فهرست مطالب

مواد و فناوریهای پیشرفته - سال چهارم شماره 4 (زمستان 1394)
  • سال چهارم شماره 4 (زمستان 1394)
  • تاریخ انتشار: 1395/01/08
  • تعداد عناوین: 8
|
  • علی رضا فرزانه، ضیاء والفی، کریم زنگنه مدار، امیرحسین شیخ علی صفحات 1-10

    در این تحقیق برای دستیابی به لایه اتصال فلزی نانوساختار در پوشش های TBC، ابتدا پودر NiCrAlY میکرونی با فرآیند آسیاکاری به ذرات بسیار ریز در مقیاس نانو تبدیل شد و پس از آگلومره نمودن نانوذرات NiCrAlY، با فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 420 لایه نشانی گردید. فاصله تزریق پودر، نرخ تزریق هیدروژن و استفاده از دوش آرگون پارامترهایی بودند که برای لایه نشانی مناسب نانوذرات NiCrAlY آگلومره مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از دوش آرگون، میزان اکسیداسیون در پوشش های نانو NiCrAlY را به طور چشمگیری کاهش می دهد. به علاوه افزایش نرخ تزریق هیدروژن و افزایش فاصله تزریق پودر، میزان اکسیداسیون در پوشش حاصل را افزایش می دهد.همچنین نانوذرات NiCrAlY در مقایسه با ذرات میکرونی نسبت به اکسیداسیون بسیار حساس تر هستند.

    کلیدواژگان: NiCrAlY، نانوذرات، پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS)، لایه اتصال فلزی، پوشش سد حرارتی (TBC)
  • مریم معلقی، عطیه کوهی سعدی، پریسا طالب نیا، نگین معنوی زاده، مژگان صادقیان لمراسکی صفحات 11-17

    در این مقاله به منظور بهبود پارامترهای الکترونیکی نانوسیم های سیلیکونی، اثر اضافه کردن اتم ناخالصی آرسنیک و فسفر بررسی شده است. پارامترهای بررسی شده شامل طیف انتقال، قابلیت تحرک، طول آزاد میانگین و ساختار باند انرژی می باشد. جهت بررسی رسانایی و قابلیت تحرک نانوسیم های سیلیکونی، انتقال در طول نانوسیم های بلند در حضور تعداد زیادی ناکاملی (مانند ناخالصی، جای خالی، بی نظمی و ناهمواری های سطحی) مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله به منظور انجام محاسبات ساده تر، نانوسیم های با طول کوتاه و ناکاملی های جزیی مطالعه شده است. از اینرو نانوسیم های با طول محدود را یک بار با افزودن فسفر و بار دیگر با افزودن آرسنیک، آلایش داده و نتایج حاصل از شبیه سازی تحلیل گردید. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار QuantumWise انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با اضافه شدن ناخالصی های آرسنیک و فسفر به نانوسیم های سیلیکونی، طیف انتقال برحسب انرژی، افزایش می یابد. قابلیت تحرک برای چگالی های بار الکترون بیش از کاهش یافته، درحالیکه در چگالی های کمتر از این مقدار، تقریبا ثابت می ماند.

    کلیدواژگان: نانوسیم سیلیکونی، طیف انتقال، طول آزاد میانگین، قابلیت تحرک
  • آرش رحیمی، محمدرضا واعظی، مهدی یاری صفحات 19-26

    در این تحقیق تاثیر دمای حمام پوشش دهی بر رفتار پوشش های کامپوزیتی نیکل-گرافن و تاثیر آن بر روی مورفولوژی و خواص خوردگی این پوشش ها مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از حمام سولفامات نیکل عاری از مواد افزودنی به همراه ذرات گرافن استفاده شد و فرآیند آبکاری الکتریکی با استفاده از جریان DC و در سه دمای°C 35، 45، 55 انجام پذیرفت. سپس با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی پوشش بررسی گردید. همچنین با استفاده از نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک رفتار خوردگی پوشش بررسی شد. نتایج نشان داد که رسوب تولید شده از حمام سولفامات نیکل حاوی ذرات گرافن و بدون افزودنی با استفاده جریان DC در دماهای مختلف باعث ایجاد بافت قوی (200) و بافت سخت (111) در پوشش می گردد. همچنین افزایش دما تا حدود°C 50 باعث افزایش جذب ذرات گرافن در پوشش می شود، اما با افزایش بیشتر دما میزان جذب ذرات گرافن کاهش می یابد. همچنین با افزایش دما صفحات گرافن میل به توده ای شدن و آگلومره شدن پیدا می کنند که سبب عدم یکنواختی در پوشش شده و به همین دلیل مقاومت به خوردگی پوشش کاهش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: پوشش کامپوزیتی، آبکاری الکتریکی، نیکل، گرافن، مورفولوژی، مقاومت به خوردگی
  • مسعود مصلایی پور، مریم سادات امینی، مهدی کلانتر، سید صادق قاسمی صفحات 27-35

