فهرست مطالب

مواد نوین - سال چهارم شماره 1 (پیاپی 13، پاییز 1392)

مجله مواد نوین
سال چهارم شماره 1 (پیاپی 13، پاییز 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/09/09
  • تعداد عناوین: 8
|
  • اعظم حیدری، مجید جعفری، علی صفار تلوری صفحات 1-12
    در این پژوهش خواص ریزساختاری کامپوزیت سرامیکی سه تایی SiO2-Al2O3-ZnO تهیه شده به روش سل-ژل، با هدف افزایش سطح ویژه اکسید روی نشانده شده بر پایه آلومینا- سیلیکا، مورد مطالعه قرار گرفت. مقادیر 20، 50 و 70 درصد وزنی اکسید روی و نیز نسبت وزنی مساوی آلومینا به سیلیکا، با استفاده از واکنش همزمان نیترات روی (Zn(NO3)2.6H2O)، تترا اتیل اورتوسیلیکات (TEOS) و نیترات آلومینیوم (Al(NO3)3.9H2O) سنتز شد. ساختار کامپوزیت های تهیه شده به وسیله مطالعات XRD، SEM، و BET مشخصه یابی شد. نتایج نشان داد که فاز کریستالی اکسید روی در زمینه آمورف آلومینا- سیلیکا تشکیل و پراکنده شده است. وجود زمینه آلومینا- سیلیکا باعث کاهش در رشد بلورهای اکسید روی، جلوگیری از آگلومره شدن و افزایش سطح ویژه کامپوزیت می گردد.
    کلیدواژگان: اکسید روی، سیلیکا، آلومینا، نانوکامپوزیت، سل، ژل
  • حمید سازگاران، علیرضا کیانی رشید صفحات 13-20
    چدن خاکستری یکی از مهم ترین مواد مهندسی می باشد که در صنایع کاربردهایی گوناگون دارد. با توجه به نیاز به کاهش وزن در سازه های صنعتی، روز به روز کاربرد این ماده رو به کاهش می باشد و پیش بینی می شود که با سبک تر شدن این محصول، کاربرد آن افزایش یابد. بدین منظور، به چدن خاکستری ذوب شده به وسیله کوره دوار، 2/6 درصد آلومینیوم درون بوته مذاب اضافه شده است. پس از ریخته گری مذاب تولیدی در قالب ماسه خشک، تعیین ترکیب شیمیایی و بویژه درصد آلومینیوم، بررسی های ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی، بررسی های خواص مکانیکی شامل سختی سنجی، آزمون کشش و آزمون فشار و بررسی های فازی به وسیله تحلیل گر تفرق اشعه ایکس (XRD) انجام شد. نتایج حاکی از آن است که افزودن آلومینیوم به چدن خاکستری سبب کاهش مقدار ورقه های گرافیت می شود و یک فازی ثانویه حاوی مقادیر زیاد کربن و آلومینیوم در زمینه ی حاوی مقادیر زیاد آهن و سیلیسیم ایجاد می کند. ایجاد چنین فازهایی و کاهش درصد گرافیت منجر به افزایش سختی و کاهش استحکام کششی و فشاری می شود.
    کلیدواژگان: چدن خاکستری، آلومینیوم، ریزساختار، خواص مکانیکی
  • ندا بهرمندی طلوع، محمدحسین فتحی، احمد منشی، وجیه سادات مرتضوی، فرزانه شیرانی، مریم محمدی سیچانی صفحات 21-34
    در این پژوهش، رفتار ضدباکتریایی نانوذرات تیتانیا و نانوذرات تیتانیا دوپ شده با نقره در مقابل باکتری استریپتوکوکوس موتانس مورد ارزیابی گرفت و نتایج با سه باکتری بیماری زای دیگر مقایسه شد. ابتدا نانوذرات تیتانیا و نانوذرات تیتانیا دوپ شده با نقره به روش سل- ژل سنتز شده و با تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی همراه با طیف سنجی تفکیک انرژی و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس رفتار ضدباکتریایی نانوذرات سنتز شده در مقابل باکتری استرپتوکوکوس موتانس و سه باکتری بیماری زای دیگر با روش آگار دایلوشن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی فازی، حضور فاز آناتاز را در تمامی نمونه ها نشان داد. اندازه نانوذرات تیتانیا و نانوذرات نقره به ترتیب30 و 15 نانومتر تعیین شد. نتایج آزمون های ضدباکتریایی نشان داد که نانوذرات تیتانیا دوپ شده با سه درصد گوناگون نقره، در حداقل غلظت بازدارندگی 3 میلی گرم بر میلی لیتر باعث عدم رشد باکتری می شوند درحالی که نانوذرات تیتانیا در حضور نور فلوئورسنت و در حداقل غلظت بازدارندگی 5 میلی گرم بر میلی لیتر، تنها کاهش رشد باکتری را از خود نشان می دهند. افزون بر این، حداقل غلظت بازدارندگی برای سه باکتری بیماری زای دیگر 4 میلی گرم بر میلی لیتر بدست آمد که این مقدار مربوط به نانو ذرات تیتانیا دوپ شده با 5 درصد مولی نقره بود و در دیگر نانوذرات رشد باکتری مشاهده شد. نتایج بدست آمده نشان دهنده افزایش خاصیت ضدباکتریایی نانوذرات تیتانیا در اثر حضور نقره است. علت این افزایش هم حضور نانوذرات نقره با خاصیت ضدباکتریایی و هم اثر نقره بر خاصیت فوتوکاتالیستی نانوذرات تیتانیا می باشد.
