مهندسی متالورژی
سال:1399 | دوره:23 | شماره:1 (پیاپی 77) |تعداد مقالات:7

در پژوهش حاضر، تشکیل حجم آزاد در فلزات آهن و مس خالص فرآوری شده به روش تغییر شکل پلاستیکی شدید با استفاده از نورد شکل دار سرد مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعات ریز ساختاری و از آنالیز های دیلاتومتری و نفوذ رادیو ردیاب و چگالی سنجی جهت بررسی های کمی و کیفی حجم آزاد بهره گرفته شد. نتایج نشان داد کاهش چگالی قابل ملاحظه ای پس از اعمال نورد شکل دار سرد شدید حاصل گردید. نتایج حاصل از بررسی های دیلاتومتری و نفوذ رادیو ردیاب نیز موید آن بود که میزان بالایی حجم آزاد در مقایسه با فلزات آنیل شده تشکیل شده است. افزایش نسبی حجم آزاد در نمونه آهن بیش از مس در شرایط مشابه بدست آمد. بررسی های ریزساختاری فلزات فرآوری شده حاکی از تشکیل حجم آزاد به صورت چگالی بالای عیوب جای خالی، نابجایی ها، مرزدانه های غیر تعادلی، اتصالات سه گانه و نانوحفرات می باشد. در واقع، فرآیند نورد شکل دار سرد شدید منجر به ایجاد یک ساختار ناهمگن و فوق ریزدانه همراه با افزایش حجم آزاد در هر دو فلز آهن و مس فرآوری شده در کرنش معادل 5/4 شد، ولی مکانیزم تغییر شکل، نوع ساختار ایجاد شده، اندازه دانه ها، میزان کاهش چگالی و تغییرات حجم آزاد و هم چنین رفتار حرارتی بسته به نوع فلز به دلیل تفاوت در ساختار کریستالی و خواص ذاتی متفاوت بود.

در این پژوهش سینتیک فرایند اکسیداسیون پودر Mg-0. 15Al تحت شرایط حرارت دهی غیر هم دما با هدف تعیین متغیرهای سه گانه شامل (انرژی فعالسازی، ضریب پیش نمایی و مدل واکنش) مورد بررسی قرار گرفت. جهت تعیین مکانیزم این تحول، محصولات حاصل از این فرایند با استفاده از آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) به ترتیب مورد بررسی های فازشناسی و ریزساختاری قرار گرفتند. نتایج حاصل نشان دادند که در طی این فرایند، فازهای اولیه منیزیم (Mg) و گاما (Al12Mg17) به فازهای اکسید منیزیم (MgO) و اسپینل (MgAl2O4) تبدیل می شوند. وقوع تحولات مختلف در حین فرایند اکسیداسیون نیز از طریق تغییرات شکل ظاهری ذرات در طی مشاهدات ریزساختاری به خوبی تایید شد. همچنین به منظور تعیین متغیرهای سینتیکی این فرایند از روش های هم تبدیلی و انطباقی معکوس و مستقیم استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که مکانیزم این واکنش تحت کنترل جوانه زنی و رشد بوده و انرژی فعالسازی آن در محدوده kJ/mol 150 تا kJ/mol 320 محاسبه شد.

در این پژوهش تولید کامپوزیت کبالت-آلومینا به صورت درجا و به کمک فرآیند احیاء مکانوشیمیایی از ماده اولیه اکسید کبالت در حضور عوامل احیاء کننده آلومینیوم و کربن مورد بررسی قرار گرفت، به طوری که از گرمای آزاد شده در طی واکنش آلومینوترمی جهت فعال سازی واکنش کربوترمی استفاده شد. در این راستا مخلوط پودری-Co3O4-Al-C در یک دستگاه آسیای گلوله ای پر انرژی (fast mill) تحت فرآیند آسیاکاری قرار گرفت و همچنین تاثیر پارامتر های مختلف از جمله سرعت، زمان و نسبت گلوله به پودر بر محصول تولیدی نهایی مورد بررسی قرار گرفت. پودر های آسیاکاری شده تحت آنالیز پراش پرتو اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) قرار گرفتند. با توجه به نتایج آنالیز XRD و نقشه توزیع عناصر بعد از دوازده ساعت آسیاکاری واکنش احیاء به صورت کامل رخ داد و در نتیجه آن پیک های متناظر با فاز کبالت و آلومینا در الگوی پراش به دست آمده ظاهر و کامپوزیت Co-33 wt% Al2O3 تولید شده است. افزایش زمان آسیاکاری از دوازده تا سی و شش ساعت منجر به کاهش اندازه کریستالیت های فاز کبالت و آلومینا به ترتیب تا 9 و 20. 3 نانومتر شد. از سوی دیگر با افزایش سرعت آسیاکاری از 350 تا 450 دور بر دقیقه توزیع اندازه ذرات یکنواخت تر شده و اندازه آگلومره های ایجاد شده در مخلوط پودری کاهش یافت. همچنین با توجه به تصاویر SEM، افزایش نسبت گلوله به پودر از 15: 1 تا 40: 1 منجر به کاهش متوسط اندازه ذرات به زیر یک میکرومتر و توزیع یکنواخت تر فاز تقویت کننده آلومینا در زمینه کبالت شده است.

