انجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673120190522The Effect of Inert Gas Injection Semisolid Process on the Structure and Hot Tearing Susceptibility of Al-4.3%Cu Alloyبررسی اثر فرایند نیمه-جامد دمش گاز خنثی بر ساختار و حساسیت به پارگی گرم آلیاژ Al-4.3%Cu1108708510.22034/frj.2019.177399.1077FAمحسن عبدی بجندیدانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانسعید شبستریاستاد دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران0000-0002-2791-6321امین پورقرباندانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20190331In this investigation Al-4.3% alloy was treated through gas induced semi-solid (GISS) process. The average grain size decreased significantly from several millimeters to less than 100μm through this process. Results showed that GISS changed the structure from fully dendritic to globular morphology. Casting defects such as shrinkage porosities were not detected in the GISS samples. The average grain size decreased when the inert gas flow rate increased. Period time of inert gas injection did not have a significant effect on average grain size. Increasing the staring temperature of gas purging led to an increase in average grain size at constant gas flow rate and gas purging duration. The GISS sample which was prepared through inert gas purging of 20s and having flow rate of 4L.min<sup>-1</sup> at 670˚C, had the minimum average grain size (76μm) and maximum sphericity (0.86). According to the results, GISS led to a significant decrease in hot tearing susceptibility from 14 for conventional cast sample to 1 for 680-10S-2L GISS sample. Therefore, high quality castings can be produced using GISS process.در این تحقیق آلیاژ Al-4.3%Cu طی فرایند نیمهجامد دمش گاز خنثی (GISS) تحت فراوری قرار گرفت. با اعمال فرایند GISS اندازه دانهها بهطور قابل ملاحظه با تبدیل به ساختار گلبولی ریز شد، بهطوری که میانگین اندازه دانهها از چندین میلیمتر به کمتر از μm100 رسید. نتایج نشان داد که اعمال فرایند GISS، بهطور محسوس باعث تبدیل ساختار دندریتی به گلبولی در این آلیاژ میشود. از سوی دیگر عیوبی نظیر حفرات انقباضی نیز در ساختار نمونههای فراوری شده با GISS، مشاهده نشد. میانگین اندازه دانه با افزایش دبی گاز خنثی، کاهش یافت. مدت زمان دمش گاز خنثی نسبت به دبی گاز تأثیر قابل ملاحظه ای روی میانگین اندازه دانه ندارد. افزایش دمای شروع دمش گاز خنثی در دبی و مدت زمان دمش گاز ثابت، باعث افزایش میانگین اندازه دانهها میگردد. در بین نمونههای تولیدی، نمونهایی که بمدت 20 ثانیه تحت دمش گاز خنثی آرگون با دبی 4 لیتر بر دقیقه و در دمای 670 درجه سانتیگراد تحت فرآیند نیمهجامد قرار گرفته بود، کمترین میانگین اندازه دانه ( μm76) و بیشترین میزان کرویت (86/0) را داشت. نتایج نشان داد که فراوری آلیاژ طی فرایند GISS باعث کاهش محسوس حساسیت به پارگیگرم میشود به طوری که این ضریب از 14 که متعلق به نمونه شاهد در حالت ریختهگری معمول است به 1 برای یکی از نمونههای GISS شده که از دمای ˚C680 به مدت 10 ثانیه تحت دمش گاز خنثی با دبی L.min-12 قرار گرفت، میرسد.https://www.foundingjournal.ir/article_87085_0d05f65c8fc0a6bff5410be518652bd4.