در چگالی فولادهایDistaloy DH (با 2/0 درصد کربن) و Distaloy HP، بهترتیب منجر به بهبود استحکام کششی بهمیزان 44 و 26 درصد و بهبود استحکام خستگی بهمیزان 55 و 47 درصد در این فولادها شد. افزون بر این، یافته ها نشان دادند که نوع ریزساختار و نحوهی توزیع فازهای متالورژیکی نقش مؤثری بر خواص مکانیکی و بهخصوص رفتار خستگی، دارند. بهترین خواص در فولاد Distaloy HP با 5/0 درصد کربن و چگالی g/cm32/7 با سرعت سرمایش °C/sec 2/1 پس از تف جوشی، مشاهده شد. افزون بر این، مطالعات شکست نگاری نشان دادند که سازوکارهای عمدهی شکست در نواحی رشد ترک در این فولادها عبارتند از شکست انعطافپذیر (دیمپل)، شکست تردِ کلیواژ (رخبرگی) و تشکیل خطوط موّاج.https://jmme.um.ac.ir/article_29091_c7b085f6cfd81cdef3f3d6c2008d0469.pdfدانشگاه فردوسی مشهدمهندسی متالورژی و مواد2008-746224220140121Manufacturing A356 Aluminum Alloy/Hexagonal Boron Nitride Composite and Evaluation of its Mechanical Propertiesساخت مادهی مرکب آلیاژ آلومینیم A356/نیترید بور هگزاگونال و بررسی خواص مکانیکی آن2913010.22067/ma.v24i2.28314FAمسعود مشرفی فردانشگاه یزدامین حکیمی زاددانشگاه یزدJournal Article20131118In the present investigation, a metal matrix composite consisting of A356 aluminum alloy matrix has been produced by the addition of boron nitride powder with three different conditions, i.e. raw powder, coated powder using Ni-P electroless bath and coated aluminum particles with Ni-P/BN surface composite. Moreover, parameters such as impeller shape and rotation speed have been examined in order to obtain their optimized conditions. Tensile and hardness measurement tests were carried out to choose the composite sample with superior mechanical properties. Surface of the powders were analyzed by EDAX. In addition, surface of the coated powder and the fractured surface of composite samples were examined using scanning electron microscope (SEM). The results showed the optimum value of added powder to be 6% after being coated on aluminum particles using the Ni-P electroless bath. Furthermore, the agitator of four-blade type with a radial flow was found to be a good choice for the manufacture of aluminum/boron nitride composite. It was shown that unlike single phase alloys, tensile strength of composite materials is not proportional to their hardness, e.g. a decrease in the tensile strength may cause an increase in the hardness of the composite.در این تحقیق، مادهی مرکب آلومینیم با ذرات فاز دوّم از جنس نیترید بور هگزاگونال در سه حالت پودر خام، پودر پوشش داده شده با الکترولِسِ نیکل- فسفر و پودر پوشش داده شده با نیکل- فسفر بر روی پودر آلومینیم، ت شد. ذرات پودر توسط همزن های متفاوت و با سرعت های چرخش مختلف در مذاب مخلوط شدند. آزمونهای کشش و سختیسنجی بر روی نمونههای مادهی مرکب انجام شدند و مادهی مرکبی با بهترین خواص از میان آنها انتخاب شد. سطح پودرهای آماده سازی شده برای ساخت مادهی مرکب، آنالیز عنصری بهوسیلهی میکروآنالیزور پراش انرژی پرتوی ایکس (EDAX) انجام شد. افزون بر این، سطح پوشش یافتهی پودر و سطح شکست مادهی مرکب بهمنظور بررسی وضعیت پودر بعد از پوشش دهی و بعد از قرار گرفتن در زمینه، توسط میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند. بررسیهای انجام شده نشان دادند که پوشش دهی پودر نیترید بور بر روی ذرات درشت تر از جنس زمینه از پوشش دهی الکترولِس بهتنهایی بر روی پودر مؤثرتر است. درصد بهینهی پودر نیترید بور برای افزودن به مذاب آلومینیم برابر با 6 درصد وزنی بهدست آمد. افزون بر این، همزن چهارپرّه با جریان شعاعی برای ساخت کامپوزیت آلومینیم/نیترید بور بهعنوان یک انتخاب مناسب معرفی شد. در نهایت، نشان داده شد که بر خلاف آلیاژ های تک فازی، استحکام کششی مواد مرکب با سختی آنها متناسب نیست، بهگونهای که با کاهش استحکام کششی، سختی ممکن است افزایش یابد.https://jmme.um.ac.ir/article_29130_59b3fc62cadfb3b173c146db96a1c61d.pdfدانشگاه فردوسی مشهدمهندسی متالورژی و مواد2008-746224220140121Control of Particle Size and Concentration of Colloidal Silica Formed via Cation Exchange Resin by Water Glass