محمد متقی، مهدی احمدیان،
دوره ۳۶، شماره ۱ - ( ۳-۱۳۹۶ )
چکیده
در این پژوهش، رفتار سایشی کامپوزیتهای تجاری WC-۱۰wt%Co (H۱۰F)، WC-۴۰vol%Co و کامپوزیت WC-۴۰vol%FeAl-B با مقادیر مختلف بور (صفر- ppm۱۰۰۰) در دمای بالا به‌روش پین روی دیسک بررسی شد. آزمون‌های سایش تحت بار ۴۰ نیوتن و طی مسافت ۱۰۰ متر و در سه دمای محیط، ۲۰۰ و ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام شدند. سطوح سایش به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقاومت سایشی همه کامپوزیت‌ها با افزایش دمای آزمون، کاهش می‌یابد. کامپوزیت WC-۴۰vol%FeAl بدون بور کمترین مقاومت سایشی را در همه دماها نشان می‌دهد. با حضور بور تا ppm ۵۰۰ در زمینه آلومیناید آهن، مقاومت سایش دما بالای این کامپوزیت‌ها بهبود می‌یابد و مکانیزم سایش از جدایش ذره به خراشان تغییر پیدا می‌کند. بور با افزایش میزان چقرمگی این کامپوزیت‌ها و افزایش شکل‌پذیری آلومیناید آهن منجربه بهبود پیوند فصل مشترک زمینه آلومیناید آهن و ذرات کاربید تنگستن و بنابراین افزایش مقاومت سایشی این کامپوزیت‌ها می‌شود. کامپوزیت WC-۴۰vol%(FeAl-۵۰۰ppmB) مقاومت به سایش در دمای بالای بیشتری نسبت به WC-۴۰vol%Co و WC-۱۰wt%Co تجاری دارد.
افشین امیری مقدم، مهدی کلانتر،
دوره ۳۶، شماره ۱ - ( ۳-۱۳۹۶ )
چکیده
هدف از این تحقیق به‌دست آوردن پودر کامپوزیت WC-Co از اکسیدهای فلزی WO۳ و Co۳O۴ به‌روش درجا و احیای کربوترمیک است که از کربن فعال به‌عنوان عامل احیا کننده استفاده شده است. در این مطالعه پودر اکسیدهای فلزی کبالت و تنگستن به‌همراه ۱۷ درصد کربن (۳۰ درصد اضافه بر مقدار استوکیومتری) در یک آسیای گلوله‌ای ماهواره‌ای، با گاز محافظ آرگون به‌مدت ۲۰ ساعت مورد مخلوط‌سازی قرار گرفتند. نتایج آزمون حرارتی افتراقی و آزمون توزین حرارتی برروی نمونه مخلوط پودری نشان می‌دهد که در دمای ۱۰۵۰ درجه سانتی‌گراد اکسیدها به‌طور کامل احیا شده و کاربید تنگستن و کبالت شکل می‌گیرند. نمونه‌های فشرده شده مورد عملیات احیای کربوترمیک در دمای ۱۰۵۰ درجه سانتی‌گراد و به‌مدت زمان مختلف ۱، ۲ و ۴ ساعت تحت لایه پوششی محافظ از مخلوط پودر کربن + آلومینا با نسبت ۱ به ۱ قرارگرفتند. طبق نتایج مطالعات پراش پرتوی ایکس، بهترین زمان نگهداری در کوره ۴ ساعت است که در این شرایط واکنش‌های احیا و کربنیزه شدن تنگستن کامل می‌شود. ارزیابی نمونه‌های احیا شده در سه شرایط لایه محافظ مخلوط پودری آلومینا + کربن، لایه محافظ فویل نسوز فولادی و اتمسفر آرگون، نشان‌دهنده وجود اکسیدهای احیا نشده و فازهای اضافی در اتمسفر آرگون و لایه محافظ فویل نسوز در مقایسه با لایه محافظ مخلوط آلومینا + کربن می‌باشد. نتایج اندازه‌گیری خواص فیزیکی و مکانیکی برروی نمونه کامپوزیت زینتر شده در شرایط حرارت‌دهی با سرعت ۵ درجه سانتی‌گراد در ثانیه تا دمای ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و زمان نگهداری ۲ ساعت تحت لایه محافظ آلومینا + کربن نشان‌دهنده کسب خواص بهینه بوده (چگالی نسبی ۸۰ درصد، چقرمگی ۱/۸ مگاپاسکال، میکروسختی ویکرز معادل ۶۷/۱۵ گیگاپاسکال) که قابل مقایسه با روش‌های پیشرفته و در عین حال پرهزینه می‌باشد.
