فهرست مطالب

فصلنامه مواد پیشرفته در مهندسی
سال بیست و نهم شماره 1 (تابستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/04/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بررسی تغییرات فازی سیلیس و سیلیسیوم به هنگام آسیاب کاری
    مریم باباشاهی، محمدحسین عنایتی، مهدی صالحی، احمد منشی صفحات 1-8
    در این مقاله اثر آسیاب کاری بر روی تغییرات فازی سیلیسیوم و سیلیس بررسی شده است. پودر سیلیسیوم در محلول آمونیاک 25٪ آسیاب کاری شد. پودر آسیاب شده در دمایC 1200 به مدت 1 ساعت عملیات حرارتی شد. در آزمایشی دیگر پودر میکرو سیلیس آمورف، همراه با نیترید آلومینیوم آسیاب کاری شد و سپس در دمایC 1200 به مدت 2 ساعت عملیات حرارتی شد. پودرها با پراش پرتو ایکس(XRD) تحلیل فازی شد. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی شکل و اندازه پودرها به کار رفت. آسیاب کاری سیلیسیوم در محلول آمونیاک ابتدا منجر به آمورف شدن پودر شد که پس از افزایش زمان آسیاب کاری، پودر آمورف به شکل کوارتز بلوری شد. پس از عملیات حرارتی در الگوی پراش پرتو ایکس پودر علاوه بر پیکهای کوارتز، پیکهای کریستوبالیت و یک فاز اکسیدی دیگر با ساختار اورترومبیک موسوم به فاز O است نیز دیده شد. آسیاب کاری میکروسیلیس آمورف با پودر نیترید آلومینیوم نیز منجر به بلوری شدن سیلیس آمورف به شکل فاز استیشووایت شد که پس از عملیات حرارتی فرایند بلوری شدن کامل شد و استیشووایت به صورت فاز غالب در آمد.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • تاثیر نرخ سرمایش بر رسوب گذاری در آلیاژ Ni-11.6at.%Al
    احد صمدی، امیر عبدالله زاده، سید حسین رضوی، حمید اسدی صفحات 9-19
    مراحل اولیه رسوب گذاری در یک آلیاژ دو جزیی Ni-Al، با استفاده از روش های گرماسنجی (DSC)، پراش سنجی اشعه XRD) X) و اشعه الکترونی و مشاهدات ریزساختاری با میکروسکوپهای الکترونی FEG-SEM و TEM مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور نمونه هایی از آلیاژ رقیق Ni-11.6at.%Al تهیه شده و رسوب گذاری در آنها در حین سرمایش پیوسته از دمای انحلال با نرخهای سرمایش 170، 25 و 0.03 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که در اثر کوئنچ سریع، جوانه زنی همگن از طریق منظم شدن توام با جدایش فازی اتفاق می افتد. اما با کاهش نرخ سرمایش به 25 جوانه زنی و رسوب گذاری به صورت ترجیحی و ناهمگن روی عیوب ریزساختاری انجام می گیرد. توانایی روش های تجربی فوق الذکر در تشخیص و شناسایی مراحل اولیه رسوب گذاری نیز موضوع دیگری است که در این مقاله مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • ارزیابی مقاومت به اکسایش پیوسته پوشش پاشش حرارتی Mo-Si-B روی فولاد ساده کربنی
    سعیدرضا بخشی، مهدی صالحی، حسین ادریس، غلام حسین برهانی صفحات 21-30
    در این تحقیق، ترکیب پودری 76Mo-14Si-10B و 33Mo-57Si-10B (برحسب درصد اتمی) به کمک آسیاب سایشی آلیاژسازی مکانیکی شدند. به منظور تشکیل ترکیبات بین فلزی، پودرهای به دست آمده عملیات حرارتی شدند و پودرهای به دست آمده همراه با پودرهای بدون ترکیب بین فلزی، پس از آگلومراسیون، به کمک روش پلاسمایی روی زیرلایه هایی از فولاد ساده کربنی پاشش حرارتی شدند. نمونه های فولادی در شرایط بدون پوشش و همراه با پوشش، تحت فرایند اکسایش پیوسته قرار گرفته و همزمان تغییرات وزن آنها ثبت شد. خصوصیات فازی و ساختاری پودرها، پوشش و لایه اکسیدی به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس تجزیه و تحلیل شدند. نتایج حاصله نشان داد که با اعمال پوشش Mo-Si-B حاوی ترکیبات MoSi2، Mo5Si3، MoB و ترکیب مهم Mo5SiB2، نرخ اکسایش فولاد به طور قابل توجهی کاهش یافته و با توجه به نتایج پراش پرتو ایکس پوشش، ترکیبات اعمالی روی فولاد، تفاوت خاصی را قبل و بعد از فرایند اکسایش از خود نشان نمی دهند. ضمن آن که پوشش Mo-Si-B فاقد ترکیبات بین فلزی فوق، تاثیر قابل توجهی بر فرایند اکسایش ندارد.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • ساخت و مشخصه یابی پوشش نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت/ زیرکونیا با درصدهای متفاوت از پایدارکننده ایتریا
