استفاده از روش فازی–خاکستری برای بهینه سازی فرآیند تبدیل CNC

Application of Grey-Fuzzy Approach for Optimization of CNC Turning Process

چکیده

1- مقدمه

2- بهینه‌سازی

2-1 تحلیل رابطه‌ی خاکستری

2-2 سیستم‌های استنتاج فازی

2-3 تحلیل فازی- خاکستری

3- جزئیات آزمایش

3-1 فرآیندها و مواد

3-2 طراحی کردن آزمایش‌ها

4- نتایج و بحث

5- نتیجه‌گیری

چکیده

جزئیات تعیین شرایط ماشین‌کاری بهینه برای تراشکاری فولاد ضد زنگ PH با استفاده از روش فازی- خاکستری که یک تکنیک بهینه‌سازی مؤثر و سریع می‌باشد و از مزایای ترکیبی هر دو روش منطق فازی و سیستم خاکستری بهره می‌برد، در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. طراحی تاگوچی یک روش آزمایشگاهی است که برای طراحی و انتخاب آرایه‌ی متعامد L27 برای انجام دادن آزمایش‌ها به‌کار گرفته شده است. سرعت تراش، نرخ پیشروی و عمق تراش به‌عنوان متغیرهای ورودی در نظر گرفته شده است. زبری سطحی و قدرت مصرفی به‌عنوان مشخصه‌های عملکردی فرض شده‌اند. از تاگوچی براساس روش سیستم خاکستری و درجه‌ی فازی- خاکستری جهت ارزیابی رابطه بین متغیرهای ورودی و معیارهای عملکردی استفاده شده است. جهت تبدیل مشخصه‌های کیفیت چندگانه به شاخص عملکردی منفرد، از سیستم استنتاج فازی بهره گرفته شده است. با توجه به بررسی‌های انجام گرفته ثابت شده است که روش پیشنهادی برای تکنیک بهینه‌سازی باعث بهبود مشخصه‌های عملکردی چند‌گانه به‌طور مؤثر شده است.

1- مقدمه

15-5 یک فولاد ضدزنگ رسوب سختی می‌باشد که ترکیبی از مقاومت بالا و سختی، همراه با مقاومت در برابر خوردگی و جوش‌پذیری عالی را نشان می‌دهد و ویژگی مقاومت بالا در برابر انتشار ترک، ویژگی‌های عرضی خوب و مقاومت مناسب در برابر ترک تنش خوردگی را دارا می‌باشد.
این ماده به‌طور گسترده در کاربردهای بسیاری که به محیط خورنده و مقاومت پرفشار نیاز دارند، استفاده می‌شوند. ماشین‌کاری را می‌توان با بهره‌گیری از آلیاژ فولاد ضدزنگ 15-5PH در هر شرایط قابل حصول به‌دلیل خواص شکل‌پذیر آن انجام داد. در مقایسه با فولادهای PH دیگر، 15-5PH یک ثبات بعدی و صیقل‌کاری بهتر را ارائه می‌دهد ]1، 2[.
اهمیت پیش‌بینی یکپارچگی سطحی در فولاد ضدزنگ رسوب سختی 5-15 گزارش شده است که باعث توجه بیشتر برای استفاده از آن در کاربردهای هسته‌ای شده است ]3[. آشوک کومار ]4[ گزارش کرده است که فولاد 15-5PH نسبت به فولاد ضدزنگ 17-4 PH برتر است. در شرایط اصلاح‌شده‌ی حل، این ماده می‌تواند در نرخ مشابه SS 304 ماشین‌کاری شود و نرخ‌های این ماشین‌کاری برای حدود 60 درصد با شرایط H900 مناسب می‌باشد. راس ]5[ با متمرکز شدن و استفاده کردن از روش تاگوچی به بهینه کردن پارامترهای فرآیند جهت تولید محصولات با کیفیت پرداخت. بهینه‌سازی با استفاده از روش تاگوچی بستگی به مشخصه‌های عملکری منفرد دارد ]6[. بهینه‌سازی چندهدفه بیانگر مشخصه‌های بسیار پیچیده در مقایسه با مشخصه‌های عملکردی منفرد می‌باشد ]7، 8[. کارمیتا کامپوسکو نگرته ]9[ پارامترهای تراشکاری بهینه در ماشینکاری AISI 6061 T6 تحت شرایط زبری جهت به‌حداقل رساندن مصرف انرژی را بررسی نمود. فاکتورهای مؤثر با استفاده از آرایه‌ی متعامد، نسبت سیگنال به نویز (S/N) و تحلیل‌های واریانس (ANOVA) تعیین شده است.

5- نتیجه‌گیری

• در این مطالعه، مدل فازی جهت بهینه نمودن مصرف انرژی و زبری سطحی در فرآیند ماشین‌کاری فولاد ضدزنگ PH توسعه یافته است. • پارامترهای ورودی مانند سرعت چرخشی، نرخ پیشروی و عمق تراش و پاسخ‌های خروجی مانند مصرف انرژی و زبری سطحی در نظر گرفته شده بودند.
• وقتی نتایج سطح استنتاج فازی- خاکستری و سطح رابطه‌ی خاکستری مقایسه می‌گردد، مشاهده می‌شود که در مقادیر یک بهبود وجود دارد و در نتیجه فازی کاهش پیدا کرده است.
• با استفاده از تکنیک فازی خاکستری، پارامتر بهینه‌ی ورودی یعنی سرعت 220 m/min، پیشروی 0.2 mm/rev و عمق تراش 0.9 mm تعیین شده است.
• یک افزایش در مقدار پیش‌بینی‌شده‌ی وزنی GRG از 419/0 به 904/0 مشاهده شده است که بهبود عملکرد تراشکاری با استفاده از مقادیر بهینه‌ی پارامترهای فرآیند را تایید می‌کند.
• با توجه به نتایج آزمون تأیید، مشخصه‌های عملکردی چندگانه که شامل مصرف انرژی و زبری سطحی بوده است، با استفاده از الگوریتم این مطالعه، بهبود قابل‌توجهی پیدا کرده است.

Abstract

This present investigation details the determination of optimum machining conditions for turning of PH stainless steel by grey fuzzy approach which is a fast and effective optimization technique having combinatorial advantages of both grey system and fuzzy logic approach. Taguchi’s design of experiment method is employed for designing and an L27 orthogonal array is selected for performing the experiments. The cutting speed, feed rate and depth of cut are considered as input variables. The surface roughness and power consumption are deemed as performance characteristics. Taguchi based grey system approach and grey-fuzzy grade are used to evaluate the relationship between input variables and performance measures. To convert the multi-quality characteristics into a single performance index, the fuzzy inference system is used. It is proved from the investigation that the proposed method of optimization technique improves the multi performance characteristics effectively.

1- Introduction

15-5 is a precipitation hardenable stainless steel exhibits good combination of high strength and hardness, with excellent corrosion resistance and weldability and has the property of high resistance to crack propagation, good transverse properties and good resistance to stress-corrosion cracking. This material is extensively used in many applications to withstand high pressure and corrosive environment. Machining can be done on 15-5PH stainless steel alloy at any obtainable condition due to its ductile property. Compared with the other PH steels, 15-5PH provides dimensional stability and better polishability [1, 2].
The importance of predicting surface integrity of 15-5 Precipitated hardening stainless steel was reported which makes more attention in nuclear applications [3]. Ashok kumar et al. [4] reported that15-5 PH steel is predominant than 17–4 PH stainless steel. In the solution treated condition this material can be machined at the rate similar to SS 304, and these machining rates fit well for about 60 percentage with H900 condition. Ross [5] focused and used Taguchi method to optimize the process parameters in achieving high quality products. Optimization using Taguchi method is concerned with single performance characteristic [6]. Optimising multiple response characteristics is more difficult compared with single performance characteristics [7, 8]. Carmita Camposeco-Negrete [9] made an attempt to optimize turning parameters while machining AISI 6061 T6 under rough condition to minimise energy consumption. The influencing factor was determined using orthogonal array, signal to noise (S/N) ratio and analysis of variance (ANOVA).