مجید طاووسی، شهرام ریزانه، غلامحسین برهانی،
دوره ۳۶، شماره ۱ - ( ۳-۱۳۹۶ )
چکیده
هدف از انجام این پژوهش، بررسی تأثیر ذرات تقویت کننده سه جزئی Al۲O۳-TiB۲/Fe بر خواص مکانیکی کامپوزیتهای زمینه آلومینیم می‌باشد. در این راستا ذرات تقویت کننده مورد بررسی با انجام واکنش‌های مربوطه طی فرایند آسیاکاری و عملیات حرارتی تهیه شد. در ادامه، درصدهای مختلف (۲۵/۱، ۵/۲ و ۵ درصد حجمی) از ذرات به‌همراه پودر آلومینیم خالص به‌مدت زمان ۱۰ ساعت آسیاکاری گردید و سپس اکستروژن گرم شد. بررسی‌های ساختاری، فازی و مکانیکی نمونه‌های حاصل توسط پراش‌سنج پرتوایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون کشش انجام شد. نتایج نشان داد که رسوبات غنی از آهن در ذرات تقویت کننده کامپوزیتی بخش سرامیکی ذرات را به زمینه فلزی متصل نموده و نقش مؤثری در بهبود انعطاف‌پذیری آنها دارد. بهینه درصد ذرات تقویت کننده مورد بحث برای استحکام بخشی آلومینیم ۵/۲ درصد حجمی تشخیص داده شد. استحکام و درصد ازدیاد طول حاصل از این نمونه کامپوزیتی به‌ترتیب ۵۰۰ مگاپاسکال و ۶ درصد تعیین شد.
محسن حاجی زمانی، مصطفی علیزاده، سید احمد جنابعلی جهرمی، علی علیزاده،
دوره ۳۶، شماره ۲ - ( ۶-۱۳۹۶ )
چکیده
پودر کامپوزیتی نانوساختار Al-Zn-Mg/۳wt.% Al۲O۳ از طریق آلیاژسازی مکانیکی تولید شد. ابتدا، اجزای میکرومتری زمینه آلیاژ ۷۰۱۴ برای ۲۰ ساعت در یک آسیای سیاره‌ای آسیا شده و سپس سه درصد وزنی ذرات میکرومتری آلومینا به زمینه افزوده شده و پودر کامپوزیتی نانوساختار در زمان‌های مختلف آسیاکاری برای بررسی اثر زمان آسیاکاری بر مشخصات پودر تولید شده نظیر مورفولوژی، اندازه کریستالیت، کرنش شبکه و میکروسختی تولید شد. نتایج مشخصه‌یابی نشان داد تولید پودر نانوساختار کامپوزیتی با مقدار کمی تقویت کننده میکرومتری علاوه بر زمینه پیش‌آسیا شده ممکن است. همچنین، تولید پودری با کمینه اندازه کریستالیت ۲۴ نانومتر و کمینه اندازه ذرات ۵ میکرومتر تأیید گردید. علاوه بر این، حالت پایا پس از حدود ۲۰ ساعت آسیاکاری رخ داد و آسیاکاری بیشتر بر مشخصات پودر به‌جز اندازه کریستالیت، کرنش شبکه و میکروسختی اثرگذار نبود. همچنین، نشان داده شد که با افزایش زمان آسیاکاری، قابلیت تف‌جوشی به‌دلیل کاهش اندازه ذرات افزایش یافت. اما پس از حالت پایا قابلیت تف‌جوشی تغییر نکرد.
