نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 28 (بهار 1393)

لایه نازک دی اکسید تیتانیوم دوپ شده با مقادیر مختلف لیتیوم روی زیرلایه ی اکسید قلع دوپ شده با فلوئور (FTO) با استفاده از فناوری دکتر بلید ایجاد شد. خواص ساختاری، نوری و مورفولوژی این فیلم توسط پراش سنجی پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) و تست طیف نگاری بازتاب نفوذی (DRS) و خصوصیات سلول ساخته شده توسط مشخصه یابی ولتاژ - چگالی جریان (V-l) بررسی شد. نتایج پراش پرتو ایکس نشان داد که تنها فاز تشکیل شده آناتاز است. اندازه ی کریستالیت های آناتاز با افزایش غلظت لیتیوم، کاهش یافت. تصاویر SEM نشان داد که لایه های نازک تولیدشده از لحاظ ساختاری یکنواخت بوده و دارای ذرات با اندازه ی 20 تا 40 نانومتر است. افزودن لیتیوم باعث بزرگ شدن مساحت سطح ویژه و کاهش اندازه ی حفره های تخلخل در لایه نازک شد. مشخصه یابی V-l نشان داد که حضور لیتیوم باعث افزایش چگالی جریان می شود، به طوری که مقدار ISC نمونه ی حاوی 7/0 درصد وزنی لیتیوم در مقایسه با نمونه ی بدون لیتیوم، از 17/1 به 5/2 میلی آمپر بر سانتی متر مربع بهبود می یابد. از آزمایش های DRS مشخص شد که با افزایش غلظت لیتیوم، لبه ی جذب فیلم به سمت طول موج های کوتاه جا به جا می شود.

سرامیک های پیزوالکتریک سربی که شامل درصد بالایی سرب می باشند، به دلیل سمی بودن سرب و ایجاد مشکلات مختلف محیط زیستی، تلاش های گوناگونی برای جایگزینی این سرامیک ها صورت گرفته است. در این مقاله ابتدا پودر پیزوسرامیک عاری از سرب نایوبات پتاسیم- سدیم (KNN) به عنوان ترکیب کاندید برای جایگزینی پیزوسرامیک های پایه سربی با روش متداول حالت جامد سنتز شد و سپس پارامترهای موثر بر زینتر دو مرحله ای این سرامیک - از جمله دمای مرحله اول (T1)، دمای مرحله دوم (T2)، مدت زمان نگهداری در دمای T2 مطالعه شد. همچنین تاثیر زینتر دو مرحله ای بر ریزساختار و چگالی این ترکیب نیز بررسی گردید. بررسی های انجام شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) در کنار اندازه گیری چگالی نمونه ها حاکی از آن بود که با زینتر دو مرحله ای KNN می توان ریزساختار را به نحوی کنترل نمود که بتوان به چگالی هایی تا 3/95% چگالی تئوری دست یافت، این مقدار نسبت به چگالی نمونه های زینتر شده متداول که اغلب در حدود 5/93% می باشد، افزایش قابل ملاحظه ای نشان می دهد. این در حالی است که مدت زمان نگه داری در دمای T2 با آنچه عموما برای زینتر متداول سرامیک KNN استفاده می گردد، فقط دو برابر است، در صورتی که زینتر های دو مرحله ای تاکنون در مدت زمان های طولانی زینتر انجام می شده است. همچنین این افزایش چگالی در زینتر دو مرحله ای همراه با کاهش درصد تخلخل(45/2%) و کاهش میانگین اندازه دانه(μm 72/3) بوده است، در صورتی که مقادیر درصد تخلخل و میانگین اندازه دانه برای زینتر معمولی، 48/6% و μm 48/6 می باشد. لذا نتایج نشان می دهد که زینتر دو مرحله ای می تواند به عنوان یک روش مناسب برای زینتر پیزوسرامیک عاری از سرب KNN محسوب گردد.

در این تحقیق خواص مکانیکی جوش های غیرمشابه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی 32750UNS به فولاد زنگ نزن آستنیتی L304 AISI مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور روش جوشکاری قوسی تنگستن – گاز با دو فلز پرکننده L25104 ER و LMo309ER استفاده شد. برای بدست آوردن ساختار مطلوب و خواص مکانیکی عالی در اتصال مذکور، کنترل عملیات حرارت ورودی و عملیات حرارتی پیش گرم، ازجمله پارامترهای موثر و قابل کنترل است. ریزساختار فلزات جوش و بررسی سطوح شکست، با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین خواص مکانیکی شامل خمش، استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه، سختی و نیز شکست نگاری نمونه ها بررسی شد. در آزمون کشش تمامی نمونه ها از منطقه HAZ فلز پایه فولاد زنگ نزن آستنیتی L304 و به صورت نرم دچار شکست شدند. بیشترین مقدار انرژی شکست مربوط به فلز جوش L25104 بود، نمونه جوش شده با فلز پرکننده L25104 بیشترین انعطاف پذیری را از خود نشان داد. بیشترین و کمترین مقادیر سختی به ترتیب مربوط به فلز جوش L25104 و فولاد زنگ نزن آستنیتیLMo309 بود. در نهایت، می توان نتیجه گرفت که برای اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی 32750UNS به فولاد زنگ نزن آستنیتیL304، ماده ی پرکننده ی L25104 ویژگی های بهینه ای را ارائه می دهد.