    در پژوهش حاضر حساسیت به ترکیدگی فلزجوش راسب شده از الکترود E8010-P1 روی فلزپایه St-52 برحسب تغییرات ضخامت فلزپایه، ریزساختار فلزجوش و دمای بین پاسی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. بدین منظور نمونه های جوشکاری شده در شرایط مختلف (ضخامت فلزپایه و دمای بین پاسی متفاوت) مطابق با دستورالعمل بوهلر (SEP-1390) تحت آزمون خمش واقع شدند. بررسی های انجام شده حاکی از افزایش حداقل دمای بین پاسی لازم برای جلوگیری از ترکیدگی فلزجوش E8010-P1 از 80 C به 120 C با افزایش ضخامت فلزپایه از 20mm به 30mm بود. افزایش دمای بین پاسی علاوه بر کاهش سرعت سردشدن ناحیه جوشکاری و در نتیجه کاهش تنشهای جوشی، موجب کاهش اثر تبریدی (heat sink) فلزپایه شده که در نهایت کاهش حساسیت به ترکیدگی فلزجوش را باعث می شود. مطالعات ساختاری نیز نشان داد که عامل اصلی ترکیدگی فلزجوش E8010-P1 ایجاد فازهای نامطلوب از قبیل فریت مرزدانه ای و ویدمن اشتاتن در فلزجوش می باشد. به علاوه مدت زمان سردشدن بهینه در محدوده دمایی 800-500 C (∆t8/5) جهت اطمینان از عدم ترکیدگی فلزجوش مذکور، 180±10s تعیین گردید.

    کلیدواژگان: ترکیدگی، SMAW، دمای بین پاسی، E8010، P1، خطوط لوله
  • حسین حسن نژاد، اشکان نوری، قاسم عیسی آبادی صفحات 37-42

    یکی از مشکلات استفاده از فولادهای زنگ نزن مقاومت کم این فولادها به خوردگی حفره دار شدن در محیط های حاوی یون کلر به عنوان مثال آب دریا می باشد. در این مقاله به بررسی مقاومت به خوردگی پوشش اکسید سریم بر روی فولاد زنگ نزن پرداخته می شود. همچنین پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و امپدانس الکتروشمیایی برای بررسی مقاومت به خوردگی پوشش مورد استفاده قرار گرفتند. میکروساختار و فازهای پوشش اکسید سریم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) و پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی شدند. نتایج نشان داد که به طور کلی با تشکیل پوشش اکسید سریم بر روی فولاد زنگ نزن مقاومت به خوردگی افزایش پیدا کرده و بیشترین مقاومت به خوردگی هنگامی به دست آمد که عملیات حراتی پوشش در دمای 300 درجه سانتی گراد انجام شد.

    کلیدواژگان: اکسید سریم، نانوساختار، سل، ژل، عملیات حراتی، خوردگی، فولاد زنگ نزن
  • مهرداد داودی، مجتبی نصر اصفهانی، احسان صائب نوری صفحات 43-54

    در این مقاله عملکرد حفاظت از خوردگی همزمان لایه نازک خودمجتمع فتالوسیانین مس سولفونه شده (CuPh) با پوشش نانوساختار هیبریدی آلی- معدنی بر فولاد ساده کربنی در محلول اسیدی مورد بررسی قرار گرفت. سل هیبریدی از طریق هیدرولیز و تراکم اسید کاتالیست 3- متا اکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (TMSM) و تترا اتوکسی سیلان (TEOS) در نسبت مولی 1:1 سنتز شد. مورفولوژی و ترکیب فولاد ساده کربنی با پوشش هیبریدی و لایه نازک خودمجتمع CuPh توسط SEM، EDX و FTIR بررسی گردید. عملکرد حفاظت در برابر خوردگی پوشش های هیبریدی در محلول 5/0 مولار هوادهی شده اسید کلریدریک توسط آزمون های پلاریزاسیون پتانسیوداینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) تحقیق شد. فیلم های خودمجتمع CuPh در زیر پوشش هیبریدی تاثیر قوی بر روی مقاومت به خوردگی پوشش هیبیریدی -وقتی نمونه 24 ساعت در محلول 1 میلی مولار CuPh غوطه ور شود- نشان داد. اضافه کردن بازدارنده به سیستم حفاظت از خوردگی، محافظت از فولاد ساده کربنی را تا 94% در محلول نیم مولار اسید کلریدریک بهبود بخشید. تحقیق حاضر نشان می دهد که این سیستم حفاظتی ضد خوردگی می تواند در محیط خورنده استفاده شود.

