انجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53671120170823Investigation on the Effect of Solidification Parameters on Microstructural Characteristics and Hardness of Al-Fe Alloy Produced by Directional Solidification in Bridgeman Furnaceبررسی تأثیر عوامل انجمادی بر ویژگی های ریزساختاری و سختی آلیاژ آلومینیم- آهن تولید شده با فرآیند انجماد جهت دار در کوره بریجمن185428110.22034/frj.2017.54281FAسیبری یانا آنتانسیاندانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانسعید شبستریدانشکده مهندسی مواد و متالورزی - دانشگاه علم و صنعت ایران0000-0002-2791-6321پیمان اصغر زادهکارشناس ارشد دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20171020The aim of the present study is to produce an in-situ Al matrix composite reinforced by iron-bearing intermetallics. Therefore, the effects of solidification parameters such as solidification rate (RL) and cooling rate (T ̇) on the microstructural characteristics of a hypoeutectic Al-1.0%wtFe alloy during directional solidification have been investigated. The directional solidification process has been carried out using a Bridgman furnace having a water-cooled system at the bottom of the cold zone. The flow rate of the water was 1, 2 L.min-1 and the withdrawal velocity of the ingot was 1, 5, and 10 mm.min-1. Optical and electron scanning microscopy (SEM) have been used to study the microstructure of the samples. Cellular microstructure with the iron-intermetallic phases at the peripheral walls of the cells were found along the directional solidified samples. In order to characterize the intermetallic phases, the energy dispersive spectroscopy (EDS) was used. Cellular spacing (λc) was calculated in some sections from the bottom of chill zone. Variation of cellular spacing was plotted as a function of both solidification rate and distance from the bottom of chill zone. Hardness test was carried out on each cross-section and the hardness profile was plotted as a function of cellular spacing. The results showed that the hardness of Al-1.0%wt.Fe alloy was increased where the cellular spacing was reduced.هدف از تحقیق حاضر تولید کامپوزیت در جا زمینه آلومینیم و تقویت شده با ترکیبات بین فلزی حاوی آهن است. در این راستا، بررسی ریزساختار حاصل از انجماد جهتدار آلیاژ هیپویوتکتیک Al-1.0%wt.Fe در کوره بریجمن و نحوه تأثیر عوامل انجمادی نظیر سرعت انجماد (RL) و سرعت سرد کردن (T ̇) بر آن در حین فرآیند انجماد جهتدار صورت گرفت. فرآیند انجماد جهتدار با استفاده از کوره بریجمن مجهز به سیستم مبرد با سرعتهای بیرونکشی به ترتیب 1، 5 و 10 میلیمتر بر دقیقه و دبی آبگرد 1 و 2 لیتر بر دقیقه بر روی آلیاژ مورد نظر انجام گرفت. از میکروسکوپ نوری و الکترونی برای مطالعه و بررسی ریزساختار استفاده شد. ریزساختار نمونههای انجماد جهتدار یافته دارای ساختار سلولی با دیوارهای از جنس ترکیبات بینفلزی غنی از آهن بود. برای شناسایی این فازهای بین فلزی از آزمایش طیفسنجی پخش انرژی (EDS) استفاده شد. فواصل سلولی در مقاطع معینی از مبرد محاسبه و تغییرات آن نسبت به فاصله از مبرد و سرعت انجماد رسم شد. ریزسختیسنجی بر روی مقاطع عرضی انجام گرفت و میانگین آن برای هر مقطع محاسبه و پروفیل ریزسختی برای هر سه سرعت انجماد و هر دو دبی آبگرد اعمال شده بر حسب فاصله سلولی رسم گردید. نتایج حاکی از آن است که کاهش فاصله سلولی منجر به افزایش ریزسختی آلیاژ Al-1.0%wtFe می شود.https://www.foundingjournal.ir/article_54281_51e66b35dafc3e16a57f5884160e6846.