فهرست مطالب

مجله مواد نوین
سال پنجم شماره 3 (پیاپی 19، بهار 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/03/10
  • تعداد عناوین: 12
|
  • رضا سلیمانی گیلاکجانی، فرزاد محبوبی، مریم کاظمی صفحات 1-9
    ذرات کاربید سیلیسیوم (SiC) با استحکام مکانیکی بسیار بالا، به عنوان موادی مناسب جهت ساخت پوشش های کامپوزیتی با سختی و مقاومت به سایش بالا مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پژوهش پوشش کامپوزیتی Ni-P-SiC به روش آبکاری شیمیایی روی زمینه ای از جنس آلیاژ آلومینیم Al6061 رسوب داده شد. سختی پوشش های حاصل در دو حالت، پوشش کامپوزیتی به همراه نانوذرات کاربید سیلیسیوم و پوشش نیکل- فسفر معمولی، مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه یابی پوشش ها به کمک طیف نگاری تفکیک انرژی (EDS)) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام گرفت. رفتار سایشی پوشش ها با آزمون پین روی دیسک مورد ارزیابی قرار گرفت و ضریب اصطکاک پوشش ها نیز گزارش شدند. برای بررسی زبری سطح پوشش ها از آزمون زبری سنجی استفاده شد. نتایج نشان داد که مشارکت نانو ذرات کاربید سیلیسیوم در پوشش کامپوزیتی، سبب افزایش سختی، مقاومت سایشی پوشش و ضریب اصطکاک آن ها شده است. بهبود رفتار تریبولوژیکی پوشش کامپوزیتی Ni-P-SiC را می توان به استحکام مکانیکی منحصر به فرد کاربید سیلیسیوم نسبت داد.
    کلیدواژگان: نانو ذرات کاربید سیلیسیوم، پوشش کامپوزیتی، آبکاری شیمیایی، سایش، ضریب اصطکاک
  • مرتضی تاج بخش، محمود فرهادی نیا، امید یعقوبی زاده صفحات 9-22
    در این مطالعه ابتدا پوشش Ni-P/nano TiO2 با محلول تجاری بر روی زیرلایه آلومینیومی اعمال و ویژگی های مختلف آن مورد بررسی قرار گرفت. سپس با افزودن فعال کننده سطحی SDS خواص این پوشش مطالعه شد. بعد از آن تاثیر پایدارکننده Thiourea بر روی پوشش ارزیابی و پس از آن، به بهینه سازی غلظت نانوذرات TiO2 و دور همزن برای حصول بیش ترین سختی در پوشش پرداخته شد. در آخر با استفاده همزمان پایدارکننده و فعال کننده سطحی تاثیر آن بر روی مورفولوژی و سختی پوشش مورد بررسی و نتایج با حالت های قبل مقایسه شد. نتایج نشان داد استفاده از محلول تجاری بدون هیچ نوع ماده افزودنی برای اعمال ذرات TiO2 مناسب نیست و محلول در مدت زمان کمی ناپایدار می گردد. با اعمال فعال کننده سطحی SDS پایداری محلول اندکی بهبود پیدا کرد لکن سختی پوشش کاهش می یابد (HV 345) که دلیل این موضوع ایجاد ساختار گل کلمی و وجود تخلخل زیاد در پوشش است. با اعمال پایدارکننده Thiourea علاوه براینکه مشکل پایداری محلول مرتفع گردید، سختی پوشش نیز افزایش یافت. سختی در این حالت به مقدار بیشینه HV792 رسید. نرخ پوشش دهی و درصد حضور نانوذرات TiO2در این حالت به ترتیب مقادیر μm/h19 و 8/3 درصد وزنی اندازه گیری شد که در میان همه پوشش ها بیشینه مقدار است. در نهایت نیز مشخص شد اعمال همزمان پایدارکننده و فعال کننده سطحی باعث کاهش کیفیت پوشش خواهد شد.
