فهرست مطالب

مواد و فناوری های پیشرفته - سال پنجم شماره 1 (بهار 1395)

مجله مواد و فناوری های پیشرفته
سال پنجم شماره 1 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/01/28
  • تعداد عناوین: 8
|
  • امین نیرومند جدیدی، سید فرشید کاشانی بزرگ صفحات 1-10
    اتصال ناهم جنس آلیاژ آلومینیوم 6061-T6 بر فولاد دوفازی DP590 به روش همزن اصطکاکی نقطه ای ایجاد شد. در این راستا، تاثیر متغیر های فرآیند شامل سرعت چرخشی و زمان توقف ابزار برای رسیدن به اتصال مناسب با استفاده از مطالعات ریزساختاری توسط میکروسکوپی نوری و الکترونی روبشی و خواص مکانیکی به کمک آزمون های کششی-برشی و ریز سختی، مورد بررسی قرارگرفت. در اثر فرایند همزن اصطکاکی، ساختار با دانه بندی ریز در ناحیه همزده آلومینیوم و نیز دانه های فوق ریز فریتی احاطه شده با مرزهای مارتنزیتی درفولاد تشکیل شد به طوری که متوسط اندازه دانه های فاز فریت به کمتر از μm 1 رسید. همچنین در فصل مشترک اتصال این دو آلیاژ لایه بین فلزی تشکیل گردید که میزان ضخامت آن متاثر از متغیرهای فرآیندی است. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت چرخشی ابزار در زمان توقف ثابت، استحکام کششی- برشی ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد و مشابه همین رفتار نیز در سرعت چرخشی ثابت با افزایش زمان توقف ابزار رخ می دهد. میزان استحکام کششی- برشی متاثر از ضخامت لایه بین فلزی است. بیشینه استحکام کششی-برشی MPa 205 در نمونه اتصال یافته با سرعت چرخشی rpm 2000 و زمان توقف 4 ثانیه حاصل شد که از استحکام تسلیم برشی آلیاژ آلومینیوم 6061-T6 افزون تر است.
    کلیدواژگان: جوشکاری همزن اصطکاکی نقطه ای، اتصال ناهم جنس، آلیاژ آلومینیوم، فولاد دوفازی، فوق ریز دانه
  • بتول مهرعلیان، بابک رئیسی، رضا ریاحی فر، مازیار صهبا یغمایی صفحات 11-17

    در این پژوهش، الگوی نشست نانوذرات اکسید قلع در محیط استن با اعمال میدان الکتریکی متناوب غیریکنواخت بر روی الکترودهای مسطح طلا مطالعه شده است. یکی از پارامترهای اساسی تاثیرگذار بر رفتار الکتروکینتیکی ذرات تحت اعمال میدان های الکتریکی، اندازه ذرات است. مشاهدات لایه نشانی در فرکانس kHz10 نشان دهنده وجود ذرات میکرومتری بر سطح الکترودهای نشست است. در این مطالعه، عامل اندازه ذرات از دیدگاه ترسیم مقادیر

