انجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53674220200822Investigating the Effect of Rapid Heating on Microstructure and Tensile Properties of Phosphorus Modified Alloy Al-Si-Cu-Mgبررسی میزان تاثیر حرارتدهی سریع بر ریزساختار و خواص کششی آلیاژ Al-Si-Cu-Mg بهسازی شده با فسفر717811287210.22034/frj.2020.230367.1118FAمحسن علی آبادیدانشآموخته مقطع کارشناسی، مهندسی مواد و متالورژی گرایش متالورژی صنعتی، دانشگاه علم و صنعت ایران.حسن ثقفیان لاریجانیدانشیار، دانشکده ی مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایراننیما طباطبایی رضاییدانشآموخته مقطع کارشناسی، مهندسی مواد و متالورژی گرایش متالورژی صنعتی، دانشگاه علم و صنعت ایران.Journal Article20200512The effect of chemical modification of a hyper eutectic Al-Si alloy using phosphorus on the efficiency of solutionizing heat treatment in modifying the primary Si has been studied in the current paper. In order to enhance the effect of heat treatment in the modification of the primary Si, the cast specimens modified by phosphorous were solutionized and then microstructurally and mechanically compared with the heat treated unmodified ones. To characterize the microstructure and mechanical properties, optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and tensile test were performed. The results revealed that chemical modification reduces the primary silicon particles size without any change in Si particles shapes. Nevertheless, due to increasing the surface to volume ratio of the particles, the influence of the post heat treatment on the shape of the primary silicon particles was enhanced. Based on the results, the primary silicon particles’ nodularity in the phosphorus modified specimens increased from 32 to 47 percent upon heat treatment process. In addition, 32 and 33 percent increments in the ultimate tensile strength and ductility were obtained, respectively, after applying the post heat treatment to the P-modified specimens compared to the as cast ones.در پژوهش حاضر، تاثیر بهسازی شیمیایی آلیاژ هایپریوتکتیک آلومینیم-سیلیسیم توسط فسفر بر کارآیی عملیات حرارتی محلولسازی در اصلاح سیلیسیمهای اولیه بررسی شده است. به منظور افزایش میزان اثر بخشی عملیات محلولی بر شکل ذرات سیلیسیم اولیه، نمونههای بهسازی شده توسط فسفر تحت عملیات محلولسازی قرار گرفتند و ریزساختار و خواص مکانیکی آنها با نمونههای عملیات حرارتی شده بدون فسفر مقایسه شد. به منظور مشخصهیابی از میکروسکوپ نوری، آزمایش کشش و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. طبق نتایج بدست آمده، عملیات بهسازی شیمیایی فقط باعث ریزتر شدن و توزیع یکنواختتر ذرات سیلیسیم اولیه در ریزساختار میشود و تاثیری در شکل چندوجهی آنها ندارد. همچنین بدلیل افزایش نسبت سطح به حجم ذرات سیلیسیم اولیه، تاثیر عملیات حرارتی ثانویه در تغییر مورفولوژی آنها افزایش یافت. طبق نتایج بدست آمده، بر اثر عملیات محلولسازی، کرویت ذرات سیلیسیم اولیه در نمونههای بهسازی نشده و بهسازی شیمیایی شده به ترتیب 32 و 47 درصد افزایش یافت. به علاوه، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نسبی در نمونه اصلاح شیمیایی و عملیات حرارتی شده، به ترتیب 32 و 33 درصد نسبت به نمونه ریختهگری شده افزایش یافتند. https://www.foundingjournal.ir/article_112872_947e03dfffd8791a88ff60c2f3b3aed3.