مهندسی متالورژی
سال:1398 | دوره:22 | شماره:4 (پیاپی 76) |تعداد مقالات:7

مطالعات نشان داده اند که ترکیبات پایه منیزیم می توانند در ذخیره سازی هیدروژن در حالت جامد استفاده شوند. در این پژوهش ترکیب بین فلزی Al3Mg2 به روش ریخته گری تهیه گردید. سپس نمونه هایی از این ترکیب تحت اتمسفر هیدروژن و در زمان های مختلف آسیا کاری شدند. نتایج حاصل از آزمایش گرماسنجی جرمی و پراش اشعه ایکس نشان داد که بیشترین میزان ذخیره سازی هیدروژن پس از 2 ساعت آسیا کاری در محیط این گاز بوده و کاهش وزن حدود 4/2 درصد در اثر دفع هیدروژن از نمونه مذکور حاصل شد. این میزان کاهش در طی سه مرحله در محدوده دمایی 150، 220 و360 درجه سانتی گراد اتفاق افتاد. در مرحله بعدی Al3Mg2 حاصل از ریخته گری تحت اتمسفر هیدروژن و با حضور TiO2 به عنوان کاتالیزور در زمان های مختلف آسیا کاری شد. نتایج حاصل از آزمایش گرماسنجی جرمی و پراش اشعه ایکس نشان داد که بیشترین میزان ذخیره سازی هیدروژن در این ترکیب پس از 2 ساعت در محیط هیدروژن بوده و کاهش وزن حدود 6/2 درصد وزنی در اثر دفع هیدروژن حاصل شد که نزدیک به مقدار تیوری است.

در پژوهش حاضر تغییرات اندازه دانه و نحوه توزیع دانه ها و اثر عوامل مختلف از جمله ضریب اصطکاک، سرعت چرخشی ابزار، سرعت خطی ابزار، نرخ سرد شدن، هندسه ابزار و عمق نفوذ ابزار بر میزان تغییرات دما و اندازه دانه در حین فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ورق آلیاژی آلومینیوم 2024-AA با ضخامت 8/7 میلیمتر بررسی شده است. به منظور شبیه سازی مدل اجزای محدود جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی از نرم افزار D3 DEFORM استفاده شده است. ابزار به صورت جسم صلب و ورق به صورت یک ماده پلاستیک قابل تغییرفرم در نظر گرفته شده است. ضریب اصطکاک بین ورق و تمامی سطوح که با ورق در تماس هستند برابر فرض شده اند. به منظور صحه سنجی، مقایسه ای بین داده های شبیه سازی با نتایج تجربی انجام شده است. اثر عوامل موثر بر دمای حاصل از جوشکاری و میزان تغییرات اندازه دانه در مقطع عرضی خط جوش مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. از بین متغیرهای مورد مطالعه، افزایش نرخ سردکنندگی و سرعت خطی ابزار موجب کاهش دما و اندازه دانه شده و با افزایش سایر متغیرها، دما و اندازه دانه افزایش می یابند. نتایج نشان می دهند که با روش ارایه شده در این مقاله می توان پیش بینی دقیقی از اثر تغییرات متغیر موثر بر دما و اندازه دانه بدست آورد. در ادامه از این نتایج می توان برای تعیین شرایط مطلوب انجام فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده کرد.

در تحقیق حاضر ورق های فولادی ساده کربنی از جنسA516-Gr70 ASTM با استفاده از الکترود فولاد زنگ نزن E410 و E309 توسط فرآیند جوشکاری قوس الکتریک با الکترود روکش دار (SMAW) با تعداد پاس های مختلف جوشکاری روکش کاری شد. به منظور بررسی کیفیت روکش ایجاد شده، آزمون های متالوگرافی، سختی، سایش و بررسی سطح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. نتایج آزمون متالوگرافی نشان داد که کلیه نمونه ها از فازهای مارتنزیت و فریت تشکیل شده اما درصد این فازها در نمونه های مختلف متفاوت بود. همچنین مشخص شد که نمونه های روکش داده شده با تعداد پاس های بیشتر، درصد فاز مارتنزیت بیشتری داشتند. نتایج آزمون سختی نشان داد که با افزایش تعداد لایه های روکش، سختی افزایش یافت. نتایج آزمون سایش نشان داد که بر خلاف انتظار، برخی از نمونه هایی که سختی بیشتری داشتند، مقاومت به سایش کمتری از خود نشان دادند. بررسی سطوح سایش نشان داد که مکانیزم سایش نمونه های روکش کاری شده بدون لایه واسط و با الکترود E410، خراشان به همراه اکسیداسیون بوده است. همچنین مکانیزم سایش نمونه های روکش کاری شده با لایه واسط الکترود E309 و سپس الکترود E410، خراشان به همراه اکسیداسیون و کندگی بوده است.

در پژوهش حاضر تاثیر عنصر کاربیدزای کروم بر ریزساختار، سختی و خواص سایشی روکش جوشی راسب شده بر زیرلایه DIN-25CrMo4 مورد پژوهش واقع شد. بدین منظور سه دسته الکترود روکش کاری با مقادیر مختلف کروم (wt%13-0~) ساخته و عملیات روکش کاری توسط فرآیند قوس الکترود دستی(SMAW) انجام شد. مطالعات ریزساختاری نوری و روبشی (SEM)، همراه با آنالیزهای فازی XRD نشان داد که با افزایش میزان کروم، ریزساختار روکش از یک زمینه فریتی با مورفولوژیهای سوزنی و چند وجهی به یک زمینه آستنیتی غنی از فازهای کاربیدی از قبیل (FeCr)7C3 تغییر می یابد. ارزیابی خصوصیات نمونه های روکش کاری شده نشان داد با افزایش میزان کروم در روکش، سختی روکش حدود 350% افزایش می یابد (سختی روکش غنی از کروم و سختی فلزپایه به ترتیب HV5± 875 و HV5± 200 اندازه گیری شد). بررسی رفتار سایشی نمونه ها حاکی از بهبود چشمگیر مقاومت به سایش روکش غنی از کروم (کاهش 80% ضریب اصطکاک و کاهش 90% مقدار وزن از دست رفته نسبت به خواص سایشی فلزپایه) می باشد. مطالعه SEM سطوح ساییده شده دلالت بر تغییر مکانیزم سایش از سایش خراشان دو جسمی به مکانیزم برش ریز با افزایش کسر حجمی ترکیبات کاربیدی در نمونه های با مقدار کروم بالاتر دارد.