    کلیدواژگان: الکتروکینتیک، کلاسیوس، ماسوتی، دی الکتروفورزیس، نانوذرات اکسیدقلع
  • مهدی کزازی، سیمین عسکری، محیا نقدی، شهاب مقدس صفحات 19-28
    در این پژوهش، مواد فعال نانوساختار هیدروکسید دوگانه ی لایه ای ZnxNi1-x(OH)2 به طور موفقیت آمیزی با استفاده از روش هم رسوبی شیمیایی و به کمک پلی اتیلن-گلیکول که نقش جهت دهنده به ساختار را دارد، ساخته شدند. مشخصه یابی ساختاری با استفاده از تفرق اشعه X و طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز انجام شد و مورفولوژی مواد با استفاده ازمیکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی به دست آمد. نتایج نشان می دهند که مواد به دست آمده دارای ساختاری متخلخل با دیواره-های نانومتری بوده و عمده ساختار کریستالی آن ها فاز α است. بررسی های الکتروشیمیایی با استفاده از آزمون های ولتامتری چرخه ای، شارژ- تخلیه جریان ثابت و چرخه پذیری نشان می دهند که ماده فعال Zn0.33Ni0.67(OH)2 دارای بیشترین ظرفیت ویژه اولیه معادل F g-1 926 در چگالی جریان A g-1 1 و ابقای ظرفیت حدود 98% پس از 100 چرخه شارژ و تخلیه است.
    کلیدواژگان: ابرخازن ها، هیدروکسید دوگانه لایه ای نیکل، روی، عملکرد الکتروشیمیایی، هم رسوبی
  • رعنا نصرالله نژاد، هودسا مجیدیان، تورج عبادزاده، لیلا نیکزاد صفحات 27-33
    در این مطالعه هفت ترکیب از سیستم آلومینا و زیرکن با نسبت های آلومینا به زیرکن 0/100، 15/85، 30/70، 55/45، 65/35، 80/20، 100/0 انتخاب شد. پودر مواد اولیه پس از توزین به مدت 24 ساعت آسیاب و سپس با استفاده از دستگاه پرس شکل دهی شدند. نمونه ها در دماهای 1550، 1600 و 1650 درجه سانتی گراد با سرعت گرمایش 2 درجه بر دقیقه و ماندگاری 3 ساعت در دمای ماکزیمم سینتر شدند. برای شناسایی نوع فازهای موجود و درصد فازهای تشکیل شده، الگوی پراش پرتو ایکس قطعات تهیه شده بررسی شد. تاثیر نسبت آلومینا به زیرکن و دمای سینتر بر مقدار تشکیل فازهای مولایت و زیرکنیا مورد بررسی قرار گرفت . درصد تخلخل تمامی نمونه ها اندازه گیری شد و تاثیر ترکیب، دما و فازهای نهایی بر این ویژگی ها مطالعه شد. نتایج نشان داد که زیرکن موجب بهبود سینتر بدنه آلومینا شده و آلومینا نیز موجب تسریع تجزیه زیرکن می شود.
    کلیدواژگان: آلومینا، زیرکن، زیرکنیا، مولایت، SiO2
  • صاحب علی منافی صفحات 35-47
    در این تحقیق نانوپودر تیتانات سرب به روش فعال سازی مکانیکی سنتز شد. مواد اولیه شامل پودرهای اکسید تیتانیوم (آناتاز) و اکسید سرب (ІІ) با نسبت وزنی گلوله به پودر 10:1 و نسبت پودری 1:1 به مدت 30 ساعت در آسیاب سیاره ای گلوله ای آسیا کاری شدند. سپس در دماهای 800، 900 و °C1000 عملیات حرارتی شدند. مشخصات نانوپودر حاصل توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل الکترونی متاثر از میدان (FESEM)، پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) بررسی شد از آنالیز طیف سنجی جذبی UV جهت محاسبه شکاف انرژی استفاده شد. فعالیت فوتوکاتالیستی نانوپودر توسط تخریب رنگ متیل اورانژ تحت تابش پرتو فرابنفش مورد بررسی قرار گرفت. سپس تاثیر پارامترهای مختلف از جمله غلظت اولیه رنگ، میزان فوتوکاتالیست و pH بر رنگبری بهینه شد. نتایج آزمایشات نشان می دهد که مقدار بهینه غلظت اولیه رنگ و میزان فوتوکاتالیست به ترتیبppm 10 و 042/0 گرم می باشد. همچنین بیشترین رنگبری در 4= pH مشاهده شد. نتایچ حاصل شده نشان داد که تخریب فوتوکاتالیستی رنگ متیل اورانژ در حضور نانوپودر تیتانات سرب صورت گرفت.
    کلیدواژگان: نانوپودر تیتانات سرب، فعال سازی مکانیکی، خواص فوتوکاتالیستی، متیل اورانژ
  • محمدرضا واعظی، نازیلا اشرفی، علی نعمتی، سعید باغ شاهی، امیر حسن جانی روشن صفحات 49-53