    کلیدواژگان: فیلم لایه نازک خودمجتمع، فتالوسیانین مس، پوشش هیبریدی سل، ژل، خوردگی، فولاد ساده کربنی
  • بهمن میرزاخانی صفحات 55-62
    عملیات تولید فولادهای میکروآلیاژی نوردی شامل مجموعه ای از عملیات حرارتی و کار گرم است که به عملیات ترمومکانیکی موسوم می باشد. تعیین دماهای بحرانی استحاله آستنیت بعد از پایان تغییرشکل گرم و شناسایی عوامل موثر بر آن ها منجر به کنترل تحولات ریزساختاری در طی فرآیند تولید و در نتیجه دستیابی به ترکیب بهینه خواص مکانیکی در این فولادها می شود. در این مقاله، تاثیر دما و زمان آستنیته کردن و سرعت سرد کردن بر رفتار استحاله آستنیت فولاد API-X70 با ساختار نواری فریت- پرلیت مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونه های تهیه شده در جهت نورد (RD)، جهت عرضی نورد(TD) و جهت عمود بر نورد (ND) از صفحه فولاد تحت آزمایش دیلاتومتری و مطالعه ریزساختاری واقع شدند. نتایج نشان می دهد که با افزایش دما و زمان آستنیته، به دلیل انحلال بهتر عناصر به خصوص کربن در ساختار و رشد دانه های آستنیت، دمای شروع و پایان تجزیه آستنیت کاهش می یابد و ساختار از فریتی- پرلیتی به فریتی- بینیتی تبدیل می شود. همچنین تغییرات کم سرعت سرد شدن، تاثیر زیادی بر دماهای بحرانی فولاد ندارد ولی با افزایش بیشتر سرعت سرمایش، ساختار به صورت کاملا بینیتی درآمده و دماهای شروع و پایان تجزیه آستنیت به شدت کم می شود. نتایج دیلاتومتری و متالوگرافی نوری نیز هر دو بیانگر این است که جهت نمونه دیلاتومتری تاثیر بسیار کمی بر دماهای بحرانی دارد.
    کلیدواژگان: عملیات حرارتی، تجزیه آستنیت، فولاد میکروآلیاژی، ریزساختار
  • محمدرضا منافی، پدرام منافی، ساسان کهتری کرم صفحات 63-69

    استفاده از افزودنی های خاک در مدیریت و حفاظت از منابع آن اهمیت روزافزونی پیداکرده است. کوپلیمر بر پایه آکریل آمید و آکریلیک اسید به جهت سنتز آسان و در دسترس بودن مواد اولیه، نمونه ای از این افزودنی ها می باشند. در این مطالعه، کوپلیمر بر پایه آکریل آمید و آکریلیک اسید با روش پلیمریزاسیون زنجیره ای در سیستم آبی سنتز گردید. با استفاده از طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه مشخص شد که گروه های عاملی کربوکسیلیک اسید و آمیدی با موفقیت در ماده وجود دارد. در آزمون تجزیه گرما وزن سنجی، مقدار هریک از اجزا اندازه گیری شد. همچنین برای محاسبه چگالی بار منفی نمونه های سنتز شده از روش تیتراسیون و برای تعیین جرم مولکولی از دستگاه پراکندگی نور لیزری استفاده گردید که مشخص شد با افزایش چگالی بار منفی، تثبیت شوندگی خاک افزایش یافته است. همچنین استفاده از مونومر آکریل آمید در واکنش کوپلیمریزاسیون نقش اساسی برای افزایش جرم مولکولی ایفا نمود. درنهایت، هدر رفت خاک به وسیله کوپلیمر سنتز شده در تیمارهای پژوهش که شامل کوپلیمر با مقادیر مختلف مصرف gr/m2 4/0، 6/0، 1، 2، 3، 4 و 6 به روش محلول در آب و اسپری روی سطح خاک قبل از اجرای بارش مصنوعی تعیین شد و پیوستگی آن در min 30 بارندگی مورد مطالعه قرار گرفت.

