نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

فولاد مقاوم در دمای بالای ۲۵Cr-۳۵Ni دارای مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و خزش در دمای بالاست. نتایج بررسیهای به عمل آمده نشان دهنده آن است که این فولاد در شرایط ریختگی دارای جوش پذیری مطلوبی بوده ولی چنانچه جوشکاری بر روی فولاد پیر شده انجام گیرد احتمال ایجاد ترکهایی در منطقه مجاور جوش به سمت فلز پایه وجود دارد. لذا در این پژوهش تاثیر ریز ساختار میکروسکوپی بر جوش‌پذیری این نوع فولاد مورد بررسی قرار گرفته است. ریز ساختار فولاد ۲۵Cr-۳۵Ni در شرایط ریختگی دارای زمینه آستنیتی و شبکه‌ای از کاربیدهای اولیه بوده در حالی که ریز ساختار این فولاد در شرایط پیر شده دارای زمینه آستنیتی و شبکه‌ای از کاربیدهای اولیه همراه با کاربیدهای ریز ثانویه است. تغییر مرفولوژی کاربیدهای اولیه همراه با تشکیل کاربیدهای ثانویه سبب کاهش انعطاف پذیری نمونه پیر شده و افزایش حساسیت آن به ترک خوردن در طی جوشکاری به خصوص از میان کاربیدهای اولیه شده و جوش پذیری این فولاد را در شرایط پیر شده کاهش می‌دهد. ترکها از نوع بین دانه‌ای و از میان کاربیدهای اولیه (یوتکتیک) است. کاربیدهای از نوع NbC و M۲۳C۶ در نمونه ریختگی و کاربیدهای از نوع Ni۱۶Nb۶Si۷ و M۲۳C۶ در نمونه پیر شده وجود دارد.

---

هدف از این پژوهش بررسی عوامل ایجاد عیوب قطعات ریختگی کامپوزیت فروتیک است که به روش درجا ساخته شده‌اند، نمونه‌ها پس از سنتز به روش درجا، به صورت گریز از مرکز در داخل قالبهای سرامیکی و فلزی ریخته شدند. بررسی‌های ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری OM و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM و رادیوگرافی با اشعه ایکس برای اطمینان ازسلامتی نمونه‌ها انجام شد. نتایج آزمایشات نشان داد با کنترل ترکیب شیمیایی، فرایند تولید، سرعت سرد شدن و عملیات حرارتی بعدی می‌توان قطعات کامپوزیت بی‌نقصی را ساخت. همچنین با اعمال فرایند ذوب مجدد، توزیع بهتر ذرات فاز دوم و زمینه یکنواخت‌تری ایجاد شده است.

---

تجربه نشان داده است در عمل به دلیل تأثیر عوامل مختلف، رسیدن به فشار کمانش کلاسیک ناممکن است. این امر، نشان دهنده لزوم استفاده از نظریه‌های غیرخطی و درنظر گرفتن عوامل مختلف مؤثر بر کمانش مانند نقص شکل و جوش در تحلیل کمانش است. آنچه که در این تحقیق صورت گرفته، ساخت مدلی است که تا حد امکان نزدیک به انحرافات استاندارد باشد، سپس کمانش مدلها تحت فشار هیدرواستاتیک هم به صورت تجربی و هم به صورت عددی با استفاده از نرم‌افزارهای اجزای محدود ADINA ، ANSYS ، COSMOS و MARC و با توجه به تواناییهای خاص هریک بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند با درنظر گرفتن غیرخطیهای هندسی و ماده‌ای و نیز وارد کردن اثر نقص‌شکلها می‌توان به تقریب قابل قبولی از بار کمانش واقعی دست یافت. با توجه به نتایج حاصله، بدنه فشار یک زیردریایی نمونه نیز تحلیل شده است.