    کلیدواژگان: نانوذرات تیتانیا، نقره، دوپ کردن، خاصیت ضدباکتریایی
  • ساره وفاخواه، محمد ابراهیم بحرالعلوم، رضا بازرگان لاری، محسن سعیدی خانی صفحات 35-46
    هدف از این پژوهش بررسی اثر پارامتر pH اولیه محلول، اندازه ذرات جاذب و مدت زمان تماس ماده جاذب بر میزان جذب یون های فلزی مس از محلول سولفات مس به وسیله پودر چوب ذرت طبیعی می باشد. ریخت شناسی سطح جاذب پیش و پس از جذب به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مطالعه گردید. سطح متخلخل و لوله ای شکل چوب ذرت نشان دهنده قابلیت آن در جذب یون های فلزی موجود در محلول است. جهت بررسی میزان جذب تعادلی از مدل لانگمویر و مدل فرندلیچ استفاده شد. میزان qmax بدست آمده نشان داد که با افزایش pH اولیه محلول و کاهش اندازه ذرات جاذب، جذب یون مس به میزان بیش تری رخ می دهد. هم چنین، نتایج نشان داد که از دیگر پارامترهای موثر بر میزان جذب، زمان تماس محلول شامل یون های فلزی مس با ذرات پودر چوب ذرت می باشد، به گونه ای که بیش ترین میزان جذب در بیست دقیقه نخست بوده و پس از آن روند جذب چندان رو به افزایش نیست و پس از گذشت مدت زمان 2 ساعت به مقدار ثابتی رسید.
    کلیدواژگان: چوب ذرت طبیعی، جذب، حذف یون مس
  • رامین مشک آبادی، غلام رضا مرامی، کمال جهانی صفحات 47-56
    کیفیت قطعات ریخته گری در قالب گیری ماسه به گونه ای چشم گیر به خواص ماسه مورد استفاده از قبیل استحکام فشاری، نفوذپذیری، سختی قالب و... بستگی دارد که این خواص نیز به پارامترهایی مانند رطوبت، اندازه و شکل دانه ماسه، میزان چسب و... بستگی دارند. در این مقاله، تعداد 84 آزمایش عملی برای بدست آوردن داده های مورد نیاز برای شبیه سازی که همان استحکام فشاری ماسه در درصد رطوبت های معین بودند، انجام گرفته است و روش پژوهش بر مبنای استفاده از مدل های شبکه عصبی به منظور برآورد استحکام در درصدهای رطوبت دیگر می باشد. مقایسه نتایج بدست آمده از مدل با نتایج آزمایش های عملی جدید نشان می دهند که با استفاده از شبکه عصبی می توان با دقت بالایی استحکام فشاری ماسه را پیش از استفاده برای قالب گیری تا میزان خطای کم تر از 1% تخمین زد.