    کلیدواژگان: کوپلیمر، هدررفت خاک، آکریل آمید، آکریلیک اسید، فرسایش خاک
|
  • Alireza Farzaneh, Zia Valefi, Karim Zangene Madar, Amir Hosein Sheikhali Pages 1-10

    In this research to rich nano structure bond coat uses in TBC, firstly with ball milling process the micron size NiCrAlY convert to nano particle size NiCrAlY, and after agglomeration nano particle NiCrAlY, powder were deposited upon stainless steel 420 substrate with atmospheric plasma spray (APS) process. Injection distance of powder, hydrogen rate, and utilizationof argon shroud parameters were investigated for suitable deposition agglomeration nano NiCrAlY particles. The result shown, utilization of argon shroud in nano NiCrAlY bond coat was decreased oxidation salient. Also increase of injection distance of powder and hydrogen rate cause to oxidation enhancement. Moreover the nano particle NiCrAlY in comparison micron NiCrAlY toward oxidation was very tender.

    Keywords: NiCrAlY, Nano Particles, Atmosphere Plasma Spray (APS), Bond Coat, Thermal Barrier Coating (TBC)
  • Maryam Moalaghi, Atieh Koohisaadi, Parisa Talebnia, Negin Manavizadeh, Mojgan Sadeghian Lemraski Pages 11-17

    In this paper, to improve the electronic parameters of silicon nanowires, the influence of As and P dopants are investigated. These electronic parameters include transmission spectra, mobility, mean free path and energy band diagram. To study the conduction mechanism and mobility of the Sinanowires, carrier transport along the long nanowires in presence of many defects (including dopant, vacancy, disorderly and surface roughness) has been investigated. In this paper, to simplify the calculations, short Si nanowires with small amount of defects are considered. Therefore, short length silicon nanowires have been doped by As and P and the effects of the dopants have been analyzed. Simulation results demonstrate that, by increasing the energy, transmission spectra increases. It is shown that mobility decreasesin carrier concentration more than and for concentration less than this value, mobility is approximately constant.

    Keywords: Si Nanowire, Transmission Spectra, Mean Free Path, Electron Mobility
  • Arash Rahimi, Mohammad Reza Vaezi, Mehdi Yari Pages 19-26

    In this study the effect of electroplating bath temperature on the behavior of nickel-Graphene composite coating and also on the morphology and corrosion properties were investigated. For this reason nickel sulfamate additive free bath with grapheme were used. Electroplating process was carried out with DC generator and at three temperatures (35, 45, 55 C ). surface morphology and crystallographic texture of electroplating nickel- grapheme were investigated with Field Emission Scanning Electron Microscope(FESEM).Corrosion behavior of nickel-Graphene coating were investigated with potential dynamic polarization test results.Results shown that to increases intemperature also will cause increases in Graphene Nano particles absorptionbut up to 50 C the absorption of graphene reduce. Also increases in temperature will cause Graphene Nano particles agglomerated and lack of uniformity in the coating. As a result the corrosion resistance of the coating is reduced.

    Keywords: Composite Coating, Electroplating, Nickel, Graphene, Morphology, Corrosion Resistance
  • Masoud Mosallaee Pour, Maryam Sadat Amini, Mehdi Kalantar, Seyed Sadegh Ghasemi Pages 27-35

    In this study, the cracking sensitivity of deposited weld of E8010-P1 cellulosic electrodes as a function of base metal thickness and interpass temperature was analyzed. For this purpose, different welded samples (different base metal thickness and interpass temperature) were subjected to the bending test according to the SEP-1390 bohler specification. Studies illustrated an increase in the minimum interpass temperature from 80?C to 120?C is required with increasing base metal thickness from 20mm to 30mm to prevent weld cracking. Increasing of interpass temperature not only decreases the welding cooling rate but also reduces the heat sink effect of base metal and therefore decreases the cracking sensitivity. Structural studies indicated that the main cause of E8010-P1 weld metal cracking is development of undesirable phases such as grain boundary and widmanstaten ferrite in the weld metal. In addition, optimum cooling time between 800-500?C (?t8/5) for preventing E8010-P1 weld metal cracking determines to be around 18010s.