    سحر صالحی، محمدحسین فتحی، کیوان رئیسی صفحات 31-43
    پوششهای تک فاز هیدروکسی آپاتیت به دلیل چقرمگی شکست پایین و چسبندگی ناکافی بین پوشش و زیرلایه، با انواع پوششهای کامپوزیتی حاوی تقویت کننده های سرامیکی مثل زیرکونیا جایگزین شده اند. ساخت پوشش بیوسرامیکی کامپوزیتی حاوی اجزا نانومتری می تواند زیست سازگاری و زیست فعالی مطلوب، کنترل نرخ اضمحلال پوشش و بهینه ساختن خواص مکانیکی را موجب شود. در پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه یابی پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا و پوشش هیدروکسی آپاتیت تک فاز بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 ال به روش سل- ژل موردنظر قرار گرفت و مقاومت خوردگی و میزان انحلال آن ارزیابی شد. نتایج آزمون طیف سنجی جذب اتمی حاکی از افزایش غلظت یون کلسیم آزاد شده از پوششها با گذشت زمان بود و میزان یون کلسیم آزاد شده در پوششهای کامپوزیتی نسبت به پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت کمتر بود. در دمای کلسینه کردن 950 درجه سانتی گراد، فاز غالب در پوشش کامپوزیتی تهیه شده، هیدروکسی آپاتیت و زیرکونیا با شبکه های بلوری مختلف بود. تعیین اندازه دانه ها به کمک معادله شرر، حضور نانوذرات زیرکونیا با اندازه (20-30 نانومتر) در زمینه هیدروکسی آپاتیت (40-80 نانومتر) را تایید کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، حصول پوششهای بدون ترک ولی متخلخل را نشان داد. نتایج حاصل از آزمون خوردگی بیانگر آن است که پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا با ساختار متخلخل و داشتن ریزترکها قادر نیست به طور کامل از برهمکنش زیرلایه با الکترولیت جلوگیری کند و احتمالا نمی تواند از آزادشدن یونهای فلزی ممانعت جدی به عمل آورد. به نظر می رسد که پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا به دلیل ساختار و ابعاد نانومتری فازهای تشکیل دهنده، بتوانند موجب کاهش مدت زمان تثبیت کاشتنی در مجاورت بافت سخت شده و ضریب اطمینان درمان را افزایش دهد.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • ساخت، مشخصه یابی و ارزیابی فعالیت زیستی نانوبیوسرامیک فورستریت
    مهشید خرازیها، محمدحسین فتحی صفحات 45-55
    در این تحقیق، نانوپودر فورستریت با استفاده از روش آلیاژ سازی مکانیکی و عملیات حرارتی بعدی ساخته شد. ارزیابی فعالیت زیستی پودر حاصله، در محلول شبیه سازی شده بدن انجام شد. قطعه چگال فورستریت نانومتری با استفاده از فرایند تف جوشی دو مرحله ای ساخته شد. نتایج نشان می دهد که نانوپودر فورستریت با اندازه ذرات 25-60 نانومتر ایجاد شد. بعد از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن، رشد فاز آپاتیت در سطح مشاهده شد که نشان دهنده زیست فعالی نانوپودر فورستریت است. قطعه چگال فورستریت نانومتری با سختی 940 ویکرز و چقرمگی شکست 3.61MPa.m1/2 ایجاد شد. نتایج نشان می دهد که سرامیک نانوساختار فورستریت زیست فعالی، زیست سازگاری و خواص مکانیکی خوبی دارد و بنابراین می تواند برای کاشتنی های ارتوپدی و دندانی مناسب باشد.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • بررسی سینتیکی و تعیین مکانیزم واکنش پودر هیدراید تیتانیم با مذاب آلومینیم خالص
    علی رسولی، حمیدرضا شاهوردی، مهدی دیواندری، سید محمد علی بوترابی صفحات 57-71
