فصلنامه علوم و مهندسی سطح ایران
پیاپی 2 (تابستان 1385)

در این مقاله چگالی بارهای سطحی سیلیکان در ساختارهای دور آلائیده معکوس p-Si/Si0.81Ge0.19/Si ارزیابی شده است. وجود یک چاه کوانتمی (QW) در محل لایه آلیاژی (SiGe) نوار ظرفیت این ساختار باعت می شود که در نزدیکی میان گاه پایین (معکوس) Si/SiGe/Si یک گاز حفره ای دو بعدی (2DHG) تشکیل شود. چگالی سطحی گاز حفره ای دو بعدی nh، که به درصد Ge در آلیاژ و سایر پارامترهای ساختار بستگی دارد، شدیدا متاثر از چگالی بارهای سطحی nsur روی سطح لایه Si پوششی است و با افزایش ضخامت لایه پوششی، افزایش می یابد. از مقایسه نتایج تجربی و محاسبات نظری نتیجه می شود که با کاهش ضخامت لایه پوششی (400-150nm)، چگالی بارهای سطحی nsur در ساختارهای مورد مطالعه افزایش می یابد و تغییرات آن در گستره [(1-2.5)±0.2] 1011/cm2 ارزیابی می شود. بعلاوه فاصله تراز فرمی از لبه نوار ظرفیت در سطح آزاد Si برابر با DEFV = (0.5±0.05)eV برآورد می شود.

کمپوزیت های آلومینیم – کاربید سیلیسیم از پر کاربرد ترین کمپوزیت های زمینه فلزی می باشد که به دلیل خواص کششی مناسب و مقاومت سایشی بالا در صنایع نظامی، هوا – فضا، خودرو سازی و برخی صنایع دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. از مهمترین مشکلات ساخت این کمپوزیت ها در روش های ذوبی، توزیع یکنواخت و تر شدن ذرات کاربید سیلسسیم توسط زمینه است.
در این پژوهش تاثیر تغییر درصد حجمی ذرات کاربید سیلیسیم و پارامترهای مختلف بر فصل مشترک ذره – زمینه در کمپوزیت ALSi – SIC(p) مورد بررسی قرار گرفت و از خواص سایشی بعنوان معیاری برای قضاوت میزان اثر بخشی این عوامل استفاده شد. بدین منظور چندین نمونه کمپوزیت با زمینه آلیاژ A356 به روش ریخته گری هم زدنی تهیه و تاثیر عواملی مثل افزودن منزیم به مذاب زمینه و عملیات حرارتی ذرات بررسی شد. بر روری کلیه نمونه ها آزمون سایش پین روی دیسک انجام گرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه گردید.
نتایج نشان داد از بین عوامل فوق افزودن منیزیم به مذاب زمینه تاثیر بیشتری بر خواص سایشی نمونه ها داشته و مقاومت سایشی نمونه ها را نسبت به نمونه خام به میزان 28 برابر افزایش داده است. نمونه هایی شامل منیزیم و ذرات عملیات حرارتی شده دارای بالاترین خواص سایشی بودند و مقاومت سایشی آن ها حدود 1.5 برابر نمونه های کمپوزیت با افزودن منیزیم بود.

در این مقاله رفتار خوردگی آلیاژ منیزیم WE54 حاوی خاکهای نادر مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشات خوردگی در محلول های حاوی یون های مختلف از قبیل سولفات، کلرید و کربنات و یون فلزی سنگلین با pH های متفاوت در محدوده 1.5 الی 11.5 انجام یافت. برای بررسی رفتار خوردگی این آلیاژ در محلول های مذکور از آزمایش پلاریزاسیون و کاهش وزن و برای بررسی نوع خوردگی از میکروسکوپهای نوری و الکترونی رویشی استفاده شد. نتایج آزمایشات نشان می دهد که این آلیاژ در محلول های قلیایی عاری از یون های کلرور خورده نمی شود. در محدوده pH های نزدیک خنثی حضور یونهای کلرور، آلیاژ بعد از چهار روز به شدت حفره دار می شود. از سوی دیگر مقایسه نتایج دو روش آزمایش نشان می دهد که سرعت خوردگی حاصل از آزمایش خوردگی غوطه وری همیشه قدری بیشتر از روش پلاریزاسیون بوده است.