    هدف از انجام این پژوهش، فرآوری نانوکامپوزیتی بر پایه آلومینا و کاربید سیلیکون است که به دلیل خواص ویژه و کاربردهای گسترده این نوع از نانوکامپوزیت ها در صنایع مختلف توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. در این مقاله، رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت Al2O3 -4.1%wt SiC با روش سینتر بدون اعمال فشار با افزودن یک درصد وزنی نانو MgO مورد مطالعه قرار گرفته است. از نانو پودرهای Al2O3-α ،SiC-β و MgO بعنوان مواد اولیه در این تحقیق استفاده گردید. در ابتدا مقدار مشخصی از نانو پودرهای Al2O3 -SiC برای نمونه اول وAl2O3 –SiC-MgO برای نمونه دوم با نسبت گلوله به پودر 20 به 1 توسط آسیاب گلوله ای سیاره ای با سرعت rpm 250 به مدت 4 ساعت مخلوط کرده و پودر حاصل در دمای C 600 به مدت 2 ساعت کلسینه گردید. برای بررسی ساختاری نانو کامپوزیت های حاصله از آنالیز طیف سنجی اشعه ایکس (XRD) و برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات این نانو نانو کامپوزیت از میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) استفاده شد که نتایج نشان داد نانو کامپوزیت حاصله دارای اندازه ذرات کمتر از 100 نانو متر و مطابق با ساختار نانو پودرهای اولیه بود. از مخلوط پودر های حاصل، قرص های خام اولیه با روش پرس تک محوره در فشار Mpa100 و سپس پرس ایزواستاتیک سرد در فشار Mpa150 آماده شد و سپس قرص ها در بوته گرافیتی جاسازی و در دمای C 1600 و C 1630 به مدت 2 ساعت در کوره سینتر گردید. قرص های بدست آمده جهت بررسی تاثیر نانوپودر MgO برخواص مکانیکی نانو کامپوزیتAl2O3 – SiC مورد آزمایش چگالی سنجی و سختی سنجی قرار گرفت. چگالی بدست آمده از نمونه اول ودوم در دمای C 1600 به ترتیب 93/7 و 95/1 گرم بر سانتی متر مکعب و در دمای C 1650 به ترتیب 94/2 و 96 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. با انجام آزمایش سختی ویکرز بر روی نمونه های اول و دوم در دمای C 1600 ترتیب 17/87 و 20/07 گیگا پاسگال و در دمای C 1650 به ترتیب 15/44 و19/79 گیگا پاسگال بدست آمد.

    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، خواص مکانیکی، سختی سنجی، سینتر
  • محمد حدیدی، محمد رفیعی نیا، احسان صائب نوری صفحات 55-60
    تیتانیم و آلیاژهای آن غالبا در جراحی های ارتوپدی و دندان پزشکی به دلیل مقاومت به خوردگی مناسب، استحکام مکانیکی قابل توجه و چگالی پایین مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه آنها زیست فعالی ضعیفی دارند، با این وجود مانع جدی برای کاربرد های پزشکی بوجود نمی آورند. برای بهبود خواص زیست فعالی ایمپلنت های فلزی غالبا هیدروکسی آپاتیت یا کامپوزیت های آن به روش های مختلف بر روی زیرلایه پوشش داده می شوند. در این پژوهش پوشش نانو کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت/مس و هیدروکسی آپاتیت/اکسیدمس برروی آلیاژ تیتانیم Ti-6Al-4Vبه روش الکتروفرتیک توسط جریان مستقیم با ولتاژ ثابت 50 ولت پوشش ایجاد شد و سپس در دمای 900 درجه سانتی گراد تحت عملیات تف جوشی قرار گرفت. . به منظور ساخت سوسپانسیون پایدار از ایزوپروپانول به عنوان حلال واز تری اتانول آمین به عنوان پراکنده ساز استفاده شد. ریز ساختار، ترکیب شیمیایی و ساختار فازی پوشش به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفت. به علاوه رفتار خوردگی پوشش های ایجاد شده برروی آلیاژTi-6Al-4Vدر محلول شبیه سازی شده بدن در دمای 37 درجه سانتی گراد توسط آزمون های پلاریزاسیون مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمون پلاریزاسیون نشان داد که پوشش های اعمالی باعث بهبود مقاومت به خوردگی زیر لایه می شوند. بیشترین مقاومت به خوردگی را پوشش هیدروکسی آپاتیت-10%اکسید مس و کمترین مقاومت به خوردگی را پوشش هیدروکسی آپاتیت-10% مس دارا می باشند .
    کلیدواژگان: الکتروفرتیک، آلیاژ تیتانیم، نانوکامپوزیت، خوردگی، هیدروکسی آپاتیت، مس، اکسیدمس
  • مهدی جلالی، خسرو فرمنش، عبدالرضا سلطانی پور صفحات 61-66
    در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید بر روی ریز ساختار آلیاژ Ti-6Al-4V، فرایند نورد تجمعی تا چهار سیکل در دمای 300 درجه سانتیگراد بر روی این آلیاژ صورت گرفت. جهت بررسی تغییرات فازی و مشاهده تغییرات اندازه دانه آزمون پراش پرتو ایکس انجام شد. نتایج نشان می دهد پس از سیکل اول نورد تجمعی، تغییرات زیادی در الگوی پراش پرتو ایکس ایجاد شده که به دلیل کاهش اندازه دانه و به وجود آمدن بافت درون نمونه می باشد. در ضمن تغییرات الگوی پراش در سیکل های بعدی بسیار کم است که می تواند به دلیل وقوع بازیابی دینامیکی به علت میزان بالای انرژی نقص چیدمان این آلیاژ باشد. به منظور بررسی تحولات ریز ساختاری از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان و جهت تعیین اندازه دانه از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. نتایج بیانگر به وجود آمدن ساختار غالب هم محور فوق ریز دانه شامل فازهای α+β در سیکل چهارم نورد تجمعی و تشکیل دانه هایی با اندازه در حدود 80 نانومتر است.
    کلیدواژگان: آلیاژ Ti، 6Al، 4V، تغییر شکل پلاستیکی شدید، نورد تجمعی، ریز ساختار
|
  • Amin Niroumand, Jadidi, Seyed Farshid Kashani, Bozorg Pages 1-10
    Abstract Dissimilar 6061Al alloy/DP590 dual phase steel joints were fabricated using friction stir spot welding. The influence of rotation speed and dwell time on the feasibility of sound joints were examined by microstructural and mechanical evaluations. Microstructural examinations by optical and scanning electron microscopy exhibited fine grains structure in the stir zone of aluminum and dominant ultrafine ferrite grains with mean grain size of less than a micron and minor martensite at ferrite grain boundaries in the steel side. In addition, an intermetallic component layer was produced along the joint interface; its thickness was a function of process parameters. The tensile-shear strength of the joint was initially found to increase with increasing of tool rotation speed at constant dwell time and then decrease with further increasing. Same trend was observed with increasing of dwell time at constant tool rotation speed. Tensile-shear strength is influenced by the thickness of the intermetallic layer. A maximum tensile-shear strength of 205MPa was achieved for the joint produced using tool rotation and dwell time of 2000rpm and 4s, respectively; this is higher than the shear yield strength of 6061-T6 Al.
    Keywords: Friction stir spot welding, Dissimilar joining, Aluminum alloy, Dual, phase steel, Ultra, fine grains
  • Batuol Mehralian, Babak Raissi, Reza Riahifar, Maziar Safhba Yaghmayee Pages 11-17