در این تحقیق مکانیزم تشکیل ترکیب بین فلزی TiCr2 از طریق احیای کلسیوترمیک اکسیدهای TiO2 و Cr2O3 بررسی شد. بر اساس نتایج به دست آمده فلز Ca پس از ذوب شدن ابتدا در دمای °C933 با Cr2O3 واکنش داده و Cr و CaO تشکیل می گردد و با افزایش دما، ترکیب CaTiO3 از واکنش بین CaO و TiO2 تشکیل می شود. از طرفی فلز Ca در دمای °C1063 با باقیمانده ی TiO2 و CaTiO3 واکنش داده و Ti تشکیل می گردد. در نهایت ترکیب بین فلزی TiCr2 از طریق نفوذ دوجانبه ی Ti و Cr تشکیل می گردد که مکانیزم حاکم بر این فرایند مکانیزم احیاء-دیفوزیون است. همچنین ترکیب به دست آمده حاوی ppm1690 اکسیژن باقیمانده بوده و پس از فعال سازی قابلیت جذب هیدروژن را دارا است.

در این تحقیق، فرآیند سنتز پودر با ترکیب کوردیریت استوکیومتری در سیستم MgO-Al2O3-SiO2 همراه با افزودنی های CaO و B2O3 با استفاده از تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS) و کلرید های آلومینیوم و منیزیم انجام گرفت. رفتار تبلور و سینتر پذیری نمونه های شیشه-سرامیک در دماهای مختلف بررسی شدند. به منظور ارزیابی ویژگی های به دست آمده از روش های تجزیه و تحلیل DSC٬FT-IR ٬XRD و SEM/EDX استفاده شد. نتایج نشان دادند که تبلور به صورت چند مرحله ای اتفاق افتاده و نمونه ها تحت تاثیر تبلور قبل از چگالش کامل از سینترپذیری خوبی برخوردار نیستند. بررسی SEM نیز مورفولوژی α-کوردیریت را نشان داد که آنالیز EDX نیز این نتیجه را تائید کرد. با افزودن CaO٬ دمای تبلور α-کوردیریت کاهش و شدت آن افزایش یافت٬ همچنین سبب بهبود سینتر پذیری در مقایسه با ترکیب پایه شد. افزودن B2O3 نیز سبب تسریع تشکیل α-کوردیریت و افزایش میزان آن شد.

روش تغییر شکل شدید پلاستیک (Severe Plastic Deformation) روشی است که برای تولید پیوسته مواد میکرو و نانوساختار استفاده می شود. از بین روش های SPD روش نورد تجمعی (ARB) به عنوان یکی از مهمترین روش ها برای تولید مواد با استحکام بالا مطرح می باشد. در پژوهش حاضر از فرآیند اتصال نورد تجمعی به منظور تولید کامپوزیت لایه ای Cu/Fe3O4 با نسبت های مختلف 1 %و 2% وزنی از میکرو ذرات Fe3O4 و ورق های مس خالص تجاری استفاده شد. پس از پنج سیکل فرایند ARB توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده اکسیدآهن در زمینه ریز ساختار مس به دست آمد. خواص مکانیکی(سختی واستحکام کششی) و مغناطیسی (اشباع، پایداری و پسماند مغناطیسی) این کامپوزیت طی مراحل مختلف فرایند ARB مورد مطالعه قرار گرفت که ایجاد حالت کامپوزیت لایه ای ریز ساختار، سبب بهبود خواص مکانیکی شامل (سختی واستحکام کششی) در مس گردید. همچنین تاثیر حضورذرات تقویت کننده اکسید آهن (مگنتیت) درافزایش خاصیت مغناطیسی درمراحل مختلف با دستگاه مغناطیس سنج VSM مورد بررسی قرار گرفت.