مطهره اکبری، سهیل صابونی، محمدحسین عنایتی، فتح اله کریم زاده،
دوره ۳۶، شماره ۲ - ( ۶-۱۳۹۶ )
چکیده
در این پژوهش پوشش کامپوزیتی نانوساختار FeAl/Al۲O۳ به‌روش آسیاکاری مکانیکی از طریق یک واکنش مکانوشیمیایی بر سطح زیرلایه فولاد کربنی پوشش داده شد. مواد اولیه مصرفی Fe، Al و Fe۲O۳ به میزان استوکیومتری به همراه زیرلایه و گلوله‌هایی به قطر چهار میلی‌متر در یک آسیای ارتعاشی پرانرژی تا ۲۲ ساعت تحت آسیاکاری قرار گرفت. برخی از نمونه‌های آسیا شده به مدت زمان یک و سه ساعت در دمای۷۷۳ کلوین آنیل شدند. آزمون‌های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، ریزسختی سنج و زبری سنج جهت ارزیابی مکانیزم واکنش مکانوشیمیایی و همچنین مشخصه‌یابی پوشش مورد استفاده قرار گرفت. واکنش مکانوشیمیایی در حین عملیات آسیاکاری پس از ۱۴ ساعت شروع و منجر به تشکیل جزئی نانوکامپوزیت FeAl/Al۲O۳ شد. افزایش زمان آسیاکاری تا ۱۸ ساعت سبب افزایش مداوم ضخامت پوشش تا ۸۰ میکرومتر گردید و ادامه فرایند آسیاکاری پس از آن موجب کندگی موضعی پوشش و ایجاد ترک در ساختار آن شد. ریزسختی پوشش ۱۸ ساعت آسیا شده معادل ۱۰۵۰ ویکرز تعیین شد. آنیل در دمای ۷۷۳ کلوین به مدت سه ساعت موجب تکمیل واکنش و سنتز پوشش نانوکامپوزیتی FeAl/Al۲O۳ شد. نتایج نشان داد که عملیات آنیل سبب افزایش سختی پوشش به ۱۲۰۰ ویکرز و بهبود قابل ملاحظه چسبندگی پوشش شد.
داود آزادروی، حسن ثقفیان،
دوره ۳۶، شماره ۳ - ( ۸-۱۳۹۶ )
چکیده
در تحقیق حاضر، تأثیر فرایند ریخته‌گری هم‌زدنی روی اصلاح مورفولوژی ترکیبات بین‌فلزی حاوی آهن در کامپوزیت ریختگی درجا با زمینه آلیاژ آلومینیوم ۳۱۹A، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. براساس بررسی‌های میکروسکوپی انجام شده توسط میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی، مورفولوژی نامطلوب تیغه‌ای شکل ترکیبات آهن‌دار β و نیز ترکیبات خشن فاز α با مورفولوژی ستاره‌ای شکل، در اثر اعمال نیروهای برشی مذاب، به‌ذراتی دیسکی و شبه کروی با نسبت طول به عرض کمتر اصلاح شده‌اند. همچنین تأثیر پارامترهایی مانند دمای هم‌زدن، سرعت سرد شدن و میزان آهن اضافه شده بر شکل، اندازه و پخش ترکیبات بین‌فلزی آهن و تیغه‌های سیلیسوم یوتکتیک مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که هم‌زدن مذاب با سرعت ۱۲۰۰ دور بر دقیقه به مدت پنج دقیقه در دمای نزدیک به دمای جوانه‌زنی فاز β و ریخته‌گری آن در قالب فلزی بهترین شرایط را برای بهبود شکل، اندازه و توزیع ترکیبات بین‌فلزی β فراهم نموده است. نتایج حاکی از آن است که شکل مضر ترکیبات آهن توسط نیروی همزن در ناحیه نیمه‌جامد به‌خوبی سبب اصلاح شکل و اندازه و پخش این ترکیبات می‌شود.
