فهرست مطالب
مجله مهندسی متالورژی
پیاپی 81 (بهار 1400)
- تاریخ انتشار: 1401/03/24
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 4-9
تیزی لبه تیغه های برش جراحی جهت کنترل کارایی برش از اهمیت زیادی برخوردار است. خاصیت مورد نظر اساسا به هندسه تیغه و جنس آن وابسته است. تیزی به معنی برش سریعتر و با کیفیت بالاتر است. بر اساس اصول مکانیک شکست شاخص تیزی تیغه معرفی شد و پس از ذوب و آلیاژسازی تحت خلاء و ریخته گری آلیاژ های آمورف حجمی (Zr55Cu30Al10Ni5)100-XNbX (X=0,2) در آن اتمسفر، عملیات سنگ زنی انجام شد و شاخص تیزی آن با نمونه تجاری از جنس فولاد ضد زنگ مقایسه گشت. پژوهش حاضرنشان داد که در شرایط یکسان از هندسه تیغه، آلیاژهای آمورف حجمی مذکور می توانند تا 57 درصد تیزی تیغه ها را نسبت به تیغه های تجاری از جنس فولاد ضد زنگ افزایش دهند.
کلیدواژگان: آلیاژ آمورف حجمی، تیغه جراحی، تیزی و زیرکونیوم -
صفحات 10-17
در این تحقیق ویژگی های اپتیکی از جمله تابع دی الکتریک، ضریب شکست، ضریب جذب وتابع اتلاف عایق توپولوژی 4Te2SnBi در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با روش امواج تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل با بسته نرم افزاری Wien2k محاسبه شده است.برای محاسبه پتانسیل تبادلی-همبستگی از تقریب های(Perdew-Burke-Ernezerhof) PBE و LDA (local density approximation)استفاده شده است. گاف اپتیکی در حدود 36/0 الکترون ولت و ضریب شکست استاتیکی برابر با 2/6 به دست آمده است. ضریب جذب دارای دو بیشینه اساسی در eV 46/2 و eV 36/7 است که بیشینه دوم در محدوده پرتو فرابنفش قرار دارد و نشان می دهد که این ماده می تواند در زمینه ساخت قطعات مرتبط با پرتو فرابنفش مانند حسگر ها و آشکارسازها مورد توجه قرار گیرد. نتایج به دست آمده با دیگر داده های موجود سازگاری دارد.
کلیدواژگان: عایق توپولوژی، نظریه تابعی چگالی، گاف اپتیکی -
صفحات 18-29فلز تیتانیوم همواره به دلیل خواص منحصربه فردازجمله نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی عالی و... موردتوجه صنعت قرارگرفته است. در کنار این خواص مطلوب، خواص سطحی تیتانیوم به دلایلی ازجمله حساس نبودن به عملیات حرارتی چون فولاد و فعال بودن در محیط با افزایش دما، با محدودیت روبرو است. ازاین رو بهبود خواص سطحی زمینه گستره وسیعی از پژوهش ها بر روی تیتانیوم بوده است. یکی از روش های نوین بهبود خواص سطحی استفاده از پرتو لیزر است. در پژوهش حاضر با استفاده از پرتو لیزر فیبری، پودر کامپوزیتی کاربید تنگستن-کبالت از طریق