هدف از انجام این پژوهش بررسی رفتار تربیولوژیکی فود DIN1/4871 در عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی می باشد. بدین منظور عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی با ورود نیتروژن و هیدروژن با نسبت N2/H2:1/4 و افزایش فشار تا حدود 10 تور صورت گرفت. عملیات نیتروژن دهی در دماهای 570oC، 550oC، 500oC هر کدام به مدت 12 ساعت انجام شد. زمان پراکنش بیش از یک ساعت در نظر گرفته شد تا پوسته اکسیدی کاملا از سطح جدا شود و امکان نفوذ بهتر نیتروژن فراهم گردد. آزمایش های متالوگرافی، سختی سنجی، پراش اشعه ایکس و SEM روی نمونه های عملیات شده انجام گرفت. برای بررسی رفتار تربیولوژیکی نمونه ها آزمایش سایش به روش پین روی دیسک انجام شد.
بررسی نتایج بدست آمده نشان داد که مقاوم ترین لایه ایجاد شده 80 میکرون ضخامت و 800 ویکرز سختی دارد. در دمای 500oC لایه سفید بدون CrN تشکیل شد و در دماهای بالاتر لایه سفید حاوی CrN بدست آمد. نمونه عملیات شده در دمای 570oC بهترین رفتار سایشی را نشان داد. مکانیزیم سایش حاکم در نمونه نیتریده نشده، سایش شدید چسبان و در نمونه نیتراسیون تحت شرایط بهینه، سایش ملایم اکسیدی است.

پوشش های MCrAIY، اکسید زیرکونیم جزیی پایدار شده (ysz)، و ترکیباتی از این دو با مقادیر اسمی 30، 50 و 70 درصد حجمی از جز فلزی، با استفاده از فرآیندهای پاشش پلاسمایی در هوا (APS) و پاشش با سرعت بالا (HVOF) تهیه شده است. در این بررسی میزان انبساط حرارتی ای پوشش ها در خلا 10-6mmHg و از دمای اتاق تا 11000C اندازه گیری شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد انبساط حرارتی هر یک از نمونه های خالص فلزی و سرامیکی با افزایش دما بطور متفاوت افزایش می یابد به طوری که در دماهای بالا اختلاف بین آنها بیش از 70 درصد می باشد. از طرفی در پوشش های مرکب با افزایش مقدار فاز فلزی NiCrALY، درصد تخلخل از 11.4 در حالت بدون فاز فلزی به 4.3 درصد در حالت 70 درصد فاز فلزی کاهش و در مقابل ضریب انبساط حرارتی بیش از 68 درصد افزایش می یابد، لذا می توان پیشنهاد کرد با تنظیم این متغیرها پوشش هایی با خواص حرارتی و انبساطی مناسب برای شرایط کاری مورد نظر طراحی و اجرا گردد.

در این پژوهش روش سل – ژل نیز برای پوشش دهی مستقیم هیدروکسی آپایت بر روی ایمپلنت های تحت بار مورد استفاده قرار گرفت. در این راستا نانو ذرات و پوشش های نانوساختار هیدروکسی آپاتیت به روش سل – ژل و با استفاده از مواد اولیه شامل پنتا اکسید فسفر (P2O5) و نیترات کلسیم تتراهیدرات (Ca(NO3)2.4H2O)، تهیه شد. تاثیر دما و زمان کلسینه کردن بر اندازه دانه و ترکیب فازی پودر هیدروکسی آپاتیت، ضخامت و فصل مشترک پوشش و زیر لایه و ترکیب فازی پوشش با استفاده از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مطالعه شد. تاثیر دمای کلسیناسیون و زمان پیرسازی بر ساختار فازی و مورفولوژ پوشش ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در گستره دمایی 600-7000C فاز غالب در محصول تولیدی، هیدروکسی آپاتیت است. فاز هیدروکسی آپاتیت خالص در دماهای کلسینه کردن کمتر از 7000C به دست آمد. پودرهای 32-25 نانومتری با استفاده از این روش تولید شد. نتایج نشان داد با استفاده از روش سل – ژل می توان به پوشش های نانو ساختار هیدروکسی آپاتیت با اندازه دانه 35 نانو متر دست یافت. بررسی ها نشان داد که با کلسینه کردن در دمای 600 درجه سانتی گراد پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت قابل دستیابی است. زمان بهینه پیرسازی برای ایجاد پوشش عاری از ترک و با پیوستگی مناسب به زیر لایه، 24 ساعت تعیین گردید.

با استفاده از دستگاه «پرتابه مکتترون جریان یکسو» در درون پلاسمای آرگون، لایه های ایریدیم در روی زیر لایه ابر صیقل شده سیلیکا لایه گذاری گردید. اثر پارامترهای روش لایه گذاری در کیفیت ناهمواری لایه نیز مورد بررسی قرار گرفت.