---

---

در انجماد آلومینیوم و آلیاژهای آن، بررسی ریز ساختار حاصل از شرایط انجمادی مختلف به‌علت تاثیر قابل ملاحظه آن بر خواص مکانیکی، اهمیت زیادی دارد. این مواد اصولا در انواع قالبهای ماسه‌ای، فلزی و تزریقی ریخته گری می‌شوند که شرایط انجمادی متفاوتی ایجاد کرده و ریز ساختار نهایی قطعه تا حد زیادی به این شرایط وابسته است. در این تحقیق تاثیر عواملی مثل سرعت سرد شدن، سرعت حرکت جبهه انجماد و شیب دمایی در فصل مشترک مذاب – جامد بر فواصل بین شاخه‌های ثانویه دندریتی توسط یک سیستم ریخته گری با انجماد جهت دار آلیاژهای مهم آلومینیوم بررسی شد. فواصل بین شاخه‌های ثانویه دندریتی در سرعتهای سرد شدن مختلف اندازه‌گیری و ارتباط آن به صورت روابط ریاضی ارائه شد. از طرف دیگر ارتباط بین فواصل شاخه‌های ثانویه دندریتی و سرعت سرد شدن توسط شبکه عصبی مصنوعی شبیه سازی و نمودارهای حاصل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد و تطابق خوبی مشاهده شد. لذا از مدل شبیه سازی می‌توان برای پیش بینی مقادیر حدی که به صورت آزمایشگاهی انجام آن بسیار مشکل و یا ناممکن است استفاده کرد.

---

در تحقیق حاضر، کامپوزیت مولایت – زیرکونیا به کمک زینتر واکنشی مخلوط پودرهای آلومینا و زیرکن و به روش ریخته گری ژلی ساخته شد. ریخته گری ژلی یک فرایند شکل دهی جدید سرامیکی است این فرایند بر اساس آماده سازی دوغابی حاوی پودر سرامیکی، پراکنده ساز و محلول منومری اولیه. است. به منظور دستیابی به دوغابی پایدار، با بار جامد بالا (۸۰% وزنی) و قابل ریخته گری، خواص رئولوژی دوغاب مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفت. پس از ریخته گری دوغاب, منومرها با پلیمریزه کردن دوغاب، آن را به قطعات ژلی تبدیل می کنند. بعد از تشکیل ژل، قطعات از قالب خارج و تحت شرایط کنترل شده خشک شدند. خروج مواد آلی و زینتر نمونه ها در محدوده دمایی ۱۴۰۰ تا ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد انجام گرفت. تخلخل ظاهری و دانسیته کلی نمونه های زینتر شده با روش غوطه وری در آب اندازه گیری شد. فازهای تشکیل شده و ریزساختار نمونه ها توسط طیف به دست آمده از پراش اشعه X و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. نتایج نشان داد به دلیل نفوذ بسیار آهسته یون های Al۳+ در سیلیس آمورف ناشی از تجزیه زیرکن، زینتر واکنشی و تشکیل مولایت، در دمای °C۱۷۰۰ به طور کامل رخ داده است. همچنین نمونه های زینتر شده در این دما کمترین درصد تخلخل ظاهری (۴% ≈) و بیشترین دانسیته کلی (gr/cm-۳ ۴۰/۳ ≈) را نشان دادند.

---

- استفاده از تقویت کننده های سرامیکی، یکی از راه های موثر و شناخته شده برای اصلاح ریزساختار فلزاتی همچون منیزیم است. در این پژوهش تاثیر نانو/میکرو ذرات زیرکونیا بر روی آلیاژ AZ۹۱ ریختگی مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا پودرهای میکرونی و نانومتری زیرکونیا توسط آلیاژسازی مکانیکی با هم مخلوط شدند. در پنج نمونه، مجموع مقدار تقویت کننده های نانومتری و میکرونی با نسبت های متفاوت، برابر با ۵ درصد وزنی در نظر گرفته شد. از دو حالت دیگر، یکی شامل ۵ درصد وزنی میکرو و دیگری ۵ درصد وزنی نانو ذرات زیرکونیا، نیز بهره گرفته شد. مخلوط پودرهای مورد نظر و مذاب در قالب ماسه CO۲ ریخته گری شدند. برای مقایسه، از دو نوع نمونه ریختگی، یکی بدون تقویت کننده و دیگری نمونه ریخته شده توسط روش عملیات فوق گداز مذاب استفاده شد. ریزساختار و اندازه دانه تمامی نمونه‌های کامپوزیتی، نسبت به نمونه شاهد و نیز نمونه تولید شده به روش عملیات فوق گداز مذاب بهبود یافت و بهترین نتایج مربوط به نمونه کامپوزیتی حاوی ۵ درصد وزنی نانو ذرات زیرکونیا بود.