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53671120170823Effect of Severe Plastic Deformation on Mechanical Properties and Microstructure of A520 Al-Alloy Produced by Semisolid and Ordinary Castingبررسی تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید بر خواص مکانیکی و ریزساختار آلیاژ آلومینیم A520 تولید شده به روش ریخته گری معمولی و نیمه جامد9215450210.22034/frj.2017.54502FAمحمدحسین شاعریعضو هیئت علمی گروه مواد دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران0000-0002-8540-0198احمد رزاقیان آرانیدانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) (IKIU)، قزوین، ایرانرضا احمدیدانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) (IKIU)، قزوین، ایرانJournal Article20171104In the current research, the effect of severe plastic deformation by multi-directional forging (MDF) and equal channel angular pressing (ECAP) on microstructure and mechanical properties of A520 Al-alloy was investigated. The samples which produced by ordinary and semisolid casting were processed by ECAP and MDF at room temperature (RT) and high temperature. The semi-solid process improved the formability of the alloy, such that the semi-solid specimens were ECAP and MDF processed up to 3 passes at RT without cracking, while the ordinary cast specimens were cracked at the first pass of MDF and ECAP processes at RT. The micro-hardness and shear punch tests showed increase the mechanical properties of the specimens, such that 3 passes of MDF and ECAP at RT increased the hardness of specimens from 60 to 128 and 137 HV and yield strength of specimens from 128 to 208 and 255 MPa, respectively. By increasing the ECAP temperature, the effect of ECAP on improvement of mechanical properties decreased considerably. The microstructural characterization by scanning electron microscope showed that the reason of mechanical properties improvement during ECAP and MDF processes lied in the grain refinement and modification of morphology and distribution of Al<sub>3</sub>Mg<sub>2</sub>, Mg<sub>2</sub>Si and AlFe precipitates during the processes. Comparison of ECAP and MDF processes revealed that the effect of ECAP process on microstructural modification and consequently improvement of mechanical properties was higher than that of MDF process.در این پژوهش اثر تغییر شکل پلاستیک شدید بهوسیله فرآیندهای فورج چندگانه (MDF) و پرس در کانالهای همسان زاویهدار (ECAP) بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم A520 بررسی شد. بدین منظور، نمونههایی از جنس آلیاژ A520 بهوسیله ریختهگری معمولی و نیمهجامد تهیه شده و سپس این نمونهها تحت فرآیندهای ECAP و MDF در دمای محیط و دمای بالا قرار گرفتند. فرآیند ریختهگری نیمهجامد باعث بهبود شکلپذیری آلیاژ شد، بهطوریکه نمونههای تولید شده به روش ریختهگری معمولی حین پاس اول فرآیندهای MDF و ECAP در دمای محیط ترک خوردند، در حالیکه نمونههای نیمهجامد بدون ایجاد ترک در دمای محیط تا 3 پاس تحت فرآیندهای MDF و ECAP قرار گرفتند. نتایج بررسی خواص مکانیکی نمونهها بهوسیله آزمونهای سختی و پانچ برشی نشان داد که فرآیندهای MDF و ECAP باعث افزایش قابل توجه خواص مکانیکی نمونهها میشوند، بهطوری که 3 پاس فرآیند MDF و ECAP در دمای محیط بهترتیب باعث افزایش سختی از 60 به 128 و 137 ویکرز و افزایش استحکام تسلیم از 128 به 208 و 255 مگاپاسکال شد. با افزایش دمای پرس، تاثیر فرآیند بر افزایش خواص به مقدار قابل ملاحظهای کاهش یافت. نتایج بررسی ریزساختار بهوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که خواص مکانیکی نمونهها به دلیل ریزدانه سازی و اصلاح مورفولوژی و توزیع بهتر رسوبهای Al<sub>3</sub>Mg<sub>2</sub>، Mg<sub>2</sub>Si و AlFe در حین فرآیند افزایش یافت. مقایسه فرآیندهای ECAP وMDF نشان داد تاثیر فرآیند ECAP بر اصلاح ریزساختار و در نتیجه آن بهبود خواص مکانیکی بیشتر از فرآیند MDF است.https://www.foundingjournal.ir/article_54502_0faf6005d73bdd4604b0e35b1533c637.