    Keywords: Cracking, SMAW, Interpass Temperature, E8010, P1, Pipe Lines
  • Hosein Hassannejad, Ashkan Nouri, Ghasem Eisaabadi Pages 37-42

    One of the main problems of the use of stainless steels is related to low strength of steels to pitting corrosion in chloride-containing environments such as sea water. In this paper, the corrosion resistance of the cerium oxide coating on stainless steel is investigated. Potentiodynamic polarization and impedance spectroscopy was used to study the corrosion behavior of the coating. In addition, microstructural and phases of the cerium oxide coatings were studied using a scanning electron microscope, FTIR and X-ray diffraction. The results showed that the formation of cerium oxide coatings on the stainless steel causes an increase in the corrosion resistant and the best corrosion resistant of the coating was obtained when the heat treatment was applied at 300 C.

    Keywords: Cerium oxide, Nanostructure, Sol, Gel, Heat Treatment, Corrosion, Stainless Steel
  • Mehrdad Davoodi, Mojtaba Nasr, Esfahani, Ehsan Saebnoor Pages 43-54

    In this study, performance corrosion protection of simultaneous self assembled thin layer copper phthalocyanine sulfonated together with nanostructured hybrid inorganic- organic coatings on carbon steel in acidic solution was investigated. Hybrid sol was synthesized via acid catalyzed hydrolysis and condensation of methacryloxypropyl trimethoxysilane (TMSM) and tetraethoxysilane (TEOS) at the molar ratio of 1:1. The morphology and composition of carbon steel coated with hybrid coating and self assembled CuPh was examined by SEM, EDX and FTIR. The performance corrosion protection of the hybrid coatings was investigated with polarization scans and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in aerated 0.5 mol L-1 HCl solution. Self assembled CuPh films coated under the hybrid coating showed a strong influence on its corrosion resistance, mainly when the samples have 24h immersion time and 1 mM concentration. Addition of inhibitor to anti corrosion system, improved the protection of carbon steel in HCl 0.5M solution up to 94%. Th

    Keywords: Self assembled thin film, Copper phthalocyanine, Hybrid Sol, Gel coating, Corrosion, Carbon steel
  • Bahman Mirzakhani Pages 55-62
    The production of microalloy steel plates is associated with the combination of heat treatments and hot working known as thermo-mechanical process. Superior mechanical properties of the milled products could be obtained by controlling the microstructural evolution during hot rolling process and accurate identification of phase transformation temperatures. In this paper, the influence of austenitizing time and temperature, cooling rates, banded structure of ferrite and perlite and microalloying element on the phase transformation of austenite in API-X70 steel were investigated. The dilatometry test and microstructure analysis were carried out on the samples with different direction (RD, TD and ND) to the steel plate. The results indicate that increasing of austenitizing time and temperature decrease of the start and the finish temperature of austenite decomposition; this was associated with changing of microstructure from ferrite-perlite to ferrite-bainite. The impact of small changes of cooling rate was found to be insignificant on the phase transformation temperatures. However, by increasing the cooling rate, the microstructure becomes bainitic and the critical temperatures decrease rapidly. Both the dilatometry data and the microstructure micrographs prove that the sample direction has negligible effect on critical temperatures.
    Keywords: Heat Treatment, Austenite Decomposition, Microalloy Steel, Microstructure
  • Mohammadreza Manafi, Pedram Manafi, Sasan Kehtari Karam Pages 63-69

    The use of soil additives in the management and conservation of soil resources is becoming increasingly important. Examples of these additives, polymer materials which are in the category of copolymers based on acrylamide and acrylic acid due to ease of synthesis and availability of raw materials has attracted much attention. In this study, copolymer based on acrylamide and acrylic acid was synthesized by chain polymerization in the water system. Fourier transform infrared spectroscopy revealed that the carboxylic acid and amide functional groups were successfully polymerized in the material. The amount of each component was measured by thermogravimetric analysis. To calculate the negative charge density and molecular weight of samples, titration method and laser light scattering analyzer were used which showed soil stabilization with increment in negative charge density. The use of acrylamide monomer plays a major role in the copolymerization to increase the molecular weight. Finally, soil loss was determined using 0.4, 0.6, 1, 2, 3, 4 and 6 gr/m2 of copolymers in water and solutions sprayed on the soil surface before implementation of artificial rainfall, also its continuity in 30min rainfall was studied.

    Keywords: Copolymer, Soil loss, Arylamide, Acrylic acid, Sil erosion