    کلیدواژگان: الکترولس، TiO2، فعال کننده سطحی، پایدارکننده، میکروسختی، مورفولوژی
  • مریم جهان بیگلری، جواد مختاری، مهدی نوری، علی اصغر سرابی، مجتبی ابوالقاسم پوراصفهانی صفحات 25-34
    در این تحقیق، پارچه پلی استری با پوششی از نانوذرات پلی (3- آلکیل تیوفن) به روش پلیمرشدن شیمیایی و لایه نشانی بخار شیمیایی تهیه شده است. پوشش دهی منسوج در محفظه پلیمرشدن در مدت زمان مشخص و دمای مورد نیاز (°C40 و h 8 در پلیمرشدن همزمان و°C65 و h2 در روش لایه نشانی بخار شیمیایی) انجام شده است. مقاومت سطحی نمونه های پوشش دهی شده توسط ولت متر دیجیتال اندازه گیری شده است که درروش لایه نشانی بخار شیمیایی هدایت الکتریکی نسبت به روش پلیمرشدن همزمان افزایش چشمگیری دارد. تصاویر میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) نشان می دهد که سطح پارچه به صورت مطلوب توسط ذرات پلیمری در ابعاد نانومتری پوشش یافته است. تصاویر بدست آمده از کالای پلی استری با پوششی از نانو ذرات پلی (3- متیل تیوفن) در ابعاد (nm50 در روش لایه نشانی بخار و nm80 در روش همزمان) و منسوج پلی استری با پوششی از نانوذرات (3-هگزیل تیوفن) در ابعاد (nm60 درروش لایه نشانی بخار و nm 85 در روش همزمان) را نشان می دهد که در روش بخار شیمیایی لایه به صورت کاملا یکنواخت شکل گرفته است. طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) جهت تایید شکل گیری ذرات پلیمری روی سطح نمونه، انجام شده است که پیک های بدست آمده حضور نانو ذرات را کاملا تایید می کند. آنالیز طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) به منظور بررسی مقاومت سطحی نمونه های پوشش دهی شده انجام شده است (PES>PES-P3MT>PES-P3HT). توسط آنالیز گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) رفتار حرارتی نمونه های پوشش دهی شده با نانوذرات پلی (3- متیل تیوفن) و پلی (3- هگزیل تیوفن) به دو روش لایه نشانی بررسی شده است و شکل گیری نانو ذرات بر روی سطح کالا کاملا مشخص شده است. (PES-P3H °C 65= Tg و°C 255 = Tmو PES-P3MT °C 45= Tg و°C 255 = Tm).
    کلیدواژگان: پلی(3، آلکیل تیوفن)، نانوذرات، پلیمرشدن همزمان شیمیایی، رسوب دهی بخار شیمیایی، پارچه پلی استری
  • محسن خسروی، بهنام لطفی، محمد عرفانمنش، مظاهر رمضانی صفحات 35-44
    در این تحقیق پوشش های میکروساختار و نانو ساختار اکسید کروم از طریق فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری بر روی فولاد کم کربن پوشش داده شدند. خصوصیات فازی و ساختاری پوشش ها با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس تجزیه و تحلیل گردید. هم چنین ارزیابی های مکانیکی همچون ریزسختی سنجی نیز بر روی پوشش ها انجام شد. نتایج حاصله از بررسی میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که پوشش نانوساختار دارای ریزساختار دوگانه شامل ذرات نانو و نواحی میکرو که به دلیل ذوب و انجماد مجدد ذرات است، می باشد؛ در حالی که ریزساختار پوشش میکرو شامل لایه های ستونی با ابعاد میکرو می باشد. بررسی ریزسختی و سطح مقطع شکست پوشش ها نیز نشان داد که پوشش نانو ساختار Cr2O3 بدلیل وجود نانو نواحی ریزسختی و تافنس شکست بیش تری را نسبت به پوشش میکرو ساختار دارد.