در این پژوهش با استفاده از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM) به بررسی اثر محلول سازی بر درجه حساس شدن فولادهای ضدزنگ 304 AISI و 321 AISI در محلول استاندارد آزمون راکتیواسیون پتانسیودینامیک الکتروشیمیایی(EPR) (M H2SO45/0+M KSCN01/0) پرداخته شد. به منظور تعیین درجه حساس شدن فولادهای ضدزنگ مورد بررسی در پتانسیل 1و05/1 ولت از ناحیه ترانس پسیو از EIS استفاده شد. نتایج این بررسی حاکی از بهبود مقاومت به خوردگی بین دانه ای در اثر محلول سازی بودند. هرچه میزان مقاومت انتقال بار (Rct) در پتانسیل 1و05/1 ولت کمتر باشد، درجه حساس شدن بیشتر است. تصاویر SEM در 1و05/1 ولت، حاکی از تایید نتایج EIS بوده است. همچنین اثر بهبودبخشی برای نمونه های بدون محلول سازی مشاهده گردید. اگرچه در تمام شرایط آزمون، Rctنمونه ها در مقایسه با نمونه های محلول سازی شده کمتر بود، ولی در دمای بالاتر از 600، Rct به دلیل اثربهبودبخشی افزایش یافت. این اثر را می توان به تشکیل کاربیدکروم در داخل دانه مرتبط دانست

یکی از روش های تولید پودر مس با خلوص بسیار بالا، رسوب دهی شیمیایی پالسی (یا الکتروپالس) است. بررسی مورفولوژی پودر و اندازه ذرات پودر مس هدف این تحقیق بوده است. در تولید این پودر، پارامترهای زیادی موثر هستند، یکی از این عوامل جنس کاتدی است که پودر بر روی آن می نشیند. بنابراین زیرلایه ای از جنس های مختلف به عنوان کاتد انتخاب شدند که عبارتند از: مس، آلومینیم، سرب، فولاد زنگ نزن، تیتانیم و طلا. پودرهای حاصل با روش های پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی تفرق انرژی (EDS) مشخصه یابی شدند. از نقطه نظر کاهش اندازه دانه و راندمان جریان، نتایج نشان داد که طلا بهترین کاتد برای سنتز پودر (ایجاد ریزدانه ترین پودر) و آلومینیم بدترین کاتد می باشد

سنتز رنگدانه اولترامارین سبز و آبی با تغییر نسبت گوگرد به سدیم با استفاده از کائولن، گوگرد، هیدروکسید سدیم، سیلیس و رزین بررسی شد. خواص رنگدانه ها با استفاده از آنالیزهای فازی، طیف سنجی، رنگ سنجی، توزیع اندازه ذرات و میکروسکوپ الکترونی بررسی گردید. آنالیز فازی، فاز اولترامارین را در نمونه ها تایید کرد. نتایج بدست آمده از طیف سنجی و رنگ سنجی مشخص کرد که با افزایش قلیائیت ترکیب، رنگ نمونه ها به آبی تیره گرایش پیدا می کند و با کاهش مقدار گوگرد، تعداد رادیکال های S2- افزایش یافته و رنگ سبز بر آبی غلبه می یابد. آنالیز توزیع اندازه ذرات مشخص کرد اندازه ذرات رنگ دانه حدود 1 میکرومتر است. دست یابی به رنگ های متنوع در محدوده سبز-آبی با کنترل نسبت عوامل رنگ زا از نتایج مثبت پژوهش محسوب می شود.

در جوشکاری لیزری، گاز محافظ وظیفه حفاظت از لنزهای لیزر در برابر پراکنش مذاب، حفاظت از حوضچه مذاب در برابر اتمسفر و بهبود بازده فرآیند جوشکاری را دارد. بنابراین نحوه حفاظت مناسب از حوضچه مذاب به منظور دستیابی به جوش سالم و مطمئن بسیار مهم است. در این پژوهش، اثر تغییر نرخ جریان گاز محافظ هلیوم بر خواص حوضچه مذاب حاصل از جوشکاری فولاد ST14 با استفاده از لیزر پالسی Nd:YAG به روش تجربی و شبیه سازی بررسی شده است. نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به منظور درک بهتر اثر گاز محافظ در جوشکاری لیزری استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان دهنده تاثیر قابل ملاحظه گاز محافظ بر خواص جوش لیزر پالسی Nd:YAG است. پیش بینی شبیه سازی برای تشریح نتایج تجربی مورد استفاده قرار گرفت.

در این مقاله کامپوزیت زمینه فلزی Al-Al2O3 با استفاده از فرآیند ریخته گری گردابی تولید گردید. با استفاده از این روش پودر آلومینا با اندازه ذرات μm300، μm50 و nm50 به آلیاژ مذاب A356 اضافه و سپس مخلوط حاصل در دو دمای 750 و 850 درجه سانتی گراد در قالب فلزی ریخته گری شد. تاثیر اندازه ذرات تقویت کننده و دمای بارریزی بر سختی، استحکام کششی و ریزساختار کامپوزیت در شش حالت مختلف مورد بررسی قرار گرفت. جهت ارزیابی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی خواص مکانیکی از آزمون کشش و سختی در هر شش حالت استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که افزایش دمای بارریزی تاثیر چندانی بر سختی ندارد اما باعث افت استحکام کششی نمونه ها می شود. علاوه بر این، کاهش سایز ذرات تقویت کننده در هر دو دما باعث افزایش سختی و استحکام کششی گردید