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53674220200822An Investigation on the Effect of Chill Modification on Microstructure and Quality Index of Al-15Mg2Si Compositeبررسی تاثیر بهسازی تبریدی بر ریزساختار و اندیس کیفیت کامپوزیت Al-15Mg2Si798710250510.22034/frj.2020.210848.1112FAالهه صفاریگروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوینرضا تقی ابادیدانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) (IKIU)، قزوین، ایرانJournal Article20191207Cast Al-15Mg<sub>2</sub>Si composites due to appropriate specific strength and tribological properties are widely used in automotive and aerospace industries. The improved properties of these composites are governed by the correct controlling of morphology, size, and distribution of primary Mg<sub>2</sub>Si particles. In this study the effect of solidification cooling rate (chill modification) was investigated on structure and quality index of Al-15Mg<sub>2</sub>Si composite. The casting operation was performed in different molds with varying cooling rates of 2.7, 5.5, 17.1, and 57.5 °C/s. According to the microstructural observation and image analysis results, increasing the solidification rate resulted in refinement of primary Mg<sub>2</sub>Si particles and improvement of their distribution in the matrix. The increased solidification cooling rate, moreover, refined the grains so that increasing cooling rate from 2.7 to 57.5 °C/s resulted in 93% reduction in grain size. These microstructural variations improved the composite tensile strength, fracture strain, and quality index. The quality index of composite solidified at 2.7 °C/s was found to be lower than that of composite solidified at cooling rate of 57.5 °C/s by 240%.کامپوزیتهای Al-Mg<sub>2</sub>Si بهدلیل استحکام ویژه مناسب و خواص تریبولوژیکی عالی در صنایع خودروسازی و هوا-فضا مورد استفاده قرار میگیرند. دستیابی به خواص برتر در این کامپوزیتها، مستلزم کنترل صحیح مورفولوژی، ابعاد و نحوه توزیع ذرات Mg<sub>2</sub>Si در زمینه است. در این تحقیق، تاثیر افزایش سرعت انجماد (بهسازی تبریدی) بر ساختار و اندیس کیفیت کامپوزیت Al-15Mg<sub>2</sub>Si بررسی شده است. عملیات ریختهگری نمونههای کامپوزیتی در قالبهای مختلف با سرعت انجماد متوسط متفاوت (7/2، 5/5، 1/17 و 5/57 درجه سانتیگراد بر ثانیه) انجام شد. بر اساس نتایج مطالعات ریزساختاری و آنالیز تصویری، با افزایش سرعت انجماد، ابعاد ذرات بینفلزی Mg<sub>2</sub>Si کاهش یافته و توزیع ذرات در زمینه بهبود مییابد. افزایش سرعت انجماد علاوه بر این موجب افزایش سختی زمینه و کاهش اندازه دانهها میشود بهگونهای که با افزایش سرعت انجماد از 7/2 به 5/57 درجه سانتیگراد بر ثانیه اندازه متوسط دانهها حدود 93 درصد کاهش مییابد. این تغییرات ساختاری موجب بهبود استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و در نتیجه اندیس کیفیت کامپوزیت میشود. اندیس کیفیت نمونه منجمد شده تحت سرعت 5/57 درجه سانتیگراد بر ثانیه حدود 240 درصد بیش از مقدار مربوطه در کامپوزیت منجمد شده تحت سرعت 7/2 درجه سانتیگراد بر ثانیه است. https://www.foundingjournal.ir/article_102505_49333a2d369b238840d8407233015d6f.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53674220200822Evolution of Aging Treatment Effect on the Microstructure and Hardness of a Co-Al-W-Ti-Ta Based Superalloy ارزیابی تاثیر عملیات پیرسازی بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ پایه کبالت بر پایه ترکیب Co-Al-W-Ti-Ta899811402510.22034/frj.2020.232939.1119FAمصطفی اطمیناندانشجوی کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشکاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایرانمریم مرکباتیاستادیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهایساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر.0000-0001-5006-2822سید مهدی قاضی میرسعیدکارشناس ارشد مهندسی مواد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article20200527The