Metallurgy Commons^™

Oxide Inclusion Evolution And Factors That Influence Their Size And Morphology, Obinna M. Adaba

Doctoral Dissertations

"The evolution of oxide inclusion size distribution and the shape of the distribution during steelmaking and casting and the process variables that influence the inclusion characteristics at different stages were investigated and documented. A statistical method for transforming the 2D size distribution to their actual 3D distributions and the application of a kinetic model to determine nucleation and growth mechanisms were tested. Finally, laboratory experiments were performed to study the effects of preexisting inclusions, steel active oxygen content, and supersaturation on the size and morphology of Al₂O₃ inclusions.

The inclusion size, composition, and morphology following steel deoxidation …

Development Of Stage-I Tempered High Strength Cast Steel For Ground Engaging Tools, Viraj Ashok Athavale

Doctoral Dissertations

"Ground Engaging Tools (GET) are the expendable replacement parts used in heavy machinery used with mining or construction equipment. GET’s protect the expensive machine components from the wear and tear found common in high-impact or high-abrasion environments. The goal of this project is to develop advanced next-generation alloy choices that outperforms the existing GET materials. A method of predicting tempered hardness of mixed microstructures was formulated. Using this model, two alloy series viz. Cr-Ni-Mo and Mn-Si-Mo-V were proposed and experimented with the goal of obtaining a high strength and impact resistant cast steel. Cast iterations of Cr-Ni-Mo alloy series were …

Ignition Of A Plasma Discharge Inside An Electrodeless Chamber: Methods And Characteristics, Mounir Laroussi

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

In this paper the generation and diagnostics of a reduced pressure (300 mTorr to 3 Torr) plasma generated inside an electrodeless containment vessel/chamber are presented. The plasma is ignited by a guided ionization wave emitted by a low temperature pulsed plasma jet. The diagnostics techniques include Intensified Charge Coupled Device (ICCD) imaging, emission spectroscopy, and Langmuir probe. The reduced-pressure discharge parameters measured are the magnitude of the electric field, the plasma electron number density and temperature, and discharge expansion speed.

Microstructural Evaluation Of Aluminium Alloy A365 T6 In Machining Operation, Bankole I. Oladapo, S. Abolfazl Zahedi, Francis T. Omigbodun, Edwin A. Oshin, Victor A. Adebiyi, Olaoluwa B. Malachi

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

The optimum cutting parameters such as cutting depth, feed rate, cutting speed and magnitude of the cutting force for A356 T6 was determined concerning the microstructural detail of the material. Novel test analyses were carried out, which include mechanical evaluation of the materials for density, glass transition temperature, tensile and compression stress, frequency analysis and optimisation as well as the functional analytic behaviour of the samples. The further analytical structure of the particle was performed, evaluating the surface luminance structure and the profile structure. The cross-sectional filter profile of the sample was extracted, and analyses of Firestone curve for the …

ผลของการเติมโคบอลต์และนิกเกิลในโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิลเกรดจีทีดี-111 ที่เติมอะลูมิเนียม 1% โดยน้ำหนัก และเตรียมด้วยกรรมวิธีการหลอมแบบอาร์ค ต่อโครงสร้างจุลภาคและความเสถียรของเฟสแกมมาไพรม์, นภัส เกียรติวิศาลกิจ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษาผลของการเติมโคบอลต์และนิกเกิลต่อโครงสร้างจุลภาคหลังจากชิ้นงานผ่านการทำกรรมวิธีทางความร้อนและการจำลองการใช้งานจริงที่อุณหภูมิสูง ในโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิลเกรดจีทีดี-111 ที่เติมอะลูมิเนียมเพิ่ม 1% โดยน้ำหนัก รวมทั้งการเติมโคบอลต์และนิกเกิลในปริมาณที่แตกต่างกัน พบว่าหลังจากชิ้นงานผ่านการทำกรรมวิธีทางความร้อน อนุภาคแกมมาไพรม์มีรูปร่างเป็นลูกบาศก์มากขึ้นและมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อปริมาณอะลูมิเนียมเพิ่มขึ้น 1% โดยน้ำหนัก ในขณะที่ขนาดของอนุภาคแกมมาไพรม์จะลดลงเมื่อปริมาณโคบอลต์เพิ่มขึ้น หลังจากชิ้นงานผ่านการจำลองการใช้งานจริงที่อุณหภูมิ 900 และ 1000 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 400 ชั่วโมง พบว่าอนุภาคแกมมาไพรม์มีขนาดที่โตขึ้น เมื่อเทียบกับอนุภาคแกมมาไพรม์ที่เกิดขึ้นหลังจากการทำกรรมวิธีทางความร้อนค่อนข้างมาก อีกทั้งอนุภาคแกมมาไพรม์จะเปลี่ยนรูปร่างจากลูกบาศก์เป็นทรงกลมมากขึ้น และอนุภาคจะมีอัตราการโตที่ช้าลงเมื่อปริมาณโคบอลต์เพิ่มขึ้นและนิกเกิลลดลง นอกจากนี้การเติมโคบอลต์ยังช่วยลดการเชื่อมกันของอนุภาคแกมมาไพรม์ที่อยู่ใกล้เคียงกันอีกด้วย โดยยังพบว่าอนุภาคแกมมาไพรม์ในชิ้นงานที่มีปริมาณโคบอลต์มากกว่า 13.06% โดยน้ำหนัก ยังคงพยายามที่จะรักษาความเป็นลูกบาศก์เอาไว้ หลังจากชิ้นงานผ่านการจำลองการใช้งานจริงที่อุณหภูมิ 1000 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 400 ชั่วโมง

ผลของการเติมซิลิคอนในกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผงต่อชั้นเคลือบบนเหล็ก, บวรรัตน์ เอมทิพย์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กระบวนการอะลูมิไนซิงเป็นวิธีการปรับปรุงผิวชิ้นงานที่รู้จักกันดี โดยการสร้างชั้นเคลือบอะลูมิไนด์ เช่น นิกเกิลอะลูมิไนด์ (NixAly) บนนิกเกิลอัลลอยด์ (nick alloys) และเหล็กอะลูมิไนด์ (FexAly) บนเหล็กกล้า (steel) โดยชั้นเคลือบอะลูมิไนด์สามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันให้แก่ชิ้นงานได้โดยการเป็นแหล่งที่มาของอะลูมิเนียมในการเกิดชั้นอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาเกี่ยวกับการเติมซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ในกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผงบนชิ้นงานเหล็ก (Fe 99.45 wt.%) เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันแก่ชิ้นงาน โดยเติมซิลิคอนไดออกไซด์ในสองอัญรูปได้แก่ ควอตซ์ (Quartz) และแกลบ (Rice Husk Ash: RHA) กระบวนการอะลูมิไนซิงทำที่อุณหภูมิ 1000°C เป็นเวลา 2.25 ชั่วโมง เติมซิลิคอนไดออกไซด์ 9, 13.5 และ 18 wt.% และทดสอบออกซิเดชันที่อุณหภูมิ 1000°C เป็นเวลารวม 200 ชั่วโมง นำชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการอะลูมิไนซิงมาวิเคราะห์เฟสที่เกิดขึ้นของชั้นเคลือบโดยเทคนิค X-ray diffractometer (GIXD), วิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของชิ้นงานและความหนาของชั้นเคลือบด้วยกล้องจุลทรรศน์แสง (Optical microscope), วิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคและปริมาณธาตุในชั้นเคลือบด้วย Scanning Electron Microscope (SEM) และ energy dispersive spectroscope (EDS) ชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการอะลูมิไนซิงโดยเติมควอตซ์และแกลบสามารถสร้างชั้นเคลือบเหล็กอะลูมิไนด์ได้ ชิ้นงานที่เติมควอตซ์มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีกว่าชิ้นงานอะลูมิไนซิงในช่วง 150 ชั่วโมงแรก และดีกว่าชิ้นงานที่เติมแกลบ โดยชิ้นงานที่เติมควอตซ์น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นในช่วงแรก 0 – 40 ชั่วโมง มาจากการโตของอะลูมิเนียมออกไซด์ ทำให้อัตราการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักต่ำกว่าชิ้นงานที่เติมแกลบ จากนั้นทั้งชิ้นงานที่เติมควอตซ์และแกลบพบว่าน้ำหนักจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นผลมาจากข้อบกพร่อง (defect) ในชั้นเคลือบ