    کلیدواژگان: ریزساختار، پاشش پلاسمایی، Cr2O3، ریزسختی
  • محمد مهدی اسماعیلی، محبوبه محمودی صفحات 45-56
    در این تحقیق، نانولایه کاربید تانتالوم با ضخامت 500 نانومتر بر روی سطح آلیاژ Ti-6Al-4V با روش رسوب دهی فیزیکی از فاز بخار با پرتو الکترونی به منظور اصلاح سطح زیرلایه، پوشش داده شد. با ارزیابی سختی سطح نمونه ها، سختی سطح نمونه اصلاح شده با پوشش کاربید تانتالوم (Ti-6Al-4V/Ta2C) نسبت به نمونه بدون پوشش (Ti-6Al-4V) به عنوان شاهد از HV346 به HV640 افزایش یافت. هم چنین با انجام آزمون خوردگی در محلول فیزیولوژیکی هنکس مشاهده گردید که چگالی جریان خوردگی در نمونه ها در مقایسه با نمونه شاهد از 2 به 5/1 کاهش می یابد که بیانگر بهبود مقاومت به خوردگی نمونه اصلاح شده می باشد. پس از آزمون خوردگی با بررسی میزان رهایش یون های V، Al و Ti، غلظت عناصر آزاد شده پس از پوشش دهی به بیش از نصف میزان آنها در قبل از پوشش دهی کاهش می یابد. هم چنین افزایش رشد و تکثیر سلول های MG-67(استئوبلاست) و چسبیدن و پهن شدن آنها بر روی سطح نمونه های پوشش دهی شده نسبت به نمونه شاهد توسط آزمون های برون تنی و سمیت سلولی مشاهده گردید. نهایتا، آزمون های پراش پرتو ایکس، بررسی های میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری به ترتیب برای شناسایی فازها، بررسی مورفولوژی و تعیین در صد عناصر نمونه ها انجام گرفت. بنابراین نتایج این مطالعه نشان داد که آلیاژ Ti-6Al-4V پوشش داده شده با کاربید تانتالوم با توجه به مقاومت خوردگی و خواص سطحی عالی، گزینه مناسبی برای کاربرد در ایمپلنت های ارتوپدی می باشد.
    کلیدواژگان: کاریید تانتالوم، پرتو الکترونی، رسوب دهی فیزیکی از فاز بخار، مقاومت به خوردگی، زیست سازگاری
  • آرش خواجه، سیداحمد جنابعلی جهرمی*، حبیب دانش منش صفحات 57-68
    در این تحقیق تحلیل اجزای محدود آزمون سختی پذیری استاندارد، بصورت حرارتی و متالورژیکی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS انجام گرفت. به این منظور زیر روال مناسب بر مبنای مدل کینتیکی Macknienko که قادر به پیش بینی میزان جزء حجمی و سختی فازهای ایجاد شده در حین سرمایش پیوسته است، تعریف و در گردش اطلاعات داده های نرم افزار بکار گرفته شد. نتایج بدست آمده از تحلیل اجزای محدود با نتایج آزمایشگاهی استخراج شده از منابع معتبر و هم چنین مدل متالورژیکی بکار رفته در نرم افزار تجاری JMATPRO مقایسه گردید. این نتایج نشان از دقت بالاتر مدل Machnienko نسبت به مدل بکار رفته در نرم افزار تجاری JMATPRO دارد که علت این امر را می توان در تعریف دقیق تر شرایط استحاله در این مدل و خصوصی سازی مدل بر اساس نتایج آزمایشگاهی ماده مورد نظر در این روش جستجو نمود.
    کلیدواژگان: تحلیل اجزای محدود، استحاله های فازی، سرمایش پیوسته، مدل کینتیکی
  • محمدعلی اکبری، زهره صادقیان صفحات 69-76
    در این پژوهش، نقش مولیبدن و میزان آن بر ایجاد ساختار آمورف در نیکل حین آلیاژسازی مکانیکی بررسی شد. به منظور آلیاژسازی مکانیکی از آسیاب گلوله ای سیاره ای پر انرژی استفاده شد. مخلوط پودرهای نیکل و مولیبدن خالص به عنوان مواد اولیه با دو سرعت آسیاب کاری متفاوت و با اندازه های متفاوت گلوله های آسیاب تحت فرایند آلیاژسازی مکانیکی قرار گرفت. مقدار مولیبدن در مخلوط پودر با دو نسبت اتمی 20 و 35 درصد اتمی در نظر گرفته شد. به منظور بررسی تغییرات ساختار پودر در حین فرایند آلیاژسازی مکانیکی از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. مورفولوژی و ذرات پودر نهایی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشاهده گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که با افزایش سرعت آسیاب و کاهش اندازه گلوله ها در فرایند آلیاژسازی مکانیکی و در مقدار بهینه مولیبدن، آمورف شدن کامل نیکل با استفاده از فرایند آلیاژسازی مکانیکی امکان پذیر است.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، آلیاژ نیکل، مولیبدن، نیکل آمورف
  • زهرا سلطانی، فهیمه بهزادی، محمد نورمحمدی صفحات 77-86
    در این کار، نانوساختارهای مختلف طلا با استفاده از روش ساده و مقرون به صرفه ی آندایز تولید می شود. عوامل کلیدی در تولید این نانوساختارها، قطر و عمق نانوحفره های آلومینا می باشد که با شرایط آندایز قابل کنترل هستند. در اینجا، طلا با استفاده از روش تبخیر فیزیکی لایه نشانی می شود و مقدار آن تاثیر مهمی در مورفولوژی ساختار مورد نظر دارد. بعد از لایه نشانی طلا در صورتی که عمق حفره ها زیاد باشد، نانوحفره های طلا حاصل می شود. قطر این نانوحفره های طلا، علاوه بر این که به قطر قالب نانوحفره آلومینا بستگی دارد، به مقدار لایه نشانی نیز وابسته است. اگر عمق حفره های آلومینا کم باشد، بعد از لایه نشانی، نانومیله های طلا ساخته می شود. قطر این نانومیله ها نیز به قطر قالب نانوحفره آلومینا و میزان لایه نشانی، بستگی دارد. ساختار دیگری که با کنترل ساختار نانوحفره های آلومینا و کنترل میزان لایه نشانی حاصل می شود، نانونقطه های طلاست. اگر عمق حفره های نانوقالب آلومینا در حدود اندازه قطر حفره ها باشد، نانونقطه ها حاصل می شوند. این روش را می توان جهت ساخت نانوساختارهایی از جنس های مختلف، با ویژگی عدم انحلال در اسیدی که جهت حل کردن نانوقالب آلومینا استفاده می شود، نیز به کار برد.