تزریق مستقیم به داخل حوضچه مذاب سبب تشکیل لایه کامپوزیت سطحی بر روی زیرلایه تیتانیوم خالص تجاری گردید. متغیرهای اصلی فرآوری از قبیل حرارت ورودی و نرخ تغذیه پودر جهت تولید لایه های کامپوزیت سطحی عاری از عیب بهینه شدند. با انجام بررسی های ریزساختاری تحولات فازی ممکن از قیبل ماتنزیتی شدن زمینه و تشکیل فاز β در زمینه α در خصوص این سیستم کامپوزیتی مورد مطالعه قرار گرفتند. همچنین،واکنش های درجا و تجزیه فازی ترکیب کاربید تنگستن-کبالت در حین فرآوری بررسی گردید. نتایج به دست آمده از آزمون سختی سنجی ویکرز لایه های کامپویتی، حکایت از تشکیل یک لایه روکش بسیار سخت با مقدار سختی حدود 1900 ویکرز دارد که با فاصله گرفتن از سطح لایه به سمت داخل و انحلال پودر مرکب تزریقی در زیرلایه از سختی آن کاسته می شود. این میزان افزایش سختی حکایت از یک سخت کاری سطحی بیش از 10 برابری نسبت به تیتانیوم پایه را دارد.کلیدواژگان: روکش کاری لیزری، تیتانیوم خالص تجاری، کاربید تنگستن-کبالت، ریزساختار، خواص مکانیکی
-
صفحات 30-41
در این پژوهش، اثر گونه باکتریایی کلستردیدیوم به عنوان یک باکتری بی هوازی احیا کننده سولفات بر رفتار خوردگی فولاد میکروآلیاژ X42 در محلول شبیه سازی شده خاک شور آزمایشگاهی طی بازه های زمانی 3 روز تا 40 روز تحت شرایط تلقیح شده با باکتری مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور، از یک نمونه خاک حاوی لجن به عنوان منبع تولید باکتری و از یک نمونه خاک شور به عنوان مبنای آنالیز اولیه جهت تولید محلول شبیه سازی شده خاک شور استفاده شد. رفتار خوردگی و ریزساختار محصولات خوردگی به صورت تابعی از زمان ماندگاری مورد ارزیابی قرار گرفت.بررسی های ریزساختاری نشانگر تجمع باکتری ها بر سطح فولاد بعد از 7 روز است. با افزایش زمان ماند تا زمان میانی (21 تا 24 روز)، بیوفیلمی متراکم از مواد پلیمری برون سلولی شکل گرفت. اما پس از آن، بیوفیلم با ظاهری پوسته ای شکل ظاهر شد که نشان از فررویختن بیوفیلم است. این تغییرات ریزساختاری توام با تغییرات چشمگیر در مقاومت خوردگی بود. مقاومت خوردگی ابتدا به دلیل فعالیت باکتری های احیا کننده سولفات از .cm2 Ω1019در 3 روز به.cm2 Ω274 در 7 روز کاهش یافت. این افزایش سرعت خوردگی، زمینه ایجاد بیوفیلم متراکم در دوره زمانی میانی را فراهم کرد؛ به نحویکه مقاومت خوردگی به .cm2 Ω 7330 در زمان ماندگاری 21 روز افزایش یافت.اما بیوفیلم متراکم محافظ، ناپایدار بوده و به سرعت فرو پاشیدکه در اثر آن مقاومت خوردگی مجددا کاهش و به مقدار .cm2 Ω 480 در زمان ماندگاری 40 روز رسید.
