فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1388 | دوره:3 | شماره:4 (پیاپی 11) |تعداد مقالات:8

دیرگدازهای ریختنی آلومینا، اسپینل به دلیل مقاومت بهتر در برابر مذاب و سرباره ها به تدریج در حال جایگزینی به جای آجرهای دیرگداز در صنعت به ویژه برای ساخت فولاد می باشند. این جرم ها به طرق گوناگون از قبیل مخلوط کردن اگریگیت های آلومینای تبولار با اسپینل غنی از آلومینا، سیمان دیرگداز، مواد ریزدانه و دفلوکولانت ها تهیه می شوند. در روش دیگر به جای اسپینل سنتزی آماده از منیزیا استفاده می شود که در نتیجه واکنش منیزیا با آلومینا در دمای بالا اسپینل تشکیل می شود. ویژگی هایی نظیر جریان یابی، استحکام خمشی سرد (CMOR)، استحکام فشاری سرد (CCS)، دانسیته، آنالیز فازی نمونه ها به روش تفرق اشعه X (XRD) و بررسی ریزساختاری آنها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تحت مطالعه قرار گرفته است. مقاله حاضر به بررسی اثر توزیع اندازه ذرات و میزان فاز اسپینل بر خواص جرم آلومینا، اسپینل کم سیمان می پردازد. هدف تولیدکنندگان دیرگداز عمدتا تهیه محصولات با دانسیته بالا است. از نظر تئوری انتظار این است که ذرات دیرگداز ریختنی کاملا فشرده شوند تا دانسیته صد در صد حاصل شود. در این صورت آب اضافه شده کمترین مقدار را خواهد داشت اگر چه دانسیته انباشتگی 100% مخالف با سیالیت است، لذا یک ساختار جامد با انباشتگی بهینه از نظر تئوری آب کمتری نسبت به انباشتگی کم برای نصب نیاز دارد. در این میان برای رسیدن به دانسیته بهینه توزیع اندازه ذرات از اهمیت برخوردار است. توزیع اندازه ذرات تعیین می کند که آیا دیرگداز ریختنی از نوع خود جاری است یا از نوع ویبره ای است. ابتدا با استفاده از مواد اولیه مناسب یک جرم نسوز کم سیمان با قابلیت استفاده در سقف کوره های قوس الکتریک ساخته شده [5- 1] و اثر توزیع اندازه ذرات و میزان اسپینل [6 و 7] بر خواص آن بررسی شد.

در فرآیند آبکاری الکتریکی به خوبی می توان با استفاده از اضافه شونده های کمپلکس ساز درصد عناصر آلیاژی را در پوشش های آلیاژی کنترل نمود و این در حالی است که برای ایجاد پوششهای کامپوزیتی دارای ذرات خنثی به راحتی نمی توان نوع و درصد ذرات رسوبی را کنترل نمود. در این تحقیق جهت کنترل درصد ذرات خنثی در پوششهای کامپوزیتی از خاصیت پتانسیل زتا و عوامل موثر بر آن استفاده شده است. به این ترتیب با استفاده از حمام واتز و ذرات نانوآلومینا پوشش کامپوزتی زمینه نیکلی بر روی ورقه های مسی به روش آبکاری الکتریکی منقطع تهیه و ضمن تغییر پارامترهای آبکاری، پوشش به دست آمده به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM همراه با روشهای آنالیزی EDX و XRD مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان می دهد با توجه به اینکه افزایش pH  محلول عموما، کاهش پتانسیل زتا را به دنبال دارد، پس می توان نتیجه گرفت که pH محلول و چگالی جریان از مهمترین پارامترهای موثر بر میزان رسوب نانوذرات خنثی در پوشش خواهد بود. لذا با تغییر این دو پارامتر می توان به طور نسبی درصد ذرات نانو را در پوشش تحت کنترل قرار داد.

در این پژوهش امکان تولید چدن های نشکن پرلیتی پراستحکام با حداقل عناصر آلیاژی و بدون استفاده از عملیات حرارتی هم دما مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای این منظور محاسبات برای ریخته گری همزمان 2 عدد نمونه-Y  بلوک یک اینچ به روش درون قالب و در ماسه تر انجام گردید. همچنین شبیه سازی انجماد مذاب تا دمای محیط با استفاده از بسته نرم افزار Sutcast انجام شد و با قرار دادن ترموکوپل نوع S از جنس Pt-Rh و اتصال به دستگاه ثبت کننده دما و نصب نرم افزار ADAM 4000 در رایانه قالب ها در دمای 1430 درجه سانتی گراد ریخته گری شدند. سپس در زمان های مختلف قطعات از درون قالب ها کاملا تخلیه و در هوا تا دمای محیط خنک گردیدند و آزمون های لازم مطابق با استاندارد ASTM بر روی نمونه ها انجام شد. نتایج آزمون ها نشان دادند که با افزایش سرعت خروج قطعات از قالب ها میزان پرلیت زمینه افزایش، سختی و استحکام قطعه افزایش و درصد ازدیاد طول نسبی و مقاومت به ضربه کاهش می یابد.