---

در این پژوهش، تـأثیر پارامترهای اصلی فرایند ریخته ریسی (PFC) بر مشخصات ابعادی فویل‌های آمورف آلیاژ نرم مغناطیس Co۶۸,۱۵Fe۴.۳۵Si۱۲.۵B۱۵ بررسی شد. آزمایشات ریخته ریسی تحت اتمسفر آرگن انجام گرفت و ارتباط بین پارامترهای فرایند از جمله: سرعت خطی دیسک، فاصله نازل تا دیسک و فشار تزریق مذاب با ضخامت فویل‌های تولیدی تعیین و مشخص شد که ضخامت فویل‌ها با معکوس سرعت خطی دیسک، ریشه چهارم فاصله نازل تا دیسک و ریشه دوم فشار تزریق مذاب رابطه خطی دارد. همچنین از رابطه‌ی ارائه شده توسط فیدلر برای پیش‌بینی و محاسبه ضخامت فویل‌های آمورف پایه کبالت تولیدی استفاده و معلوم شد که نتایج حاصل از تحقیق حاضر انطباق بسیار خوبی با رابطه‌ی فیدلر دارند.

---

در این تحقیق کامپوزیت‏۱ مولایت-زیرکونیا۲ از طریق تف جوشی واکنشی۳ پودرهای آلومینا۴ و زیرکن۵ به روش شکل‏دهی ریخته‏گری دوغابی ساخته شد و تاثیر افزودن مقادیر مختلف ایتریا۶ تا مقدار ۱ درصد وزنی بر خواص آن‏ مورد بررسی قرار گرفت. خواص فیزیکی و مکانیکی ، هم‌چنین تحلیل فازی به همراه ریزساختار این کامپوزیت‏ پس از پخت در دمای°C ۱۶۰۰ بررسی گردید. نتایج نشان داد مقادیر کمتر از ۵/۰ درصد وزنی ایتریا تاثیر چندانی بر روی خواص این نوع کامپوزیت ندارد. افزودن مقادیر بالای ۵/۰ درصد وزنی ایتریا به دلیل انحلال آن در داخل ذرات زیرکونیا باعث تثبیت و افزایش مقدار فاز تتراگونال۷ می‌شود. به دلیل تثبیت فاز تتراگونال وکاهش میکروترک‌های ناشی از تبدیل فاز تتراگونال به مونوکلینیک سختی و استحکام خمشی این نوع کامپوزیت‌ها نیز افزایش می‌یابد. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق می‌توان دریافت که افزودن مقدار ۷۵/۰ درصد وزنی ایتریا به کامپوزیت مولایت-زیرکونیا باعث افزایش قابل توجه استحکام مکانیکی این نوع کامپوزیت‌ها می‌شود. در این تحقیق کامپوزیت‏۱ مولایت-زیرکونیا۲ از طریق تف جوشی واکنشی۳ پودرهای آلومینا۴ و زیرکن۵ به روش شکل‏دهی ریخته‏گری دوغابی ساخته شد و تاثیر افزودن مقادیر مختلف ایتریا۶ تا مقدار ۱ درصد وزنی بر خواص آن‏ مورد بررسی قرار گرفت. خواص فیزیکی و مکانیکی ، هم‌چنین تحلیل فازی به همراه ریزساختار این کامپوزیت‏ پس از پخت در دمای°C ۱۶۰۰ بررسی گردید. نتایج نشان داد مقادیر کمتر از ۵/۰ درصد وزنی ایتریا تاثیر چندانی بر روی خواص این نوع کامپوزیت ندارد. افزودن مقادیر بالای ۵/۰ درصد وزنی ایتریا به دلیل انحلال آن در داخل ذرات زیرکونیا باعث تثبیت و افزایش مقدار فاز تتراگونال۷ می‌شود. به دلیل تثبیت فاز تتراگونال وکاهش میکروترک‌های ناشی از تبدیل فاز تتراگونال به مونوکلینیک سختی و استحکام خمشی این نوع کامپوزیت‌ها نیز افزایش می‌یابد. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق می‌توان دریافت که افزودن مقدار ۷۵/۰ درصد وزنی ایتریا به کامپوزیت مولایت-زیرکونیا باعث افزایش قابل توجه استحکام مکانیکی این نوع کامپوزیت‌ها می‌شود.