    در این تحقیق، سینتیک واکنش پودر هیدراید تیتانیم (TiH2) در تماس با مذاب آلومینیم خالص در دماهای مختلف بر اساس اندازه گیری فشار گاز هیدروژن آزاد شده مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجماد نمونه ها، فصل مشترک پودر هیدراید تیتانیم در تماس با مذاب بررسی شد. نتایج نشان داد که نمودارهای فشار گاز هیدروژن بر حسب زمان، دارای سه منطقه است. در مناطق اول و دوم، معادله سرعت واکنش به ترتیب از درجه صفر و یک پیروی می کند و در منطقه سوم فشار ثابت شده و سرعت واکنش صفر می شود. در مناطق اول و دوم، عامل اصلی کنترل کننده سرعت واکنش به ترتیب نفوذ اتمهای هیدروژن در شبکه تیتانیم و واکنش شیمیایی مذاب آلومینیم با تیتانیم است. بر اساس عوامل اصلی کنترل کننده سرعت واکنش، برای مکانیزم واکنش می توان سه بازه دمایی الف)700 تا 750 درجه سانتی گراد، ب) 750-800 درجه سانتی گراد و ج) 800- 1000 درجه سانتی گراد را در نظر گرفت. در بازه دمایی (الف) غالبا واکنش تحت کنترل واکنش شیمیایی، در بازه دمایی (ب) واکنش تحت کنترل نفوذ و واکنش شیمیایی و در بازه دمایی (ج) غالبا واکنش تحت کنترل نفوذ قرار دارد.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
|
  • Phase Transformation of Silicon and Silica During Ball Milling
    M. Babashahi, M.H.Enayati, M. Salehi A. Monshi Pages 1-8
    In the present study phase transformation of silicon and silica during milling in different atmospheres was investigated. The silicon powder was subjected to high energy ball milling in ammonia (25%) atmosphere. The milled powder was subsequently annealed at 1200 ◦C for 1 hour. In another test a mixture of AlN and amorphous silica (micro silica) was subjected to high energy ball milling. The milled powder mixture was subsequently annealed at 1200 ◦C for 2 hours. Phase analysis of the as milled and annealed powders was performed by X-ray diffractometery (XRD). Powder morphology was also examined using a scanning electron microscope (SEM). Results showed that ball milling of silicon in ammonia formed an amorphous phase which transformed to quartz on further milling. After annealing quartz, cristobalite and another oxide phase called O phases were developed on XRD patterns. Ball milling of AlN and amorphous silica led to the transformation of amorphous silica to stishovite phase. This process was completed after annealing..
    Keywords: Mechanical milling, Stishovite, Silica, Silicon
    Abstract View Paper Original: Persian
  • The effect of cooling rate on the precipitation of γ′ in Ni-11.6 at.%Al alloy
    A. Samadi, A. Abdollah, Zadeh, S.H. Razavi, H. Assadi Pages 9-19
    The initial stages of the γ′ precipitation in a dilute Ni-Al binary alloy, Ni-11. 6 at. %Al, were studied using differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), electron diffraction and electron microscopy (FEG-SEM and TEM) techniques. Three samples were similarly solution treated and then cooled to room temperature under different cooling rates, 170، 25 and 0. 03oCs-1. The results indicate a clearly homogenous γ′ nucleation during rapid quenching which takes place via simultaneous ordering and phase separation. However, by decreasing the cooling rate to 25oCs-1 the nucleation mechanism changes to heterogeneous on the preferred nucleation sites. The capability of the mentioned empirical techniques for studying the initial stages of the γ′ is another subject which is studied in this article.
