The lost foam casting process was used to fabricate Al-Si-Mg cast specimens, and the effects of the chemical composition and process variables on the tensile properties and the mold filling ability were investigated. Some porosity formation was observed in thick sections of the casting and better tensile properties were obtained for thin sections, presumably because of their lower porosity and the higher cooling rate. Tensile properties were not clearly enhanced by grain refining treatment with Ti; however, the elongation was significantly improved by Sr modification of the Al-Si-Mg alloy. The mold filling distance was generally proportional to the pouring temperature of the melt, and the distance was also increased by the addition of Ti.
Mouayed H.Z., Al-Toki;Wael Najm, Abdullah;RidhaA., Ahmed;Nadhim M., Faleh;Raad M., Fenjan
Steel and Composite Structures
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v.45
no.6
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pp.831-837
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2022
Numerical investigation on dynamic characteristics of sandwich plates under periodic and thermal loads has been presented by assuming that the plate has three layers which are a foam core and two skins. The foam core made of Aluminum has porosities with uniform and graded dispersions. The sandwich plate has been supposed to be affected by periodical compressive loads. Also, temperature variation causes uniform thermal load. The formulation has been established based upon a higher-order plate theory and Ritz method has been used to solve the equations of motion. The stability boundaries have also been obtained performing Bolotin's method. It will be indicated that stability boundaries of the sandwich plate depend on periodical load parameters, porosities, skin thickness and temperature.
The pore formation characteristic of Mg alloy during Lost Foam Casting(LFC) was investigated with reduced pressure test and real casting, which was compared with the results of previous work for Al alloy. Cast Mg alloys in LFC had much lower porosities in comparison with those of Al alloys. Also, the proper pouring temperature gave the minimum porosity like Al alloy although it was higher than that of Al alloys due to the worse fluidity of Mg alloy. The pore formation mechanism of Mg alloy in LFC was similar to that of AI alloy but the critical temperature showing the different mechanism is higher than that of Al alloy as much as $30{\sim}50^{\circ}C$. The result that Mg alloy in LFC had the lower porosity comparing with Al alloy was due to the extra solubility of hydrogen gas although the solubility of Al alloy was easily exceeded by the external sources like pyrolyzed polystyrene products. The mold evacuation gave the lower porosity due to the removal of polystyrene pyrolysis products, and reduced shrinkage defects. Also, there was a proper evacuation pressure that gave a porosity of almost 0vol%. But much higher vacuum degree than this proper pressure caused the severe entrapment of polymer pyrolysis products that gave the large porosity.
Hydroxylammonium nitrate (HAN)-based liquid propellants are attracting attention as environmentally friendly propellants because they are not carcinogens and the combustion gases have little toxicity. The catalyst used to decompose the HAN-based liquid propellant in a thruster must have both low temperature activity and high heat resistance. The objective of this study is to prepare an Ru/alumina/metal foam catalyst by supporting alumina slurry on the surface of NiCrAl metal foam using a washing coating method and then to support a ruthenium precursor thereon. The decomposition activity of a HAN aqueous solution of the Ru/alumina/metal foam catalyst was evaluated. The effect of the number of repetitive coatings of alumina slurry on the physical properties of the alumina/metal foam was analyzed. As the number of alumina wash coatings increased, mesopores with a diameter of about 7 nm were well-developed, thereby increasing the surface area and pore volume. It was optimal to repeat the wash coating alumina on the metal foam 12 times to maximize the surface area and pore volume of the alumina/metal foam. Mesopores were also well developed on the surface of the Ru/alumina/metal foam catalyst. It was found that the metal form itself without the active metal and alumina can promote the decomposition reaction of the HAN aqueous solution. In the case of the Ru/alumina/metal foam-550 catalyst, the decomposition onset temperature was significantly lowered compared with that of the thermal decomposition reaction, and ${\Delta}P$ could be greatly increased in the decomposition of the HAN aqueous solution. However, when the catalyst was calcined at $1,200^{\circ}C$, the catalytic activity was lowered inevitably because the surface area and pore volume of the catalyst were drastically reduced and Ru was sintered. Further research is needed to improve the heat resistance of Ru/alumina/metal foam catalysts.