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673120190522Investigation of Heat Transfer Coefficients Effects in Directional Solidification of GTD111 Super-alloyبررسی تاثیر ضرایب انتقال حرارت در انجماد جهتدار در سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD11111208756310.22034/frj.2019.176791.1075FAمریم طرفهدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی معدن و مواد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهرانسید محمد حسین میرباقریدانشیار، دانشکده مهندسی معدن و مواد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهرانجمشید آقازادهاستاد، دانشکده مهندسی معدن و مواد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهرانJournal Article20190321The purpose of this study was evaluation of the directional solidification of GTD111 super alloy bars by Bridgman method, and then, to determine numerically the effect of the heat transfer boundary conditions on the directional solidification rate and the resulting microstructure and grains. For this purpose, in the first step, the heat transfer boundary conditions at the intersection of melt-mold and melt-chill-plate in the Bridgman furnace during solidification of a cluster, consisting of GTD111 rods, were determined, and then the grain structure of the rods after the metallography operation, in both longitudinal and transverse sections, appeared. In the second step, the intended boundary conditions were introduced into the Pro-Cast software and the solidification process was simulated. The grain growth pattern in both longitudinal and transverse sections was achieved and the results of both virtual and real metallography compared. After assuring the accuracy of the simulation results, the effect of the temperature gradient on the pattern of columnar grain growth with the change of the thermal conditions was modeled and its effect on the secondary dendrite arm spacing were obtained. The results show that at a growth rate of about 4mm/min, and a temperature gradient of 80-100°C/mm, the mean secondary dendrite arm spacing will be approximately 100- 120 micronsهدف از پژوهش حاضر، ریخته گری جهتدار میلههایی از جنس سوپرآلیاژ GTD111 به روش بریجمن و تعیین اثر شرایط مرزی انتقال حرارت بر نرخ رشد جهتدار و همچنین ریزساختار دانه بندی حاصل از آن، به کمک شبیهسازی عددی است. به این منظور، درقدم اول، شرایط مرزی انتقال حرارت در مرزهای مذاب-قالب و مذاب- مبرد در کوره بریجمن طی انجمادِ کامل خوشه ای، متشکل از میله های GTD111 مشخص شده و سپس ساختار دانه بندی میله ها پس از عملیات متالوگرافی؛ در دو مقطع طولی و عرضی آنها ظاهرشدند. درقدم دوم، شرایط مرزی انتقال حرارت مشخص شده فوق، در نرم افزار Pro-cast وارد شده و شبیه سازی فرایند انجماد و الگوی رشد دانه بندی در دو مقطع طولی و عرضی شبیه سازی عددی شدند (متالوگرافی مجازی) و نتایج هر دو متالوگرافی مجازی و واقعی مقایسه شدند. پس از اطمینان از صحت نتایج شبیه سازی، با تغیر شرایط مرزی و اولیـه حـرارتی جدید، اثر گرادیان دما بر الگوی رشد دانه های ستونی، شبیه سازی و تاثیر آن برفاصله بین بازوهای ثانویه طی رشد بدست آمد. نتایج نشان می دهد، در سرعت رشد حدود 4 میلیمتر بر دقیقه، با تنظیم گرادیان دما در محدوده بین 80 الی 100 درجه سلسیوس بر میلیمتر، میانگین فاصله بین بازوهای ثانویه دندریتی، تقریبا100- 120 میکرون خواهد بود.https://www.foundingjournal.ir/article_87563_c482acc95f43857dccfe01124d98e59d.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673120190522Investigating of Wettability Modification Methods on Microstructure and Mechanical Properties of Silicon Carbide/ Aluminum Composite Produced by Stir Castingبررسی روشهای اصلاح ترشوندگی بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت آلومینیم/کاربید سیلیسیم تولید شده به روش ریختهگری گردابی21288614010.22034/frj.2019.156096.1062FAنگار جعفریدانشجوی کارشناسی ارشد شناسایی و انتخاب مواد فلزی، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم وصنعت ایرانمنصور سلطانیهاستاد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20181113The low cost stir casting is one of the most applicable methods to fabricate Aluminum metal matrix composites. In this study, stir casting technique is utilized to produce Silicon carbide/Aluminum alloy composite. To achieve a homogeneous and suitable distribution, reinforcing particle surface properties is investigated by applying various thermal and mechanical treatments. SiC Oxidation performed at 950˚C for 1 hour and keeping at 650˚C for 2 hours as heat treatment. Mechanical treatment comprised milling aluminum and SiC powder. 