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53671120170823The Effect of Pouring Temperature on Graphitization of Cast Bars Produced by in-Mold Lost Foam Processاثر دمای بارریزی بر گرافیتزایی مقاطع تولید شده به روش منیزیم در راهگاه توپر23355449110.22034/frj.2017.54491FAمحسن مهدی فردانشکده مهندسی مواد، دانشگاه علم و صنعت ایرانمهدی دیواندریریخته گری، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه علم وصنعت ایران0000-0001-9830-2282Journal Article20171107In this study the graphitization characteristics were studied in the test bars produced by the in-mold lost foam (IMLF) process. Polystyrene patterns were prepared, and the test bars were produced in three different diameters. In this paper, only the microstructure of the test bars, having 10 mm diameter and 200 mm height, cast at two temperatures of 1410 and 1440 °C, and 1 wt% of spheroidizing material (FeSiMg), have been investigated. For this purpose, 10 mm bars were cut from two sections, the middle and the end part (the furthest distance from the gate) and then, these sections were examined using optical microscope. The results show that, the melt temperature and fluid flow affect the graphite morphology as well as the distribution, shape, size and type of graphite. In the central part of the test bar, cast at 1410 °C, non-spheroidal graphite is formed which are different from other areas, but at 1440 °C, the graphite in the whole section is uniform and spherical, from the center to edge. The high nodule count (above 700 pcs. per unit surface) and above 80 percent nodularity, in both cases, are worth mentioning. در این تحقیق شرایط گرافیت زایی در مقاطع تولید شده به روش تلفیقی منیزیم در راهگاه-توپر مورد بررسی قرار گرفت. مقاطع با مدل پلی استایرین تهیه و ریختهگری با سه قطر متفاوت انجام شد. در این مقاله فقط مشخصات ریز ساختاری میلههای با قطر 10 و ارتفاع 200 میلیمتر ریخته شده در دو دمای بارریزی1410 و 1440 درجه سانتیگراد و مقدار 1 درصد ماده کرویکننده (فرو سیلیسیم منیزیم)، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور میلههای با قطر 10 میلیمتر از دو مقطع، در قسمت میانی و انتهایی (دورترین فاصله از راهباره) بریده شده و سپس این مقاطع با میکروسکپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که دمای بارریزی و حرکت سیال بر مورفولوژی و همچنین نحوه توزیع، شکل و اندازه گرافیت تاثیر بسزایی دارد، بطوریکه ریزساختار میلههای 10 میلیمتری ریخته شده در دمای 1410 درجه سانتیگراد، در ناحیه مرکزی مقطع غیر کروی بوده و متفاوت از نواحی دیگر است. اما در دمای 1440 درجه سانتیگراد گرافیت در کل مقطع، از مرکز تا لبه مقطع، یکنواخت و کروی است. تعداد گرافیتهای کروی ( بالاتر از 700 عدد در واحد سطح) در میلههای ریخته شده در هر دو دما و همچنین بالاتر از 80 در صد گرافیت کروی در هر دو حالت از نکات قابل گزارش محسوب میشود. https://www.foundingjournal.ir/article_54491_0742dce25beae4f8c4d44a1b962a4540.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53671120170823Effect of Pouring Temperature and Partial Remelting on Microstructure and Wear Properties of A390 Alloy in Slope Cooling Castingتاثیر دمای ذوبریزی و گرمایش مجدد بر ریزساختار و خواص سایشی آلیاژ A390 در ریختهگری روی سطح شیبدار37465455010.22034/frj.2017.54550FAحدیثه رنجبرپوردانشکاه صنعتی نوشیروانی بابلسلمان نوروزیدانشکده مهندسی مواد و صنایع- دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابلسید جمال حسینیپوردانشکده مهندسی مواد و صنایع- دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابلJournal Article20171022Slope cooling casting is one of the production methods in semi-solid state. Semi-solid processes led to reduce gas porosity and shrinkage and modify the structures. In this research, the effect of pouring temperature in slope cooling casting process and partial remelting temperature on microstructure and wear properties of Al-A390 alloy have been investigated. In this regard, casting was performed at 5 different pouring temperatures on a sloping surface with the constant length of 500 mm, angle of 45° and mold temperature of 450°C. Then, the partial remelting process was carried out at 3 different temperatures with a constant time. The results show that the suitable condition in view of the particle non-dendritic and the high hardness is achieved at the temperature of 590°C on the slope cooling with the length of 500 mm and the angle of 45°. In examining of the effect of the partial remelting temperature, the sample kept at temperature of 545°C for 30 minutes, compared to samples with partial remelting temperature of 555°C and 565 °C, has a finer and more uniform grain structure. So that, the hardness and the weight loss at this temperature were obtained about 130 HB and 0.0193 gr. The hardness and wear resistance of this sample in comparison to sample without partial remelting increased 30 and 43 percent, respectively.