Solutionکنترل اندازهی ذرات و غلظت سیلیکای کلوئیدی سنتز شده با استفاده از آب شیشه به روش جانشینی کاتیونی2922110.22067/ma.v24i2.28317FAنرمین منتخبدانشگاه علم و صنعت ایرانحسین عربیدانشگاه علم و صنعت ایران0000-0003-3110-4198محمدرضا ابوطالبیدانشگاه علم و صنعت ایرانمهدی علیزادهپژوهشگاه مواد و انرژیصدیقه صادق حسنیپژوهشگاه صنعت نفتJournal Article20131118This study is focused on the formation of colloidal silica by Amberlite cation exchange resin via alkaline water glass solution (Na2SiO3). Concentration of the colloidal silica and pH value of the solution was controlled by using different amounts of alkaline sodium silicate solution and silicic acid concentrations in constant temperature and titration rate of silisic acid. The colloidal silica formed at these conditions was characterized by Dynamic Light Scattering (DLS), Particle size Analysis, Zeta Potential Analyzer, Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Powder Diffraction (XRD) and Accelerated Surface Area and Porosimetry Analyzing (ASAP). The results showed that the average particle size of colloids and their stability were also influenced by above-mentioned parameters including temperature, titration rate of silicic acid, pH value, silicic acid concentration and alkaline sodium silicate solution concentration. Results also showed an average particle size of 26 nm and a fairly large BET surface area of about 160 m2/g for these colloidal dispersions.در این تحقیق، سُل سیلیکای کلوئیدی بهروش جانشینی کاتیونی و با استفاده از رزین کاتیونی اَمبرلیت از محلول بازی سیلیکات سدیم (آب شیشه) تهیه شد. غلظت سُل سیلیکای نهایی با ثابت در نظر گرفتن دما و نرخ تیتراسیون اسید و با تغییر مقدار pH غلظت اسید سیلیسیک و محلول بازی اولیّه، تغییر کرد. توزیع اندازهی ذرات و پتانسیل زِتا برای سُلهای کلوئیدی با استفاده از آزمون طیفسنجی نوری دینامیکی (DLS) تعیین شد. نمونههای سنتز شده تحت آزمونهای طیفسنجی جذب اتمی (AAS)، پراش پرتوی X (XRD)، تعیین سطح ویژه و تخلخل سنجی(ASAP) قرار گرفتند و ریزساختار آنها با استفاده از میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) مطالعه شد. نتایج این تحقیق نشان دادند که اندازهی ذرات و پایداری سُلهای سیلیکای کلوئیدی متأثر از عواملی نظیر دما، نرخ تیتراسیون اسید، pH، غلظت اسید سیلیسیک و محلول بازی اولیّه است. اندازهی بهینهی ذرات سیلیکای سنتز شده در این تحقیق برابر با 26 نانومتر و سطح ویژهی ذرات برابر با m2/g 160 برای نمونهی بهینه تعیین شد.https://jmme.um.ac.ir/article_29221_95537e1a2264114c62d0046dcfdb806a.pdfدانشگاه فردوسی مشهدمهندسی متالورژی و مواد2008-746224220140121Influence of Heat Treatment on Crystallization and Transparency of Glass-Ceramics Containing Lithium-Mica Nanocrystalsبررسی تأثیر عملیات حرارتی بر تبلور و شفّافیّت شیشه- سرامیک نانوبلور میکای لیتیُمی2925710.22067/ma.v24i2.28319FAوجیهه خانیدانشگاه تربیت مدرسپروین علیزادهدانشگاه تربیت مدرسJournal Article20131118In this study, the preparation of transparent glass-ceramics with lithium-mica nanocrystals by melting-quenching method was investigated. The effect of heat treatment time and temperature on the crystalline phases, microstructure and transparency of the samples were studied. In order to obtain a fine microstructure, an optimum condition for heat treatment has been found to be very important in controlling the crystallization process. The optimum condition of crystallization process was obtained by heating at 655˚C for 15 hours. The crystallization process of glasses was investigated by DTA, XRD and SEM techniques. Transparent glass-ceramics in which a large amount of lithium-mica with the particle size of less than 50 nm was separated, was prepared using the optimum conditions of heat treatment.