การโตแบบหลายชั้นในกระบวนการอะลูมิไนซิงของนิกเกิลบริสุทธิ์ที่ปรับปรุงด้วยซิลิคอน, ปรเมศวร์ เดชธรรมรงค์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วัสดุนิกเกิลและโลหะผสมนิกเกิลมักเกิดปัญหาในการใช้งานที่อุณหภูมิสูงจากออกซิเดชั่นจึงมีการทำอะลูมิไนซิงเพื่อปกป้องผิวของวัสดุ โดยอะลูมิไนซิงคือกระบวนการในการปรับปรุงผิวด้วยการเพิ่มอะลูมิเนียมเข้าไปยังชิ้นงานเพื่อสร้างชั้นสารประกอบขึ้น ซึ่งกระบวนการดังกล่าวถูกควบคุมด้วยวิธีการแพร่ดังนั้นการโตของชั้นสารประกอบจึงแปรผันกับอุณหภูมิและเวลา ในการประมาณค่าความหนาของชั้นสารประกอบที่เกิดขึ้นหนึ่งในตัวแปรที่สำคัญคือค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของตัวแพร่ซึ่งขึ้นอยู่กับสัดส่วนทางเคมีของเนื้อพื้นในวัสดุ งานวิจัยจึงพัฒนาแบบจำลองที่ใช้ในการประมาณค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ด้วยระเบียบวิธีผลต่างสืบเนื่อง เพื่อศึกษาถึงกลไกการโตของชั้นสารประกอบโดยมีสมมุติฐานข้างต้นดังนี้ ก. มีเพียงการแพร่เข้าของอะลูมิเนียมเท่านั้นและไม่มีการแพร่ออก ข. ค่าความเข้มข้นที่ผิวและรอยต่อเฟสมีค่าคงที่และคำนวณจากแผนภูมิเฟส โดยงานวิจัยได้มีการรตรวจสอบความแม่นยำของแบบจำลองด้วยการเปรียบเทียบความหนาของชั้นสารประกอบที่ได้จากแบบจำลองในการทำอะลูมิไนซิงบนชิ้นงานนิกโครมโดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่เดียวกันซึ่งให้ผลไปในทิศทางเดียวกัน จากนั้นจึงปรับใช้แบบจำลองในการประมาณค่าสัมประสิทธิ์การแพร่แบบตัวแพร่ 1 ชนิดของอะลูมิเนียมในชิ้นงาน Inconel 738 และในชิ้นงาน Haynes 214 และแบบตัวแพร่ 2 ชนิดโดยมีอะลูมิเนียมและซิลิคอนเป็นตัวแพร่ในชิ้นงานนิกเกิลบริสุทธิ์ ซึ่งในกรณีของตัวแพร่แบบ 1 ชนิดพบว่า frequency factor (D0) และ activation energy (Q) ของอะลูมิเนียมในชิ้นงาน Inconel 738 ในช่วงอุณหภูมิ มีค่าเท่ากับ 4.10×10-5 m2·s-1 และ 144.7 kJ∙mol-1 ตามลำดับและในกรณีของชิ้นงาน Haynes 214 มีค่าของ D0 และ Q เท่ากับ 4.73×10-5 m2·s-1 และ 142.5 kJ∙mol-1 และในส่วนของการแพร่แบบ 2 ชนิดพบว่ามีค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ดังนี้ DAl/NI2Al3 = 3.5 × 10-11 m2∙s-1 DAl/NIAl = 1.2 × 10-13 m2∙s-1 DSi/NI2Al3 = 3.5 × 10-11 m2∙s-1 และ DSi/NIAl = 1.0 × 10-14 m2∙s-1