در فرایند استحصال طلا به روش هیدرومتالورژی، آب به عنوان پرمصرفی ترین ماده اولیه کاربرد دارد که کیفیت آن می تواند نقش موثری بر عملکرد فرایند داشته باشد. بنابراین، هدف از این مقاله شناخت اثر کیفیت آب و حضور اکسیدان فرات سدیم در فرایند لیچینگ سیانیدی کانی طلا سولفیددار است. به همین منظور، فرایند لیچینگ سیانیدی ترکیبی از کانسنگ های حاوی طلا معادن سنجده و چاه خاتون با عیار تقریبی معادل mg/kg 2/1 توسط دستگاه بطری چرخان به مدت 24 ساعت در دمای محیط انجام شد. جهت تهیه محلول لیچینگ از آب (با کیفیت های متفاوت)، مواد بازی مختلف (آهک هیدارته و سدیم کربنات) و سیانید سدیم با خلوص بالا استفاده شد. جهت مشخصه یابی خاک از آنالیز صفحه ای و مشخصه اشعه ایکس دستگاه میکروسکپ الکترونی روبشی استفاده شد. به منظور ارزیابی کیفیت آب از آزمون های مختلف جهت شناسایی یون های موجود استفاده شد. مقدار سیانید آزاد و طلای محلول به ترتیب از روش تیتراسیون و طیف سنجی جذب اتمی تعیین شد. نتایج نشان داد که استفاده از آب با سختی پایین حاوی اکسیدان فرات سدیم در لیچینگ سیانیدی طلای حاوی سولفید، مقدار طلای محلول از mg/l 0/1 به 1/1 و سیانید آزاد محلول از mg/l 475 به 510 افزایش یافت. همچنین جهت انجام مقایسه استفاده از اکسیدان فرات سدیم بر کاهش اثر حضور ترکیبات سولفیدی موجود در خاک، فرایند تشویه در دمای 700 درجه سانتی گراد به مدت 60 دقیقه انجام شده است. مشاهده شد که افزودن اکسیدان فرات سدیم به آب علاوه بر اینکه منجر به افزایش سرعت لچینگ شد، تقریبا نتایج مشابهی با تشویه نمودن کانسنگ طلا حاوی سولفید دارد.

در دو دهه گذشته، توسعه و استفاده از مواد زیستی مانند هیدروکسی آپاتیت و فلویور هیدروکسی آپاتیت روند رو به رشدی داشته است. هیدروکسی آپاتیت و فلویورهیدروکسی آپاتیت زیست سازگاری خوبی در بدن انسان ها داشته و لذا پتانسیل خوبی برای کاربرد به عنوان بیو سرامیک دارند. در این پژوهش با به کارگیری روش سل ژل، نانو پودر هیدروکسی آپاتیت (HA; Ca10(PO4)6(OH)2) و فلویور هیدروکسی آپاتیت (FHA; Ca10(PO4)6(FOH)) به دو روش متفاوت، انجام عملیات کلسیناسیون و بدون عملیات کلسیناسیون (تنظیم pH تا مقدار 11) سنتز شد. آنالیز فازی، ریخت شناسی پودر، رفتار حرارتی، نوع پیوندها، گروه های عاملی و ارزیابی خواص زیستی نمونه های سنتز شده به ترتیب توسط تفرق اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز حرارتی (TG-DTA)، آزمون طیف نگاری مادون قرمز (FTIR) و آزمایش کشت سلولی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مطالعات پراش پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز نشان دهنده ایجاد فازهای هیدروکسی آپاتیت و فلویورهیدروکسی آپاتیت در هر دو روش بود. نتایج محاسبات اندازه متوسط بلورک پودر های سنتز شده نشان داد که برای هیدروکسی آپاتیت و فلویورهیدروکسی آپاتیت به ترتیب از 16 و 25 نانومتر برای نمونه های تنظیم pH به 34 و 35 نانومتر برای نمونه های کلسینه شده در دمای 600 درجه سانتی گراد افزایش یافته است. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز نشان داد که ذرات کروی و شبه کروی با اندازه ذرات کمتر از 100 نانومتر هستند و با جایگزینی یون فلویور و همچنین انجام عملیات کلسیناسیون اندازه متوسط نانوذره ها افزایش پیدا کرده است. بر اساس نتایج کشت سلولی نمونه های بدون عملیات کلسیناسیون، جایگزینی یون فلویور در کریستال هیدروکسی آپاتیت باعث افزایش تکثیر سلول ها شده است.