aim of this study was to investigate the effect of temperature and time of aging on the microstructure and hardness of the novel Co-based superalloy with the composition of Co-7Al-7W-4Ti-2Ta. For this purpose, the new generation cobalt-based superalloy ingot cast by the VIM and VAR furnaces. Then aging treatment was performed at 700, 800 and 900°C for 8, 16 and 24 hours. Then, the specimens were cooled in air. Subsequently, the specimens were subjected to microstructural examinations by optical and electron microscopy and hardness test. The results showed that by increasing aging temperature from 700°C to 800°C, the γʹ precipitation and its growth occurred and its volume fraction and size increased. Therefore, the maximum hardness obtained for the specimen aged at 800°C. By increasing the temperature of aging to 900<sup>o</sup>C, the hardness decreased which was attributed to the precipitation of harmful β phase containing Co-Al-Ti and consumption of γʹ alloying elements results in reduction of the γʹ volume fraction.هدف از انجام این پژوهش، ارزیابی تاثیر دما و زمان عملیات پیرسازی بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ پایه کبالت نسل جدید با ترکیب Co-7Al-7W-4Ti-2Ta است. به این منظور شمش سوپرآلیاژ پایه کبالت نسل جدید با ترکیب مذکور به کمک کوره VIM و VAR ریختهگری شد. پس از آن، عملیات پیرسازی روی نمونهها در دماهای 700، 800 و 900 درجه سانتیگراد طی زمانهای 8، 16 و 24 ساعت انجام و سپس سرمایش در هوا صورت گرفت. در ادامه، نمونهها تحت بررسیهای ریزساختاری بوسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی و سختی سنجی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با پیرسازی آلیاژ مورد مطالعه رسوبهای γʹ جوانهزنی و رشد کرده که با زیاد شدن دمای پیرسازی از 700 تا 800 درجه سانتیگراد، کسر و اندازه این رسوبها نیز افزایش یافت. لذا حداکثر سختی برای نمونه پیرسازی شده در دمای 800 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت بدست آمد. با افزایش دمای پیرسازی تا 900 درجه سانتیگراد، سختی کاهش یافت که علت آن افزایش رسوبگذاری فاز مضر β حاوی Al-Co-Ti و مصرف عناصر تشکیلدهنده فاز γʹ و در نتیجه کاهش کسر سطحی این فاز مفید است.https://www.foundingjournal.ir/article_114025_09a24930c8bb72e8f0dd2d5e464dac0f.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53674220200822Effect of Remelting and Standard Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of IN738LC Superalloyتغییرات ریزساختار و خواص مکانیکی سوپرآلیاژ IN738LC در طول ذوب مجدد و عملیات حرارتی استاندارد9910911338910.22034/frj.2020.238339.1122FAیزدان شجریدانشجوی دکتری، مهندسی مواد، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.زهراسادات سید رئوفیاستادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران.سید حسین رضویدانشیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.0000-0001-8670-3855مهدی نصریکارشناس، گروه ساخت و تولید، دانشکده انقلاب اسلامی، دانشگاه فنی حرفهای، تهران، ایران.آرش خیابانیدانشجوی کارشناسی ارشد، شناسایی و انتخاب مواد مهندسی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران.Journal Article20200706In the present study, IN738LC superalloy ingot was re-melted and cast, then heat treated under standard conditions. Microstructural studies with field emission scanning electron microscopy (FESEM) equipped energy dispersive spectroscopy (EDS) showed that after re-melting and controlled casting, the amount of porosity and size of γ' precipitates decreases. Also, with applying the standard heat treatment cycle, the primary γ' precipitates less