فهرست مطالب

نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 67 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محبوبه محمودی * صفحات 1-15

    یکی از شایع ترین مراجعات درمانگاهی ارتوپدی، تروماهای مستقیم و غیرمستقیم به زانو است که سبب پارگی لیگامان صلیبی قدامی می شود. کاربرد ایمپلنت از جنس تیتانیوم یکی از راه های بازسازی لیگامان صلیبی است که دارای محدودیت هایی از جمله رهایش یون های سمی مانند وانادیوم و آلومینیوم از آلیاژ تیتانیوم می باشد. بنابراین در این مطالعه، ایمپلنت از جنس پلیمر پلی اتر اتر کتون (PEEK) با دستگاه CNC ساخته شد و سطح ایمپلنت با اکسید استرانسیم(SrO) برای ساخت یک ایمپلنت پلیمری رادیواپک پوشش دهی شد. پوشش دهی سطح ایمپلنت پلیمری با روش پوشش دهی چرخشی -غوطه وری در دو شرایط متفاوت دمایی در دمای محیط و دمای °C 70 انجام شد. سپس خواص سایشی و سطحی ایمپلنت مورد ارزیابی قرار گرفت. مورفولوژی سطح، ریزساختار و توزیع عناصر روی سطح ایمپلنت به ترتیب توسطEDS، XRD، SEM و آنالیز MAP ارزیابی گردید. مشاهده تصاویر رادیوگرافی واضح از ایمپلنت PEEK با پوششSrO دلیلی بر رادیواپک شدن ایمپلنت پلیمری بود. میزان کاهش وزن برای ایمپلنت PEEK و ایمپلنت PEEK با پوشش SrO در سیکل 1500 مرتبه به ترتیب 0006/0 گرم و 0004/0 گرم محاسبه گردید.مقاومت سایشی مناسب در دو سیکل 500 و 1500 مرتبه برای منافذ و سطح ایمپلنت PEEK با پوشش SrO مشاهده شد. نتایج آزمون کشت سلول و رنگ آمیزیlive/dead،د98٪ رشد و تکثیر سلولها را بر روی سطح ایمپلنت PEEK با پوشش SrO نشان داد. بنابراین یافته های این تحقیق نشان داد که ایمپلنت PEEK با پوشش SrO می تواند به عنوان یک جایگزین مناسب برای ایمپلنت اندوباتون به کار رود.

    کلیدواژگان: پوشش دهی، رادیواپسیته، لیگامان صلیبی قدامی، پلی اتر اتر کتون، اکسید استرانسیم
  • محمد عباسی، رضا احمدی*، امیرحسین مغنیان، اعظم جنتی اصفهانی صفحات 17-28

    در این پژوهش نانوذرات گادلنیوم فلوراید (GdF3) دوپ شده با بیسموت (Bi) به روش هیدروترمال سنتز شد و تاثیر دما و مدت زمان فرآیند و همچنین غلظت NH4F (تنظیم کننده pH) مطالعه شد. برای این منظور از پلی اتیلن گلیکول به عنوان سورفکتانت در فرآیند سنتز نانوذرات GdF3:Bi استفاده شد. شناسایی فازها با طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD)، تصویربرداری میکروسکوپی با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و آنالیز عنصری با طیف سنجی پراش انرژی اشعه ایکس (EDS) انجام گرفت. بررسی خواص کنتراست زایی نمونه ی مطلوب از طریق تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) و توموگرافی کامپیوتری (CT) در شرایط برون تنی انجام گرفت. نمونه ی تولید شده در دمای °C180، طی مدت زمان 6 ساعت و با غلظت دو برابر ضریب استوکیومتری NH4F با داشتن مورفولوژی مکعبی، اندازه ذرات کمتر از nm 100 و یکنواختی توزیع عناصر مطلوب ترین نمونه بوده و بررسی کنتراست زایی در حالت برون تنی نشان داد که این نانوذرات در تصویربرداری CT یک کنتراست زای مثبت عالی است و در تصاویر MRI نیز غلظت های 5/22 تا 180 میلی مولار آن کنتراست بالایی ایجاد می کند. به طور خلاصه می توان نتیجه گرفت، دوپ کردن Bi با GdF3 موفقیت آمیز بوده است و می توان از این نانوذرات به عنوان یک ماده حاجب در تصویربرداری دوگانه MRI-CT استفاده کرد.