5- Conclusions

• In this study, fuzzy model has been developed to optimize Power consumption and Surface Roughness in CNC machining process of PH stainless steel.
• The input parameters chosen are spindle speed, feed rate, depth of cut and the output responses considered are power consumption and surface roughness.
• While comparing the results of grey fuzzy-reasoning grade and grey relational grade, it is observed that there is an improvement in the values and thus the fuzziness is reduced. • Using grey fuzzy technique the optimal parameter of input is speed 220 m/min, feed 0.2 mm/rev and depth of cut is 0.9mm.
• An increase in the value of predicted weighted GRG from 0.419 to 0.904 confirms the improvement in the turning operation using optimal values of process parameters. • From the results of confirmation test, the multiple performance characteristics which include power consumption and surface roughness have great improvement by using this algorithm in this study

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استفاده از روش فازی–خاکستری برای بهینه سازی فرآیند تبدیل CNC

Application of Grey-Fuzzy Approach for Optimization of CNC Turning Process

خوردگی و حساسیت ترک ناشی از خوردگی تنشی در فولاد ضد زنگ 316L در معرض آب فوق بحرانی

A research on the corrosion and stress corrosion cracking susceptibility of 316L stainless steel exposed to supercritical water

چکیده

1- مقدمه

2- روند آزمایش

3- نتایج و بحث

3-1- تجزیه و تحلیل پوسته اکسید و افزایش وزن

3-2- منحنی های تنش – کرنش و مکانیزم ترک های ناشی از خوردگی تنشی (SCC)

4- نتیجه گیری ها

قدردانی

چکیده

این مطالعه به بررسی خوردگی و حساسیت ترک های ناشی از خوردگی تنشی فولاد ضد زنگ 316L در معرض آب فوق بحرانی °C 550 و °C 600 می پردازد. تجزیه و تحلیل های XRD، SEM، EDS و EBSD برای توصیف ریزساختار نمونه های آزمایش شده انجام پذیرفت. نتایج نشان می دهند که افزایش درجه حرارت آزمون منجر به کاهش خوردگی و مقاومت ترک های ناشی از خوردگی تنشی (SCC) فولاد ضد زنگ 316L می گردد. پوسته اکسید نمونه خورده شده بیانگر یک ساختار دوبلکس بوده، و تجزیه و تحلیل شکستگی نشان می دهد که تشکیل کانال های Fe3O4 در لایه اسپینل آهن – کروم (Fe-Cr) منجر به ترک های ناشی از خوردگی تنشی (SCC) بین دانه ای و درون دانه ای مواد در آب فوق بحرانی °C 550 و °C 600 می گردد.

4- نتیجه گیری ها

خوردگی و حساسیت به ترک های ناشی از خوردگی تنشی فولاد ضد زنگ 316L در معرض آب فوق بحرانی 550 °C و C° 600 مورد بررسی قرار گرفتند که نتایج آن را می توان بدین صورت به طور خلاصه ارائه نمود: (1) با افزایش دمای آزمون، نرخ خوردگی تا حد زیادی افزایش یافت. ساختار دولایه با یک لایه بیرونی Fe3O4 و یک لایه داخلی FeCr2O4 تشکیل گردید. با توجه به ساختار متخلخل پوسته اکسید و عدم وجود یک لایه Cr2O3 پیوسته، نرخ خوردگی بالاست. در فرآیند خوردگی Fe2O3 تشکیل نمی گردد که می تواند به دو دلیل عمده باشد: (الف) محتوای کم اکسیژن در آب فوق بحرانی (SCW) و (ب) فقدان تشکیل لایه Cr2O3 فشرده، بنابراین کاتیون های آهن برای تشکیل Fe3O4 دائماً به صورت برونریز منتشر می گردند. (2) ترک های ناشی از خوردگی تنشی (SCC) بین دانه ای و درون دانه ای بر روی نمونه های SSRT آزمایش شده در آب فوق بحرانی 550 °C و C° 600 با حساسیت ترک های ناشی از خوردگی تنشی (SCC) بالاتر در C° 600 مشاهده شدند. تشکیل کانال های مملو از Fe3O4 مشاهده شده بر روی لایه اسپینل آهن – کروم پوسته اکسید، به دلیل شکل گیری مسیرهای انتقال آب در اثر کرنش کششی می باشد. تشکیل کانال های Fe3O4 توضیح محتملی برای پدید آمدن ترک های ناشی از خوردگی تنشی (SCC) بین دانه ای و درون دانه ای بر روی سطح هستند.

Abstract

This study investigated the corrosion and stress corrosion cracking susceptibility of 316L stainless steel exposed to 550 °C and 600 °C supercritical water. XRD, SEM, EDS and EBSD analyses have been carried out to characterize the microstructure of the tested specimens. Results indicate that increasing the test temperature reduced the corrosion and SCC resistance of 316L SS. The oxide scale of corroded specimen shows a duplex structure, and the fracture analysis indicates that the formation of Fe3O4 ‘channels’ in the Fe-Cr spinel layer contributes to the intergranular and transgranular SCC of the materials in 550 °C and 600 °C SCW.

4- Conclusions

The corrosion and SCC susceptibility of 316L SS exposed to 550 °C and 600 °C SCW have been investigated, and the results can be summarized as following: (1) With increasing test temperature, the corrosion rate is greatly increased. A dual layer structure with an outer layer of Fe3O4 and an inner layer of FeCr2O4 is formed. Because of the porous structure of the oxide scale and the absence of a continuous Cr2O3 layer, the corrosion rate is high. Fe2O3 is not formed in the corrosion process, which can be attributed to two main reasons: (a) the low oxygen content in supercritical water and (b) no compact Cr2O3 layer is formed, so Fe cations can diffuse outward continuously to form Fe3O4. (2) Intergranular and transgranular SCC is observed on the SSRT samples tested in 550 °C and 600 °C SCW, with a higher SCC susceptibility at 600 °C. ‘Channels’ filled with Fe3O4 are found on the Fe-Cr spinel layer of the oxide scale, which are formed because water transport paths are formed by tensile straining. The formation of Fe3O4 ‘channels’ gives a possible explanation to the intergranular and transgranular SCC that initiates on the surface.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

خوردگی و حساسیت ترک ناشی از خوردگی تنشی در فولاد ضد زنگ 316L در معرض آب فوق بحرانی

A research on the corrosion and stress corrosion cracking susceptibility of 316L stainless steel exposed to supercritical water

ایجاد چسب کامپوزیت نقره/نیکل برای اتصال دهی سرد YSZ به فولاد ضد زنگ

Development of composite silver/nickel nanopastes for low temperature joining of yttria-stabilized zirconia to stainless steels

1- مقدمه 

2- روش آزمایش

3- نتایج و بحث  

3-1- ریز ساختار فصل مشترک اتصال 

3-2 – استحکام برشی 

3-3- آنالیز Taguchi و بهینه سازی

4-  نتیجه گیری

چکیده

اتصال دهی YSZ به فولاد ضد زنگ برای کاربرد های متفاوتی همانند سلول های سوختی اکسیدی، پوشش محافظ گرما و ایمپلنت پزشکی در نظر گرفته می شود. در این مقاله تعدادی چسب لحیم کاری که از نانوچسب های نقره و نیکل استفاده می کنند(~80 nm)، به همراه سلولز کربوکسی متیل به عنوان فاز آلی ایجاد شد واز آن برای اتصال YSZ 5 درصد مولی با فولاد AISI420 استفاده شد. اثر پارامتر های فرایند همانند زمان و دمای لحیم کاری و ترکیب شیمیایی نانو چسب ها بر ریزساختار اتصال و استحکام برشی پارگی مورد تحقیق قرار گرفت. جزئیات مکانیزم اتصال توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی  و پروب میکرو آنالیزور الکترونی نشان دهنده زینتر حالت جامد نانوچسب ها است. نفوذ کم عناصر به فولاد ضد زنگ 420 باعث ایجاد فصل مشترکی اسفنجی شد. افزایش بارگذاری چسب باعث افزایش چگالی ساختار اسفنجی در فصل مشترک شد که استحکام مکانیکی بیشتری به دست آمد. اتصال دهی هنگامی که از نانو چسب نقره استفاده شد، موفقیت آمیز تر بود زیرا نانوچسب های نقره فعالیت زینتر بیشتری در دمای کم لحیم کاری نسبت به نانوچسب های نیکل دارند. در ضمن در بارگذاری زیاد، تراکم موضعی نانوچسب ها و عدم تجانس ریزساختار در فصل مشترک مشاهده شد. افزایش زمان و دمای لحیم کاری نفوذ عناصر را بهبود بخشیده و استحام اتصال را افزایش داد. بهینه سازی پارامتر های فرایند توسط روش L16 taguchi نشان داد که چسب نقره با 72% بارگذاری جامد ساخته شده در  C° 270 برای 120 دقیقه یک اتصال خوب با استحکام برشی Mpa 1  ± 23 ایجاد می کند. 