    In this research, deposition pattern of tin oxide nanoparticles in acetone media under non-uniform AC electric fields on planar gold electrodes have been studied. Particle size is one of the basic parameters affecting the electrokinetic behavior of particles under applied electric fields. Based on deposition pattern observations, micron size particles were deposited on electrode surface at frequency of 10 kHz. In this study, Clausius- Mossotti factor was depicted for different particle sizes. It indicates that for coarse particles dielectrophoretic force is negative and for fine particles dielectrophoretic force is positive.

    Keywords: Electrokinetic, Clausius Mossotti factor, Dielectrophoresis, Tin oxide nanoparticles
  • Mahdi Kazazi, Simin Askari, Mahya Naghdi, Shahab Moghadas Pages 19-28
    In this research, ZnxNi1-x(OH)2 nanostructured layered double hydroxide active materials were successfully synthesized by a chemical co-precipitation route using polyethylene glycol as the structure-directing reagent. Structural characterizations were performed using X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and morphology of materials was obtained by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). The results show that the as-prepared materials have a porous structure with nanoscale walls and their crystal structure was mainly ?-phase. Electrochemical experiments using cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge and cyclability show that Zn0.33Ni0.67(OH)2 active material has the highest initial specific capacitance of 926 F g-1 at a current density of 1 A g-1 and a capacity retention of about 98% after 100 charge-discharge cycles.
    Keywords: Supercapacitors, nickel, zinc layered double hydroxide, electrochemical performance, co, precipitation
  • Rana Nasrollahnezhad, Hudsa Majidian, Touradj Ebadzadeh Pages 27-33
    In this study seven combination of Alumina and Zircon was selected by ratio of Alumina to Zircon of : 100/0, 85/15, 70/30, 45/55, 35/65, 20/80, 0/100. After weighing the powder raw material , mill for 24 hours and then were using press forming . The samples was sintered in temperatures of 1550 , 1600 , 1650 . To identify the phases and percentage of phases formed , X ? ray diffraction pattern produced parts were investigated . The effect of Alumina to Zircon ratio and sintered temperature on the formation of mullite and zircon phases were investigated . All samples porosity were measured and the effect of combination and temperature and the final phases on this characteristic were studied .The results showed that zircon improved alumina sintered body of alumina and zircon are also accelerate decomposition .
    Keywords: Alumina, Zircon, Zirconia, Mullite, SiO2
  • Sahebali Manafi Pages 35-47
    Abstract In this study, lead titanate nanopowder was synthesized using mechanical activation. Raw materials including titanium oxide powder (anatase) and Lead oxide (??) with a ball to powder weight ratio of 1:10 and the powder ratio of 1:1 were milled in a planetary ball mill for 30 hours. Then, they were heated at 800, 900 and 1000 C. The obtained nanopowder was investigated by field emission scanning electron microscope (FESEM), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The UV absorption spectroscopy was used to calculate the energy gap. Photocatalytic activity of nanopowder by dye degradation of methyl orange under UV light was evaluated. The effects of various influential parameters including initial dye concentration, photocatalyst dose and pH on the dye decolorization were also optimized. The optimum value for initial dye concentration and photocatalyst dose, were 10 ppm and 0.042 g respectively. Also, the best rate of decolorization observed at pH=4. Our results showed that, the photocatalytic degradation of methyl orange dye in the presence of lead titanate nanopowder was done.
    Keywords: Lead titanate nanopowder, Mechanical activation, Photocatalyst, Methyl orange
  • Mohammad Reza Vaezi, Nazila Ashrafi, Ali Nemati, Said Baghshahi, Amir Hassanjani Rosha Pages 49-53