ریزساختار سوپرآلیاژ اینکونل 718 در حالت های ریخته شده (ذوب مجدد در قوس الکتریکی تحت خلاء و انجماد در قالب مسی آبگرد) و همگن سازی شده مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. جهت مطالعه ریزساختار و تجزیه و تحلیل عنصری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و روش طیف سنجی پراکندگی انرژی استفاده شد. حضور ساختار یوتکتیک آستنیت / فاز لاوه و کاربیدها بر اساس نمودار فازی و ریزجدایش عناصر نیوبیوم و مولیبدن بین بازوهای دندریتی زمینه ی آستنیتی مورد بحث قرار گرفت. در ساختار یوتکتیکی مقدار عنصر نیوبیوم بر حسب درصد وزنی برابر با 20 تخمین زده شد که بسیار بالاتر از مقدار متناظر آن در ترکیب شیمیایی آلیاژ پایه یعنی 5 می باشد. بر اساس تجزیه و تحلیل عنصری، فاز لاوه Ni2Nb و کاربید MC مشخصه یابی شدند. همچنین انحلال فاز لاوه و ناپدید شدن ساختار دندریتی به عنوان نتیجه ی عملیات همگن سازی دمای بالا بحث شد و مشخص شد که پس از عملیات همگن سازی، با انحلال فاز لاوه و ناپدید شدن ساختار دندریتی، کاربیدها در ریزساختار باقی می مانند.

در این تحقیق، پودر فریت کبالت (CoFe2O4) و کامپوزیت فریت کبالت-هیدروکسی آپاتیت به روش هم رسوبی سه مرحله ای سنتز شد. پودرهای سنتز شده با استفاده از روش های مشخصه یابی پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) مشخصه یابی شدند. نتایج پراش پرتو ایکس تشکیل فاز هیدروکسی آپاتیت در کنار پیک های فریت کبالت را تایید می کند. طیف FTIR نشان دهنده تشکیل پیوند های فسفاتی در ترکیب بود که تایید کننده تشکیل هیدروکسی آپاتیت در کنار فاز فریت کبالت بود. نتایج آزمایشات جذب رنگ متیلن بلو ذرات نانو کامپوزیتی سنتز شده نشان داد با افزایش pH مقدار جذب رنگ افزایش داشت. همچنین مقادیر بهینه جذب با استفاده از 03/0 گرم از جاذب در غلظت 10 میلی گرم بر لیتر از متیلن بلو و 9=pH در زمان 45 دقیقه در حدود 100 درصد به دست آمد. همچنین در نتایج به دست آمده مشاهده شد که میزان جذب متیلن بلو بر روی کامپوزیت سنتز شده بسیار بالاتر از فریت کبالت بود و نیز نسبت به هیدروکسی آپاتیت خالص در زمان پایین تری جذب انجام گرفت.

امروزه استفاده از فولادهای فوق مستحکم به دلیل استحکام ویژه ی بالا (نسبت استحکام به وزن) در صنایع حساس و استراتژیک کشور مانند صنایع دفاعی، هسته ای، هوافضا و خودروسازی کاربرد فراوانی پیدا کرده است. از میان فولادهای فوق مستحکم، کاربرد فولادهای فوق مستحکم کم آلیاژ کربن متوسط که در سازه های حساس نظیر مخازن تحت فشار، پوسته ی موتور موشک سوخت جامد، برخی از اجزای پمپ ها، ارابه ی فرود هواپیما، چرخ دنده ها و اتصالات استفاده می شوند، به دلیل دارا بودن مزایایی مانند جوش پذیری و شکل پذیری مناسب، هزینه ی تولید نسبتا کم و قابلیت دسترسی آسان، در حال گسترش می باشد. مهمترین محدودیت کاربردی این فولادها، درصد ازدیاد طول، انرژی ضربه و چقرمگی شکست پایین در مقادیر استحکام تسلیم بالاتر از MPa1300 می باشد. ریزساختارهای دو فازی بینیت پایینی/مارتنزیت، قابلیت ترکیب همزمان استحکام و درصد ازدیاد طول بالا را در این فولادها دارند. لذا در تحقیق حاضر، تحولات ریزساختاری ناشی از عملیات حرارتی آستمپرینگ دما پایین بر خواص مکانیکی کششی و انرژی ضربه ی ورق فولاد پرکاربرد AISI 4340 پرداخته شده است. پس از ارزیابی تحولات ریزساختاری، خواص مکانیکی کششی و انرژی ضربه ی نمونه های آستمپرینگ شده و تحلیل داده های بدست آمده، نمونه ی 4 دقیقه آستمپرینگ شده با مقادیر استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، درصد ازدیاد طول، انرژی ضربه و چقرمگی شکست محاسبه شده به ترتیب MPa1403، MPa1523، 11. 85 درصد، 52 ژول و MPa√ m102 به عنوان نمونه ی بهینه از نظر خواص مکانیکی کششی و چقرمگی شکست انتخاب گردید.