    کلیدواژگان: ماسه ریخته گری، رطوبت، استحکام فشاری، شبکه عصبی مصنوعی
  • امیرحسین اسلامی، محمد محسن مشکسار، سید مجتبی زبرجد صفحات 57-68
    روش تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) به عنوان یکی از روش های تولید مواد با اندازه دانه نانومتری مطرح می باشد. برای ایجاد یک ساختار با دانه های نسبتا ریز لازم است از راه اعمال کرنش های پلاستیک زیاد دانسیته بالایی از نابه جایی ها بدست آید. فرآیند نورد تجمعیARB به عنوان یکی از پرکاربردترین روش های اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید و دستیابی به ساختارهای نانومتری بویژه در ورق ها و در بعد صنعتی مطرح می باشد. در این پژوهش از فرآیند نورد اتصالی تجمعی برای تولید کامپوزیت Cu/MoSi2 استفاده شده است. برای این منظور، از مس خالص تجاری و نانو ذرات MoSi2 استفاده شده است. تعداد پنج مرحله نورد در شرایط بدون روانکار همراه با پیش گرمایش °C300 پیش از هر مرحله نورد بر نمونه ها اعمال شده است. نمونه های استاندارد از درون قطعات نورد شده تهیه و ریزساختار آن ها توسط میکروسکوپ الکترونی وخواص مکانیکی آن ها به وسیله آزمون های سختی و کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین نقش همزمان ذرات تقویت کننده دی سیلیساید مولیبدن و نورد بر مقاومت الکتریکی کامپوزیت لایه ای به وسیله روش پراب چهار نقطه مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: فرایند نورد تجمعی، خواص مکانیکی و مقاومت الکتریکی، ساختار لایه ای
  • سید سعید عظیمی ابرقویی، احمد ساعتچی، رضا ابراهیمی کهریزسنگی صفحات 69-82
    افزودن برخی عناصر آلیاژی مانند مس و روی به آلومینیوم و اعمال عملیات رسوب سختی، باعث می شود این آلیاژها در محیط های اتمسفری دریایی حساس به انواع خوردگی شوند. رسوب های تشکیل شده در زمینه و مرزدانه ها، عامل اصلی خوردگی بشمار می روند. به منظور بررسی رفتار خوردگی فلزات در محیط های اتمسفری دریایی نیاز به محیطی شبیه سازی شده است تا شرایط مخرب اتمسفری کلریدی را فراهم کند. در این پژوهش از روشی جدید برای بررسی خوردگی اتمسفری استفاده شد. در ابتدا نمونه ها با شرایط خاص آماده سازی شده و در مدت زمان های گوناگون درون سلول های خوردگی قرار گرفتند به گونه ای که بلورهای نمک کلرید سدیم، روی سطح نمونه ها قرار داده شد و نواحی انتهای دانه واقع درضخامت نمونه ها بررسی شد. در این شرایط رطوبت نسبی ٪100 بود. مطالعات میکروسکوپی نشان دادند، آلیاژ 7075 به دلیل حضور رسوبات در مرزدانه ها در کم تر از 72 ساعت دچار خوردگی بین دانه ای شده و پس از گذشت زمان، خوردگی بین دانه ای به خوردگی حفره ای و پوسته ای شدن تبدیل شده است. خوردگی یکنواخت همراه با حفرات ریز برای آلیاژ 2024 رخ داده و آلیاژ 6061 میزان خوردگی به مراتب کم تری نسبت به 2024 و 7075 داشته است. در پایان به منظور مقایسه رفتار خوردگی روی سطح، آلیاژها بر اساس استانداردASTM B117 به مدت 672 ساعت مورد آزمون مه نمکی قرار گرفتند. در این شرایط، آلیاژ 2024 بیش ترین مقدار خوردگی را داشته است.
    کلیدواژگان: آلیاژهای آلومینیوم، خوردگی اتمسفری دریایی، ترکیبات بین فلزی، خوردگی بین دانه ای، خوردگی پوسته ای شدن
  • علیرضا عبدالهی، علی علیزاده صفحات 83-98
    در این پژوهش، نانوکامپوزیت دو جزیی زمینه آلومینیومی به روش آلیاژسازی مکانیکی و اکستروژن داغ تولید گردید. برای این منظور، ابتدا پودر آلیاژ آلومینیوم 2024 درآسیاب سایشی تحت اتمسفر آرگون به مدت 50 ساعت آسیاب شده و سپس با پودر آلومینیوم اولیه در دو درصد وزنی 30 و 50 درصد مخلوط گردید. مخلوط حاصل به روش پرس گرم شکل داده شده و سپس تحت فرآیند اکستروژن داغ قرار گرفت. برای بررسی ریزساختار و سطوح شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ نوری (OM)، آنالیز XRD و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مجهز به طیف سنج EDS و برای مقایسه خواص مکانیکی از آزمون کشش، فشار و سختی استفاده شد. نتایج حاصل نشان می دهند که با افزایش درصد وزنی پودر آلومینیوم اولیه، استحکام و سختی کامپوزیت کاهش یافته، اما انعطاف پذیری آن افزایش می یابد. افزایش انعطاف پذیری ناشی از افزایش تحرک نابه جایی ها و افزایش استحکام ناشی از محدود شدن تغییر شکل پلاستیک به وسیله نواحی نانوساختار می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ Al2024، کامپوزیت دو جزیی، آلیاژسازی مکانیکی، اکستروژن داغ
|
  • A. Heidary, M. Jafari, A. S.Teluri Pages 1-12
    In this paper، the microstructural characteristics of ternary ceramic powders Al2O3-SiO2-ZnO system prepared by sol-gel method، in order to increase surface area of ZnO nanocrystals supported on silica-alumina matrix، have been studied. Values of 20، 50 and 70 weight percents of zinc oxide with an equal weight ratio of SiO2-Al2O3، using simultaneous reaction of zinc nitrate (Zn(NO3) 2. 6H2O)، tetraethyl orthosilicate، (TEOS) and aluminum nitrate (Al(NO3) 3. 9H2O) were synthesized. The nanostructure of prepared composites were characterized by X-ray diffraction، SEM/EDS and BET studies. The results showed that crystaline phase zinc oxide has been formed in amorphous silica-alumina matrix، which led to reducing zinc oxide particles size، preventaing of aglomeration and increasing specific surface.