مجتبی زادعلی محمدکوتیانی، خلیل رنجبر،
دوره ۳۸، شماره ۱ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش، کامپوزیت هیبریدی درجای تقویت‌شده با ذرات آلومینایدی Al۳Zr و Al۳Ti با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) تولید شد. از ورق آلیاژ کار شده Al ۳۰۰۳-H۱۴ به‌عنوان فلز پایه و پودر فلزی خالص زیرکونیم و تیتانیم به‌عنوان تقویتکننده استفاده شد. تعداد شش پاس فرایند اعمال شد. استحکام کششی و سختی فلز پایه و نمونه‌های تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط قبل و بعد از عملیات حرارتی آنیل اندازه‌گیری شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی و همچنین شناسایی فازی توسط آنالیز پراش پرتو ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی منجر به تغییر ریزساختار فلز پایه از دانه‌های بزرگ و کشیده به دانه‌های ریز و هم‌محور می‌شود. همچنین مشاهده شد که وقوع واکنش شیمیایی در فصل مشترک بین ذرات فلزی با زمینه آلومینیوم باعث تشکیل درجای ترکیبات آلومینایدی Al۳Zr و Al۳Ti می‌شود. انجام عملیات حرارتی آنیل منجربه تشدید واکنش‌های شیمیایی حالت جامد و تشکیل بیشتر ترکیبات آلومینایدی می‌شود. نتایج همچنین نشان داد که کامپوزیتهای هیبریدی پس از اعمال عملیات حرارتی آنیل بالاترین استحکام کششی و سختی را از خود نشان می‌دهد. استحکام کششی در فلز پایه از ۱۱۰ مگاپاسکال به حدود ۱۹۵ مگاپاسکال پس از عملیات حرارتی آنیل ارتقا یافت.
مجید طهرانی، هوشنگ نصرتی، علی لرک،
دوره ۳۸، شماره ۳ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
کاربردهای عملی کامپوزیت های پلیمری تقویت‌شده با پارچه به دلیل حساس بودن آنها به تورق ناشی از بارگذاری ضربه ای، محدود است. یک راه حل برای این مشکل، هیبرید کردن کامپوزیت های پلیمری است. در این پژوهش، تأثیر نوع الیاف تقویتکننده، نحوه هیبرید کردن، نحوه چینش لایه ها و نرخ بارگذاری بر رفتار تورق در نوع اول کامپوزیتهای بازالت خالص، نایلون خالص و هیبرید (بازالت/ نایلون) بین لایه ای و درون لایه ای بررسی شده است. کامپوزیت ها به‌روش لایه گذاری دستی (چهار لایه برای هر نمونه) و با استفاده از پارچه های بازالت/نایلون و رزین اپوکسی تولید شدند. طول ترک در حال رشد در نمونه های کامپوزیتی با آزمون نوع اول تورق اندازه‌گیری شد. مقدار چقرمگی شکست بین لایه ای نمونه ها بر مبنای تئوری اصلاح شده باریکه تیر یک‌سر گیردار دو لبه اندازه‌گیری و پس از تحلیل آماری با هم مقایسه شد. چقرمگی شکست بحرانی کامپوزیتهای هیبرید درون لایه ای ۳۰ تا ۸۰ درصد نسبت به نمونه های خالص بهبود یافت. همچنین با افزایش نرخ بارگذاری نیروی شروع تورق به مقدار قابل توجهی کاهش یافت.