در این پژوهش، تهیهی شیشه- سرامیک نانوبلور و شفّاف میکای لیتیّمی بهروش ذوب و ریخته گری بررسی شد. تأثیر دما و زمان بر روی فازهای بلورین، ریزساختار و میزان شفّافیّت شیشه- سرامیک مطالعه و بررسی شد. بهمنظور دست یابی به ریزساختاری یکنواخت و نانوبلور، تعیین شرایط بهینه در مرحلهی تبلور ضروری بود. دما و زمان بهینه برای تبلور بهترتیب برابر با C˚ 650 و 15 ساعت بهدست آمد. فازهای موجود در شیشه- سرامیک ها بهکمک پراش پرتوی ایکس (XRD) و ریزساختار آنها بهوسیلهی میکروسکُپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند. نتایج نشان دادند که توزیع یکنواخت نانوبلورهای لیتیُم- میکا بهاندازهی کمتر از 30 نانومتر در زمینهی شیشه، باعث کسب ترکیبی از خواص مناسب در نمونه می شود.https://jmme.um.ac.ir/article_29257_9bad1fcb5537d70f214380eaad68e632.pdfدانشگاه فردوسی مشهدمهندسی متالورژی و مواد2008-746224220140121Desulfurization of Plain Carbon Steel by CaO-Al2O3-SiO2 and CaO-Al2O3-SiO2-X (X = Na2O, SrO) Synthetic Slagsگوگردزدایی از فولاد سادهی کربنی با استفاده از سربارههای مصنوعی2929210.22067/ma.v24i2.28320FAاحمدرضا امینیدانشگاه علم و صنعت ایرانعلیرضا ذاکریدانشگاه علم و صنعت ایرانحسین سرپولکیدانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20131118Synthetic slag process decreases sulfur and phosphorus contents of steel, improves inclusion removal, protects steel from atmosphere and prevents temperature drop of the liquid steel in the ladle. In this study, the synthetic slags of ternary CaO-Al2O3-SiO2,and quaternary CaO-Al2O3-SiO2-Na2O and CaO-Al2O3-SiO2-SrO systems were pre-melted and then were kept in contact with the liquid steel in a high frequency induction furnace. The results showed that the optimum reaction time for desulfurization is 15 minutes and the desulfurization efficiency for ternary slag is 33% whereas for the SrO- and Na2O-containing quaternary slags are 34% and 7%, respectively. Furthermore, it was shown that the desulfurization efficiency for SrO-containing slag can be obtained more than doubled (from 34% to 77%) by employing covered crucibles.فرایند سربارهی مصنوعی موجب کاهش درصد گوگرد و فسفر حل شده در فولاد، بهبود فرایند آخالزدایی، محافظت از فلز در برابر محیط و جلوگیری از افت دمای فلز در پاتیل میشود. در پژوهش حاضر، تأثیر افزودن Na2O و SrO به سربارهی CaO-Al2O3-SiO2 بر فرایند گوگردزدایی بررسی شده است. بهاین منظور، سربارهها در دمای C° 1400 پیشذوب شدند و فرایند گوگردزدایی در کورهی القایی فرکانس بالا انجام شد. نتایج نشان دادند که مدّت زمان بهینه برای انجام فرایند گوگردزدایی 15 دقیقه است و بازده فرایند گوگردزدایی برای دستگاه سهجزیی 33 درصد و برای دستگاه چهارجزیی با جزء چهارم SrO و Na2O، بهترتیب 34 و 7 میباشد. افزون بر این، بازده گوگردزدایی بهوسیلهی سربارهی CaO-Al2O3-SiO2-SrO با استفاده از بوتهی درپوشدار تا 77 درصد افزایش یافت.https://jmme.um.ac.ir/article_29292_2244c4dbebd9230d4f746a93948020d6.pdfدانشگاه فردوسی مشهدمهندسی متالورژی و مواد2008-746224220140121A Research on Surface Oxidation of Co67Fe4Cr7Si8B14 Amorphous Ribbon during Crystallizationبررسی اکسایش سطحی نوار بیشکل Co67Cr7Fe4Si8B14 در طول فرایند بلورینگی2933510.22067/ma.v24i2.28321FAزهرا جمیلی شیرواندانشگاه فردوسی مشهدمحسن حداد سبزواردانشگاه فردوسی0000-0001-6755-2123Journal Article20131118Deterioration of soft magnetic properties of amorphous ribbons happens when oxygen atoms diffuse in matrix during heat treatment. In this research, surface oxidation of Co67Fe4Cr7Si8B14 amorphous ribbons prepared by Planar Flow Melt Spinning (PFMS) process during crystallization was investigated.