    Keywords: ZnO, SiO2, Al2O3, Composite, Nanocrystaline, Sol, gel
  • H. Sazegaran, A.R. Kiani Rashid Pages 13-20
    Gray cast iron is one of the most important engineering materials in various applications in industries. According to the need to decrease the weights of industrial structures، application of cast irons decreases daily and it is expected that the use of this product increase when its lighter. In this work، 6. 2% aluminum was added in the crucible to rotary kiln molten iron. After dry sand casting، determination of the chemical composition، evaluation of microstructure by optical and scanning electron microscopes، hardness test، tensile test، compression test and XRD phase analysis was carried out. The results showed that adding aluminum to gray cast iron produced a secondary phase، resulting in a decrease in graphite contents. The examination confirmed that the secondary phase has higher carbon and aluminum contents than matrix and the matrix has higher ferrous and silicon contents than secondary phase. Secondary phase formation and reduction of graphite content increase hardness and decrease tensile and compression strength.
    Keywords: Gray Cast iron, Aluminum, Microstructure, Mechanical Properties
  • N. Bahremandi Tolou, M.H. Fathi, A. Monshi, V.S. Mortazavi, F. Shirani, M. Mohammadi Sichani Pages 21-34
    In this study، antibacterial behavior of nanoparticles of titania and nanoparticles of silver-doped titania were evaluated against Streptococcus mutans and were compared with three pathogen bacteria. Initially، the nanoparticles of titania and nanoparticles of silver-doped titania were synthesized by sol-gel method. The powders were characterized by X-ray diffraction (XRD)، Transmission Electron Microscopy (TEM) and Energy-Dispersive Spectroscopy (EDS) techniques. Then، Agar dilution was used to evaluate antibacterial properties of silver- doped titania nanoparticles against Streptococcus mutans and three types of pathogen bacteria. Phase structure evaluation showed anatase phase of titania in all silver-dopped titania nanoparticles. The particle size of titania and silver particles were determined 30 and 15 nanometers، respectively. The antibacterial results showed that Minimum Inhibition Concentration (MIC) of 3 mg/ml for silver-doped titania nanoparticles with different percentages of silver could inhibit bacteria growth، while nanoparticles of titania in fluorescent light indicated reducing growth of bacteria. Furthermore، MIC of 4 mg/ml was achieved for silver-doped titania nanoparticles with 5 mole percent sliver against the other pathogen bacteria and for other specimens observed growth of bacteria. These results showed that silver could increase antibacterial properties of titania. This is due to presence of silver nanoparticles and also the effect of silver on the photocatalyst properties increased antibacterial properties.
    Keywords: Nanoparticles of Titania, Silver, Antibacterial Property
  • S. Vafakhah, M.E. Bahrololoom, R. Bazargan Lari, M. Saeedikhani Pages 35-46
    The objective of this work was to investigate the effect of initial pH، the adsorbent size and the contact time on the efficiency of adsorption of copper ions from copper sulfate solution with corncob particles. The surface morphology of adsorbent was observed using a scanning electron microscope، both before and after the adsorption. The porous and tubular structure of the corncob indicated the capability of corncob in adsorption of metal ions of the solution. In order to study the equilibrium sorption extent، Langmuir model and Freundlich model were used. The maximum Cu (II) binding capacity، qmax، calculated from Langmuir isotherm model was increased with increasing the initial pH and decreasing the adsorbent size. In addition، the results revealed that contact time is another important factor in sorption، the maximum adsorption occurred at the first 20 minutes and after that the sorption rate decreased and finally it reached a constant value after 2 hours.
