انجمن مهندسی متالورژی و مواد ایرانمهندسی متالورژی1563-174520220170622On the spinodal decomposition phenomena in a Ni-Al alloy system aided by thermodynamic calculationپدیده تجزیه اسپینودال در سیستم آلیاژی Ni-Al به کمک محاسبات ترمودینامیک72783016710.22076/me.2017.67570.1140FAفرساد فرقانیدانشجوی دکتریمحمود نیلی احمدآبادیاستاد دانشکده مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه تهرانرضا عباسچیاناستاد برجسته دانشکده مهندسی مکانیک - دانشگاه کالیفرنیا ریورسایدحمید اسدیاستاد دانشکده مهندسی مواد- دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20170622Formation and evolution of order-disorder microstructure of γ/γʹ phases plays an important role in high temperature strength of cast nickel-based superalloys. Accordingly, the characterization of formation mechanism, as well as morphology and interface of γ and γʹ phases, are very important to control the mechanical properties of nickel-based superalloys. Formation of γ' precipitates inside the γ phase matrix often occurs by classical nucleation and growth mechanism. Recently, some researches have reported the formation of γ' precipitates by spinodal decomposition mechanism in some Ni-based superalloys. In the present study, the spinodal decomposition phenomena in a Ni-Al binary system (as a simple model alloy for Ni-based superalloys) has been studied. For this purpose, the Ni-rich region of Ni-Al alloy system was assessed thermodynamically using CALPHAD method. The Gibbs free energy of γ and γʹ phases for this alloy system was calculated employing two sublattice model. Then, the possibility of spinodal decomposition was investigated from the thermodynamic point of view by the study of the Gibbs energy curves in different ranges of temperature. Due to the thermodynamic modeling results, a proper heat treatment procedure was designed for Ni-18Al (at.%) alloy and characterized by means of 3D atom probe tomography (APT) analysis. According to the modeling and experimental results, it was found that γ' precipitates were formed by spinodal decomposition under higher supersaturation conditions.بخش قابل توجهی از استحکام دمای بالای سوپرآلیاژهای پایه نیکل ریختگی به تشکیل و توسعه ریزساختار منظم-نامنظم فازهای γ/γʹ مربوط میشود. از اینرو شناسایی مکانیزم تشکیل، مورفولوژی و فصلمشترک فازهای γ و γʹ برای کنترل خواص مکانیکی سوپرآلیاژهای پایه نیکل بسیار حائز اهمیت میباشد. تشکیل رسوبات γʹ درون زمینه فاز γ عمدتاً با مکانیزم جوانهزنی و رشد صورت میگیرد. اخیراً مواردی از تشکیل رسوبات فاز γʹ با مکانیزم تجزیه اسپینودال در برخی از سوپرآلیاژهای پایه نیکل ریختگی گزارش شده است. در پژوهش حاضر وقوع پدیده تجزیه اسپینودال از نقطه نظر ترمودینـامیکی در سیستم دوتایی Ni-Al (به عنوان یک مدل آلیاژی ساده برای سوپرآلیاژهای پایه نیکل) مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور سیستم آلیاژی Ni-Al در قسمت غنی از نیکل به وسیله روش CALPHAD مورد ارزیابی قرار گرفته و انرژی آزاد گیبس فازهای γ و γʹ در این سیستم آلیاژی به کمک به کارگیری مدل دو زیرشبکه محاسبه شده است. با بررسی منحنی انرژی آزاد گیبس در دماهای مختلف احتمال وقوع پدیده تجزیه اسپینودال، از نقطه نظر ترمودینامیک مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با توجه به نتایج مدلسازی ترمودینامیک، عملیات حرارتی مناسب برای آلیاژ Ni-18Al (درصد اتمی) طراحی شده و به کمک آنالیز سهبعدی توموگرافی اتمی مورد مشخصهیابی قرار گرفته است. با توجه به نتایج مدلسازی و بررسیهای تجربی مشخص شد که تشکیل رسوبات γ′ با مکانیزم تجزیه اسپینودال در شرایط فوق اشباع بالا در این سیستم آلیاژی امکانپذیر میباشد.https://www.metalleng.ir/article_30167_835334de1ecc7b8d904b3ff0e88668db.pdfانجمن مهندسی متالورژی و مواد ایرانمهندسی متالورژی1563-174520220170622Effect of cold work on precipitation behavior of Ni Span C902 Super alloyاثر کار سرد بر رفتار رسوب سختی سوپرآلیاژ Ni Span C90283893016810.22076/me.2017.35613.1054FAفرشته موسویدانشگاه علم و صنعت ایرانحمیدرضا جعفریاندانشگاه علم و صنعت ایران0000-0002-8405-3913شهرام خیراندیشدانشگاه علم و صنعتJournal Article20160124In this study, the influence