    کلیدواژگان: نانوحفره های آلومینا، نانوحفره های طلا، نانومیله های طلا، نانونقطه طلا، آندایز
  • نفیسه سادات مدقن*، محمد مزینانی صفحات 87-100
    در تحقیقات انجام گرفته در چند سال اخیر، استفاده از نانوذرات در مواد مرکب زمینه فلزی به دلیل اثرات برتر آن ها بر خواص مکانیکی و فیزیکی، مورد توجه زیاد پژوهش گران قرار گرفته است. به علت ترشوندگی ضعیف نانوذرات توسط فلز زمینه حین ریخته گری و نسبت بالای سطح به حجم نانوذرات، رسیدن به توزیع یکنواخت ذرات درون زمینه مشکل است. در فرایند ساخت، نانوذرات تمایل به تشکیل توده های ذره ای به شکل خوشه ایدارند. توده ای شدن نانوذرات اثرات نامطلوبی بر استحکام و انعطاف پذیری مواد مرکب ذره ای دارد. در این تحقیق، از روش ریخته گری گردابی برای تهیه ی نمونه های ماده ی مرکب تقویت شده با نانوذرات استفاده شد و پس از آن، نمونه های ریخته گری شده به منظور بهبود توزیع ذرات درون زمینه، به میزان های مختلف نورد سرد شدند. سپس، بررسی های ریزساختاری و خواص مکانیکی بر روی آن ها انجام شدند. نتایج آزمون کشش و مشاهدات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی، تاثیر سودمند نورد سرد بر اصلاح ریزساختاری را تایید کردند. با انجام فرایند آنیل، آثار کارسختی ناشی از نورد سرد در نمونه ها حذف شد و استحکام و انعطاف پذیری آن ها افزایش یافت. چقرمگی نمونه های نورد شده نسبت به نمونه های اولیه (as-cast) تقریبا 19 برابر افزایش یافت.
    کلیدواژگان: نانوذرات، ریخته گری گردابی، نورد سرد، توزیع ذرات، خوشه های ذرات، خواص مکانیکی
  • صفحات 101-110
    فوم کامپوزیتی فلزی، گروه جدیدی از خانواده مواد متخلخل و سلولی است. این مواد علاوه بر داشتن دانسیته و وزن کم قابلیت جذب انرژی بالایی دارند که برای استفاده در صنایعی چون خودروسازی بسیار مناسب می باشد. در این تحقیق فوم کامپوزیتی زمینه آلومینیومی با استفاده از کره های تو خالی فولاد کم کربن و فولاد زنگ نزن به روش ریخته گری گرانشی تولید شد. این فوم شامل کره های تو خالی در زمینه ای از آلیاژ آلومینیوم A356 است. در این تحقیق رفتار جذب انرژی فوم کامپوزیتی تحت نیروی تک محوری فشاری بررسی شد. نتایج نشان می دهد که این فوم ها نه تنها استحکام بیش تری نسبت به فوم های تجاری ساخته شده از مواد مشابه دارد، بلکه نسبت استحکام به چگالی بالاتری نیز دارند. علاوه بر این، فوم های فلزی معمولا به دلیل غیرهمسانگرد بودن ساختار و غیر قابل پیش بینی بودن رفتار فوم تحت اعمال نیرو، محدودیت های کاربردی دارند. اما فوم های کامپوزیتی ساخته شده با استفاده از کره های تو خالی به دلیل یکسان بودن شکل، اندازه و ضخامت دیواره سلول ها دارای ساختاری همسانگرد و در نتیجه رفتاری قابل پیش بینی تر نسبت به فوم های فلزی رایج دارند.