    کلیدواژگان: نانوذرات مغناطیسی، پلی اتیلن گلیکول، سورفکتانت، MRI، CT Scan
  • مجتبی سلیمانی پور، رضا عابدین زاده *، سید علی افتخاری، علی حیدری صفحات 29-36

    در این تحقیق، بهینه سازی پارامترهای فرآیند بر تخلخل و استحکام کششی سیم های کامپوزیتی زمینه آلومینیوم AA1050/SiC تولید شده به روش اکستروژن اصطکاکی اغتشاشی صورت پذیرفت. در این راستا، نمونه های کامپوزیتی زمینه آلومینیوم AA1050 تقویت شده با ذرات سرامیکی SiC، با استفاده از فرآیند اکستروژن اصطکاکی اغتشاشی تولید شدند. همچنین به منظور طراحی آزمایش، از روش سطح پاسخ استفاده شد. سرعت دورانی ابزار، نیروی اکستروژن و ذرات تقویت کننده به عنوان متغیرهای ورودی فرآیند و درصد تخلخل و استحکام کششی نهایی نمونه های کامپوزیتی تولید شده به عنوان متغیرهای پاسخ تعیین شدند. به منظور آنالیز داده های حاصله از آنالیز واریانس و تحلیل رگرسیون استفاده گردید. نتایج نشان داد که سرعت دورانی، نیروی اکستروژن با تاثیرات مرتبه دوم و درصد تقویت کننده با تاثیرات خطی بر استحکام کششی و تخلخل نمونه های کامپوزیتی موثر بودند. همچنین بهینه سازی پارامترهای فرآیند FSEبه منظور رسیدن به حداقل درصد تخلخل و حداکثر استحکام کششی نهایی به کمک روش مطلوبیت انجام گرفت. در انتها، با اجرای آزمون صحه گذاری، نتایج بهینه سازی مورد ارزیابی قرار گرفت. با دستیابی به مقدار بیشینه تابع مطلوبیت (9852/0)، شرایط بهینه متغیرهای ورودی فرآیند با سرعت دورانی برابر باrpm 787، نیروی اکستروژن برابر باkN 7/11 و درصد تقویت کننده برابر با %86/3 جهت دستیابی همزمان به مقادیر بیشینه استحکام کششی نهاییMPa) 4/155) و کمینه درصد تخلخل(%45/0) انجام پذیرفت. همچنین مقادیر حاصل از بهینه سازی با مقادیر تجربی مقایسه شده و صحت نتایج در استحکام کششی و تخلخل به ترتیب با%57/2 و% 78/6 خطا مورد تایید قرار گرفت.

    کلیدواژگان: تخلخل، بهینه سازی، اکستروژن اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت AA1050، SiC، استحکام کششی نهایی
  • حسین لکزیان*، محمدهادی همتی، محمدحسین قزل ایاغ صفحات 37-44

    هدف از این تحقیق تحلیل و بررسی اثر افزودنی های مولیبدن و کبالت روی خواص دی الکتریک، فرو الکتریک و پیزوالکتریک ماده پیزوسرامیک Pb(Zr0.52Ti0.48)O3با افزودن مولیبدن و کبالت در محل زیرکونات و تیتانات در محدوده (2- 0) درصد می باشد. بدین منظور ابتدا پودرها با روش شیمیایی تر آماده شدند. سپس برای 2 ساعت در دمای 850 درجه سانتی گراد کلسینه شدند. خواص ساختاری ترکیبات با استفاده از روش پراش اشعه ایکس (XRD) برای تایید تشکیل ترکیبات تک فاز (با ساختار پروسکایت) در دمای اتاق موردبررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل ریزساختاری سطح دیسک های پخته شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان می دهد که تغییر قابل توجهی در اندازه دانه با افزایش مولیبدن و کبالت وجود دارد. مطالعات دقیق از خواص دی الکتریکPZTتغییر قابل توجه در ضریب شارژ پیزوالکتریک D33(تا 84 c/o کاهش)، ضریب ارتباط الکترومکانیکی Keff(تا 78 c/o کاهش)،فرکانس رزونانس Fr(تا 25 c/o افزایش) و کیفیت مکانیکی Qm(تا 110 c/o افزایش) را درنمونه های ساخته شده و مورد آزمون قرارگرفته نشان می دهد.