of cold work on precipitation behavior in Ni Span C902 super alloy is considered to investigate. The samples were homogenized at 1000 ᵒC, and then samples were subjected to different amount of cold work of 30, 40 and 60%. Precipitation hardening treatments were performed at 450, 550, 650 and 750 ᵒC for 1 to 6 hours. Microstructural observations were done by optical microscope and precipitation hardening behaviors were investigated by Vickers hardening test. The results indicated that precipitation hardening at the temperatures of 450 and 550 ᵒC could not provide proper conditions for formation of strengthening precipitations (γ´); while hardness increased significantly by increasing the aging temperature. The maximum hardness has been achieved for the homogenized and the 60% cold worked samples at 750 and 650 ᵒC, respectively. The results of empirical observations of the experiments in the present study are in well consistent in comparing to Johnson-Mehl-Avrami equations.در پژوهش حاضر اثر کارسرد بر رفتار رسوبسختی سوپرآلیاژ Ni Span C902 مورد بررسی قرارگرفت. پس از همگنسازی در دمای 1000 درجه سانتیگراد، کارسرد در مقادیر30، 40 و60 درصد بر روی نمونهها اعمال شد. سپس عملیات رسوبسختی در دماهای 450، 550، 650 و 750 درجه سانتیگراد و به مدتزمانهای 1 تا 6 ساعت انجام شد. بررسیهای ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و بررسیهای مربوط به رسوب سختی، توسط تست سختیسنجی ویکرز انجام شد. نتایج نشان داد که رسوب سختی در دمای 450 و 550 درجه سانتیگراد شرایط لازم برای تشکیل رسوبات استحکامدهندهγ´ در آلیاژ همگن شده و کار سرد نشده را فراهم نمیکند. درحالیکه تغییرات سختی در نمونههای پیرشده در دماهای 650 و 750 درجه سانتیگراد قابل توجه بوده، به طوری که سختی نمونه آنیل بعد از پیرسازی در دمای 750 درجه سانتیگراد و به مدت 5 ساعت به حداکثر سختی خود رسیده و سختی آن از 110 ویکرز به 226 ویکرز رسیده است. از طرفی، حداکثر سختی برای نمونه کارسرد نشده و نمونه 60% کارسرد شده به ترتیب در دماهای 750 و650 درجه سانتیگراد و در زمانهای 3 و5 ساعت رسوب سختی حاصل شده است. مقایسه معادلات جانسون-مل-آورامی با نتایج تجربی حاصل از آزمایشات تطابق خوبی را نشان داد.https://www.metalleng.ir/article_30168_a7ca28ef603d928e5f1423090a5f05e1.pdfانجمن مهندسی متالورژی و مواد ایرانمهندسی متالورژی1563-174520220170622simulation of fluid flow in settler of copper solvent extraction processشبیه سازی دینامیک محاسباتی سیال در محفظه ی جداکننده ی فرآیند استخراج حلالی مس90973016910.22076/me.2017.50845.1103FAدل آرام منصوریاندانشگاه علم و صنعت ایراناسکندر کشاورز علمداریعضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر (دانشیار)-دانشکده مهندسی مواد و متالورژیJournal Article20161011Mixer- settlers are widely used for solvent extraction process in industry. The aims of this project are<br /> simulation of fluid flow and optimizing the operational conditions of settler in solvent extraction<br /> process. Designing and meshing of settler geometry is done by Gambit software. Then, in order to<br /> simulate the fluid flow, the meshed designed imported to Ansys Fluent software. Simulation results<br /> were verified before simulation. Effect of Inlet volumetric on phase separation investigated. The effect<br /> of geometry of picket fences was investigated by the presence of cubic, cylindrical picket fences, picket<br /> fences with 5 corner cross section and half cylindrical picket fences. A few extra plates of picket fences<br /> were located near the entrance of settler. Phase separation in presence of two and three rows of picket<br /> fences investigated. Results indicate that by reducing the inlet volumetric rate, increasing the number of<br /> rows, putting extra plates of picket fences in front of entrance and decreasing the closed to open<br /> surface ratio to 2, separation improves.