کلیدواژگان: گونه باکتریایی کلستردیدیوم احیا کننده سولفات، فولاد میکروآلیاژ X42، بیوفیلم، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی -
صفحات 42-49ساختار های مار پیچی شکل سولفید روی با تعداد پیچ های مختلف با استفاده از لایه نشانی خراشی روی زیر لایه شیشه ای تشکیل شدند. خواص ساختاری این لایه های های نازک مجسمه سازی شده با استفاده از طیف پراش اشعه ایکی مطالعه شد. سطح مقطع ساختار های مارپیچی با استفاده از تصاویر میکروسکوپی الکترون روبشی مشاهده گردید. مورفولوژی سطحی و اندازه دانه های لایه های نازک بدست آمده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی شد و درصد تخلخل سطحی نمونه ها بدست آمد. خواص آنتی باکتریایی برای دو نوع باکتری در دو حالت بدون نور و تحت تابش نور بررسی شد. نتایج نشان دادند که لایه های نازک مجسمه سازی شده سولفید روی دارای خاصیت آنتی باکتریایی هستند و با افزایش تخلخل این ساختار ها خاصیت آنتی باکتریایی افزایش پیدا می کند. علت این افزایش به افزایش سطح مقطع درمعرض تماس نسبت داده شد.. همچنین مشخص شد که تحت تابش نور فرابنفش سری الف این خاصیت آنتی باکتریایی بهبود می یابد.کلیدواژگان: لایه های نازک مجسمه سازی شده، سولفید روی، تخلخل، آنتی باکتریال
-
صفحات 50-62از روش های درمانی نسبتا" جدید درحل مشکل گرفتگی رگ، استفاده از استنت گذاری به عنوان یکی از گزینه های اصلی است. در این بین استنت های از جنس آلیاژحافظه دار نایتینولی با کاهش دادن مشکلاتی نظیر قابلیت پیچ خوردن کم، استحکام شعاعی ناکافی و رفتار دینامیکی نامناسب نسبت به سایر استنت ها، برای استفاده در رگ محیطی میتوانند بکار روند. یکی از چالش های اساسی در فرایند استنت گذاری، به عنوان یک راه درمانی جهت گرفتگی رگ، مسایل پیچیده تماس استنت با رگ محیطی است. در این مقاله با استفاده از شبیه سازی به روش اجزاء محدود، با توجه به اهمیت ویژه خواص مکانیکی و کلینیکی استنت، با انتخاب دو نوع استتت از جنس آلیاژهای حافظه دار با خواص متالورژیکی و مکانیکی متفاوت، رفتار آنها با رگ محیطی مورد بررسی قرار گرفت. مدل مادی مورد استفاده جهت توصیف خواص آلیاژ حافظه دار نایتینول بر اساس انرژی آزاد ترمودینامیکی هلمهولتز(مدل آریشیو) بود.با تغییر دمای پایان آستنیتی از 20 تا 30 درجه سانتیگراد، اختلاف تنش های مسطح بالایی و پایینی حدود 40 مگاپاسکال (معادل حدود 12 درصد) بدست آمد.. با تغییر دمای پایان آستنیتی در حدود 10 درجه سانتیگراد، استنت های آلیاژهای آلیاژ حافظه دار نایتینولی بدلایلی نظیر نیروی مناسب اعمالی به رگ، استحکام مقاومتی شعاعی مطلوب و حلقه هیسترزیس کامل وابسته به رفتار ابرکشسانی بعلاوه تنش کمتر، کرنش بیشتر،کاهش احتمال جراحت و گرفتگی رگ محیطی به میزان15/22 درصد، کمتر بودن سطح تنش لازم جهت ایجاد رفتار ابرکشسانی به میزان82/35 درصد و بالا بودن ضریب اطمینان حدود 3 برابرعملکرد مکانیکی و کلینیکی مناسبی نشان دادند.این مطالعه عددی میتواند یک راه مناسبی برای بررسی رفتار مکانیکی استنت های مورد کاربرد در رگ محیطی با توجه به اثرات خواص متالورژیکی و مکانیکی استنت های از جنس آلیاژهای حافظه دار ارایه نماید.کلیدواژگان: استنت، آلیاژهای حافظه دار نایتینولی، روش اجزاء محدود، رگ محیطی، تماس
-
صفحات 63-72
در پژوهش حاضر، تاثیر حضور عنصر نقره بر رفتار تبلور آلیاژهای آمورف پایه Mg65Cu30Y5 مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، چهار ترکیب آلیاژی (x=1, 4, 7, 10) Mg65Cu30-xAgxY5 انتخاب و در شرایط یکسان تحت فرایند ذوب ریسی قرار گرفت. تغییرات فازی آلیاژهای مورد نظر توسط آزمون پراش پرتوایکس (XRD) و رفتار تبلور آن ها تحت شرایط غیر همدما توسط روش آنالیز حرارتی (DSC) ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد که حضور عنصر نقره بر قابلیت تشکیل فاز آمورف و همچنین پایداری حرارتی فاز آمورف حاصل، موثر است. مکانیزم تبلور تمامی آلیاژهای مورد بررسی یکسان تشخیص داده شد و انرژی اکتیواسیون تبلور آن ها در محدوده ی 200-150 کیلوژول بر مول برآورد شد. ترکیب Mg65Cu23Ag7Y5 (در حضور 7 درصد اتمی نقره) از انرژی اکتیواسیون تبلور بالاتری در مقایسه با دیگر ترکیبات برخوردار است و مشخص شد که مقدار انرژی اکتیواسیون با افزایش بیشتر درصد نقره کاهش می یابد. ضریب اورمی محاسبه شده (7/1-5/1) تاکید کرد که تبلور در سیستم های مختلف یکسان بوده و بر اساس فرایند تبلور نفوذی کنترل با دیمانسیون رشد سه جهته دنبال شده است.