چدنهای نشکن آستمپر(ADI)   با دارا بودن استحکام و مقاومت به ضربه و سایش بالا جایگاه خاصی را در صنایع به ویژه صنعت خودرو و صنایع حمل و نقل ریلی به خود اختصاص داده است و به طور وسیع در حال جایگزین شدن به جای قطعات فولادی در این صنایع می-باشد. اما مشکل عمده در کاربرد قطعات ADI، سختی بالا و قابلیت ماشینکاری ضعیف آنهاست که موجب افزایش هزینه های ماشینکاری می گردد. در تحقیق حاضر اثر ترکیب شیمیایی و شرایط عملیات حرارتی بر خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی چدن نشکن آستمپر بررسی شده و ساختار میکروسکوپی توسط میکروسکوپ بررسی شده است. با مقایسه میزان سایش ابزار تراشکاری قابلیت ماشینکاری نمونه ها با یکدیگر مقایسه گردیده است. با مقایسه نتایج شرایط مناسب برای بدست آوردن چدنی با خواص بهینه ارایه شده است.

پودر استلایت 6 طی فرآیند روکش کاری با پرتو لیزر موج پیوسته دی اکسید کربن 1.5Kw به عنوان پوشش محافظ دو لایه بر روی ورقه هایی از فولاد زنگ نزن مارتنزیتی420 AISI  در محیط خنثی آرگون اعمال شده و مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز EDS وجود پیوند متالورژیکی قوی بین پوشش، زیرلایه و همچنین وجود ساختاری همگن با ترکیب شیمیایی نزدیک به پودر را در طول عمق لایه مشخص نمود. لایه های روکش لیزر ساختاری دندریتی و ریز دانه با حضور فقط اندکی ناخالصی را نشان داد. در خواص مکانیکی نمونه پوشش دار، مانند مقاومت سایشی و ریزسختی در مقایسه با زیرلایه بهبود چشمگیری مشاهده شده است. از سوی دیگر خواص خوردگی نیز بسیار بهبود یافته است.

فولاد مورد استفاده در این تحقیق، فولاد DIN 18CrNi8 نام دارد که عملیات کربوراسیون جامد بر روی آن صورت گرفت. پس از کربوراسیون و سپس کوئنچ، ساختار مارتنزیتی در سطح فولاد تشکیل شده که باعث افزایش سختی سطح می گردد. مغز فولاد به دلیل داشتن کربن کمتر دارای سختی کمتر و انعطاف پذیری بیشتری نسبت به سطح کربن دهی شده است. بررسی عمق سختی یکی از پارامترهای مهم در عملیات سخت کاری این فولادهاست. در این تحقیق نمونه های فولادی در پودر گرافیت قرار گرفته و در مدت زمانهای 3، 5، 8 و 12 ساعت در دمای 925 درجه سانتی گراد حرارت داده شده و سپس در روغن کوئنچ شدند. نحوه پر شدن محفظه کربوره به صورت های محفظه کربوره دارای فاصله هوایی، محفظه بدون فاصله هوایی و محفظه دارای ماده فعال ساز انجام گرفت. ماده فعال ساز مورد استفاده در این آزمایش کربنات سدیم بود. جهت محاسبه عمق سختی در زمان های مختلف، آزمون میکروسختی بر روی سطح مقطع نمونه های کربن دهی شده انجام شد. با ترسیم رابطه بین عمق سختی (ضخامت لایه کربوره) با زمان کربوراسیون، زمان لازم برای ایجاد عمق سختی مشخص در این فولاد در حالت های مختلف پرکردن محفظه به دست آمد. با افزایش زمان کربوراسیون، عمق سختی در تمام حالات آزمایش افزایش می یابد. فقط در حالت محفظه با فاصله هوایی است که تا یک زمان مشخص با افزایش زمان، عمق سختی افزایش یافته که پس از گذشت مدت زمان بیشتر، پدیده دکربوراسیون اتفاق افتاده که باعث کاهش عمق سختی می شود. همچنین مقایسه بین کامل پر نشدن محفظه کربوره و افزودن ماده انرژی زا بر روی عمق سختی فولادهای کربن دهی شده مورد بررسی قرار گرفت.

در این پژوهش تاثیر عملیات حرارتی بر ریزساختار و سختی ورق ضد سایش هارداکس 600 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نمونه های ورق هارداکس 600 در دماهای عملیات متفاوت به مدت 5 ساعت عملیات حرارتی گردیده و ریزساختار و سختی نمونه ها توسط آزمون های متالوگرافی، آنالیز اشعه ایکس (XRD) و سختی سنجی راکول سی ارزیابی گردید. نتایج حاصله از آزمایشات نشان می دهد که عملیات حرارتی سبب تغییر ریزساختار و سختی ورق می گردد. افزایش دمای عملیات حرارتی به دلیل تمپر نمودن نمونه ها سبب افزایش تغییرات ریزساختار و کاهش سختی می گردد. بیشترین تغییرات ساختار و سختی در عملیات حرارتی در دمای 500 درجه سانتی گراد مشاهده گردید که نشان دهنده کاهش مقاومت سایشی ورق هارداکس در دمای مذکور می باشد.

به منظور استخراج رنیوم از غبار تشویه مولیبدنیت، عملیات انحلال بر روی آن انجام می گیرد. رنیوم و مولیبدن به صورت یون های پررنات و مولیبدات درآمده که به کمک روش های مختلف تغلیظ می توان با جداسازی یون ها و نهایتا کریستالیزاسیون به نمک های رنیوم رسید. در فرآیند انحلال که شروع فرآیند استخراج رنیوم است می توان از انحلال اسیدی، قلیایی و انحلال در حضور عوامل اکسیدکننده کمک گرفت. در این بررسی انحلال غبار تشویه مولیبدنیت توسط اسید نیتریک، هیپوکلریت سدیم، برم، آب اکسیژنه، اکسیژن، هیدروکسید سدیم و هیدروکسید کلسیم بررسی و مناسب ترین محلول و غلظت آن از نظر بیشترین میزان انحلال رنیوم تعیین گردیده است.