1- مقدمه 

سرامیک پیشرفته با خواص قابل توجه مانند مقاومت به خوردگی و سایش بالا، چگالی کم و پایداری مکانیکی مناسب در دمای بالا در قطعات الکترونیکی، پیوند لگن و استخوان و کاربردهای ساختمانی مانند موتور حرارتی، توربین ها و اجزاء اتومبیل استفاده می شود. برای وفق دادن خواص با کابرد مورد نظر، اتصال سرامیک به فلز ایجاد شده است. مثال های از این کاربرد ها شامل سلول های سوختی اکسیدی، تخته مدار، وسایل هسته ای، جایگزینی لگن و پره توربین می شود. این مواد مهم ترکیبی از خواص فلز و سرامیک را در یک قطعه یک پارچه دارند. در نتیجه در سال های اخیر اتصال دهی سرامیک به فلز توجه زیادی را جذب کرده است. به دلیل تفاوت در پیوند های اتمی، دمای ذوب و خواص ترمومکانیکی فلز و سرامیک، ایجاد اتصالات خوب و عاری از عیب چالش برانگیز می باشد. تاکنون روش های مختلفی از جمله لحیم کاری سخت و نرم، زینتر کردن، زینتر پلاسما جرقه ای و رسوب دهی ایجاد و استفاده شدند. هر کدام از این روش ها مزایا و معایبی دارد که آن را برای کاربردی خاص مناسب می کند. 

4-  نتیجه گیری

اتصال بدون فشار زیرکونیوم پایدار شده 5Y به AISI 420 SS در دمای کم(<  C°370) مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج اصلی در زیر لیست شده است:

• مخلوطی از نانوچسب های نیکل و نقره را می توان برای تهیه نانوچسب مناسب برای اتصال YSZ به SS استفاده کرد.

• زینتر بدون فشار YSZ-SS در دمای کم باعث تشکیل فصل مشترک متخلخل شد. چگالی فصل مشترک به مقدار بارگذاری جامد، ترکیب چسب و شرایط زینتر بستگی دارد. 

• نفوذ محدود عناصر چسب در اجزاء اتصال مشاهده شد. عمق نفوذ نیکل بیشتر از نقره بود.

• آنالیز DOE نشان داد که بارگذاری جامد نانوچسب و سپس غلظت نیکل مهم ترین عوامل موثر بر استحکام اتصال هستند.

• بیشترین استحکام برشی برای چسب 40/32 نقره/ نیکل با 72% بارگذاری جامد به دست می آید.

Abstract

Joining of yttria-stabilized zirconia (YSZ) to stainless steels is considered for various applications such as solid oxide fuel cells, thermal barrier coatings, and medical implants. In the present work, a series of brazing pastes utilizing silver and nickel nanoparticles (~80 nm) mixed with carboxymethyl cellulose as the organic phase were developed to join 5 mol% YSZ to AISI 420 steel. Effects of processing parameters including time and temperature of brazing and the composition of the nanopastes on the microstructure of joints and their shear rupture strength were studied. Elaboration of the joining mechanism by scanning electron microscopy and electron probe micro-analyzer showed solid-state sintering of the nanoparticles. Limited diffusion of the elements in the 420 SS part caused interface formation with a spongy structure. Increasing of the paste solid loading increased the density of the spongy structure at the interface region; thereby higher mechanical strength was attained. The joining was more successful when a silver nanopaste was utilized owing to the higher sintering activity of silver nanoparticles compared to nickel at relatively low brazing temperatures. Meanwhile, at high solid loadings, localized nanoparticle aggregation and microstructural heterogeneity at the interface region were observed. Increasing of the brazing time and temperature enhanced the diffusion of elements and improved the joint strength. Optimization of the processing parameters by the L16 Taguchi method determined that a silver paste with 72% solid loading processed at 270 °C for 120 min would yield a sound joint with shear strength of 23±1 MPa.

1- Introduction

Advanced ceramics with outstanding properties such as high corrosion and wear resistance, low density and suitable mechanical stability at elevated temperatures have wide applications in electronic devices, hip and bone transplants, and structural applications such as heat engines, turbines and automotive components [1]. To adapt the properties to a desired application, ceramic-metal joints have been developed. Examples of such applications include solid oxide fuel cells [2], circuit boards [3], nuclear instruments [4], hip replacement [5], and turbine blade [6]. These functional materials provide an excellent combination of properties of both metals and ceramics in an integrated part. Therefore, in recent years joining of ceramics to metals have attracted significant attention [7]. Due to differences in the nature of atomic bonding, melting temperature and thermomechanical properties of ceramics and metals, preparation of sound and defect-free joints with a high mechanical stability is challenging. So far, various methods such as brazing [8], soldering [9], co-sintering [10], spark-plasma sintering [11] and sputtering [12] have been developed and utilized. Each of these processes has some advantages and disadvantages that make them suitable for specific applications.

4- Conclusions

Pressure-less joining of 5Y-stabilized zirconia to 420 AISI SS at low temperatures (o370 1C) was studied. The main findings can be summarized as follows:

A mixture of silver and nickel nanoparticles can be used to prepare nanopastes for sound joining of YSZ to SS.

Pressure-less sintering of YSZ–SS couples at low temperatures yielded a porous interface layer. The density of the interface region depended on the amount of solid loading, the composition of the paste, and sintering condition.

Limited diffusion of the paste elements in the joint counterparts was noticed. The diffusion depth of Ni was more than that of Ag diffusion.

DOE analysis showed that solid loading of the nanopaste has the most important factor affecting the strength of the joints followed by the concentration of nickel.

The highest shear strength was attained for a 32/40 Ag/Ni paste with 72% solid loading

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ایجاد چسب کامپوزیت نقره/نیکل برای اتصال دهی سرد YSZ به فولاد ضد زنگ

Development of composite silver/nickel nanopastes for low temperature joining of yttria-stabilized zirconia to stainless steels

رسوب دهی الکتریکی پوشش های نانوکامپوزیتی پلی آنیلین-مونتموریلونیت بر روی فولاد ضد زنگ 316L برای جلوگیری از خوردگی

Electrodeposition of polyaniline-montmorrilonite nanocomposite coatings on 316L stainless steel for corrosion prevention