Ahmed, Ridha A.;Mustafa, Nader M.;Faleh, Nadhim M.;Fenjan, Raad M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.76
no.3
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pp.413-420
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2020
Considering inverse cotangential shear strain function, the present paper studies nonlinear stability of nonlocal higher-order refined beams made of metal foams based on Chebyshev-Ritz method. Based on inverse cotangential beam model, it is feasible to incorporate shear deformations needless of shear correction factor. Metal foam is supposed to contain different distributions of pores across the beam thickness. Also, presented Chebyshev-Ritz method can provide a unified solution for considering various boundary conditions based on simply-supported and clamped edges. Nonlinear effects have been included based upon von-karman's assumption and nonlinear elastic foundation. The buckling curves are shown to be affected by pore distribution, geometric imperfection of the beam, nonlocal scale factor, foundation and geometrical factors.
Fenjan, Raad M.;Ahmed, Ridha A.;Alasadi, Abbas A.;Faleh, Nadhim M.
Coupled systems mechanics
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v.8
no.3
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pp.247-257
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2019
Fee vibrational characteristics of porous steel double-coupled nanoplate system in thermo-elastic medium is studied via a refined plate model. Different pore dispersions called uniform, symmetric and asymmetric have been defined. Nonlocal strain gradient theory (NSGT) containing two scale parameters has been adopted to stablish size-dependent modeling of the system. Hamilton's principle has been adopted to stablish the governing equations. Obtained results from Galerkin's method are verified with those provided in the literature. The effects of nonlocal parameter, strain gradient, foundation parameters, porosity distributions and porosity coefficient on vibration frequencies of metal foam nanoscale plates have been examined.
The relationships between evolution of microstructure and mechanical properties of porous Al-3Si-2Mg-2Cu alloy after the foaming and various heat treating were investigated. The foamed alloy having various densities were manufactured by powder compact foaming and heat treated. Then compression test was performed with deformation rate of 0.5/s. The ultimate compression strength was not changed after solution heat treatment but the flow curve after ultimate strength showed very smooth and uniform plateau region. This change of flow curve means that the deformation mechanism is altered from brittle fracture to ductile deformation and the energy absorption property of Al foam is dramatically improved. The improvement of energy absorption without any detriment of mechanical properties is due to that the very brittle precipitation like Al-Cu and Al-Mg was uniformly dissolved in Al matrix after solution heat treatment. And various mechanical properties of Al alloy porous material were improved by 40% with aging of $200^{\circ}C$ and 50min. These improvements are ascribe to the various fine precipitates like $\Omega$ and $\theta$'.
The effects of casting condition and hot melt glue during Lost Foam Casting were investigated on the fluidity of Al alloy melt. The fluidity increased linearly with increasing pouring temperature in thick castings but non-linearly in thin casting due to the difference in main heat flow direction. The metal flow velocity was in range of $0.5{\sim}2.7$ cm/s in no evacuation condition and the minimum value of it was measured after the melt flow through the hot melt barrier. The mold evacuation improved the metal flow velocity by around $0.5{\sim}1$ cm/s. And the reaction zone layer thickness was about 1 cm in no-evacuation conditions but about 0.6 cm in mold evacuation condition of 710 torr due to the easier removal of pyrolsis product of EPS. And hot melt barrier thickness of 0.6 mm increased the reaction zone layer thickness up to about 2.5 cm. The fluidity decreased remarkably with an enlarged thickness of hot melt due to a lot of pyrolysis products.
The mechanism of the hydrogen gas pore formation was investigated in Lost Foam Casting of Al-alloy by reduced pressure test and real casting. The hydrogen gas pick-up was affected by the formed gas during the decomposition of polystyrene in addition to the liquid product. It depended on pouring temperature and a proper temperature of metal front gave the minimum hydrogen pick-up. At a low pouring temperature, the hydrogen went into the melt mainly from entrapped liquid product of polystyrene but pores were formed from the gas as well as the liquid product at a high pouring temperature. The mold flask evacuation down to 710torr decreased the gas porosity down by around 0.4% vol%. The entrapped decomposition product of polystyrene in the melt was observed through the visualization of filling behavior of Al alloy-melt with the high speed camera.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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