کلیدواژگان: مذاب ریسی، آلیاژ آمورف، آلیاژهای پایه منیزیم، تبلور
-
Pages 10-17
In this research, optical properties such as dielectric function; Refractive index; Absorption coefficient
and electron energy loss spectrum of SnBi2Te4 topological insulator have been calculated by using of Full potential linear augmented plane waves (FP-LAPW) within the framework of density functional theory (DFT) implemented in Wien2k code. PBE and LDA approximations have been used to calculate the exchange-correlation potential. The optical gap and the static refractive index have been obtained about 0.35 eV and 6.2. The absorption coefficient has two main peaks in 2.46eV and 7.36 eV that the second maximum is in the range of UV range and predicts that this material can be used in the field of UV-related devices such as sensors and detectors. The results are consistent with other available data.Keywords: Topological insulator, density functional theory, Band gap -
Pages 18-29Titanium has been a widely used alloy in industrial applications due to its excellent specific strength, high corrosion resistance, etc. Despite these superior characteristics, poor surface properties such as low hardness limit titanium applications. Many studies were conducted on surface properties improvement on titanium and its alloys. Laser alloying is one of the newest methods in order to enhance the surface properties of the parts. In this study, using a fiber laser beam as an energy source, titanium substrate was subjected to surface melting and surface alloying by introducing tungsten carbide (WC) particles. Two critical parameters, including laser power and scanning speed, were optimized, and defects were successfully eliminated. The influence of process parameters on defects, size, and shape of the melt pool and HAZ was discussed. Various microstructural characterizations were implemented to study the possible phase transformations in the examined system. Microhardness results show that on the surface of alloyed samples, the microhardness significantly increases and reaches 1900 Hv, which gradually moves towards the substrate and reaches 150 Hv in the substrate.Keywords: Laser cladding, Commercially Pure Titanium, WC-Co, Microstructure, Mechanical properties
-
Pages 30-41
In this study, the effect of bacterium clostridium sp. as ananaerobic sulfate-reducing bacteria on the corrosion behavior ofAPI X42 micro-alloyed pipeline steel was evaluated in a saline simulated soil solution at different immersion times (varying from 3 days to 40 days) under biotic condition. In this process, a soil sample containing sludge was used as a source of production sulfate-reducing bacteria and a saline soil sample was used as the basis of the saline simulated soil solution. The corrosion behavior and microstructure of the corrosion products were evaluated as a function of immersion time. Microstructural examinations show the accumulation of bacteria on the steel surface after 7 days. By further immersed times to the middle times (21-24 days), a biofilm comprised of the dense extracellular polymeric substances was formed. After that, biofilm exfoliation was observed showing physical biofilm breakdown. This microstructural variation is associated with aremarkable variation in corrosion resistance. At first, the corrosion resistance decreases sharply from 1019Ω.cm2at 3 days to 274Ω.cm2at 7 days due to the metabolic bacterial activity. As a result of this high corrosion rate, a densely packed biofilm was formed at the middle times in such a way that corrosion resistance rises sharply to 7330Ω.cm2at 21 days. However, the dense protective biofilm formed at the surface was unstable and biofilm was degraded rapidly; consequently, the corrosion resistance decreases to 480 Ω.cm2at 40 days.