    کلیدواژگان: پیزوالکتریک، میکروسکوپ الکترونی روبشی، سرب زیرکونات تیتانات، روش شیمیایی مرطوب، مولیبدن و کبالت
  • محمدرضا خانزاده*، حمید بختیاری، عباس سعادت، علی ابراهیمی اکبرآبادی صفحات 45-59

    در تحقیق حاضر به بررسی تاثیر عملیات حرارتی بر رفتار خوردگی و تغییرات ریز ساختاری ورق های دو لایه فولاد زنگ نزن 304- مس پس از فرآیند جوشکاری انفجاری پرداخته شده است. جوشکاری انفجاری به صورت موازی با بار انفجاری 46 و 63 میلی متر و فاصله توقف 3-2 میلی متر انجام شده است. پس از اعمال جوش انفجاری، فرایند عملیات حرارتی در دمای 350 و 450 درجه سانتیگراد و برای مدت زمان های نگهداری 8 و 16 ساعت انجام شد. از نتایج آزمون امپدانس الکتروشیمیایی می توان دریافت که عدد n در نمونه عملیات حرارتی شده در دمای 350 درجه سانتیگراد و زمان 8 ساعت کمتر از نمونه عملیات حرارتی شده در دمای 450 درجه سانتیگراد و زمان 8 ساعت است و در نتیجه جریان خوردگی در نمونه عملیات حرارتی شده در دمای 350 درجه سانتیگراد و زمان 8 ساعت بیشتر است که باعث کاهش مقاومت انتقال بار می شود. با مقایسه نمونه های عملیات حرارتی شده در دمای 350 درجه سانتیگراد و زمان 8 ساعت و عملیات حرارتی شده در دمای 450 درجه سانتیگراد و زمان 8 ساعت با دمای آنیل متغیر، زمان آنیل ثابت است و نمونه عملیات حرارتی شده در دمای 450 درجه سانتیگراد و زمان 8 ساعت با بیشتر بودن دمای آنیل دارای عدد n (80/0) بیشتر و پس از آن نمونه عملیات حرارتی شده در دمای 350 درجه سانتیگراد و زمان 8 ساعت (66/0=n) است و علت آن افزایش دمای آنیل و کاهش انرژی ذخیره شده در فصل مشترک است.

    کلیدواژگان: جوشکاری انفجاری، گردابه، ضخامت بار انفجاری، تغییر شکل پلاستیکی شدید
  • جلیل وحدتی خاکی، مصطفی طهری، مصطفی میرجلیلی * صفحات 61-77

    در این پژوهش اثر نوع احیا کننده بر رفتار سنتز و ریزساختار آلیاژ Ni-Cr-Mo که با روش سنتزخوداحتراقی خودپیشرونده به کمک امواج مایکروویو تهیه شده است مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از NiO، MoO3 و Cr2O3 به عنوان پیش ماده و نسبت های مختلف از آلومینیم به سیلیسیم به عنوان احیا کننده استفاده شد. نتایج نشان داد هنگامی که سیلیسیم به تنهایی به عنوان عامل احیا کننده در مخلوط های پودری قرار دارد، به دلیل دمای ذوب بالا وارد واکنش سنتز نمی شود و نمونه های سیلیکوترمی علیرغم داشتن دمای آدیاباتیک بالاتر از معیار مرزانف، سنتز نشدند. حداکثر میزان بازیابی عناصر نیکل و مولیبدن در نمونه Al50 است که به ترتیب برابر92% و 96% است. اما بازدهی بازیابی کروم در این نمونه در حدود 36% است. استفاده از آلومینیم اضافی به مقدار 1/1 و 2/1 برابر مقدار استوکیومتری در نمونه های Al50ex1.1 و Al50ex1.2 باعث شده میزان بازدهی کروم در این نمونه 25% رشد داشته باشد و به 45% برسد. وجود سیلیسیم باقیمانده در محصولات باعث تشکیل فاز Mo2Ni3Si در محصولات به صورت یک ساختار یوتکتیکی شده است. نتایج نشان داد استفاده از آلومینیم اضافی باعث افزایش مقدار سیلیسیم و در نتیجه افزایش مقدار ترکیب بین فلزی Mo2Ni3Si در محصولات نهایی شده است، بطوریکه در نمونه Al50ex1.2 فاز پرویوتکتیک Mo2Ni3Si با مورفولوژی گلبرگی شکل تشکیل شده است. علیرغم اینکه در نمونه Al100 به دلیل عدم وجود سیلیسیم ترکیبات بین فلزی مانند Mo2Ni3Si تشکیل نشده است، اما جدابش بسیار شدید مولیبدن و تجمع آن در مرز دندریت ها منجر به تشکیل یک شبکه شبه دوفازی در این نمونه شده است.