ریختهگری روی سطح شیبدار یکی از روشهای تولید در حالت نیمهجامد است. استفاده از فرآیندهای نیمهجامد موجب کاهش میزان تخلخلهای گازی و انقباضی و اصلاح ریزساختار میشود. در این پژوهش، تاثیر دمای ذوبریزی در فرآیند ریختهگری روی سطح شیبدار و همچنین تاثیر دمای گرمایش مجدد بر ریزساختار و خواص سایشی آلیاژ آلومینیم A390 مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، ذوبریزی در 5 دمای مختلف روی سطح شیبدار با طول mm 500 و زاویه ثابت °45 و دمای قالب C°450 انجام شد. سپس عملیات گرمایش مجدد در سه دمای متفاوت با زمان گرمایش مجدد ثابت صورت گرفت. نتایج نشان داد که حالت مطلوب از نظر غیردندریتی شدن فاز آلومینیم و بیشینه مقدار سختی در دمای ذوبریزی C°590 روی سطح شیبدار بدست آمد. در بررسی تاثیر دمای گرمایش مجدد، نمونه نگهداری شده در دمای C°545 به مدت 30 دقیقه نسبت به دو دمای 555 و C°565، از ریزساختار دانهریزتر و یکنواختتری برخوردار است. به طوریکه میزان سختی در این دما حدودا HB 130 و میزان کاهش وزن gr 0193/ 0بدست آمد و سختی و مقاومت به سایشی آن نسبت به نمونه بدون گرمایش به ترتیب 30 و 43 درصد افزایش یافته است. https://www.foundingjournal.ir/article_54550_e3c0a5559ce2e4139ff266daad6fd082.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53671120170823Evaluation of Microstructure, Physical and Mechanical Properties of Functionally Graded Al-Cu Fabricated by Horizontal Centrifugal Castingارزیابی ریزساختار، خواص فیزیکی و مکانیکی فلز مدرج آلومینیم-مس تولید شده به روش ریختهگری گریز از مرکز افقی47585459610.22034/frj.2017.54596FAعارف مهدی تباردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانسید ابراهیم وحدتدانشکده مهندسی، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران0000-0002-0117-7452غلامحسین رحیمیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانJournal Article20171109In the present study, an investigation of coefficient of thermal expansion, elastic modulus, yield strength of compression, wear resistance and hardness of 3 layers called inner, intermediate and outer are investigated for functionally graded Al based cylindrical shell containing 26 wt.% Cu and 8 wt.% Si. The microstructure is studied by using TESCAN MIRA3 field emission scanning electron microscopy (FESEM) and TITAN scanning transmission electron microscope (STEM) is revealed that intermetallic compound content reaches its maximum volume fraction at the inner layer with 33.3 Vol.% and then reduces gradually to 26.4 Vol.% at outer layer. In addition, wear rate was 5.4gr/m<sup>2</sup> and hardness was 153 HV at inner layer and then gradual increase by 7.07 gr/m<sup>2</sup> and decrease by 149 HV, respectively at outer layer. Moreover, the value of yield strength of compression is determined 275, 460 and 415 MPa at outer, intermediate and inner layers, respectively.در پژوهش حاضر، استحکام تسلیم فشاری، مدول الاستیک، سختی، ضریب انبساط حرارتی و مقاومت به سایش فلز مدرج پایه آلومینیم حاوی 26 درصد وزنی مس و 8 درصد وزنی سیلیسیم در لایه بیرونی، لایه میانی و لایه درونی استوانه توخالی گریز از مرکز شده مورد بررسی قرار میگیرد. مطالعات ریزساختار با میکروسکپ الکترونی روبشی و میکروسکپ الکترونی عبوری-روبشی نشان داده است که در لایه درونی، مقدار ترکیب بین فلزی برابر با 3/33 درصد حجمی است در حالی که در لایه بیرونی به تدریج تا 4/26 درصد حجمی کاهش مییابد. به علاوه، در لایه درونی، سختی، 153 ویکرز و نرخ سایش، 40/5 گرم بر متر مربع، است که تا رسیدن به لایه بیرونی به ترتیب، به 149 ویکرز کاهش و به 07/7 گرم بر متر مربع افزایش مییابد. در حالی که استحکام تسلیم فشاری در لایههای بیرونی، میانی و درونی به ترتیب برابر با 275، 460 و 415 مگاپاسکال به دست آمده است. https://www.foundingjournal.ir/article_54596_dce7474a541db7630bac4363582a8e10.