10% vol. fraction Silicon carbide particles with average size of 2, 10 and 40 microns were gradually added to the aluminum matrix stirring at 640˚C. After stirring, the composite was cast at 700˚C in a steel mold. Observing the composite microstructure using OM and SEM reveals that reinforcing particles are dispersed in the matrix. However, heat treated reinforcing particles at 950˚C and keeping at 650˚C leads to fabricate a more homogenous composite of a specified percentage of reinforcing particles in which particles could be easily wetted by the matrix. In samples with SiC particles milled with Al powder, particles were not desirably bounded and disturbed in the matrix. Oxidation at 950˚C and keeping at 650˚C Shows better wettability and distribution of particles. This specimen also has the highest hardness of 139 HV, indicating the proper bonding of particles and their uniform distribution in the matrix.اثر روشهای عملیات حرارتی و مکانیکی برای اصلاح ترشوندگی ذرات کاربید سیلیسیم بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت Al-A356/SiC مورد بررسی قرار گرفته است. از روش ریختهگری گردابی برای تولید کامپوزیت استفاده شده است. کاربید سیلیسیم با میانگین اندازه ذرات 2، 10 و 50 میکرومتر به میزان 10 درصد حجمی در دمای 640 درجه سانتیگراد به طور تدریجی در حین همزدن به مذاب افزوده شدند. برای عملیات حرارتی ذرات، اکسیداسیون در دمای 950 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت و نگهداری در 650 درجه سانتیگراد به مدت دو ساعت انجام شد. برای عملیات مکانیکی هم از آسیاکاری به مدت یک ساعت همراه با پودر آلومینیم استفاده شد. پس از پایان همزدن و آماده شدن کامپوزیت، دمای مذاب تا 700 درجه سانتیگراد افزایش داده شده و سپس در قالب فلزی ریختهگری شد تا نمونههای مختلف تهیه شوند. از میکروسکوپهای نوری و الکترونی روبشی مجهز به EDS برای بررسی ریزساختار و آنالیز عناصر و همچنین از روش ویکرز برای ارزیابی سختی استفاده شده است. نتایج نشان داد که عملیات حرارتی اکسیداسیون ذرات SiC سبب میشود که توزیع و اتصال بهتری از ذرات در زمینه کامپوزیت ایجاد شود. ولی در نمونهای که از کار مکانیکی استفاده شده، اتصال خوبی بین ذرات SiC با زمینه مشاهده نشده است و ذرات به صورت مطلوب پخش نشدهاند. همچنین از میان سه نمونه عملیات حرارتی شده، نمونهی اکسید شده در 950 درجه سانتیگراد و 650 درجه سانتیگراد، ترشوندگی و توزیع بهتری از ذرات در زمینه و بیشترین سختی به میزان 139 ویکرز را دارد.https://www.foundingjournal.ir/article_86140_f5fb1644788acee86992b0194ee928de.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673120190522Effect of Melt Holding Time on γ' Precipitates and Stress Rupture Properties of Rene 80 Superalloyاثر زمان نگهداری مذاب بر رسوبات 'γ و خواص تنش-گسیختگی سوپرآلیاژ Rene 8029368750010.22034/frj.2019.176467.1074FAسعید کوهی فایق دهکردیکارشناس ارشد متالورژی، پژوهشکده مواد، دانشگاه صنعتی مالکاشترمعصومه سیف اللهیاستادیار، پژوهشکده مواد، دانشگاه صنعتی مالکاشتر0000-0002-3105-2423سید مهدی عباسیدانشیار، پژوهشکده مواد، دانشگاه صنعتی مالکاشترسید مهدی قاضی میرسعیدکارشناس ارشد متالورژی، پژوهشکده مواد، دانشگاه صنعتی مالکاشترJournal Article20190317The purpose of this investigation, is study the effect of melt holding time (3 , 20 min) in vacuum induction melting furnace (VIM) with alumina crucible on the amount of gases, γ' precipitates and stress rupture properties of Rene 80 superalloy. For this purpose, the amount of O, N gasses and chemical composition were analyzed. The microstructure was assessed by scanning electron microscopy (SEM) and stress rupture properties was performed at 980˚C. The results showed that with increasing the melt holding time from 3 to 20 min, γ' volume fraction reduced from 46 to 37% and also, oxygen level of the alloys increased from 79 to 165 ppm because of the alumina reduction. The morphology of γ' changed from semi-cubic to cubic one. The result of mechanical test showed that the stress-rupture life of samples reduced from 22.6 to 19 hours by increasing melt holding time because of reducing γ' volume fraction.در این پژوهش، تأثیر زمان نگهداری مذاب (3 و 20 دقیقه) در بوته آلومینایی و در کوره ذوب القایی تحت خلأ (VIM) بر میزان گازها، رسوبات<strong> '</strong>γو خواص تنش-گسیختگی آلیاژ بررسی شده است. آنالیز ترکیب شیمیایی و گازهای اکسیژن و نیتروژن و ارزیابی ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد و درنهایت رفتار تنش-گسیختگی در دمای 980 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش زمان نگهداری مذاب در بوته از 3 به 20 دقیقه، مقدار اکسیژن مذاب در اثر واکنش احیای بوته، از 96 به ppm165 افزایش مییابد. همچنین کسر حجمی رسوبات <strong>'</strong>γ پس از پیرسازی نهایی به دلیل کاهش آلومینیم در اثر واکنش با اکسیژن و تبخیر آن به میزان 9% ( از 46% به 37%) نسبت به مقدار اولیه کاهشیافته و مورفولوژی آنها از تقریباً مکعبی به مکعبی تغییر مییابد. نتایج خواص تنش-گسیختگی حاکی از کاهش عمر گسیختگی آلیاژ از 6/22 به 19 ساعت، با افزایش زمان نگهداری مذاب است. https://www.foundingjournal.ir/article_87500_7b930e9681cac70bc7715d3ce0843540.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673120190522Optimization of Magnesium Solubility Factor in Production of Ductile Iron using Gating System Addition Methodبهینهسازی شاخص حلالیت منیزیم در تولید چدن نشکن به روش افزودن در راهگاه37438232410.22034/frj.2019.154450.1057FAمهدی دیواندریدانشیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران0000-0001-9830-2282حامد نیکوکاردانشجوی کارشناسی ارشد ،شناسایی مواد دانشگاه رازی ،کرمانشاه، ایرانرضا بختیاریاستادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران Journal Article20181031 Running system design is one of the most important variables in the casting of ductile iron components by the In-mold process. In this research, a new gating system (based on the critical gate velocity) was used to cast the sample parts. The effect of three magnesium solubility factors (0.03 and 0.04 and 0.05) and three different reaction chamber heights and also the effect of chill on the microstructure and nodule counts in various position of the gate to the casting were investigated. Optical microscopy showed that the optimum nodule count and uniform distribution through the pieces achieved in the 0.03 solubility factor and 30 mm reaction chamber height. By increasing the reaction chamber height, the amount of spheroidization and the number of graphite in a square millimeter (nodule counts) decreased. Also, the higher cooling rate of the pieces results in higher nodule counts. طراحی سیستم راهگاهی یکی از متغیرهای مهم در ریختهگری قطعات چدن نشکن به روش افزودن منیزیم در راهگاه است. در این پژوهش از یک سیستم راهگاهی جدید (بر اساس نظریه سرعت بحرانی) برای ریختهگری قطعات نمونه استفاده شد. اثر سه شاخص حلالیت منیزیم (مقادیر 03/0 و 04/0 و 05/0) متفاوت و سه ارتفاع محفظه واکنش (مقادیر 30، 35 و 40 