مهندسی متالورژی و مواد
سال:1392 | دوره:24 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

در این تحقیق، خواص مکانیکی و سازوکار شکست دو فولاد کم آلیاژ متالورژی پودر با باندهای نفوذی شامل Distaloy DH و Distaloy HP، مطالعه شده است. برای این منظور، نمونه های استاندارد در دمای oC 1120به مدت زمان 30 دقیقه درون محیط N2/H2 تف جوشی شدند. برای بررسی تاثیر سرعت سرمایش از دمای تف جوشی بر خواص نهایی، دو نرخ سرمایش متفاوت استفاده شد. سپس، آزمون های چگالی سنجی، بررسی های ریزساختاری، شکست نگاری، سختی سنجی، کشش و خستگی بر روی نمونه های استاندارد انجام شدند. بررسی ها نشان داد که میزان حفره ها و مشخصات تخلخل تاثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی فولادهای مورد بررسی دارد، به طوری که افزایش حدود 4.5 درصد در چگالی فولادهایDistaloy DH (با 0.2 درصد کربن) و Distaloy HP، به ترتیب منجر به بهبود استحکام کششی به میزان 44 و 26 درصد و بهبود استحکام خستگی به میزان 55 و 47 درصد در این فولادها شد. افزون بر این، یافته ها نشان دادند که نوع ریزساختار و نحوه توزیع فازهای متالورژیکی نقش موثری بر خواص مکانیکی و به خصوص رفتار خستگی، دارند. بهترین خواص در فولاد Distaloy HP با 0.5 درصد کربن و چگالی g/m3 7.2 با سرعت سرمایش oC/sec 1.2 پس از تف جوشی، مشاهده شد. افزون بر این، مطالعات شکست نگاری نشان دادند که سازوکارهای عمده شکست در نواحی رشد ترک در این فولادها عبارتند از شکست انعطاف پذیر (دیمپل)، شکست ترد کلیواژ (رخ برگی) و تشکیل خطوط مواج.

در این تحقیق، ماده مرکب آلومینیم با ذرات فاز دوم از جنس نیترید بور هگزاگونال در سه حالت پودر خام، پودر پوشش داده شده با الکترولس نیکل- فسفر و پودر پوشش داده شده با نیکل فسفر بر روی پودر آلومینیم، ت شد. ذرات پودر توسط هم زن های متفاوت و با سرعت های چرخش مختلف در مذاب مخلوط شدند. آزمون های کشش و سختی سنجی بر روی نمونه های ماده مرکب انجام شدند و ماده مرکبی با بهترین خواص از میان آن ها انتخاب شد. سطح پودرهای آماده سازی شده برای ساخت ماده مرکب، آنالیز عنصری به وسیله میکروآنالیزور پراش انرژی پرتوی ایکس (EDAX) انجام شد. افزون بر این، سطح پوشش یافته پودر و سطح شکست ماده مرکب به منظور بررسی وضعیت پودر بعد از پوشش دهی و بعد از قرار گرفتن در زمینه، توسط میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند. بررسی های انجام شده نشان دادند که پوشش دهی پودر نیترید بور بر روی ذرات درشت تر از جنس زمینه از پوشش دهی الکترولس به تنهایی بر روی پودر موثرتر است. درصد بهینه پودر نیترید بور برای افزودن به مذاب آلومینیم برابر با 6 درصد وزنی به دست آمد. افزون بر این، هم زن چهارپره با جریان شعاعی برای ساخت کامپوزیت آلومینیم/نیترید بور به عنوان یک انتخاب مناسب معرفی شد. در نهایت، نشان داده شد که بر خلاف آلیاژ های تک فازی، استحکام کششی مواد مرکب با سختی آن ها متناسب نیست، به گونه ای که با کاهش استحکام کششی، سختی ممکن است افزایش یابد.

در این تحقیق، سل سیلیکای کلوئیدی به روش جانشینی کاتیونی و با استفاده از رزین کاتیونی امبرلیت از محلول بازی سیلیکات سدیم (آب شیشه) تهیه شد. غلظت سل سیلیکای نهایی با ثابت در نظر گرفتن دما و نرخ تیتراسیون اسید و با تغییر مقدار pH غلظت اسید سیلیسیک و محلول بازی اولیه، تغییر کرد. توزیع اندازه ذرات و پتانسیل زتا برای سل های کلوئیدی با استفاده از آزمون طیف سنجی نوری دینامیکی (DLS) تعیین شد. نمونه های سنتز شده تحت آزمون های طیف سنجی جذب اتمی (AAS)، پراش پرتوی X (XRD)، تعیین سطح ویژه و تخلخل سنجی (ASAP) قرار گرفتند و ریزساختار آن ها با استفاده از میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) مطالعه شد. نتایج این تحقیق نشان دادند که اندازه ی ذرات و پایداری سل های سیلیکای کلوئیدی متاثر از عواملی نظیر دما، نرخ تیتراسیون اسید، pH، غلظت اسید سیلیسیک و محلول بازی اولیه است. اندازه بهینه ذرات سیلیکای سنتز شده در این تحقیق برابر با 26 نانومتر و سطح ویژه ذرات برابر با m2/g 160 برای نمونه بهینه تعیین شد.