چکیده

مقدمه

مواد و روش‌ها

نتایج و بحث

الکتروپلیمریزاسیون

مشخصه‌یابی فیلم‌های نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT

عملکرد حفاظت خوردگی پوشش سنتز شده با روش الکتریکی

مشخصه‌یابی SEM

نتیجه‌گیری

چکیده

سنتز پوشش‌های نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- مونت‌موریلونیت (MMT) بر سطح فولاد ضدزنگ 316L (316L SS) با استفاده از روش گالوانواستاتیک مورد بررسی قرار گرفته است. پوشش‌های سنتز شده به وسیله اسپکتروسکوپی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، اسپکتروسکوپی جذبی UV-vis و میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مشخصه‌یابی شده‌اند. عملکرد ضدخوردگی پوشش‌های نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT در محیط اسید هیدروکلریک M 5/0 از روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و اسپکتروسکوپی آمپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد بررسی قرار گرفته است. نرخ خوردگی 316L SS پوشش داده شده با نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT، تقریباً 540 برابر کمتر از 316L بدون پوشش بوده و خوردگی بالقوه از V 386/0- در مقابل Ag/AgCl برای 316L SS بدون پوشش تا V 040/0- در مقابل Ag/AgCl برای الکترودهای 316L SS پوشش داده شده با نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT افزایش یافته است. اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی حاکی از آن می‌باشند که 316L SS پوشش داده شده با نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT داری خواص بازدارندگی خوبی با بازدهی متوسط تقریباً %8/99 در چگالی جریان mA cm-2 75/0 اعمالی بر 316L SS خورده شده در محیط اسیدی می‌باشد. نتایج این تحقیق به روشنی ثابت می‌کند که نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT دارای پتانسیل بالقوه‌ای جهت حفاظت از 316L SS در مقابل خوردگی در محیط اسیدی می‌باشد.

مقدمه

آهن و آلیاژهای آن در بسیاری از کاربردها به صورت گسترده مورد استفاده بوده و تنوع این کاربردها موجب افزایش تعداد تحقیق‌های مربوط به افزایش مقاومت خوردگی فلزات مبتنی بر آهن در محیط‌های خنثی و تهاجمی شده است [1- 7]. فولاد ضدزنگ از گونه 316L (316L SS) به دسته‌ای از فلزات و آلیاژها تعلق دارد که به وسیله لایه غیرفعالی که بر روی آن ایجاد شده است، محافظت می‌گردد. با این وجود این آلیاژها در مقابل خطرات موضعی، آسیب‌پذیر می‌باشند؛ حتی فولادهای بسیار آلیاژی نیز در محلول‌های قوی کلرید خورده می‌شوند. خوردگی موضعی 316L SS، یکی از جدی‌ترین مشکلات فراروی بکارگیری این آلیاژها است [8]. این حملات موضعی یکی از محدودیت‌های حائز اهمیت مواد برای کاربردهای زیست‌پزشکی است [9، 10]. رهایش یون‌های فلزی همچون آهن، کروم و نیکل در محیط بیولوژیک اطراف آلیاژ باعث کاهش زیست‌سازگاری آن می‌شود. روش‌های مختلفی جهت ایجاد سطوح‌مشترک با قابلیت حفاظت بیشتر بر فولادهای ضدزنگ وجود دارند که از جمیه این روش‌ها می‌توان به پلیمرهای هادی اشاره نمود [11- 13].

نتیجه‌گیری

پوشش‌های پلی‌آنیلین و نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT با موفقیت از سنتز الکتریکی مستقیم بر زیرلایه‌های 316L SS از محلول آبی حاوی H2SO4 و مونومرهای آنیلین با نانوذرات MMT پخش شده برای ایجاد نانوکامپوزیت ایجاد شده‌اند. پوشش‌های یکنواخت، متراکم و چسبنده را می‌توان تحت شرایط گالوانواستاتیک بدست آورد. برای ایجاد پوشش‌های پلی‌آنیلین و نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT بر روی 316L SS از چگالی جریان‌های مختلف 25/0، 5/0، 75/0 و mA cm-2 00/1 استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که mA cm-2 75/0 برای مرحله پلیمریزاسیون، بهترین شرایط موجود برای سنتز پوشش‌های پلی‌آنیلین و نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT متراکم‌تر و چسبنده‌تر بر روی 316L SS به شمار می‌آیند. پوشش‌های پلی‌آنیلین و نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT به وسیله FT-IR، UV-vis و SEM مشخصه‌یابی شده و ویژگی‌های مقاومت در برابر خوردگی آنها با استفاده از پلاریزاسیون تافل و اسپکتروسکوپی آمپدانس الکتروشیمیایی در محیط M 5/0 اسید هیدروکلریک مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. تخلخل پوشش با استفاده از اندازه‌گیری‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک ارزیابی شده و دریافته شده است که مقادیر تخلخل برای پوشش‌های نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT در مقایسه با پوشش‌های پلی‌آنیلین به میزان چشمگیری پایین‌تر است.

Abstract

The synthesis of polyaniline- montmorrilonite (MMT) nanocomposite coatings on 316L stainless steel (316L SS) surface has been investigated by using the galvanostatic method. The synthesized coatings were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), UV-visible absorption spectrometry and Scanning Electron Microscopy (SEM). The anticorrosion performances of polyaniline-MMT nanocomposite coatings were investigated in 0.5 M HCl medium by the potentiodynamic polarization technique and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). The corrosion rate of polyaniline-MMT nanocomposite coated 316L SS was found ∼540 times lower than bare 316L SS and potential corrosion increased from −0.386 V versus Ag/AgCl for uncoated 316L SS to −0.040 V versus Ag/AgCl for polyaniline-MMT nanocomposite coated 316L SS electrodes. Electrochemical measurements indicate that polyaniline-MMT nanocomposite coated have good inhibiting properties with mean efficiency of ~99.8 % at 0.75 mA cm−2 current density applied on 316L SS corrosion in acid media. The results of this study clearly ascertain that the polyaniline-MMT nanocomposite has an outstanding potential to protect 316L SS against corrosion in an acidic environment.

Introduction

Iron and its alloys are widely used in many applications and diversity of these applications were intensified the researches relating to enhancement of corrosion resistance of iron based metals in various neutral or aggressive environments [1–7] Type 316L stainless steel (316L SS) belong to a class of metals and alloys that are protected by a passive film formed on their surface. However, these alloys are susceptible to localised attack; even high alloyed steels may corrode in strong chloride solutions. The localised corrosion of 316L SS is one of the most serious problems facing the use of these alloys [8]. This localized attack is an especially important limitation of the material for biomedical applications [9, 10]. The release of metal ions such as iron, chromium and nickel in the biological environment surrounding the alloy results in a decreased biocompatibility. Several strategies have been used to generate more protective interfaces on stainless steels, including the use of conducting polymers [11–13].

Conclusions

The polyaniline and polyaniline-MMT nanocomposite coatings were successfully direct electrosynthesized on 316L SS substrates from aqueous solution containing H2SO4 and aniline monomers with dispersed MMT nanoparticles for nanocomposite. Uniform compact and adherent coatings can be obtained under galvanostatic condition. Four various current densities of 0.25, 0.5, 0.75 and 1.00 mA cm−2 were applied for the formation of polyaniline and polyaniline-MMT nanocomposite coatings on 316L SS. The results showed that the current density of 0.75 mA cm−2 for the polymerization stage is the best condition for the synthesis of more compact and strongly adherent polyaniline and polyaniline-MMT nanocomposite coatings on 316L SS. The polyaniline and polyaniline-MMT nanocomposite coatings were characterized by FT-IR, UV–vis and SEM and the corrosion resistant properties of the electropolymerized coatings were evaluated using Tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy in 0.5 M HCl medium. The coating porosity was estimated by using the potentiodynamic polarization measurements and it was found that the porosity values are significantly lower for the polyaniline-MMT nanocomposite coatings as compared to the polyaniline.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رسوب دهی الکتریکی پوشش های نانوکامپوزیتی پلی آنیلین-مونتموریلونیت بر روی فولاد ضد زنگ 316L برای جلوگیری از خوردگی

Electrodeposition of polyaniline-montmorrilonite nanocomposite coatings on 316L stainless steel for corrosion prevention

تقلیل تلفات سرگردان در ولتاژ سوم بوشینگ ها در مخازن ترانسفورماتور قدرت

Reduction of Stray Losses in Tertiary Voltage Bushings in Power Transformer Tanks