میکسر ستلرها در صنعت برای انجام فرآیند استخراج حلالی استفاده می شوند. هدف این پروژه شبیه سازی جریان سیال و بهینه سازی شرایط عملیاتی ستلر در فرآیند استخراج حلالی مس است. طراحی و مش بندی ستلر در نرم افزار گمبیت انجام شد، سپس مش بندی به منظور شبیه سازی وارد نرم افزار انسیس فلوئنت شد. ابتدا داده های تجربی با داده های شبیه سازی صحت سنجی شدند. تأثیر سرعت ورودی سیال بر جدایش فازی بررسی شد. تأثیر هندسه ی پیکت فنسها نیز بر میزان جدایش فاز آلی و آبی مطالعه شد، بدین منظور جدایش فازی در حضور چهار پیکت فنس استوانه ای، مکعب مستطیلی، پیکت فنس هایی با سطح مقطع پنج ضلعی و نیمه استوانه ای شبیه سازی شد. صفحات پیکت فنس اضافی در ورودی سیال قرار گرفتند. جدایش فازی در حضور دو و سه ردیف پیکت فنس و با نسبت های مختلف سطح بسته به باز پیکت فنسها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با کاهش سرعت سیال ورودی، اضافه کردن دو یا سه ردیف پیکت فنس، اعمال چند صفحه پیکت فنس اضافی در جلوی ورودی و کاهش نسبت سطح بسته به باز پیکت فنس ها، جدایش فازی افزایش می یابد.https://www.metalleng.ir/article_30169_29d8fc9f66a97628e2f4444f5a9fdaf7.pdfانجمن مهندسی متالورژی و مواد ایرانمهندسی متالورژی1563-174520220170622Synthesis of Boron Containing Cu-12Al-4Ni Memory Alloy powder by Using Mechanical Alloying Method and Investigating the Changes of the Density and Porosity in Bulk Samples During productionسنتز پودرآلیاژ حافظهدار Cu-12Al-4Ni حاوی بور به روش آلیاژسازی مکانیکی و بررسی تغییرات چگالی و تخلخل نمونه بالک در حین تولید981083017010.22076/me.2017.50115.1101FAزینب جراحیفارغ التحصیل دانشگاه تهرانشهرام رایگاندانشکده مهندسی متالورژی و مواد پردیس دانشکدههای فنی دانشگاه تهرانمهدی پورعبدلی سردروداستادیار دانشگاه صنعتی همدانJournal Article20160930In this research Cu-12wt%Al-4wt%Ni shape memory alloy powder with and without addition of boron as alloying element was produced by using mechanical alloying method. Bulk samples were produced from the powder by press-sinter and subsequently rolling-heat treatment processes. The density and the amount of porosity of the samples were measured, subsequently. The effect of milling time on phase changes in produced powder, size of crystallites and lattice strain was also investigated. Results showed that after 20h of milling with rotating speed of 250 rpm and ball to powder mass ratio of 20:1, peaks of pure elements disappear and solid solution with FCC structure and lattice parameter close to that of copper forms. Morphology of milled powder and microstructure of bulk samples were studied by optical microscope and scanning electro-microscope. It was observed that adding boron lead to decrease in the size of particles after milling. Results showed that the density of samples after press-sinter processes decreases. However, the final density increased after rolling-heat treatment processes. It was also shown that adding boron to the powder mixture results in more homogenous distribution of porosities after rolling-heat treatment processes.در این پژوهش پودر آلیاژ حافظهدار Cu-12wt%Al-4wt%Ni با عنصر آلیاژی بور و بدون آن به روش آلیاژسازی مکانیکی تهیه و سپس پودر حاصل به روش پرس-سینتر و متعاقب آن نورد-عملیات حرارتی تبدیل به نمونه بالک شد وچگالی و مقدار تخلخل نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، تأثیر زمان آسیاکاری بر روی تغییرات فازی، اندازه کریستالیت و کرنش شبکهای مطالعه گردید. نتایج نشان داد که بعد از 20 ساعت آسیاکاری با سرعت 250 دور بر دقیقه و نسبت وزنی گلوله به پودر 20:1، پیکهای مربوط به عناصر خالص از بین رفته و محلول جامدی با ساختار FCC و پارامتر شبکهای بسیار نزدیک به پارامتر شبکه مس تولید میشود. ریزساختار و مورفولوژی پودرهای آسیاکاری شده و نمونهی نهایی توسط میکروسکوپ الکترونی و نوری مورد مطالعه قرار گرفتند. مشاهده گردید که افزودن بور باعـث ریز شدن ذرات پس از آسیاکاری می گردد. نتایج نشان دادند که با افزایش زمان آسیاکاری، چگالی خام قطعه پس از پرس- سینتر کاهش ولی چگالی نهایی پس از نورد-عملیات حرارتی افزایش پیدا می کند. همچنین نشان داده شد که افزودن بور به مخلوط پودری موجب توزیع یکنواختتر تخلخل ها پس از مرحله نورد- عملیات حرارتی می گردد.https://www.metalleng.ir/article_30170_365ef5be8978c2c0c8c4da681232771f.pdfانجمن مهندسی متالورژی و مواد ایرانمهندسی متالورژی1563-174520220170622Hot corrosion properties of iron aluminide coatings