---

در این پژوهش با توجه به خواص منحصربه فرد سیلیس ذوبی و کاربردهای زیاد آن، قطعات سیلیس ذوبی با ۷۷% وزنی بار جامد به روش ریخته‌گری- ژلی شکل داده شده، رفتار رئولوژی این دوغاب ها بررسی و شرایط تف‌جوشی نمونه ها بهینه شده است. نمونه تف‌جوشی شده در شرایط بهینه دارای چگالی کلی ‌، تخلخل باز ۱۳/۱۸%، جذب آب ۶۰/۱۰%، انقباض خطی پس از پخت ۵/۳%، تخلخل بسته‌ی ۰۹/۱% و چگالی نسبی ۸۰/۷۸% بوده و ضریب انبساط حرارتی آن در محدوده دمای محیط تا ۱۰۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد، ۱/ₒC ۶-۱۰ₓ ۴۴۳۲/۰ اندازه گیری شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش دما و زمان، علاوه بر افزایش سیلان ناروان، تبلور نیز توسعه می‌یابد. علاوه بر آن دمای بالای تف‌جوشی و زمان کوتاه، شرایط مناسبی را برای به دست آوردن نمونه‌ای با کم‌ترین میزان تبلور و دانسیته کلی بالا، فراهم می‌کند.

---

در این تحقیق کامپوزیت ۱ مولایت-زیرکونیا ۲ از طریق تف جوشی واکنشی ۳ پودرهای آلومینا ۴ و زیرکن ۵ به روش شکل دهی ریخته گری دوغابی ساخته شد و تاثیر افزودن مقادیر مختلف ایتریا ۶ تا مقدار یک درصد وزنی بر خواص آن مورد بررسی قرار گرفت . خواص ۱۶۰۰ بررسی گردید . نتایج نشان داد °C فیزیکی و مکانیکی، هم چنین تحلیل فازی به همراه ریزساختار این کامپوزیت پس از پخت در دمای ۰ درصد وزنی ایتریا به دلیل / ۰ درصد وزنی ایتریا تاثیر چندانی بر روی خواص این نوع کامپوزیت ندارد. افزودن مقادیر بالای ۵ / مقادیر کمتر از ۵ انحلال آن در داخل ذرات زیرکونیا باعث تثبیت و افزایش مقدار فاز تتراگونال ۷ می شود. به دلیل تثبیت فاز تتراگونال وکاهش میکروترک های ناشی از تبدیل فاز تتراگونال به مونوکلینیک سختی و استحکام خمشی این نوع کامپوزیت ها نیز افزایش می یابد. با توجه به نتایج به دست آمده ۰ درصد وزنی ایتریا به کامپوزیت مولایت-زیرکونیا باعث افزایش قابل توجه استحکام / در این تحقیق می توان دریافت که افزودن مقدار ۷۵ مکانیکی این نوع کامپوزیت ها می شود.