چکیده

1- مقدمه

2- شبیه سازی های المان محدود

3- تحلیل المان محدود پارامتری

4- نتیجه گیری

منابع

چکیده

این مقاله تحلیل و محاسبه ای از تلفات سرگردان در مخازنی است که ترانسفورماتور نوع هسته ای سه فاز 75 MVA را پوشش می دهند. تلفات سرگردان در اطراف بوشینگ های دارای جریان بالا با استفاده از شبیه سازی های المان محدود سه بعدی (FE) برآورد می شوند. در ناحیه مورد نظر تلفات سرگردان بالا است و کاهش آن برای اجتناب از حضور هات اسپات ها در کاور مخزن ترانسفورماتور قدرت از اهمیت برخوردار است. در این مقاله، از یک دریچه فولادی ضدزنگ (SSI) غیرمغناطیسی به شکل L برای کاهش تلفات سرگردان در بوشینگ های ولتاژ سوم (TVBs) این ترانسفورماتور استفاده می شود. تلفات سرگردان در کاور مخزن برای سطح بارگذاری 30% دو مورد را در نظر می گیرد: 1) زمانی که هیچ SSI وجود ندارد، و 2) زمانی که SSI در نظر گرفته می شود. کاهش تلفات سرگردان در کاور مخزن ترانسفورماتور قدرت به اجتناب از وجود اسپات های خطرناک دارای دمای بالا کمک می-کند. هات اسپات می تواند میزان روغن ترانسفورماتور را کاهش دهد و آنها می توانند هنگام عملیات، موجب شکست هایی بالقوه در تجهیزات شوند.

4- نتیجه گیری

شبیه سازی های FE برای محاسبه تلفات سرگردان در کاور مخزن ترانسفورماتور قدرت در ناحیه نزدیک به بوشینگ های جریان بالا اجرا شد. تلفات سرگردان در ناحیه TVBs تحت شرایط باز اضافی (30%) محاسبه شد. کاور مخزن همراه و بدون همراهی صفحه فولاد ضدزنگ غیرمغناطیسی تحلیل شد. تلفات سرگردان بالا در ناحیه TVBs یافت شد. برای کاهش تلفات سرگردان یک SSI غیرمغناطیسی به ناحیه بوشینگ های ولتاژ سوم جوش شد. کاهش تلفات حاصل با استفاده از یک SSI غیرمغناطیسی در کاور ترانسفورماتور 83% بود. تلفات سرگردان در کاور مخزن همراه و بدون همراهی SSI برای دامنه وسیعی از جریانات الکتریکی در ولتاژ سوم بوشینگ های ترانسفورماتور قدرت با استفاده از شبیه سازی های FE پارامتری محاسبه شد. هنگام استفاده SSI در کاور مخزن ترانسفورماتورهای قدرت، کاهش این نوع از تلفات تأیید شد. نتایج نشان می دهد که استفاده از SSI غیرمغناطیسی در ناحیه TVB برای جریان های Ibush > 4 kA به اجتناب از مسائل گرمایی و حضور هات اسپات ها در کاور مخزن ترانسفورماتورهای قدرت کمک می کند. مؤلفان در نظر گرفتن طرح روش شناسی تحلیل تلفات سرگردان را در این نواحی پیشنهاد می دهند، نواحی ای که رساناها جریانات بالایی را حمل می کنند و به دیواره های مخزن نزدیک هستند (بوشینگ هایی با ولتاژ پایین).

Abstract

This paper presents an analysis and computation of stray losses in the tank cover of a 75 MVA three-phase coretype transformer. Stray losses in the region surrounding high current bushings are estimated using 3D Finite Element (FE) simulations. In the considered region the stray losses are high and its reduction is important to avoid the presence of hot spots in the tank cover of power transformer. In this paper, an L-shape non-magnetic Stainless Steel Insert (SSI) is utilized to reduce the stray losses in the region of the Tertiary Voltage Bushings (TVBs) of the transformer. Stray losses in the tank cover are estimated for a level of overload of 30% considering two cases: 1) When there is no SSI and 2) When the SSI is considered. The reduction of stray losses in the tank cover of power transformers helps to avoid the presence of dangerous high temperature spots. Hot spots can degrade the transformer oil and they can produce a potential failure of the equipment during operation.

IV- CONCLUSIONS

FE simulations were performed to calculate the stray losses in the tank cover of a power transformer in the region close to the high current bushings. Stray losses were computed in the region of TVBs under overload condition (30%). The tank cover was analyzed with and without nonmagnetic stainless steel plate. High stray losses were found in the TVBs region. In order to reduce stray loses a non-magnetic SSI was welded in the tertiary voltage bushings region. The loss reduction obtained using a non-magnetic SSI in transformer cover was of 83%. Stray losses in the tank cover with and without SSI for a wide range of electric currents in tertiary voltage bushings of power transformers were calculated using parametric FE simulations. The reduction of this type of losses when using SSI in tank covers of power transformers was verified. Results show that the use of non-magnetic SSI in the TVB region for currents Ibush > 4 kA will help to avoid heating problems and the presence of hot spots in the tank cover of power transformers. Authors recommend including in the design methodology the analysis of the stray losses in the regions where conductors carrying high currents are close to the tank walls (low voltage bushings).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تقلیل تلفات سرگردان در ولتاژ سوم بوشینگ ها در مخازن ترانسفورماتور قدرت

Reduction of Stray Losses in Tertiary Voltage Bushings in Power Transformer Tanks

فعالیت ضدالتهابی عصاره برگ Withania somnifera در التهاب ناشی از فولاد ضد زنگ در گورخرماهی بالغ

Anti-inflammatory activity of Withania somnifera leaf extract in stainless steel implant induced inflammation in adult zebrafish

Abstract

Implantation of biomaterials poses a huge risk of local inflammation therefore affecting the implant function leading to mortality in a significant number of cases. Thus, alternatively, naturally derived drugs if developed to treat implant induced inflammation, would therefore sharply decrease the largest risk of implant rejection. This study was aimed to investigate the anti inflammatory effect of Withania somnifera on stainless steel implant induced inflammation in adult zebrafish model. Fish were divided into four experimental groups of 6 fish each. Group 1 served as the control; Group 2 fish were stainless steel implant (SSI) inserted fish without treatment; Group 3 fish were SSI inserted + Thin layer chromatography (TLC) separated portion of supernatant of W. somnifera and Group 4 fish were SSI inserted + Ibuprofen treated. Fish were assessed for reduced inflammation by histopathology, local apoptosis using fluorescent quantification, reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) of inflammatory genes. The characterization of the TLC separated portion of the supernatant of W. somnifera was also performed. The histopathology result of Group 2 showed crypt architectural distortion in the muscle which was not found in the control fish, whereas simultaneously TLC separated portion of the supernatant of W. somnifera showed reduced fatty changes and fibrosis of the submucosa, muscular hyperplasia. RT-PCR result revealed that the TLC separated portion of supernatant of W. somnifera has a significant inhibition of TNFα in the adult zebrafish. In conclusion the observed anti-inflammatory activity of TLC separated portion of the supernatant of W. somnifera might be due to rich phenolic acids and flavonoids.

1 Introduction

Implants are increasingly used in many types of surgery, to improve impaired function, replace missing an anatomic structure, or optimize appearance [9,11,12]. Among the materials which are used for bone repair, stainless steel is a metal with very good surface, corrosion resistance and excellent mechanical strength. Implantation of biomaterials poses a huge risk of local inflammation therefore affecting implant function leading to mortality in a significant number of cases. The inflammatory process is of great medical importance since it occurs in 70% of human and domestic animal pathologies and being, with rare exceptions [27], an essential physiological mechanism for the maintenance of homoeostasis. To treat inflammatory processes non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are widely used. NSAID when consumed under sub chronic and chronic conditions exerts adverse effects and has also been proven to alter the bio-availability of other prescribed drugs. Thus, alternatively, naturally derived drugs if developed to treat implant induced inflammation, would therefore sharply decrease the largest risk of implant rejection.