    Keywords: Natural Corncob, Adsorption, Copper Ions Removal
  • R. Meshkabadi, Gh. R. Marami, K. Jahani Pages 47-56
    The quality of parts in green sand mold casting mostly depends on the green sand properties such as compressive strength، permeability، mould hardness، etc. These parameters depend on input parameters like water، size and shape of the sand، percentage of bentonite and so on. The compressive strength of sand of different moisture contents which is required for modeling، obtained by experimental tests، and a research method، based on Artificial Neural Network (ANN). The predicted values of the compressive strength obtained by the ANN and new experiments found to be in good agreement with each other and showed that by using Artificial Neural Networks one can estimate the compressive strength of green sand precisely before molding.
    Keywords: Green Sand Mould, Artificial Neural Networks, Green Sand Compressive Strength
  • A.H. Eslami, M.M. Moshksar, S.M. Zebarjad Pages 57-68
    Techniques of severe plastic deformation have been of continual interest in the production of novel metallic microstructures. Among these، accumulative roll bonding has been extensively used to produce multi-layered composites. In the present study، a new manufacturing process for Cu/MoSi2-1vol% and 1. 5vol% MoSi2 composites was developed by using Copper and nano sized MoSi2 particles as starting materials. After five ARB passes، it was showed the MoSi2 particles properly distributed in the copper matrix. With increasing strain during ARB passes strength and elongation of these composites increased. Structure and mechanical properties of these composites were studied within different stages of ARB process. Also، Electrical resistivity of the samples was measured by four point probe method
    Keywords: Metal, matrix composites, Mechanical, resistivity properties, Accumulative roll bonding (ARB)
  • S. S. Azimi Abarghoui, A. Saatchi, R. Ebrahimi Kahrizsangi Pages 69-82
    Adding some alloying elements such as copper and zinc into aluminium and appling precipitation hardening process، makes these alloys sensitive to different types of corrosion in marine atmospheric environments. Precipitates on the matrix and grain boundaries are the main factor for corrosion. In order to study the corrosion behavior of metals in marine atmospheric environments، simulated environmental conditions is required to provide severe atmospheric environments containing chloride ion. In this research، a new method is used to study the atmospheric corrosion. At first specially prepared samples were tasted in corrosion cells with different time periods that the salt crystals were placed on the surface of samples and end grain areas on sample thickness were investigated. In this situation 100% relative humidity condition was stable. The microscopic studies showed that the intergranular corrosion happened less than 72 hours in 7075 alloy because of presence of deposits in grain boundaries and after this time، intergranular corrosion transform to pitting and exfoliation corrosion. Uniform corrosion with small pits was stable for 2024 alloy and the corrosion rate for 6061 alloy was lower than 2024 and 7075 alloys. Finally In order to compare the corrosion behavior of surface، the alloys were placed into the salt spray test for 672 hours according to ASTM B117. In this situation، 2024 alloy had the highest rate of corrosion.
    Keywords: Aluminium alloys, Marine atmospheric Corrosion, Intermetallic Compounds, Intergranular Corrosion, Exfoliation Corrosion
  • A. Abdollahi, A. Alizadeh Pages 83-98
    In this paper، bimodal Aluminum based nanocomposite prepared via mechanical alloying and hot extrusion. Mechanical alloying was used to synthesize Al2024 nanostructured powder in attrition mill under argon atmosphere up to 50 h. After mixing nanostructured aluminum and unmilled aluminum powders in low energy ball mill، the resulting composite powders were shaped through hot Pressing. Finally، the hot pressed powders were hot extruded. The microstructure and fracture surface were characterized by optical microscopy (OM)، scanning electron microscopy (SEM)، X-ray diffraction (XRD) analysis and transmission electron microscopy (TEM) equipped with energy dispersive X-ray spectrometry (EDS). In order to compare the mechanical properties of hot extruded samples، tensile، compression، and hardness tests were performed. Results showed that، with an increase in unmilled aluminum percentage، ductility of composite increased but strength and hardness decreased. The mechanisms for the simultaneously improved strength and ductility involves increased dislocation activity in the coarse-grained (i. e.، unmilled powder) regions as a result of the constraint of plastic deformation in these coarse-grained regions.
    Keywords: Al2024 Alloy, Bimodal Composite, Mechanical Alloying, Hot Extrusion