---

پراکنده‌سازی یکنواخت نانوذرات تقویت‌کننده در زمینه فلزی کامپوزیت‌های ریختگی از اهمیت بالایی برخوردار بوده، بر خصوصیات قطعات تولیدی تاثیر می‌گذارد. در این پژوهش برای اولین بار در ایران تاثیر عملیات فراصوت ناپیوسته در مذاب بر ریزساختار، پراکند‌گی نانوذرات تقویت‌کننده و بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های ریختگی Al۴۱۳-SiCnp دارای ۵/۰ تا ۲ درصد وزنی تقویت‌کننده مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها نشان داد که عملیات فراصوت ناپیوسته تاثیر بیش‌تری از عملیات فراصوت پیوسته با زمان مشابه بر بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های ریختگی دارد به‌گونه‌ای که برای نمونه‌ کامپوزیتی دارای ۲ درصد وزنی تقویت‌کننده که به‌صورت ناپیوسته در دو دوره ۲۰ دقیقه‌ای تحت عملیات فراصوت قرار گرفته بود، افزایش استحکام تسلیم و استحکام نهایی نسبت به حالت خام به‌ترتیب برابر ۱۰۶% و ۹۴% بود. بهبود خواص مکانیکی تحت عملیات فراصوت ناپیوسته با ریز شدن شدید دانه‌ها و رسوب‌های یوتکتیکی در ساختار زمینه، زدودن بیش‌تر لایه‌های گازی باقی‌مانده روی سطح ذرات، خرد شدن بهتر کلوخه‌ها، ترشوندگی بیش‌تر و پراکندگی یکنواخت‌تر نانوذرات تقویت‌کننده در زمینه در حین مرحله اول انجماد مرتبط دانسته شد.

---

برای ارزیابی تأثیر افزودن جوانه‌زا بر ایجاد ریزساختار درجه‌بندی شده در ریخته‌گری گریز از مرکز، دو استوانه از کامپوزیت Al-۱۳,۸wt.%Mg۲Si، یکی دارای یک درصد وزنی ماده جوانه‌زای Al-۵Ti-B و دیگری فاقد ماده جوانه‌زا، در یک ماشین ریخته‌گری گریز از مرکز عمودی ریخته‌گری شد. سپس ترکیب شیمیایی، ریزساختار و فازهای ریزساختاری در مقاطع شعاعی مختلف استوانه‌های ریختگی به‌ترتیب با استفاده از روش پلاسمای جفت شده القایی (ICP)، میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی و پراش سنجی اشعه X مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهند که به‌واسطه رژیم گرمایی حاکم بر ریخته‌گری استوانه و نوع انجماد خاص حاکم بر دگرگونی یوتکتیکی در کامپوزیت دارای ماده جوانه‌زا، ترکیبات دارای تیتانیم و بور حاصل از ماده جوانه‌زا در حین انجماد از لایه خارجی به لایه میانی استوانه پس زده شده، منجر به تشکیل ذرات اولیه Mg۲Si و فاز غیریوتکتیکی Al(α) در لایه میانی می‌شوند. هم‌چنین به‌خاطر چگالی پایین ذرات Mg۲Siاولیه و جدایش آن‌ها در خلاف جهت نیروی گریز از مرکز (مطابق رابطه استوکس)، یک تجمع بالایی از آن‌ها در لایه داخلی استوانه‌های ریختگی پس از انجماد مشاهده می‌شود.

---

در این پژوهش پوشش‌های نانوبلوری آلیاژ نیکل- مولیبدن به‌روش رسوب‌دهی الکتریکی و از حمام سیترات – آمونیاکی، با اعمال چگالی جریان‌های ۳۰، ۶۰ و mA/cm^۲ ۱۰۰ بر روی زیر لایه فولادی ایجاد شدند. نتایج نشان داد که پوشش‌های ایجاد شده یکنواخت و فشرده هستند و افزون بر آن با افزایش چگالی جریان پوشش‌دهی، مقدار مولیبدن آلیاژ و بازده جریان کاهش پیدا می‌کنند. تحلیل پراش پرتو ایکس نشان داد که تمامی پوشش‌ها، محلول جامدی از مولیبدن در نیکل و با اندازه دانه ۵- ۹ نانومتر بودند. هم‌چنین صفحه بلوری (۱۱۱) برای نیکل بیشترین شدت در طیف پراش پرتو ایکس را داشت. بررسی زبری پوشش‌های به‌دست آمده نشان داد که با افزایش چگالی، زبری این پوشش‌ها افزایش یافته است. بررسی رفتار خوردگی گویای کاهش چگالی جریان خوردگی زیرلایه با اعمال پوشش‌های آلیاژی نیکل- مولیبدن بود. افزون بر این با افزایش مقدار مولیبدن پوشش، چگالی جریان خوردگی کاهش یافت که کمترین مقدار مربوط به پوشش با مقدار ۱۳ درصد اتمی مولیبدن بود.