    کلیدواژگان: مایکروویو، سنتز خود احتراقی، سوپرآلیاژ، Ni-Cr-Mo، آلومینو-سیلیکوترمی
|
  • Mahboobeh Mahmoodi * Pages 1-15

    One of the most common orthopedic clinic referrals is direct and indirect traumas to the knee that lead to anterior cruciate ligament rupture. The use of titanium implants is one of the ways to treat and reconstruct the cruciate ligament, which has limitations, including the release of toxic ions such as aluminum and vanadium from the titanium alloy. In the present study, the polyether ether ketone (PEEK) implant was fabricated using a CNC machine. Then the surface of the implant was coated with strontium oxide (SrO) by dip spin coating method in two temperature conditions, including ambient temperature and 70 ℃ to produce a radiopaque polymer. After coating, the wear and surface properties of the implant were evaluated. The surface morphology, microstructure, and distribution of elements on the implant surface were evaluated by scanning electron microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), X-ray energy diffraction spectroscopy(EDS), and MAP analysis, respectively. The radiographic images indicated the good radiopacity level of the SrO-coated PEEK implant. The amount of weight loss for the PEEK implant and the SrO-coated PEEK implant was 0.0006 g and 0.0004 g in 1500 cycles, respectively. Good wear resistance was observed in two cycles of 500 and 1500 for the pores and surface of the SrO-coated PEEK implant. The results of the cell culture and live/dead staining showed 98% growth and proliferation of cells on the SrO-coated PEEK implant. Therefore, the findings of this study demonstrated that the SrO-coated PEEK implant can be used as a suitable alternative for the Endobutton.

    Keywords: Coating, Radiopacity, Anterior Cruciate Ligament, Polyether ether ketone, Strontium oxide
  • Mohammad Abbasi, Reza Ahmadi*, Amirhossein Moghanian, Aazam Jannati Esfehani Pages 17-28

    In the present study, the Bismuth doped GdF3 nanoparticles were synthesized via the hydrothermal method and the effect of temperature, time and NH4F concentration was investigated. The Poly Ethylene Glycol was used as the surfactant. The phases characterization was inducted via XRD, FE-SEM and EDS techniques. The in vitro investigation of the samples as the contast agents were performed using MR and CT imaging. the sample synthesized at 180 oC,, 6 hours and the NH4F concentration twice the Stoichiometric concentration that had the semi spherical structure with mean size lower than 100 nm was the suitable sample and the in vitro studies show that the particles act as an excellent CT contrast agent and also as an effective MRI contrast agent at concentrations between 22.5 and 180 mM. Briefly, The use of Bismuth dopant ant GdF3 nanoparticles was successfully performed and The particles can used as the potential MRI-CT contrast agents.

    Keywords: Magnetic nanoparticles, surfactant, MRI, CT Scan, poly ethylene glycol
  • Mojtaba Soleimanipour, Reza Abedinzadeh *, Seyyed Ali Eftekhari, Ali Heidari Pages 29-36

    This research, involved dynamic optimization of process parameters on the porosity and tensile strength of AA1050/SiC aluminum composite wires produced by friction stir extrusion (FSE) was carried out. In this regard, SiC ceramic particles reinforced AA1050 composite samples were produced using the FSE process. Also, response surface methodology (RSM) was used to design of experiment. The rotational speed of the punch, extrusion force, and reinforcement percentage weight were determined as input variables of the process. The porosity and tensile strength of produced composite samples were determined as response variables. Analysis of variance (ANOVA) and regression analysis were used to analyze the obtained data. The results showed that rotational speed, extrusion force with second-order effects, and reinforcement percentage with linear effects were effective on the tensile strength and porosity of composite samples. Also, the optimization of FSE process parameters to reach the minimum percentage of porosity and maximum tensile strength was performed using the desirability method. Finally, the optimization results were evaluated based on the validation test. Also, by achieving the maximum value of the desirability function (0.9852), the optimal conditions of process input variables were a rotational speed of 787 rpm, an extrusion force of 11.7 kN, and a reinforcement percentage of 3.86% to simultaneously achieve the maximum ultimate tensile strength (155.4 MPa) and minimum porosity percentage (0.45%). Also, the values obtained from the optimization were compared with the experimental values and the accuracy of the results in tensile strength and porosity were confirmed with 2.57% and 6.78% errors, respectively.