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53671120170823Evaluation of the Microstructure and Wear Properties of A356/Al2O3 Nanocomposite Produced by Stir Casting Methodبررسی ریزساختار و خواص سایشی نانوکامپوزیت A356/Al2O3 تولید شده به روش ریختهگری همزدنی59685449010.22034/frj.2017.54490FAائلناز حمیدیمهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانحسن ثقفیان لاریجانیمدیر گروه متالورژی صنعتی دانشکده ی مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20171122The effect of alumina nanoparticles contents with the average size of 40 nm on the microstructure and wear behavior of A356/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> nanocomposite produced through stir casting was studied. The alumina nanoparticles with the amounts of 1, 1.5 and 2 weight percent, were incorporated into the molten matrix alloy being mechanically stirred, along with blowing an inert gas. To improve the nanoparticles wettability, 1wt% Mg was added to the molten matrix alloy. The microstructure of the nanocomposite was studied by using optical and scanning electron microscopes. The microstructural observations showed that the alumina nanoparticles have been evenly distributed within the matrix. The percent of porosity measured by the Archimedes method is increased with increasing the nanoparticles weight percent from 1.3% to 3.2 %. It was shown that, the increased percent of porosity can be attributed to the increase in the particles agglomeration with increasing particles weight percent. To study the wear behavior of the materials, nanocomposite containing 1wt% alumina, having the lowest porosity percent and even distribution of nanoparticles, was selected. The wear test showed that the addition of nanoparticles to the matrix alloy gave rise to enhance its wear resistance. Study of the worn surfaces and sub surfaces showed that the dominant wear mechanism for the materials used in the current work is probably an adhesive wear followed by the formation of a mechanically mixed layer (MML). However, this mechanism occurred with the less wear rate for the nanocomposite as a result of the presence of reinforcing particles.تأثیر نانو ذرات آلومینا با اندازه متوسط 40 نانومتر بر ریزساختار و رفتار سایشی نانو کامپوزیت با زمینهی آلیاژ A356 آلومینیم تهیه شده به روش ریختهگری هم زدنی، مورد بررسی قرار گرفت. نانو ذرات آلومینا با مقادیر 1، 5/1 و 2 درصد وزنی به همراه گاز خنثی به داخل مذاب آلیاژ زمینه که به طور مکانیکی هم زده میشد، اضافه گردید. برای بهبود ترشوندگی نانوذرات، منیزیم خالص به مقدار یک درصد وزنی به مذاب افزوده شد. ریزساختار نانوکامپوزیت تهیه شده توسط میکروسکوپهای نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. بررسیهای ریزساختاری نشان داد که نانو ذرات از توزیع نسبتاً یکنواختی برخوردارند. اندازهگیری درصد تخلخل نمونههای نانوکامپوزیتی با استفاده از روش ارشمیدس نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، درصد تخلخل نیز از 3/1 به 2/3 درصد افزایش پیدا کرد. نشان داده شد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، مقدار تخلخل افزایش یافت. به منظور بررسی رفتار سایشی، نمونهی حاوی 1 درصد وزنی نانو ذرات آلومینا که دارای کمترین میزان تخلخل و یکنواخت ترین توزیع نانو ذرات بود، انتخاب شد. بر اساس نتایج آزمون سایش، نانو کامپوزیت مورد آزمایش از مقاومت سایشی بالاتری در مقایسه با آلیاژ زمینه برخوردار بوده است. مطالعه سطوح تحت سایش و نواحی زیر آن نشان داد که مکانیزم غالب در این فرآیند سایش، سایش چسبان به همراه تشکیل لایهی مختلط مکانیکی است که در مورد نمونهی نانو کامپوزیتی، به دلیل مقاومسازی ناشی از حضور نانو ذرات، این مکانیزم با نرخ کمتری صورت گرفته است. https://www.foundingjournal.ir/article_54490_d48d199bdeca7341eb8dd3aa539b8471.pdf