    Keywords: Ni, Al alloys, γ′ precipitation, cooling rate, homogenous nucleation, heterogeneous nucleation, FEG, SEM, DSC
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Isothermal oxidation behavior of plasma-sprayed Mo-Si-B intermetallic coatings on plain steel
    S. R. Bakhshi, M. Salehi, H. Edris, G. H. Borhani Pages 21-30
    In this study, Mo-14Si-10B and Mo-57Si-10B (at%) elemental powders were separately milled using an attritor mill.Mechanically alloyed powders were agglomerated and annealed. Then, powders of Mo-Si-B as alloyed (with composites) and agglomerated (without composites) were plasma sprayed onto plain carbon steels. The samples, both coated and noncoated,were subjected to isothermal oxidation tests. Metallurgical characteristics of powders and coatings were evaluated by SEM and XRD. Plasma-sprayed Mo-Si-B coatings (with phases of MoSi2, Mo5Si3, MoB and Mo5SiB2) greatly improved the oxidation resistance of the plain steel substrates, but plasma-sprayed Mo-Si-B coatings (without any phases) did notsignificantly improve the oxidation rate of substrates. Also, the kinetics and composition of the oxide-scale have been found to depend on the alloy composition.
    Keywords: Mechanical alloying, Thermal spraying, High temperature oxidation, Molybdenum silicides, Mo, Si, B
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Synthesis, characterization and evaluation of forsterite nano bioceramic bioactivity
    M.Kharaziha, M.H. Fathi Pages 45-55
    In this study, forsterite nanopowder was prepared by mechanical alloying and post-heat treatment method. Bioactive properties of forsterite nanopowder were studied by immersing the powder in the SBF. Nanostructure forsterite bulk dense form was prepared by the two step sintering method. It was found that pure forsterite nanopowder with 25-60nm particle size was produced. The results of soaking of forsterite nanopowder in the SBF showed that forsterite nanopowder is bioactive. Also, forsterite dense bulk with the optimal hardness of 940 Hv and fracture toughness of 3.61 MPa.m1/2 was produced. These findings suggest that forsterite nanostructure ceramics possess good biocompatibility, bioactivity and mechanical properties and could be suitable for orthopedic and dental implant materials.
    Keywords: Forsterite nanopowder, Mechanical alloying, Bioactivity, Two step sintering
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Study of Reaction Kinetics of titanium hydride powder with aluminum melt
    A. Rasooli, H. R. Shahverdi, M. Divandari, M. A. Boutorabi Pages 57-71
    In this research, the reaction kinetics of TiH2 powder in contact with pure aluminum melt at various temperatures on the basis of measuring the released hydrogen gas pressure was studied. To determine the mechanism the reaction, after Solidification of samples, interface of TiH2 powder in contact with melt was studied. The results showed that PH2-time curves had three regions. In the first and second regions, the rate of reaction conforms to zero and first order, respectively. In the third region, hydrogen gas pressure remains constant and the rate of reaction becomes zero order. In the first and second regions, the main factors controlling the rate of reaction are diffusion of hydrogen atoms within titanium lattice and chemical reaction of titanium with aluminum melt, respectively. Based on the main factors controlling the rate of reaction, three temperature ranges can be considered for reaction mechanism, a) 700-750ºC, b) 750-800ºC and c) 800-100 ºC. In the temperature range (a), the reaction is mostly chemical reaction control. In the temperature range (b), the reaction is diffusion and chemical reaction control, and in the temperature range (c), the reaction is mostly diffusion control.
    Keywords: kinetics, titanium hydride, aluminum melt, chemical reaction, interface reactions
    Abstract View Paper Original: Persian