اشکان ذوالریاستین، شیوا نوازنی، مجید رضایی آبادچی، نسترن ریاحی نوری،
دوره ۳۹، شماره ۳ - ( ۹-۱۳۹۹ )
چکیده
در این مقاله، خواص الکتریکی و آب‌گریزی پوشش‌های سیلیکون رابری پخت شونده در دمای محیط(RTV) دوجزئی، بررسی شده و تأثیر افزودن آلومینیوم تری‌هیدرات (ATH)، روی این خواص بررسی شده است. به‌همین منظور، نانوکامپوزیت RTV-ATH به‌وسیله اختلاط فیزیکی ساخته شده و خواص الکتریکی (شامل ضریب تلفات عایقی، اتلاف دی‌الکتریک، استحکام دی‌الکتریک، مقاومت سطحی و حجمی) و آب‌گریزی آن با RTV خالص مقایسه شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که ثابت دی‌الکتریک RTV خالص از ۳/۱۱ به ۴/۱۳ در نمونه کامپوزیتی افزایش یافت. اتلاف دی‌الکتریک نمونه کامپوزیتی نسبت به نمونه خالص در حدود ۰/۰۶ افزایش ولی در مقابل استحکام دی‌الکتریک کامپوزیت RTV-ATH نسبت به RTV خالص در حدود چهار کیلو‌ولت بر میلی‌متر بهبود را نشان داد. همچنین حضور آلومینیوم تری‌هیدرات سبب افزایش مقاومت حجمی و کاهش مقاومت سطحی پوشش‌های کامپوزیتی شده است. از سوی دیگر با بررسی آب‌گریزی پوشش‌های خالص و کامپوزیتی به‌روش پاشش، تغییری در کلاس آب‌گریزی برای پوشش کامپوزیتی نسبت به RTV خالص مشاهده نشد و هر دو نمونه در کلاس آب‌گریزی HC۲ مورد پذیرش استاندارد قرار داشتند. نمونه‌ها توسط آزمون‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی ساختاری شدند و وجود فازهای اصلی در آنها تأیید شد.
فاطمه فارغدلی، مهسا کریمی، اشکان نوین، مهران صولتی هشجین،
دوره ۴۰، شماره ۳ - ( ۸-۱۴۰۰ )
چکیده
یکی از چالش‌های تهیه کامپوزیتهای پلیمر/ سرامیک، عدم توزیع یکنواخت ذرات سرامیکی در ماتریس پلیمری است. در این مطالعه تأثیر دو عامل دما و زمان بر توزیع ذرات هیدروکسی آپاتیت در ماتریس پلی(لاکتیک اسید) بررسی شد. بدین منظور، سه دمای ۲۵، ۳۷ و ۴۵ درجه سانتی‌گراد و چهار زمان ۶، ۱۲، ۲۴ و ۴۸ ساعت برای اختلاط سوسپانسون سرامیکی با محلول پلیمری درنظر گرفته شد. از آنالیز طیف‌سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه برای ارزیابی کامپوزیت‌ها استفاده شد که نشان داد که تشکیل پیوندهای فیزیکی مانند کربوکسیل-کلسیم- کربوکسیل بین هیدروکسی آپاتیت و زمینه پلیمر، بر نحوه پراکندگی ذرات تأثیر داشت. از تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و طیف‌سنجی پراش انرژی پرتوی ایکس برای مشاهده توزیع ذرات و تعیین میزان همگنی نمونه‌ها استفاده شد. بدین منظور ابتدا تصاویر حاصل از طیف‌سنجی انرژی پراش پرتوی ایکس که نقشه حضور کلسیم را ارائه می‌دهد؛ به نه بخش مساوی تقسیم و از روش جدیدی بر پایه فاکتور توزیع (α) برای محاسبه میزان همگنی نمونه‌ها استفاده شد. نتایج نشان داد که نمونه تهیه شده در دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد و مدت زمان ۴۸ ساعت توزیع یکنواخت‌تری نسبت به دیگر نمونه‌ها داشت.