than 1µm in size and cubic morphology and nanospherical secondary γ' precipitates appeared and eutectic γ-γˈ regions were completely eliminated. Vickers hardness test results under a load of 10 Kg showed that the lowest hardness is related to the solutionized sample due to remove the coarsened γ' precipitates and the highest hardness (833 H.V.) is obtained after aging. According to the results of the tensile test at ambient and 750◦C temperatures, by re-melting and applying the standard heat treatment due to structural modification, strength and elongation increased at both ambient temperature and 750◦C. Also, with applying the standard heat treatment, failure mechanism of IN738LC superalloy was transferred from brittle trans-dendritic failure to brittle inter-dendritic failure with little footprints of ductile fracture.در تحقیق حاضر، شمش اولیه سوپرآلیاژ IN738LC مجدداً ذوب و ریختهگری شد و سپس تحت عملیات حرارتی استاندارد قرار گرفت. بررسیهای ریزساختاری با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مجهز به شناساگر عناصر با تفکیک انرژی (EDS) نشان داد که پس از ذوب مجدد و ریختهگری کنترل شده، میزان تخلخل و اندازه رسوبات 'γ کاهش مییابد. همچنین با انجام عملیات حرارتی استاندارد، رسوبات 'γ اولیه با اندازه زیر µm1 و مورفولوژی مکعبی و رسوبات 'γ ثانویه کروی در محدوده نانومتری نمایان شدند و مناطق 'γ-γ یوتکتیک بهطور کامل از بین رفت. نتایج سختی سنجی ویکرز تحت بار 10 کیلوگرم نشان داد که کمترین سختی به جهت حذف رسوبات مربوط به نمونه انحلال یافته است و بیشترین سختی (HV 833) پس از پیرسازی حاصل میشود. بر اساس نتایج آزمایش کشش در دمای محیط و 750 درجه سانتیگراد، با انجام ذوب مجدد و اعمال عملیات حرارتی استاندارد به جهت اصلاح ساختار، استحکام و ازدیاد طول در هر دو دمای محیط و 750 درجه سانتیگراد افزایش یافت. همچنین با اعمال عملیات حرارتی استاندارد، مکانیزم شکست سوپرآلیاژ IN738LC در دمای 750 درجه سانتیگراد از شکست ترد درون دندریتی به شکست ترد با نشانههای کمی از شکست نرم بین دندریتی تغییر یافت.https://www.foundingjournal.ir/article_113389_8538b6f391c645833c1f493fe544eac8.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53674220200822Developing Ag-9Pd (Silvadium) Casting Alloys with High-Luminosity Lifespan for Traditional Jewelryتوسعه آلیاژهای ریختگی Ag-9Pd (سیلوادیم) با عمر درخشش بالا برای ساخت زیورآلات سنتی11111811285210.22034/frj.2020.237749.1121FAابوالفضل رحیمیکارشناس، هنرخانه رحیمی، تهران، ایران Journal Article20200702In this study, Ag-9Pd alloy is introduced as a suitable alloy with a high luminosity for the ring production process. Initially, due to the high price of it, the amount of palladium required to achieve 100 grams of Ag-9Pd (Silvadium) alloy was calculated by the HSC Chemistry 5 software. In order to verify the calculations results, the alloy developed by coagulation casting and rapid solidification was assessed by ICP. As a result, the evaluation indicated great calculations precision. Also, the microstructure, hardness, and luminosity of the produced alloy were compared with both pure silver and Ag-4Pd alloy. The results of microscopic images depicted that Ag-9Pd alloy had smaller dendritic spaces, more homogeneous structures, as well as no defects. Raising the volume fraction of zinc-enriched PdCu and nickel-based precipitates increased the hardness based on the Orvan mechanism. Therefore, as the amount of Pd rises, the luminosity and luminosity life span of the alloy increased due to the improvement in oxidation resistance.