produced via a two stages process on plain carbon steelخواص خوردگی دمای بالای پوشش های آلومیناید آهن تولید شده به روش دو مرحله ای روی فولاد ساده کربنی1091203017110.22076/me.2017.62591.1130FAپیمان عمرانیاندانشجوی دکتری/ دانشگاه شهید باهنر کرمانرامین رئیس زادهاستاد بخش مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، بلوار جمهوری اسلامی، کرمان، ایرانحمیدرضا شاهوردیدانشیار گروه مهندسی مواد ومتالورژی دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20170423The isothermal high temperature corrosion behavior of an Fe3Al coating coated on plain carbon steel through tungsten inert gas (TIG) surface alloying with current of 40A was studied in the atmosphere of air. The specimens were tested at 700 and 900 °C for 4–100 h. SEM, EDS and XRD analyses were utilized to study the oxidation behavior of the iron aluminide intermetallic coating. The weight gain data determined a parabolic rate law. The results also revealed that the initial scale formed on the coating was predominately θ-Al2O3 which was substituted by α-Al2O3 after about 64 hours. The SEM observation and XRD results illustrated that at shorted times, when the θ phase was stable, spalling was more usual while with the increase in the amount of the α phase the spalling decreased significantly. The EDS results confirmed the presence of aluminum oxide at shorted times and iron oxide at longer times.رفتار خوردگی پوشش آلومیناید آهن Fe3Al حاصل از عملیات آلیاژسازی سطحی با استفاده از روش TIG در جریان 40 آمپر روی فولاد ساده کربنی در محیط هوا مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش خوردگی در دماهای 700 و °C 900 و زمان های 4 تا 100 ساعت انجام شد. میکروسکوپ الکترونی روبشی و تفرق اشعه ایکس برای بررسی میکروساختار پوشش و رفتار اکسیداسیون آن مورد استفاده قرار گرفتند. داده های مربوط به افزایش وزن نمونه ها مورد تحلیل قرار گرفت و بررسی ثوابت نرخ خوردگی حاکی از برقراری قانون پارابولیکی خوردگی بود. نتایج بررسی ها روی فازهای حاصل از خوردگی نشان داد که در مراحل اولیه فاز اکسید آلومینیم θ تشکیل شده اما در زمان های طولانی تر با آلومینای پایدار α جایگزین می شود. در تصاویر SEM مشخص است که در دماها و زمان های پایین تر که فاز θ پایدار است پدیده پوسته ای شدن بیشتر مشاهده می شود اما با غلبه ی فاز α این پدیده کاهش می یابد.https://www.metalleng.ir/article_30171_5bd1408b098580ca0f084048615cce87.pdfانجمن مهندسی متالورژی و مواد ایرانمهندسی متالورژی1563-174520220170622Improving the mechanical properties of Al-Ni-Fe alloys through friction stir processingبهبود خواص مکانیکی آلیاژهای Al-Ni-Fe با بهره گیری از فرایند فرآوری اغتشاشی اصطکاکی1211313017210.22076/me.2017.63859.1136FAمجتبی فکری سوستانیگروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوینرضا تقی آبادیهیئت علمی گروه مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه بین المللی امام خمینیمصطفی جعفرزادگانگروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)Journal Article20170510Friction stir processing as a relatively new and effective solid-state process is used for surface modification of metals and alloys in order to modify their microstructure and properties. In this study, the effect of friction stir processing on the microstructure and mechanical properties of an Al-0.9Ni-Fe alloy was investigated. The process was performed under the rotational speeds of 600-2000 rpm and the traverse speed of 25 mm/min. According to the results, the severe surface plastic deformation refined the intermetallic compounds present in the microstructure, improved their distribution within the matrix, and substantially reduced the amount of casting defects. As a result of these microstructural variations, the tensile strength and percent elongation of the base alloy are increased by almost 40 and 205%, respectively. The fracture toughness is also improved by 205%. It was also found that the hardness of processed alloy is about 24% higher as compared to the base alloy.