Since the beginning of human civilization, medicinal plants have been used by mankind for its therapeutic value. Nature has been a source of medicinal agents for thousands of years and an impressive number of modern drugs have been isolated from natural sources. Many of these isolations were based on the uses of the agents in traditional medicine. The plant-based, traditional medicine systems continue to play an essential role in health care, with about 80% of the world’s inhabitants relying mainly on traditional medicines for their primary health care [24]. Withania somnifera is one of the major herbal components of geriatric tonics mentioned in Indian systems of medicine [29]. In the traditional system of medicine Ayurveda, this plant is claimed to have potent aphrodisiac rejuvenative and life prolonging properties. It has general animating and regenerative qualities and is used among others for the treatment of nervous exhaustion, memory related conditions, insomnia, tiredness potency issues, skin problems and coughing. It improves learning ability and memory capacity.

Studies show ashwagandha to be effective in the treatment of osteoarthritis [15], inflammation [2,18], stroke [3] and tardive dyskinesia [7]. Studies also reveal ashwagandha to be a potential antimicrobial agent, with antifungal activity [1,5] and moderate antibacterial activity against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa [8]. Several studies have examined the antitumor and radio sensitizing effect of W. somnifera [13,14,21,22].

The present study aimed to identify and quantify the flavonoids and phenolic acid from W. somnifera leaf extracts using Thin layer chromatography (TLC), High performance liquid chromatography (HPLC) and also evaluate the anti-inflammatory activity of W. somnifera against stainless steel implant induced inflammation in adult zebrafish. The zebrafish is a small tropical freshwater fish living in India and South Asia. It is widely known to aquarium fans. Traditionally this fish was used in molecular genetics and developmental biology; now it attracts much attention in studies on the development of new drugs and modeling of various physiological and pathological processes [4,10,17,19,23,26].

اثرات گاز محافظ روی جوشکاری قوس دار پودری اتصالات از جنس فولاد ضدزنگ آستنیتی سخت شده (AISI 316L (N

Shielding gas effects on flux cored arc welding of AISI 316L (N) austenitic stainless steel joints

Abstract

This paper deals with the flux cored arc welding (FCAW) of AISI 316L (N) austenitic stainless steel with 1.2 mm diameter of flux cored 316LT filler wire. The welding was carried out with different shielding gas mixtures like 100% Ar, 95% Ar + 05% CO2, 90% Ar + 10% CO2, 80% Ar + 20% CO2, 75% Ar + 23% CO2 + 2% O2 and 70% Ar + 25% CO2 + 5% O2 and 100% CO2. The main aim of the work is to study the effect of various shielding gas mixtures on mechanical properties and metallurgical characters. The microstructures and ferrite content of the welds were analyzed. The mechanical characteristics such as impact test, microhardness and ductility of welds were carried out. The fracture surface impact samples were analyzed through scanning electron microscope (SEM). The fracture surface revealed a ductile rupture at room temperature and ductile rupture with a few cleavages at lower temperatures occurred. The toughness and ferrite percentages of the welds were decreased for increase of the CO2 in shielding gas mixtures.

1 Introduction

Flux cored arc welding (FCAW) has received significant attention among welders nowadays because of its advantages like easy workability and efficiency. It is suitable for mechanization and robotization and easy for applying thus providing speedy work during welding process of sheets having high thickness. It is a fusion welding process in which coalescence is produced from an arc between the work and a continuously fed filler metal electrode. The electrode core contains alloying elements that modify the molten weld metal, deoxidizers, scavenger elements that remove extra dissolved gases, stabilizers, slag forming elements and flux materials and from literatures it is evident that the use of flux wire over solid wire is more beneficial [1].

The 316L (N) austenitic stainless steel is widely used in exhaust manifolds, furnace parts, heat exchangers, jet engine parts, nuclear industry etc. The heat affected zone (HAZ) of austenitic stainless steels containing more than 0.05% C can be susceptible to a form of inter-granular corrosion called weld decay. Weld decay in austenitic stainless steels is caused by precipitation of Cr carbide at grain boundaries, which is called sensitization. Typically, the Cr carbide is Cr-enriched M23C6, in which M represents Cr and some small amount of Fe. Within the sensitization temperature range carbon atoms rapidly diffuse to grain boundaries, where they combine with Cr to form Cr carbide, so less carbon in the range of 0.03 maximum is used in 316L material [2]. Austenitic stainless steels find applications due to excellent corrosion resistance in normal atmospheres and in a wide range of corrosive media. Type 316 steels containing 2–3% molybdenum show better general corrosion resistance as in chloride medium to pitting corrosion [3]. In 316L (N) nitrogen is added within the range of 0.06–0.08%.

The shielding gas is one of the key factors which affects the microstructure and mechanical properties of the welds. A mixture of carbon dioxide and argon is widely used as the shielding gas for FCAW process [4,6]. The percentage of carbon dioxide gas has varied from the different levels with different heat input and the effects of the welds were investigated by Yilmaz and Tümer [5]. Aloraier et al. [7] has proposed that no post weld heat treatment required for FCAW process. The welding parameters that affect weld penetration were studied by Mostafa and Khajavi [8]. Erdal Karadeniz et al. [9] studied the effect of process parameters on penetration in gas metal arc welding processes. Arivazhagan et al. [10] studied the influence of shielding gas composition on toughness of flux-cored arc weld of modified 9Cr–1Mo (P91) steel. Mohamad Ebrahimnia et al. [11] studied the effect of shielding gas composition on the mechanical weld properties of steel ST 37-2 in gas metal arc welding. In this study the influence of variation in the shielding gas composition on the weld properties of the steel ST 37-2 was investigated. Kang et al. [12] investigated the effect of alternate supply of shielding gases in austenite stainless steel GTA welding with a mixing supply of shielding gas and found that it cannot only increase the welding quality, but also reduce the energy by 20% and the emission rate of fume. To improve the efficiency of FCAW welding process the effect of carbon dioxide on the weld quality must be known.

تأثیر حالت تغییر شکل گرم بر تغییر ریزساختار فولاد ضد زنگ دوتایی بدون چربی 2101

Effect of hot deformation mode on the microstructure evolution of lean duplex stainless steel 2101

چکیده

1. مقدمه

2. روند آزمایشی

3. نتایج

3.1 مشخصات منحنی جریان

3.2 تغییر میکروساختار

3.3 بافت کریستالوگرافی

4. بحث

4.1 تغییر میکروساختاری فاز فریتی

4.2 تغییر میکروساختار فاز آستنیتی

4.3 تغییرشکل تراکم پذیر دوفازی و حالات تغییرشکل متفاوت

4.4 تغییر بافت کریستالوگرافی

5. نتیجه گیری

چکیده

تغییر میکروساختار و بافت کریستالوگرافی فولاد ضدزنگ دوپلکس ضعیف 2101 (LDX 2101) طی متراکم‌سازیِ گرم تک¬گذر و چندگذر به وسیله پراش الکترون های برگشتی (EBSD) مطالعه شد. مشخصات منحنی جریان LDX 2101 به وسیله رفتارهای اتصال تغییر میکروساختار در فازهای آستنیتی و فریتی تفسیر شد. نرم شدن دوفاز طی کرنش، با تبلور مجدد دینامیکی پیوسته به وسیله تبدیل تدریجی مرزدانه ها با زاویه کوچک به مرزدانه ها با زاویه بزرگ و بدون تغییر در نسبت فاز ایجاد می¬شود. بافتهای متراکم‌سازی گرم فازهای تشکیل دهنده نشان میدهد که بافت نوع برنجی که در مواد مکعبی مراکز وجوه پر با انرژی گسلش انباشتی، به صورت عادی وجود دارد، در فاز آستنیتی ایجاد می شود و بافت مکعبی چرخشی در فاز فریتی ایجاد می شود. تفاوت در ویژگی های میکروساختارها و تغییر بافتی تحت حالات تغییرشکل گرم متفاوت را می توان با تفاوت در مکانیزم های نرم شدن توضیح داد.