رضا زارعی، احسان محمد شریفی، محمدرضا لقمان، مظاهر رمضانی، خشایار زمانی،
دوره ۴۱، شماره ۱ - ( ۵-۱۴۰۱ )
چکیده
در پژوهش حاضر، تأثیر افزودن Si۳N۴ بر ریزساختار، سختی و ضریب اصطکاک و نرخ سایش آلیاژ NiCrAlY بررسی شده است. خصوصیات ساختاری و مکانیکی نمونه‌های تولیدی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، دستگاه پراش‌سنج پرتو ایکس، دستگاه سختی‌سنجی ویکرز ارزیابی شد. ابتدا پودر Si۳N۴ به مقادیر ۱، ۳ و ۵ درصد وزنی با پودر NiCrAlY به مدت ۲ ساعت در آسیاب مکانیکی با یکدیگر مخلوط شدند؛ در ادامه مخلوط‌های پودری در دمای ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد تحت عملیات تف‌جوشی پلاسمای‌جرقه‌ای (SPS)، قرار گرفتند. نتایج حاصل از الگوی پراش پرتو ایکس، نشان می‌دهد نمونه‌های تولیدی از دو فاز محلول جامد Ni(Cr)-وγ و ترکیبات بین فلزی NiAl-وβ تشکیل شده است. نتایج سختی‌سنجی نشان می‌دهد که با افزودن ۱ درصد Si۳N۴ به NiCrAlY، سختی نمونه از ۴۱۸ به ۶۱۴ ویکرز افزایش می‌یابد. همچنین، نمونه مقاومت به سایش (mg/m)۱۰-۵و× ۱/۴۲ از خود نشان می‌دهد؛ اما با افزایش درصد وزنی Si۳N۴ در نمونه ۱ به ۵ درصد وزنی، سختی از ۶۱۴ به ۵۴۳ ویکرز کاهش می‌یابد.
بهنام شریفیان، غلامحسین برهانی، احسان محمدشریفی،
دوره ۴۱، شماره ۲ - ( ۸-۱۴۰۱ )
چکیده
در این پژوهش جهت تشکیل ذرات تقویتکننده بوراید تیتانیوم و اکسید آلومینیوم به‌صورت درجا در زمینه آلومینیوم ۷۰۷۵، از افزودن ترکیب پودر آسیاب‌کاری شده %Al-۲۴TiO۲-۲۰B۲O۳ wt درون مذاب آلومینیوم ۷۰۷۵ استفاده شده است. برای یافتن دمای واکنش بین پودرهای آسیاب‌کاری شده آلومینیوم، اکسید تیتانیوم و اکسید بور از آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) بهره گرفته شد. نتایج آزمون پراش پرتوی ایکس مخلوط پودری آسیاب‌کاری شده که در کوره اتمسفر آرگون تحت دمای ۷۵۰ درجه سانتی‌گراد قرار گرفته بود، وجود ترکیبات بوراید تیتانیوم و اکسید آلومینیوم را نشان داد. همچنین نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از مخلوط پودری توزیع یکنواختی از ذرات اکسید تیتانیوم و اکسید بور در زمینه آلومینیوم را نشان داد. ۶ درصد وزنی از مخلوط پودری آسیاب‌کاری شده تحت اتمسفر محافظ نیتروژن، در دمای ۷۵۰ درجه سانتی‌گراد به مذاب آلومینیوم ۷۰۷۵ اضافه شد. مذاب کامپوزیت هیبریدی آلومینیوم ۷۰۷۵/ بوراید تیتانیوم- اکسید بور داخل قالب مسی ریخته شد. عملیات اکستروژن گرم بر روی کامپوزیتهای ریخته‌گری شده به روش ریخته‌گری گردابی، در دمای ۴۶۵ درجه سانتی‌گراد با نسبت اکستروژن ۶:۱ و سرعت اکستروژن ۵ میلی‌متر بر ثانیه انجام شد. میکرو ساختار و خواص مکانیکی نمونه‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نشان داد ذرات درجای بوراید تیتانیوم در ابعاد نانومتری تشکیل شده‌اند. استحکام کششی کامپوزیت اکسترود شده به ۴۹۶ مگاپاسکال رسید که این مقدار حدوداً ۴ برابر بیشتر از استحکام کششی آلیاژ ریخته‌گری شده آلومینیوم ۷۰۷۵ بود.