میلیمتر) و همچنین اثر استفاده از مبرد بر ریزساختار و نحوه تشکیل گرافیت در موقعیتهای مختلف قطعه نسبت به سیستم راهگاهی مورد بررسی قرار گرفت. مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که نتایج مطلوب هم از نظر تعداد گرافیتها در واحد سطح (ندول کانت) بالاتر و هم از نظر توزیع یکنواختتر آن در سرتاسر قطعه، مربوط به شاخص حلالیت 03/0 و ارتفاع 30 میلیمتر است. با افزایش ارتفاع محفظه واکنش، میزان کرویشدن و تعداد گرافیتها در یک میلیمتر مربع کاهش یافت. همچنین هر چه قدر سرعت سرد شدن قطعه بالاتر باشد، تعداد گرافیتها در یک میلیمتر مربع بیشتر میشود. https://www.foundingjournal.ir/article_82324_b437bbf187cc19b3c88adba6a9f42c1b.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673120190522The Effect of Cooling Rate and Cryogenic Treatment on Microstructure and Hardness of IN738LC Cast Superalloy after Full Solution Annealingاثر سرعت سردکردن و نگهداری زیر صفر عمیق بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ ریختگی IN738LC پس از عملیات حرارتی آنیل انحلالی کامل45528826510.22034/frj.2019.184978.1081FAمحسن سمیعیدانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایرانسید حسین رضویدانشیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران0000-0001-8670-3855زهراسادات سید رئوفیاستادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایرانJournal Article20190509In this study, IN738LC super alloy samples were solutionized at 1210 °C for 5 hours. After solutionizing, the samples were cooled in both air and liquid nitrogen. One of the air-cooled samples after reaching the room temperature was stored in liquid nitrogen for 2 hours. To investigate the effects of high cooling rate and sub-zero operations on the microstructure and hardness, the samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and hardness test. Deeper sub-zero operations reduced the size of the sediment to 117 nm. While cooling in liquid nitrogen reduced the size of the sediment to 76 nm. This suggests that the cold weather in the air has provided the opportunity for growth to precipitate. By increasing cooling rate and keep at deep zero, the hardness of the samples decreased, so that the minimum hardness was related to the sample stored in liquid nitrogen. The results of this research can be applied to new blades after casting and also under service and to help improve the heat treatment process.در این تحقیق نمونههایی از جنس سوپر آلیاژ IN738LC در دمای °C1210 به مدت 5 ساعت محلولسازی شدند. نمونهها پس از انحلال در دو محیط هوا و نیتروژن مایع سرد شدند. یکی از نمونههای سرد شده در هوا، پس از هم دمایی با محیط به مدت 2 ساعت در نیتروژن مایع نگهداری شد. برای بررسی تاثیرات نرخ سردایش بالا و عملیات زیر صفر عمیق روی ریزساختار و سختی، نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون سختی سنجی شناسایی شدند. نتایج مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که با افزایش نرخ سرد کردن رسوبات باقیمانده 'γ کاملا کروی گشته و اندازه و کسر حجمی آنها نسبت به نرخ سردایش پایینتر کاهش مییابد. عملیات زیر صفر عمیق سبب کاهش اندازه رسوبات تا میزان 117 نانومتر شد. در حالی که سرد شدن در نیتروژن مایع اندازه رسوبات را تا 76 نانومتر کاهش داده بود. این موضوع نشان میدهد که سردایش در هوا فرصت رشد را در اختیار رسوبات گذاشته است. با افزایش نرخ سرمایش و نگهداری در صفر عمیق سختی نمونهها کاهش یافت به طوری که کمینه سختی مربوط به نمونه نگهداری شده در نیتروژن مایع بود. نتایج این تحقیق میتواند برای پرههای جدید پس از ریختهگری و همچنین تحت سرویس استفاده شود و به بهبود روند عملیات حرارتی کمک کند.https://www.foundingjournal.ir/article_88265_96d146372cc4131880224bb67a9ac31d.pdf