1- مقدمه 

فولاد ضدزنگ دوپلکس (DSS) به وسیله ساختار فاز دوتایی شامل مخلوطی از فازهای فریت و آستنیت مشخص میشود. DSS به دلیل ویژگیهای مکانیکی و عملکرد خوردگی عالی، کاربرد بسیاری در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، هسته ای، دریایی و کاغذسازی دارد. 

DSS را می توان به وسیله روندهای مختلف مانند ریخته گری، آهنگری، اکستروژن یا نورد، فرآوری کرد. این روندها معمولا در دمای بالا انجام می شوند که DSS هنوز بافت دوپلکس دارد. اما ضرایب رفتار تغییرشکل حرارتی متفاوت هر فاز تشکیل دهنده (آستنیت یا فریت) تحت تاثیر حضور فاز دیگر در شرایط گرم کاری هستند که باعث ترک خوردگی در لبه یا پرداخت سطحی نامناسب می شود. 

5- نتیجه گیری 

LDX 2101 تحت تغییرشکل گرم در حالات تغیرشکل متفاوت قرار گرفت. تغییر میکروساختار و مشخصات بافت کریستالوگرافی با استفاده از روش EBSD مطالعه شدند. این نتیجه گیری ها به دست آمدند: 

1) طی متراکم سازی گرم، با بیشتر شدن کاهش، مورفولوژی فاز آستنیتی از ساختار با محورهای موازی به ساختار نوار طویل تغییر کرد و مرزدانه های   به تدریج ناپدید شدند. کسرهای حجمی آستنیت و فریت که در ابتدا تقریبا برابر بودند، بدون تغییر باقی ماندند و تبلور مجدد دینامیکی پیوسته در فازهای فریت و آستنیت اتفاق افتاد. 

Abstract

Microstructure and crystallographic texture evolution of lean duplex stainless steel 2101 (LDX 2101) during single- and multi-pass hot compressions were studied by electron backscatter diffraction (EBSD). The flow curve characteristics of LDX 2101 were interpreted by coupling behaviors of the microstructure evolution in austenitic and ferric phases. The softening of both the phases during straining is caused by continuous dynamic recrystallization by the gradual transformation of low-angle grain boundaries into high-angle grain boundaries, without obvious changes in the phase ratio. The hot compression textures of the constituent phases show that the brass-type texture, which is typical of face-centered cubic materials with low stacking fault energy, is developed in the austenitic phase, and the rotated-cube texture is developed in the ferric phase. The differences in the microstructures and texture evolution features under different hot deformation modes can be explained by the differences in softening mechanisms.

1- Introduction

Duplex stainless steel (DSS) is characterized by a dual phase structure comprising a mixture of ferric and austenitic phases. DSS is increasingly employed in chemical, petrochemical, nuclear, marine, and paper industries primarily because of its excellent mechanical properties and corrosion performance [1].

DSS can be processed through different procedures, such as casting, forging, extrusion or rolling. These procedures are usually performed at high temperatures where the DSS still possesses a duplex structure. However, the different thermal deformation behavior coefficients of each constituent phase (austenite or ferrite) are considerably affected by the presence of the other phase under hot working conditions, which leads to edge cracks or inappropriate surface finish [2].

5- Conclusions

LDX 2101 was subjected to hot deformation under different deformation modes. The evolution of microstructure and crystallographic texture characteristics was studied using the EBSD technique. The following conclusions were drawn.

(1) During hot compression, as the reduction increased, the morphology of the austenitic phase changed from equiaxed to elongated ribbon structure, and the original ∑3 grain boundaries gradually disappeared. The starting approximately equal volume fractions of austenite and ferrite remained unchanged, and typical continuous dynamic recrystallization occurred in both ferric and austenitic phases.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تأثیر حالت تغییر شکل گرم بر تغییر ریزساختار فولاد ضد زنگ دوتایی بدون چربی 2101

Effect of hot deformation mode on the microstructure evolution of lean duplex stainless steel 2101

بررسی رفتار تغییر شکل گرم فولاد ضد زنگ دوتایی 00Cr23Ni4N تحت فشار کرنش متوسط

Investigation on hot deformation behavior of 00Cr23Ni4N duplex stainless steel under medium–high strain rates

چکیده

1. مقدمه

2. مواد و روش ها

3. نتایج و بحث

3.1 تنش های جریان

3.2 مشخصات انرژی فعالسازی و پارامتر Z

3.3 نقشه فرآوری و میکروساختار

4. نتیجه گیری

چکیده

رفتارِ تغییرشکلِ گرم فولاد ضدزنگ دوپلکس 00Gr23Ni4N تحت نرخ کرنش متوسط-زیاد (s-150-5) با استفاده از پارامتر زنر-هولمن و نقشه های فرآوری، که مبتنی بر آزمایشات تراکم در دماهای متغیر از 900 تا 1150 درجه سانتیگراد است، آنالیز شده است. نتایج، تاثیر قابل توجه نرخ کرنش زیاد و دمای زیاد را بر رفتار تغییرشکل گرم فولاد ضدزنگ دوپلکس 00Gr23Ni4N نشان می دهند. معادله سینوسی هذلولی کلاسیک برای مشخص کردن روابط بین تنش اوج، نرخ کرنش و دمای تغییرشکل به کار می رود، که در آن انرژی فعالسازی Q و توان تنش n به ترتیب kj/mol263.4 و 2.6 هستند. پارامترهای زنر-هولمن در دمای کم و زیاد به ترتیب برای منعکس کردن تغییرات میکروساختاری محاسبه می شوند. بر اساس نقشه فرآوری به دست آمده، شرایط گرم کاری ایده آل برای فرآوری تجاری در دامنه دمایی بین 1075 و 1150 درجه سانتیگراد با نرخ کرنش 10 تا s-130 است. تحت این شرایط، می توان تبلور مجدد دینامیک فریت و آستنیت را به دست آورد و پارامتر زنر-هولمن معادل، نسبتا کم است. به علاوه، محدوده های ناپایدار به وسیله نقشه فرآوری مشخص می شوند.

1- مقدمه 

فولاد ضدزنگ دوپلکس به دلیل ترکیب استحکام عالی و سفتی زیاد، جوش پذیری خوب با مقاومت زیاد در شرایط کاری بحرانی، کاربرد گسترده ای در زمینه های مختلف داشته است، از جمله پالایش نفت، ساخت کاغذ و صنایع اقیانوسی. این ویژگی های خوب فولاد ضدزنگ دوپلکس وابسته به میکروساختار دو مرحله ای است که از مقدار تقریبا برابر آستنیت و فریت تشکیل می شود. بنابراین، عملکرد عالی و میکروساختار خاص، فولاد ضدزنگ دوپلکس را به گروهی خاص در همه فولادهای ضدزنگ تبدیل کرده است. 

4- نتیجه گیری 

رفتار تغییرشکل گرم فولاد ضدزنگ دوپلکس 00Cr23Ni4N تحت نرخ های کرنش متوسط-زیاد در تراکم در دماهای 900 تا 1150 درجه سانتیگراد مطالعه شد. این نتایج به دست آمدند: 

1) می توان معادله سینوسی هذلولی کلاسیک را برای توصیف رابطه بین تنش اوج، نرخ کرنش و دمای تغییرشکل به کار برد که در آن میانگین انرژی فعالسازی Q و n به ترتیب kJ/mol263.4 و 2.6 هستند. 

2) هرچه پارامتر Z کمتر باشد، تنش جریان کمتر است، انرژی فعالسازی کمتر است و بنابراین تبلور مجدد دینامیک راحت تر اتفاق می افتد. 