---

در پژوهش حاضر فرایند ریخته­گری گریز از مرکز برای تولید جفت فلزی منیزیم-آلومینیم مورد استفاده قرار گرفت. مذاب منیزیم در دمای ۷۰۰ درجه سانتی­گراد با نسبت­های حجمی مذاب-جامد ۵/۱ و ۳ درون جامد آلومینیمی پیش­گرم شده تا دمای ۴۵۰ درجه سانتی­گراد و در حال دوران در سرعت­های ۸۰۰، ۱۲۰۰، ۱۶۰۰ و ۲۰۰۰ دور بر دقیقه ریخته­گری شد. نمونه­ها درون دستگاه ریخته­گری گریز از مرکز تا رسیدن به دمای ۱۵۰ درجه­ی سانتی­گراد به آرامی سرد شدند. بررسی­های تاثیر نسبت حجمی مذاب-جامد نشان داد که افزایش نسبت حجمی از ۵/۱ به ۳، به دلیل غلبه نیروی انقباضی بر برایند نیروهای وارد بر فصل مشترک، منجر به از بین رفتن اتصال متالورژیکی در فصل مشترک منیزیم-آلومینیم می­شود. بررسی­های تحلیل میکروسکوپی الکترونی مجهز به طیف‌سنج پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) و پرتو ایکس (XRD) نشان داد که ترکیبات بین فلزی Al_۳Mg_۲ و Al_۱۲Mg_۱۷ و ساختار یوتکتیک δ+Al_۱۲Mg_۱۷ (δ محلول جامد منیزیم در آلومینیم) در فصل مشترک تشکیل می­شوند. تصویر میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) از سطح آلومینیم نشان داد که سطح در ابعاد اتمی دارای پستی و بلندی است که می‌تواند منجر به تشکیل حفره­های گازی در فصل مشترک شود.

---

هدف از این مقاله، بررسی تشکیل ترکیبات بین‌فلزی در فصل مشترک دوفلزی آلومینیوم و مس است که از روش ریخته‌گری مرکب مذاب آلومینیوم درون لوله مسی جامد تولید می‌شوند. مکانیزم تشکیل ترکیبات بین‌فلزی در فصل مشترک و اثرات دمای بارریزی مذاب آلومینیوم و دمای پیشگرم لوله مسی جامد بر نوع و ضخامت ترکیبات بین‌فلزی بررسی شد و ریزساختار فصل مشترک Al/Cu به‌وسیله میکروسکوپ نوری و رِیزتحلیلگر پروب الکترونی (EPMA) شناسایی شد. نتایج مبین این است که فصل مشترک از سه لایه اصلی شامل لایه I ترکیب یوتکتیک α-Al/Al_۲Cu ، لایه II ترکیب بین‌فلزی Al_۲Cu(θ) و لایه III شامل چندین ترکیب بین‌فلزی مانند AlCu، Al_۳Cu_۴، Al_۲Cu_۳ و Al_۴Cu_۹ تشکیل شده است. با توجه به ترکیب هایپریوتکتیک مذاب، در فصل مشترک ابتدا لایه II با مکانیزم جوانه زنی و رشد فاز θ، سپس لایه I با مکانیزم انحلال و انجماد و در انتها لایه III با مکانیزم استحاله فازی حالت جامد به‌وجود آمده است. افزایش دمای مذاب آلومینیوم و پیشگرم مس جامد منجر به افزایش ضخامت ترکیبات بین‌فلزی در فصل مشترک و در نتیجه افزایش مقاومت الکتریکی ویژه و کاهش استحکام پیوند Al/Cu شد که با توجه به نتایج آزمون تجربی به نظر می‌رسد استحکام پیوند تحت تأثیر ضخامت لایه‌های II و III باشد.

---

---

---

---