در این تحقیق، آلیاژ Ag-9Pd بهعنوان یک آلیاژ مناسب با میزان درخشندگی بالا برای ساخت انگشتری معرفی شده است. در ابتدا با توجه به قیمت بسیار بالای پالادیم، میزان پالادیم لازم برای داشتن صد گرم آلیاژ Ag-9Pd (سیلوادیم) به وسیله نرمافزار HSC Chemistry 5 محاسبه شد. آلیاژ تولید شده به وسیله کوره القائی و انجماد سریع تهیه شد. سپس برای صحتسنجی نتایج محاسبات بالانس جرمی، تحت آزمایش ICP قرار گرفت، که نتایج حاصله حاکی از دقت بالای محاسبات وزن و انرژی بود. ریزساختار، سختی و درخشندگی آلیاژ تولید شده با نقره خالص و آلیاژ مرسوم Ag-4Pd برای ساخت انگشتری مقایسه شد. نتایج تصاویر میکروسکوپی حاکی از آن بود که آلیاژ Ag-9Pd دارای ساختار دندریتی ظریفتر، ساختاری همگنتر و عاری از عیب است. افزایش کسر حجمی رسوبات PdCu غنیشده با فلز روی و رسوبات مبتنی بر نیکل باعث افزایش سختی بر اساس مکانیزم اوروان شد. با افزایش میزان پالادیم در آلیاژ میزان درخشش و عمر درخشش آلیاژ به جهت افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون افزایش یافت.https://www.foundingjournal.ir/article_112852_dea83519fe1fe12373f1578169ab654a.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53674220200822Optimum design of sprue well using computer simulation and experimental studyطراحی بهینه حوضچه پای راهگاه بوسیله شبیه سازی کامپیوتری و آزمایش عملی11912611339010.22034/frj.2020.226556.1116FAعلی یاری ده کبودیکارشناسی ارشد ریختهگری، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریفروح اله توکلیدانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریفJournal Article20200411The optimal design of sprue well in of aluminum sand casting process is considered in the present study. The lack of is appropriate design for this component of gating system could cause filling defects such as sand erosion, oxide films and gaseous bubbles trap within the melt. In this study, formerly suggested designs in the literature are firstly examined and then a new optimal design, based on logical try-and-error using computer simulation, is introduced to avoid their limitations. The performance of new design is compared to former ones by means of computer simulation. Finally, to validate simulation results, experimental studies are conducted using water and molten metal fluid flow in side transparent sand mold. A high speed camera is employed to capture the fluid flow pattern in the transparent mold. The reasonable agreement between experimental results and computational ones support the validity of numerical simulation and feasibility of presented new design.در این پژوهش، طراحی حوضچه پای راهگاه در ریختهگری آلومینیم 356A در قالبهای ماسهای مورد بررسی قرار گرفت. عدم طراحی صحیح این قسمت از سیستم راهگاهی میتواند باعث ایجاد عیوبی چون ماسه شویی، حبس حبابهای گازی و به دام افتادن لایههای اکسیدی سطحی در مذاب شود. در این تحقیق، ابتدا طرحهای پیشنهادی در مراجع مورد بررسی قرار گرفتند. سپس بر اساس نتایج بدست آمده، طرح جدید سیفونی شکلی پیشنهاد شد. جهت ارائه طرح بهینه از سعی و خطا روی طراحی و بررسی عملکرد توسط شبیهسازی کامپیوتری استفاده شد. در نهایت، عملکرد طرح جدید توسط شبیهسازی کامپیوتری و آزمایش عملی مورد بررسی قرار گرفت. در آزمون عملی از یک قالب ماسهای استفاده شد که یک وجه آن جهت تصویربرداری با شیشه شوکپذیر پوشانده شده است. الگوی پر شدن این قالب با مایع رنگی و مذاب آلومینیم تصویربرداری شد. بررسی نتایج شبیهسازی و آزمون عملی عملکرد مناسب طراحی پیشنهاد شده را تایید کرد. به علاوه، این بررسی نشان داد که نتایج شبیهسازی کامپیوتری و آزمایش عملی تطابق خوبی با یکدیگر دارند.https://www.foundingjournal.ir/article_113390_3d63082745409b4fdc87c2abe2b9cb9e.pdf