فرآوری اغتشاشی اصطکاکی بهعنوان یک فرآیند حالت جامد، روشی نسبتا جدید و موثر برای اصلاح ریز ساختار و خواص فلزات و آلیاژها از طریق تغییر شکل پلاستیک شدید نواحی سطحی است. در تحقیق حاضر تاثیر فرآوری اغتشاشی اصطکاکی (سرعت چرخش rpm 2000-600 و سرعت پیشروی mm/min 25) بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژهای Al-0.9Ni-Fe مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج حاصله، تغییر شکل پلاستیک شدید ناشی از فرآوری اغتشاشی، ضمن کاهش قابل توجه ابعاد ذرات بین فلزی، موجب توزیع همگن این ذرات در زمینه شده و عیوب ناشی از فرآیند ریختهگری را تا حد قابل توجهی کاهش میدهد. در نتیجهی این تغییرات ساختاری، خواص مکانیکی آلیاژ پایه به میزان قابل توجهی بهبود مییابد بهگونهای که استحکام کششی و درصد ازدیاد طول آن به ترتیب حدود 40 و 205 درصد و چقرمگی آن حدود 205 درصد افزایش می یابد ضمن آنکه سختی آلیاژ فرآوری شده حدود 24 درصد بیش از آلیاژ پایه است.https://www.metalleng.ir/article_30172_264aa60191ce83d82d80799635bfe0e2.pdfانجمن مهندسی متالورژی و مواد ایرانمهندسی متالورژی1563-174520220170622Finite element study on stress distribution in impact of carbon nanotube composite patches used in the gas transfer tubingبررسی المان محدود تاثیر نانولوله کربنی بر توزیع تنش در وصله های کامپوزیتی مورد استفاده در لوله های انتقال گاز1321413017310.22076/me.2017.51901.1107FAسید رحیم کیاحسینیعضو هیات علمی/ دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغانمحمد جاویدپوردانشجو/دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغانJournal Article20161123In the countries with natural gas, repair of gas transmission pips is a problem. In this study, the epoxy composite with single wall carbon nanotubes reinforcements as patch was used and the von Mises stress distribution was determined. For this purpose, the tubular steel with thickness and length 6 mm 1.5 m was simulated in ANSYS software at both ends of the pipe patched-epoxy composite single-walled carbon nanotubes with reinforcing particles ratios 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.1, 0.13 and 0.15 were applied. Then, according to the true values of internal pressure and external pressure, the stress of gas pipe distribution on the patch was determined. Von Mises stress results showed that, carbon nanotubes 0.01 times the maximum repair patch has 0.19 MPa von Mises stress is the maximum that occurred in the casing without patches that 1.48 Mpa is, much less. It was also found to increase the percentage of carbon nanotube to 0.15, von Mises stress to the maximum reaches 0.43 MPa. As a result, it can be stated that the nanocomposite patch greater ease in pipes, can be improved tensile properties are repaired areas. As well as increasing the percentage of nanotubes in composites, von Mises stress increases the maximum in the elderly.تعمیر لولههای انتقال گاز، یکی از معضلات کشورهای دارای منابع گاز طبیعی است. در این تحقیق سعی شد، با استفاده از کامپوزیتهای پایه اپوکسی با تقویتکنندههای نانو لوله کربنی تک جداره، به عنوان وصلههای مورد استفاده در لوله گاز، به بررسی توزیع تنش وون میسز در آن پرداخته شود. برای این منظور ابتدا لولهای از جنس فولاد با ضخامت mm 6 و به طول m 5/1 در نرمافزار ANSYS شبیهسازی شد و در دو سر لوله وصلههای کامپوزیتی پایه اپوکسی با ذرات تقویتکننده نانو لوله کربنی تک جداره با نسبتهای 01/0، 03/0، 05/0، 07/0، 1/0، 13/0 و 15/0 اعمال شد و مشبندی گردید. سپس با توجه به مقادیر حقیقی فشار درونی گاز و فشار خارجی لوله، توزیع تنش بر روی وصله بدست آمد. نتایج نشان داد که تنش وون میسز ماکزیمم در وصلههای تعمیری دارای 01/0 نانولوله کربنی برابر MPa 19/0 میباشد که نسبت به تنش وون میسز ماکزیمم به وجود آمده در پوشش لوله بدون وصله که MPa 48/1 است، بسیار کمتر میباشد. همچنین مشخص گردید با افزایش درصد نانولوله کربنی به 15/0، تنش وون میسز ماکزیمم به MPa 43/0 میرسد. در نتیجه میتوان بیان نمود که وصلههای نانو کامپوزیتی ضمن سهولت بیشتر در تعمیرخطوط لوله انتقال گاز، میتوانند باعث بهبود خواص استحکامی مناطق تعمیر شده گردند. همچنین افزایش درصد نانو لوله در ترکیب کامپوزیت، باعث افزایش تنش وون میسز ماکزیمم در آن میگردد.https://www.metalleng.ir/article_30173_b8fa4b7b20530b44a4e72a2ba7ea059b.pdf