در این پژوهش، تهیه شیشه- سرامیک نانوبلور و شفاف میکای لیتیمی به روش ذوب و ریخته گری بررسی شد. تاثیر دما و زمان بر روی فازهای بلورین، ریزساختار و میزان شفافیت شیشه- سرامیک مطالعه و بررسی شد. به منظور دست یابی به ریزساختاری یکنواخت و نانوبلور، تعیین شرایط بهینه در مرحله تبلور ضروری بود. دما و زمان بهینه برای تبلور به ترتیب برابر با oC 650 و 15 ساعت به دست آمد. فازهای موجود در شیشه- سرامیک ها به کمک پراش پرتوی ایکس (XRD) و ریزساختار آن ها به وسیله میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند. نتایج نشان دادند که توزیع یکنواخت نانوبلورهای لیتیم- میکا به اندازه کم تر از 30 نانومتر در زمینه شیشه، باعث کسب ترکیبی از خواص مناسب در نمونه می شود.

فرایند سرباره مصنوعی موجب کاهش درصد گوگرد و فسفر حل شده در فولاد، بهبود فرایند آخال زدایی، محافظت از فلز در برابر محیط و جلوگیری از افت دمای فلز در پاتیل می شود. در پژوهش حاضر، تاثیر افزودن Na2O و SrO به سرباره CaO-Al2O3-SiO2 بر فرایند گوگردزدایی بررسی شده است. به این منظور، سرباره ها در دمای oC 1400 پیش ذوب شدند و فرایند گوگردزدایی در کوره القایی فرکانس بالا انجام شد. نتایج نشان دادند که مدت زمان بهینه برای انجام فرایند گوگردزدایی 15 دقیقه است و بازده فرایند گوگردزدایی برای دستگاه سه جزیی 33 درصد و برای دستگاه چهارجزیی با جزء چهارم SrO و Na2O، به ترتیب 34 و 7 می باشد. افزون بر این، بازده گوگردزدایی به وسیله سربارهCaO-Al2O3-SiO2-SrO  با استفاده از بوته درپوش دار تا 77 درصد افزایش یافت.

با توجه به این که نفوذ اکسیژن درون زمینه در طول حرارت دهی نوارهای ماده بی شکل منجر به افت شدید خواص مغناطیسی نرم آن ها می شود، در این پژوهش اکسایش سطحی آلیاژ بی شکل با ترکیب Co67Cr7Fe4Si8B14 (تهیه شده به روش ریخته ریسی نوار عریض (Planar Flow Melt Spinning) در طول فرایند بلورینگی بررسی شده است. ابتدا پایداری حرارتی آلیاژ بی شکل به روش آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) بررسی شد. سپس، نمونه هایی از نوار بی شکل در دماهای مختلف در محدوده دمایی oC 350 تا oC 650 با فاصله دمایی oC 50 به مدت زمان نیم ساعت در محیط گاز آرگون حاوی 0.2 درصد اکسیژن تاب کاری شدند. نمونه های تاب کاری شده به کمک پراش اشعه X (XRD)، میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه آنالیز تفکیک انرژی (EDS) بررسی شدند. نتایج حاکی از تشکیل اکسید سطحی از دمای حدود oC 550 بودند. اکسید تشکیل شده از نوع SiO2 با ماهیت بی شکل بود. با افزایش دما تا oC 600، بر ضخامت و پیوستگی لایه اکسیدی افزوده شد، به گونه ای که مانع از شناسایی فازهای تشکیل شده در زمینه در این دما شد. بالاتر از دمای oC 600، پوسته اکسیدی تشکیل شده ناپایدار شد و به شکل ورقه ای درآمد. در این شرایط، نفوذ اکسیژن درون زمینه و ترکیب شدن آن با کبالت و تشکیل اکسید کبالت، مشاهده شد.

در این تحقیق، پوشش آلیاژی نیکل- فسفر با روش رسوب دهی الکتریکی به روش جریان مستقیم بر روی فولاد زنگ نزن 304 ایجاد شد. با استفاده از روش طراحی آزمون تاگوچی، تاثیر چگالی جریان، غلظت اسید فسفرو، زمان و pH بر میزان فسفر پوشش بررسی شد. به منظور تعیین فازهای موجود و اندازه دانه از روش آنالیز تفرق پرتویX ، بررسی ریزساختار و مرفولوژی سطح پوشش از میکروسکپ الکترونیSEM ، تعیین اندازه 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 2.51 درصد وزنی فسفر، برابر با oC 409.1 می باشد، و این نشان از پایداری بالای حرارتی پوشش است. این دما با افزایش میزان فسفر به oC 328 رسید. افزون بر این، گرمای آزاد شده حین انجام فرایند تبلور با افزایش میزان فسفر، روند صعودی از خود نشان داد.