ผลของการเติมโคบอลต์ และนิกเกิลในโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิลเกรดอินโคเนล 738 ที่มีการเติมอะลูมิเนียมเพิ่ม 1% โดยน้ำหนัก ด้วยกระบวนการหลอมแบบอาร์ค ต่อโครงสร้างจุลภาค และความเสถียรของเฟสแกมมาไพรม์, วิชชเวศร์ ก่อธรรมนิเวศน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยฉบับนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาผลของการเติมธาตุนิกเกิล และโคบอลต์ ในปริมาณที่แตกต่างกันในโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิลเกรดอินโคเนล 738 ที่เติมอะลูมิเนียมเพิ่ม 1% โดยน้ำหนัก และหลอมละลายแบบอาร์กสุญญากาศ ผลการทดลองที่ได้หลังจากชิ้นงานผ่านกรรมวิธีทางความร้อนมาตรฐาน ซึ่งประกอบด้วยการทำละลาย ที่อุณหภูมิ 1175oC เป็นเวลา 4 ชั่วโมง และ การบ่มแข็ง ที่อุณหภูมิ 845oC เป็นเวลา 24 ชั่วโมง แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มธาตุผสมนิกเกิล ลงในโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิลจะเป็นการเพิ่มความเสถียรของโครงสร้างพื้น รวมทั้งนิกเกิลยังเป็นธาตุหลักที่ใช้ในการ สร้างอนุภาคแกมมาไพรม์ อีกด้วย ในขณะที่การเพิ่มธาตุผสมโคบอลต์ ส่งผลให้อัตราการโตของอนุภาคแกมมาไพรม์ลดลง โดยหลังการจำลองการใช้งานที่อุณหภูมิ 900oC เป็นเวลา 400 ชั่วโมง ชิ้นงานที่มีการเติมธาตุผสมโคบอลต์ 6 %โดยน้ำหนัก จะมีขนาดอนุภาคแกมมาไพรม์เล็กที่สุดคือขนาด 0.086 ตารางไมครอน และหลังจำลองการใช้งานที่อุณหภูมิ 1000oC เป็นเวลา 400 ชั่วโมง ชิ้นงานที่มีการเติมธาตุผสมโคบอลต์ 4.5 %โดยน้ำหนัก จะมีขนาดอนุภาคแกมมาไพรม์เล็กที่สุดคือขนาด 1.041 ตารางไมครอน นอกจากนี้ยังพบว่าตัวอย่างที่มีการเพิ่มธาตุผสมอะลูมิเนียม 1% โดยน้ำหนัก จะมีอัตราการโตของอนุภาคไพรม์ ทั้งกรณีหลังจำลองการใช้งานที่อุณหภูมิ 900oC เป็นเวลา 400 ชั่วโมง และกรณีหลังการจำลองการใช้งานที่อุณหภูมิ 1000oC เป็นเวลา 400 ชั่วโมง มีค่ามากกว่า ชิ้นงานที่ไม่มีการเติม ธาตุผสมอะลูมิเนียมเพิ่ม

Effect Of Zirconium On Physical Properties And Corrosion Resistance Of Chromium And Chromium Nitride Films, Kumpon Leelaruedee

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Corrosion is a common phenomenon which usually undergoes on metal surface leading to structural failure. Consequently, this topic has attracted many researchers to look for ways to prevent corrosion and extend lifetime of service. Coating with chromium (Cr) or chromium nitride (CrN) is the one popular technique, given the high corrosion resistance and obviating whole part replacement. However, the conventional film’s properties might not provide enough resistance for using in some severe environments. Tailoring structure to amorphous is usually considered for improve corrosion resistance. Thin amorphous featureless of CrZr-film was successfully fabricated by magnetron co-sputtering. The suitable composition (46 %at.Zr) …

Preparation Of Ag-Cnts And Ag-Graphene Nanocomposite And Their Combination With Mno2 Bath Deposition For Flexible Supercapacitor Development., Norawich Keawploy

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Nowadays, researchers have made great efforts on the development of flexible and light weight energy storage devices for their practical applications and the advancement of modern electronic devices. Owing to the promising feathers of high specific power, high rate capability, and long-term cycling life, the supercapacitors (SCs) are considered as highly suitable for various flexible applications. In general, the carbon-based nanomaterials such as carbon nanotubes and graphene nanosheets, exhibit good supercapacitor performance. Manganese dioxide (MnO2) are widely studied for pseudocapacitors owing to their high specific capacitance, high power, and energy density. Thus, MnO2 was applied to increase the supercapacitor performance …

Metallic Systems At The Nano And Micro Scale: Bimetallic Nanoparticles As Catalysts And Mcraly Bond Coats In Thermal Barrier Coatings, Kenneth Kane

Theses and Dissertations

The dissertation is split into two parts. The first part will be focused on changes in material properties found at the nanoscale, as miscibility and electronic structure can change significantly with size. The formation of classically-immiscible bimetallic nanoparticles (BNPs) becomes favorable at the nanoscale and novel catalytic properties can emerge from the bimetallic alloying. The formation of alloyed and non-alloyed BNPs is achieved through pulse laser ablation (PLA) and a significant increase in catalytic activity is observed for both. Recently discovered, the increased activity in the non-alloyed BNPs, deemed multicomponent photocatalysis, is examined and the proposed mechanism discussed. The second …

An Investigation Into The Prediction Of Double-Skin Penetration Within Chromite Molds And Cores In Heavy Section Steel Casting Using Process Simulation Software, Nathaniel Bryant

Dissertations and Theses @ UNI

This investigation was conducted in response to a commercial steel foundry approaching the University of Northern Iowa for assistance with a recurring defect they experienced on a production casting. The defect was described as a mass of metal that penetrated and consumed the interstices of their chromite molds and cores, and it was determined to consist of fayalite. After an extensive literature review, it was concluded that the foundry experienced the double-skin defect, a niche quality issue that most commonly occurs in heavy-section steel casting with chromite molding materials

After it was determined that the double-skin defect was occurring, a …