در این تحقیق تاثیر دمای مذاب آلومینیم و زمان غوطهوری نمونه فولادی در آن، بر اتصال بین فولاد و آلومینیم و نحوه تشکیل و رشد ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک مورد بررسی قرار گرفت. میله های فولادی پس از آماده سازی سطحی، درون مذاب آلومینیم خالص و داخل بوته ی آلومینایی در دماهای 680، 720، 760 و 800 درجه سانتیگراد فرو برده شده و به ترتیب برای زمان های مختلف 5، 10، 15 و 20 دقیقه درون مذاب نگه داشته شد. سپس از مذاب بیرون آورده و در هوا خنک شدند. پس از انجماد، ریزساختار فصل مشترک تشکیل شده بین زیرلایه ی فولادی و آلومینیم با میکروسکوپ نوری(OM)، میکروسکوپ الکترونی(SEM) و اسپکتروسکوپی اشعه ایکس (EDS) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که لایه ی بین فلزی از دوترکیب بین فلزی FeAl3 و Fe2Al5 تشکیل شده است، که بخش بیشتری از لایه ی بین فلزی را لایه ی Fe2Al5 با مورفولوژی زبانه ای تشکیل داده است. با افزایش دما و زمان غوطه وری نوع ترکیبات تشکیل شده ثابت بوده و فقط ضخامت لایه ی بین فلزی تغییر کرده است. بدین صورت که با افزایش دمای مذاب و زمان غوطه وری ضخامت لایه ی بین فلزی و به ویژه لایه ی Fe2Al5 تا یک مقدار بیشینه افزایش یافته و سپس با افزایش بیشتر دما و زمان، کاهش ضخامت لایه ی بین فلزی مشاهده شده است.

در این مقاله توزیع دما و چرخه حرارتی در GTAW فولاد زنگ نزن 304 مورد بررسی قرار گرفته است. جوشکاری با دو حرارت ورودی مختلف 540 و kJ/mm 782 بر روی ور ق هایی با ضخامت mm 2 انجام شد. نرم افزار آباکوس برای شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفت. توزیع حرارت جوشکاری به صورت حجمی و بر اساس مدل بیضی دوگانه (گلداک) درنظر گرفته شد و زیرروال DFLUX به زبان فرترن کدنویسی شد. نتایج شبیه سازی در پیش بینی اندازه حوضچه جوش ها، با مدل های تحلیلی روزنتال و نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج شبیه سازی در هر دو حرارت ورودی با ابعاد مقطع عرضی جوش ها سازگاری مناسبی دارند در حالی که مدل روزنتال اندازه جوش های کوچکتری را پیش بینی می کند. منحنی های دما-زمان حاصل از شبیه سازی و مدل روزنتال تفاوت های قابل ملاحظه ای با یکدیگر دارند ولی زمان و سرعت سرد شدن تخمین زده شده توسط آنها در محدوده دمایی 800 تا ° c 500 به ویژه در حرارت ورودی kJ/mm 782 به هم نزدیک است (اختلاف کمتر از %2/7). نتایج همچنین نشان داد که دمای حداکثر در نواحی دورتر از مرز ذوب در مدل آدامز بیش از شبیه سازی و مدل روزنتال پیش بینی می شود در حالی که نتایج شبیه سازی و مدل روزنتال به یکدیگر نزدیک تر هستند.