    Abstract The purpose of this study, Alumina and Silicon carbide-based nano-composite processing is due to the special properties and wide applications of these nano-composites have attracted much attention in various industries. In this paper, the mechanical properties of Al2O3 -4.1% wt SiC nanocomposites sintered without pressure by adding a weight percent of nano-MgO has been studied .Nano powders of ?-Al2O3,?-SiC and MgO were used as starting materials in this study .At First, a certain amount of nano-powders Al2O3 - SiC for the first sample and Al2O3 - SiC-MgO for a second sample to powder ratio of 20 to 1 by a planetary ball mill for 4 h speed 250 RPM mixture and the resulting powder Mesh 150 Mu passes and was calcined at 600 C ?. The effect of MgO nano powder obtained samples for mechanical properties of nano-composites, Al2O3 - SiC were tested for hardness.

    Keywords: nano composite, mechanical properties, hardness, sintering
  • Mohammad Hadidi, Mohammad Rafienia, Ehsan Saebnori Pages 55-60
    Abstract Titanium and its alloys have widely been used in orthopedic and dental applications due to their good corrosion resistance, good mechanical strength and low density. However, Ti alloys are bioinert when implanted in the body. To overcome this drawback and in order to improve their bioactivity properties, Hydroxyapatite (HA) coatings have been deposited on the surface of the Ti alloys using different synthesis strategies. In the present study, hydroxyapatite-Cu and hydroxyapatite-CuO nanocomposite coatings with different percentages of Cu and CuO (10, 20 and 30 wt.%) were deposited on Ti6Al4V using electrophoretic deposition (EPD). The surface morphology, composition, and microstructure of the nanocomposite coatings were investigated by scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffractometry (XRD), respectively. In addition, corrosion behavior coatings on Ti6Al4V in solution simulated body fluid at 37?c test was evaluated by polarization. Polarization test results showed that the applied coating improves the corrosion resistance of the substrate. HA-CuO coatings for corrosion resistance as well as greater coverage of the HA-Cu.
    Keywords: Mohammad Hadidi, Mohammad Rafienia, Ehsan saebnori
  • Mehdi Jalali, Khosro Farmanesh, Abdolreza Soltani Pour Pages 61-66
    Abstract In this study for investigation of severe plastic deformation effect on microstructure of Ti-6Al-4V alloy the accumulative roll bonding (ARB) process applied up to four cycles (equivalent strain of 3.2) at 300 ?C. X-ray Diffraction (XRD) test was done for study of phase variation and observations of grain size variations. The results shows after the end of first cycle of ARB, many variations in XRD patterns were made which are results of grain size and texture in material. In addition, variations in XRD pattern are very low, as a result of happening in dynamical recovery because of stacking fault energy high rate of this alloy. For investigating of microstructural alloy of optical microscopy and field emission scanning electron microscopy (FESEM) and for measuring of grain size of transmission electron microscopy (TEM) are used. The results shows that ultra fine grain structure are including ??phases in fourth cycles of ARB and shall produce grain with about approximately 80 nm.
    Keywords: Ti, 6Al, 4V alloy, Severe plastic deformation, Accumulative roll bonding, Microstructure