Abstract

The hot deformation behavior of 00Cr23Ni4N duplex stainless steel under medium–high strain rates (5–50 s− 1) has been analyzed using the Zener–Hollomon parameter and processing maps, which is based on compression tests made at temperatures ranging from 900 to 1150 °C. The results display the significant influence of high strain rate and high temperature on hot deformation behavior of 00Cr23Ni4N duplex stainless steel. A classical hyperbolic sine equation is applied to reveal the relations between the peak stress, strain rate and deformation temperature, in which the activation energy, Q and stress exponent, n are 263.4 kJ/mol and 2.6, respectively. The Zener–Hollomon parameters at low and high temperatures are calculated respectively to reflect the microstructural evolutions. Based on the processing map obtained, an ideal hot working condition for commercial processing is in the temperature range between 1075 and 1150 °C with a strain rate of 10 to 30 s− 1. Under such condition, both ferrite and austenite dynamic re-crystallizations can be obtained and the corresponding Zener–Hollomon parameter is relatively low. Furthermore, the unstable domains are indicated by the processing map.

1- Introduction

Due to the excellent combination of high strength and toughness, good weldability with superior resistance under critical working conditions, duplex stainless steel has been widely used in diverse fields, such as petroleum refining, paper manufacturing and ocean industries etc. [1–3]. Such good properties of duplex stainless steel rely on a two-phase microstructure comprised by approximately equal amounts of austenite and ferrite [4]. Therefore, the high performance and special microstructures have made duplex stainless steel a special class in all stainless steels.

4- Conclusions

The hot deformation behavior of 00Cr23Ni4N duplex stainless steel under medium–high strain rates is studied in compression at temperatures from 900 to 1150 °C. Below is the results obtained:

(1) The classical hyperbolic sine equation can be adopted to describe the relationship among the peak stress, strain rate and deformation temperature, in which the mean activation energy, Q and n are 263.4 kJ/mol and 2.6 respectively.

(2) The lower the Z parameter, the lower the flow stress, the lower the activation energy and the more easily the dynamic re-crystallization may occur.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی رفتار تغییر شکل گرم فولاد ضد زنگ دوتایی 00Cr23Ni4N تحت فشار کرنش متوسط

Investigation on hot deformation behavior of 00Cr23Ni4N duplex stainless steel under medium–high strain rates

پوششهای زیستی روی ایمپلنت های فولاد ضد زنگ 316L

BIOACTIVE COATINGS ON 316L STAINLESS STEEL IMPLANTS

چکیده

مقدمه

مواد و روش ها

نتایج و بحث

نتایج

چکیده

پوشش های زیست فعال بر روی ایمپلنت های فلزی اتصال بین پروتز و بافت استخوانی را تسهیل می کند، و پایداری طولانی مدت و یکپارچگی ایمپلنت را افزایش می دهد. متن این مقاله اشاره به این دارد که تکنولوژی های رایج پوشش دهی، چسبندگی کافی پوشش بر روی ایمپلنت را فراهم می کند. یک برنامه ی پردازش، توسعه داده شد که واکنش ها را به حداقل رسانده و پوشش های نازکی را بر روی زیر لایه تولید می کند. هیدروکسی آپاتیت و پوشش-های کلسیم فسفات دوفازی (ترکیبی از هیدروکسی آپاتیت و تری کلسیم فسفات) بر روی ایمپلنت استینس استیل 316L با استفاده از یک روش پوشش دهی غوطه وری (dip-coating method) ساده، اعمال شد. قبل از پوشش دهی سطوح زیر لایه غیر فعال بودند. ایمپلنت های پوشش داده شده با روش غوطه وری در مرحله بعد در دماهای مناسب برای ایجاد چسبندگی پوشش با زیر لایه تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. ایمپلنت های پوشش داده شده با استفاده از تفرق اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون چسبندگی مشخصه-یابی شدند. نتایج نشان می دهد که پوشش های هیدروکسی آپاتیت پوشش داده شده به روش غوطه وری و پوشش-های دو فازی با ضخامت حدود 5-7 میکرون به شدت به زیر لایه های استینس استیل 316L می چسبند.

مقدمه

علاقه قابل توجهی به هیدروکسی آپاتیت زیست فعال به خاطر شباهت شیمیایی آن به مواد معدنی کلسیم فسفات در بافت سخت بیولوژیکی، و توانایی آن در تشکیل یک پیوند قوی با استخوان وجود دارد (1). اما چقرمگی (تافنس) شکست سرامیک های هیدروکسی آپاتیت از مقدار حدود 1 Mpa.m1/2 تجاوز نمی کند. بنابراین مواد سرامیکی هیدروکسی آپاتیت نمی توانند به عنوان ایمپلنت هایی تحت شرایط بارگذاری زیاد و سنگین از قبیل استخوان و دندان مصنوعی استفاده شوند. ایمپلنت های فلزی (استینس استیل 316L، تیتانیوم، Ti-6Al-4V و غیره) استحکام و تافنس شکست بالایی داشته، اما توانایی تشکیل پیوند با بافت استخوانی بسیار پایینی دارند. به منظور دستیابی به زیست فعالی و مواد مستحکم، تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی یک ایمپلنت با خواص مکانیکی خوب به عنوان یک رویکرد مناسب در نظر گرفته شده است. هنگامیکه انعطاف پذیری ایمپلنت مورد نظر است، کلسیم فسفات دو فازی ترجیح داده می شود.

نتایج

a) پوشش دهی غوطه وری یک روش ساده برای تولید پوشش هیدروکسی آپاتیت و کلسیم فسفات دوفازی بر روی زیرلایه های استینس استیل است.

b) پوشش متراکم و بدون هیچ گونه شکستی می تواند چسبندگی با زیرلایه را بهبود بخشیده و همچنین به عنوان یک لایه مانع بین سطح ایمپلنت و سیالات بدن عمل کند.

c) با استفاده از روش پوشش دهی غوطه وری، امکان بدست آوردن یک پوشش بسیار نازک با ضخامت 5-10 میکرومتر برای هردو پوشش هیدروکسی آپاتیت و کلسیم فسفات دوفازی بر روی استینس استیل 316L ممکن است.

Abstract

Bioactive coatings on metallic implants facilitate joining between the prosthesis and the osseous tissue, and increase the long-term stability and integrity of the implant. Literature suggests that current coating techniques provide inadequate adherence of the coating to the implants. A processing schedule was developed that minimizes reactions and produces thin coatings with the substrate. Hydroxyapatite and biphasic calcium phosphate (combination of hydroxyapatite and tri-calcium phosphate) coatings were carried out on 316L stainless steel implant material by a simple dip-coating method. Prior to the coating the substrate surfaces were passivated. The dip-coated implant materials were subsequently heat treated at appropriate temperatures for improving coating adhesion to the substrate. The coated implant materials have been characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and adhesion test. The results show that the dip coated hydroxyapatite and biphasic coatings of thickness of about 5-7 micron strongly attach to the 316L stainless steel substrates.

Introduction

Bioactive hydroxyapatite has a substantial interest because of its chemical similarity to the calcium phosphate minerals in biological hard tissue, and its ability to form a strong chemical bond with bone1. But the fracture toughness of the hydroxyapatite ceramics does not exceed the value of about 1 Mpa.m1/2. Therefore, the hydroxyapatite ceramic materials cannot be used as heavy-loaded implants, such as artificial bone or teeth. Metallic implants (316L stainless steel, titanium, Ti-6Al-4V, etc.) are having high strength and fracture toughness, but their bonding ability to bone tissue is very low. In order to obtain bioactive and strong materials, the formation of hydroxyaptite on an implant with good mechanical properties is considered a good approach. Biphasic calcium phosphate coating is preferred when implant resorbability is desired.

Conclusions

a) Dip coating is a simple method to produce hydroxyapatite or biphasic calcium phosphate coating on stainless steel substrates.

b) The dense, fracture free coating can improve adhesion with the substrate and also acts as barrier layer between implant surface and body fluids.

c) By dip-coating method, its possible to obtain a very thin coating of thickness 5-10 (m for both hydroxyapatite and biphasic calcium phosphate coatings on 316L stainless steel.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پوششهای زیستی روی ایمپلنت های فولاد ضد زنگ 316L

BIOACTIVE COATINGS ON 316L STAINLESS STEEL IMPLANTS