In the first step, thermal stability of the ribbons was studied by Differential Thermal Analysis (DTA). Amorphous samples were then annealed isothermally in argon atmosphere with 0.2% oxygen for 30 minutes at the temperature range of 350-650 ºC with 50 ºC interval. Heat treated samples were studied by X-Ray Diffraction (XRD) analysis, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) analysis. According to the results, surface oxidation started around 550ºC. The oxide was found to be SiO2 with amorphous structure. An increase in the temperature up to 600ºC, no crystalline phases was recognized by XRD in the sample annealed at this temperature, which can be attributed to increasing the thickness and continuity of the oxide layer. For the temperatures above 600ºC, the instability and discontinuity of the oxide layer were observed in some areas. In these areas, oxygen diffused in the matrix and combined with cobalt as CoO, was also observed.با توجه به اینکه نفوذ اکسیژن درون زمینه در طول حرارتدهی نوارهای مادهی بیشکل منجر به افت شدید خواص مغناطیسی نرم آنها می-شود، در این پژوهش اکسایش سطحی آلیاژ بیشکل با ترکیب Co67Cr7Fe4Si8B14 (تهیه شده بهروش ریختهریسی نوار عریض (Planar Flow Melt Spinning) در طول فرایند بلورینگی بررسی شده است. ابتدا پایداری حرارتی آلیاژ بیشکل بهروش آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) بررسی شد. سپس، نمونههایی از نوار بیشکل در دماهای مختلف در محدوده دمایی ˚C350 تا ˚C650 با فاصله دمایی °C 50 بهمدّت زمان نیم ساعت در محیط گاز آرگون حاوی 0.2 درصد اکسیژن تابکاری شدند. نمونههای تابکاری شده بهکمک پراش اشعهی X (XRD)، میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه آنالیز تفکیک انرژی (EDS) بررسی شدند. نتایج حاکی از تشکیل اکسید سطحی از دمای حدود °C550 بودند. اکسید تشکیل شده از نوع SiO2 با ماهیّت بیشکل بود. با افزایش دما تا °C600، بر ضخامت و پیوستگی لایهی اکسیدی افزوده شد، بهگونهای که مانع از شناسایی فازهای تشکیل شده در زمینه در این دما شد. بالاتر از دمای °C600، پوستهی اکسیدی تشکیل شده ناپایدار شد و بهشکل ورقهای درآمد. در این شرایط، نفوذ اکسیژن درون زمینه و ترکیب شدن آن با کبالت و تشکیل اکسید کبالت، مشاهده شد.https://jmme.um.ac.ir/article_29335_274730d734ebff89112900681ecf7675.pdfدانشگاه فردوسی مشهدمهندسی متالورژی و مواد2008-746224220140121An Investigation into the Effects of Controlling Parameters on Amorphous-Nanocrystalline Ni-P Coating using Taguchi Method and Evaluation of its Thermal Behaviourبررسی عوامل مؤثر بر پوشش آلیاژی بیشکل و نانوبلور نیکل- فسفر با استفاده از روش طرّاحی آزمون تاگوچی و بررسی رفتار حرارتی آن2937210.22067/ma.v24i2.28323FAلاله رضازادهدانشگاه باهنر کرمانمرتضی زندرحیمیدانشگاه باهنر کرمانJournal Article20131118In this study, nickel-phosphorus coating was prepared by electrodeposition technique on the 304 stainless steel substrate. The effects of current density, phosphorous acid concentration, time and pH on the phosphorous content was investigated using Taguchi method. A uniform amorphous-nanocrystalline structure (Ni-12%P) was obtained. SEM, EDS, TEM and XRD were used in order to study the surface morphology, chemical composition and phase structure. Based on the DSC results, the thermal behaviour of coatings with different phosphorus contents was analyzed and the relationship between the structure and temperature was determined. The results showed that at the temperature of 409.1 °C, the structure of coating (Ni-2.51%P) changed from amorphous to crystalline with a greater thermal stability. The transformation temperature decreased to 328° C by an increase in the phosphorous contentدر این تحقیق، پوشش آلیاژی نیکل- فسفر با روش رسوب دهی الکتریکی بهروش جریان مستقیم بر روی فولاد زنگنزن 304 ایجاد شد. با استفاده از روش طرّاحی آزمون تاگوچی، تأثیر چگالی جریان، غلظت اسید فسفرو، زمان و pH بر میزان فسفر پوشش بررسی شد. بهمنظور تعیین فازهای موجود و اندازه دانه از روش آنالیز تفرق پرتوی X ، بررسی ریزساختار و مُرفولوژی سطح پوشش از میکروسکپ الکترونی SEM ، تعیین اندازهی ذرات بلورین در پوشش از میکروسکپ الکترونی TEM و نیز، برای بررسی رفتار حرارتی از روشDSC استفاده شد. نتایج نشان دادند که دمای تغییر ساختار در پوشش محتوی 51/2 درصد وزنی فسفر، برابر با C° 1/409 میباشد، و این نشان از پایداری بالای حرارتی پوشش است. این دما با افزایش میزان فسفر به C° 328 رسید. افزون بر این، گرمای آزاد شده حین انجام فرایند تبلور با افزایش میزان فسفر، روند صعودی از خود نشان داد.https://jmme.um.ac.ir/article_29372_865b9cd5b3742bb9e82f4a2d7e4a32e0.pdf