    Keywords: Optimization, Porosity, Friction Stir Extrusion, AA1050, SiC composite, Ultimate tensile Strength
  • hossein lexian*, mohammadhadi hemati, mohammadhossein Ghezel Ayagh Pages 37-44

    The purpose of this paper is to analyze the effect of molybdenum and cobalt additives on the dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties of PZT5piezoceramic material By adding molybdenum and cobalt in the location of zirconate and titanate, in the range of (0-2) percent.For this purpose, the powders were first prepared with a wet chemical method. then They were calcined for 2 hours at 850 ° C. The structural properties of the compounds were investigated using the X-ray diffraction (XRD) method to confirm the formation of single phase compounds (with perovskite structure) at room temperature. The Microstructural analysis of the surface of the sintered discs by scanning electron microscopy (SEM) shows that there is a significant change in grain size with increasing molybdenum and cobalt. Detailed studies of the dielectric properties of PZT In the samples made and tested show measurable change in the piezoelectric charge coefficient D33(Up to 84 ℅ reduction), electromechanical coupling coefficient Keff(Up to 78 ℅ reduction) , resonant frequency Fr(Up to 25 ℅ increase) and mechanical quality factor Qm (Up to 110 ℅ increase).

    Keywords: Piezoelectric, Scanning electron microscope, Wet chemical method, Lead Titanium Zirconate, molybdenum, cobalt
  • Mohammadreza Khanzadeh*, hamid bakhtiari, Abbas Saadat, Ali Ebrahimi Akbarabadi Pages 45-59

    In the present study, the effect of thermal treatment on the corrosion behavior and microstructure changes of two-layer stainless-304-Cu sheet steel sheets after the explosive welding process has been investigated. Explosive welding has been done in parallel with an explosive layer of 46 and 63 µm and a stop distance of 2-3 mm. After explosive welding, the heat treatment process was carried out at 350 and 450 ° C for 8 and 16 hours. Explosive welding with an explosive load and variable stop distance. From the results of the electrochemical impedance test, it can be seen that the n number in the heat treatment sample at 350 ° C and 8 hours is less than the heat treatment sample at 450 ° C and 8 hours, and as a result, the corrosion current in the heat treatment sample The temperature is 350 ° C and the time is 8 hours, which reduces the load transfer resistance. By comparing the heat treatment samples at 350 ° C and 8 hours and the heat treatment at 450 ° C and the time of 8 hours with varying aniline temperature, the annealing time is constant and the heat treatment sample at 450 ° C and time 8 The hour with more annealing temperature has a value of n (0.80), followed by heat treatment at 350 ° C and 8 hours (n = 0.66), due to annealing temperature and reduced energy storage In the chapter.

    Keywords: Severe Plastic Deformation, Vortex, Explosive Welding, explosive charge thickness
  • Jalil Vahdati khaki, Mostafa Tahari, Mostafa Mirjalili * Pages 61-77

    This research investigated the effect of reducing agent type on the synthesis behavior and microstructure of Ni-Cr-Mo alloy, which was synthesized by microwave-assisted self-propagation high-temperature. For this purpose, powder mixtures with the same amount of NiO, MoO3, and Cr2O3 as precursors and different ratios of aluminum to silicon as reductants were prepared. The mixtures were homogenized, compacted to a 20 mm diameter disk, and synthesized by a microwave oven. Results show that although the adiabatic temperature in the silico-thermic sample exceeded the merzhanov criteria, the synthesizing did not occur due to Si high-temperature melting point. The maximum recovery efficiency of Ni and Mo was observed in the Al50 with 92% and 96%, respectively. But, the recovery efficiency of Cr in this sample was 36%, which is very low. Using excess Al in 1.1 and 1.2 times more than the stoichiometric ratio in the Al50ex1.1 and Al50ex1.2 leads to the recovery efficiency of Cr rising 25% and reaching 45%. The presence of residual Si in the produced alloys caused to formation Mo2Ni3Si phase, which is a Mo and Si reach the compound. Microstructural investigation shows residual Si content, and Mo2Ni3Si phase percent were increased by adding excess Al in the initial mixtures. Also, the Mo2Ni3Si proeutectic phase has petaloid morphology. Although the Mo2Ni3Si phase is not formed in the Al100 sample, the severe segregation of Mo led to a continuous network of semi-dual phases in the dendrite boundary.

    Keywords: Microwave, Ni-Cr-Mo, Self-propagation synthesis, superalloy, Alumino-silico-thermic