    کلیدواژگان: کره های توخالی فولادی، آلومینیوم، فوم کامپوزیتی، جذب انرژی
  • سمانه صاحبیان سقی*، سید مجتبی زبرجد، جلیل وحدتی خاکی، آندرا لاتزری صفحات 111-122
    نانولوله های کربنی در کنار خواص حرارتی، مکانیکی و الکتریکی مطلوب، دارای خواص ضعیف مغناطیسی می باشند. با پوشش دهی نانولوله های کربنی توسط نانو ذرات فرومغناطیسی چون آهن، نیکل و کبالت می توان خاصیت مذکور را بهبود بخشید. در این تحقیق نانو ذرات نیکل توسط روش شیمی تر بر سطح نانولوله های کربنی جانشانی شد. از آنجایی که واکنش پذیری سطح نانولوله کربنی ضعیف می باشد در ابتدا از فرایند اسیدشویی جهت تشکیل گروه های عاملی استفاده شد و سپس با استفاده از روش شیمی تر نانو ذرات نیترات نیکل بر سطح نانولوله کربنی جانشانی و سپس در اتمسفر هوا کلسینه و در نهایت در اتمسفر هیدروژن نانو ذرات نیکل در سطح نانولوله کربنی تشکیل شد. بررسی خواص کامپوزیت تولیدی توسط میکروسکوپ های TEM، SEM و دستگاه وزن سنجی حرارتی، تفرق اشعه ایکس و مغناطوسنجی VSM صورت گرفت. نتایج تحقیقات بیانگر توزیع مطلوب نانو ذرات نیکل بر سطح نانولوله کربنی و بهبود خواص مغناطیسی آن می باشد.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی چند دیواره، نانو ذرات نیکل، تزیین، شیمی تر، خواص مغناطیسی، پایداری حرارتی
  • علیرضا دوستی، بهروز شایق بروجنی، رضا ابراهیمی کهریزسنگی صفحات 123-134
    (اکسید تیتانیوم) تیتانیا یکی از ترکیباتی است که تحت تاثیر طیف ماوراء بنفش نور طبیعی فوتواکتیو می شود. دیده شده که افزایش اکسید تنگستن این خاصیت را در برابر نورهای مصنوعی بهبود می بخشد. دراین پژوهش، سل تیتانیوم با استفاده از پیش ماده آلکوکسیدی تهیه و سدیم تنگستات دی هیدراته به عنوان پیش ماده اکسید تنگستن در درصد های مختلف به آن اضافه گردید و تاثیر آن بر روی خواص حفاظت کنندگی فوتوکاتدی پوشش ها بررسی شد. سل آماده شده به روش غوطه وری روی زیرلایه فولاد L316 پوشش داده شد. بررسی ساختار بلوری و مورفولوژی سطح پوشش ها به ترتیب توسط آنالیزهای XRD و FE-SEM انجام گرفت. از آنالیز (FTIR) جهت بررسی پیوند های موجود در ساختار پوشش استفاده شد. جهت بررسی خواص حفاظت کنندگی فوتوکاتدی پوشش ها از آزمایش های پتانسیو متری و پلاریزاسیون تافل استفاده گردید. بررسی الگوهای XRD نشان داد که ورود اکسید تنگستن به ساختار تیتانیا اندازه بلورک های آن را کاهش داده است. از سوی دیگر تصاویرFE-SEM دلالت برآن دارد که افزودن اکسید تنگستن باعث یکنواختی بیشتر ساختار نانو ذرات اکسیدتیتانیوم شده است. بررسی طیف سنجی مادون قرمز وجود پیوند بین Ti-O و W-O را تایید نمود. نتایج حاصل از آزمایش های پتانسیومتری نشان داد که افزودن اکسید تنگستن در درصد های مختلف وزنی باعث بهبود خواص فوتو کاتدی پوشش اکسید تیتانیوم شده است.
    کلیدواژگان: اکسیدتنگستن، تیتانیم دی اکسید، حفاظت فوتوکاتدی، سل، ژل