Keywords: Sulfate-reducing bacterium clostridium sp, X42 microalloyed steel, biofilm, electrochemical impedance spectroscopy -
Pages 42-49Zinc Sulfide helix sculptured structures with different number of 1, 3 and 5 pitches were formed on the glass substrate using glancing angle deposition method. The structural properties of these sculptured thin films were studied using X ray diffraction pattern (XRD). The cross section of the helical structures was observed using Field emission scanning electron microscopic images (FESEM). The surface morphology and grain size of the obtained thin films were examined using atomic force microscope images (AFM) and the percentage of surface porosity of the samples was obtained. Antibacterial properties were investigated for two types of bacteria in both under light and no-light conditions. The results showed that the Zinc Sulfide sculptured helical thin films have antibacterial properties and with increasing the porosity of these structures, the antibacterial properties increase. The increase in antibacterial properties with increasing porosity was attributed to the greater cross-sectional area of contact with bacteria. It was also found that the antibacterial properties of these structures improve under light radiationKeywords: Sculptured thin films, Zinc sulfide, Porosity, Anti-bacterial
-
Pages 50-62One of the relatively new treatments for vascular occlusion is the use of stenting as one of the main options. In the meantime, Nitinol shape memory alloy stents can be used for peripheral artery owing to reducing problems such as low torsional capability, insufficient radial strength and improper dynamic behavior compared to other stents. One of the major challenges in the stenting process, as a treatment for artery stenosis, is the complexity of stent contact with the peripheral artery. In this paper, using finite element simulation, due to the special importance of mechanical and clinical properties of stents, by selecting two types of stents made of shape memory alloys with different metallurgical and mechanical properties, their behavior with peripheral artery was investigated. Material properties model of Nitinol shape memory alloy was based on Helmholtz free thermodynamic energy (Auricchio model). With varying the Af temperature from 20 to 30 ° C, the difference between the upper and lower plateau stresses was about 35 MPa (equivalent to about 12%). Moreover, with changing the Af temperature about 10 ° C, NiTi shape memory alloy stents have better mechanical and clinical performance due to good applied force to the artery, optimal radial strength, and complete hysteresis loop depending on superelastic behavior, less stress, more strain, reduction of the probability of injury and clogging of the peripheral artery by 22.15%, lower level of stress required to cause super-elastic behavior by 35.82% and high reliability of about 3 times. This numerical study can provide a good way to investigate the mechanical behavior of stents used in peripheral blood artery with respect to the effects of metallurgical and mechanical properties of shape memory alloy stents.Keywords: Numerical study, stent, Nitinol shape memory alloy, Contact, peripheral artery
-
Pages 63-72
In the present work, the effects of substitution of Ag with Cu on thermal behaviors of Mg-Cu-Y based amorphous alloys were investigated. In this regards, four different (x=1, 4, 7, 10) Mg65Cu30-xAgxY5 alloys were melt spinned at same condition. The structural and thermal characteristics of prepared alloys were examined using X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetric (DSC) techniques. Based on results, the substitution of Ag with Cu in Mg-Cu-Y alloys had significant effects on thermal behavior of prepared samples. Although, the crystallization mechanism of prepared amorphous phase in different alloys was the same, the Mg65Cu23Ag7Y5 alloy (in the presence of 7 at. % of Ag) showed higher thermal stability in comparison to others. The crystallization activation energy of prepared amorphous alloys was estimated about 150-200 kJ mol-1. Based on the calculated values of Avrami exponent (1.5<n<1.7), the crystallization process in different systems were the same as a three-dimensional diffusion-controlled growth.
Keywords: Melt-spinning, Amourphous alloy, Mg-based amourphous, Crystallization
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.