فهرست مطالب

مواد نوین - سال ششم شماره 2 (پیاپی 22، زمستان 1394)

مجله مواد نوین
سال ششم شماره 2 (پیاپی 22، زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/11/15
  • تعداد عناوین: 14
|
  • حمید سازگاران *، علیرضا کیانی رشید صفحات 1-12
    در این پژوهش، تاثیر افزودن ذرات اکسید آلومینیوم و حباب های گاز منواکسید کربن از راه سیستم راهگاهی بر ریخت شناسی گرافیت و ریزساختار در چدن خاکستری مطالعه شده است. به منظور افزودن ذرات آلومینا از واکنش ترمیت پودرهای آلومینیوم و اکسید آهن و برای تولید گاز منواکسید کربن از واکنش احیاء اکسید آهن به وسیله کربن درون سیستم راهگاهی استفاده شد. بررسی های میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی و اسپکتروسکوپی اشعه ایکس تولید شده به وسیله پرتو الکترونی روی نمونه های تولیدی انجام گرفت. ایجاد ماسه سوزی در محفظه قرارگیری پودرها اثبات می کند که واکنش ها بر اساس انتظار انجام گرفته اند و حرارت ناشی از آن ها موجب ماسه سوزی شده است. بررسی های میکروسکوپی نشان می دهند که افزودن ذرات آلومینا تاثیری زیاد بر ریخت شناسی گرافیت دارد. حضور این ذرات درون مذاب، جوانه زنی ناهمگن گرافیت را سبب می شود که در نتیجه، گرافیت های نوع B و گرافیت های نوع کیش ایجاد می شوند. ذرات آلومینا تاثیری شدید بر ریزساختار ندارند. حباب های گاز منواکسید کربن بر ریخت شناسی گرافیت و ریزساختار تاثیری چندان ندارند
    کلیدواژگان: چدن خاکستری، ریخت شناسی گرافیت، واکنش ترمیت، ذرات آلومینا، حباب های منواکسید کربن
  • مسعود گلستانی پور *، ابوالفضل باباخانی، سید مجتبی زبرجد صفحات 13-28
    پنل های ساندویچی با هسته فوم آلومینیوم یا کامپوزیت زمینه آلومینیومی، ساختارهایی سبک با قابلیت جذب انرژی هستند که در کاربردهای حفاظت در برابر ضربه نظیر پنل های ساختمانی سبک، مواد بسته بندی و جاذب های انرژی کاربرد دارند. در این پژوهش از آزمون تجربی سوراخ کاری شبه استاتیک روی نمونه های پنل ساندویچی با هسته فوم کامپوزیتی Al A356/SiCp ، صفحه هایی از جنس آلومینیوم 1100 ، نمونه صفحه های بدون هسته فومی و فوم کامپوزیتی بدون حضور صفحه ها استفاده شد. فرورونده بکار رفته از جنس فولاد و دارای سر مخروطی شکل با زاویه 60 درجه، قطر 10 میلی متر و با سرعت سوراخ کاری بسیار پایین و برابر با 02/0 میلی متر بر ثانیه انتخاب شد. نتایج تجربی نشان دادند که استفاده همزمان از صفحه ها و هسته فومی در قالب پنل ساندویچی تاثیری شایان توجه در افزایش مقدار جذب انرژی به وسیله پنل دارد. افزون بر این، مشخص شد که با افزایش ضخامت هسته فومی و صفحه ها، بیشینه نیروی سوراخ کاری و انرژی جذب شده به وسیله نمونه افزایش می یابد. در ادامه آنالیز المان محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS 6.12 به منظور شبیه سازی آزمون سوراخ کاری شبه استاتیک با شرایطی مشابه با شرایط آزمون تجربی روی مدل هایی از نمونه های یاد شده انجام گرفت. نتایج شبیه سازی شامل توزیع تنش روی مدل ها، منحنی نیرو- جابه جایی، بیشینه نیروی سوراخ کاری و نیز انرژی جذب شده به وسیله نمونه ها ارایه گردید و مشخص شد که نتایج بدست آمده از شبیه سازی در مدل های پنل ساندویچی تطابق مطلوبی با یافته های بدست آمده از آزمون تجربی دارد.
    کلیدواژگان: پنل ساندویچی، فوم آلومینیومی، سوراخ کاری شبه استاتیک، جذب انرژی، آنالیز المان محدود
  • زهرا شکوری* صفحات 29-44
    تلاش برای دستیابی به کاهش شایان توجه نفوذپذیری مواد پلیمری در برابر مایعات و گازها برای تولید فرآورده های پلیمری خنثی در کاربردهای مهندسی از جایگاهی ویژه در پژوهش ها برخوردار است. هدف از این پژوهش، بررسی رفتار نفوذپذیری کوپلیمر (اکریلونیتریل- بوتادین) تقویت شده به وسیله نانوذرات کربنات کلسیم در محدوده دمایی °C45-25 و هم چنین، استفاده از آزمون نفوذپذیری حلال جهت ارزیابی ریزساختار نانوکامپوزیت های پلیمری است. نتایج نشان می دهند که غلظت نانوذره در نانوکامپوزیت نقشی تعیین کننده در مقادیر ضرایب نفوذ، جذب و تراوایی نانوکامپوزیت دارد و با افزایش نانوکربنات کلسیم تا مقدار بهینه (15-10 درصد)، روند کاهشی در ضرایب دیده می شود (کاهش 22 درصدی ضریب نفوذ) و در غلظت های بالاتر، روند صعودی بویژه در دماهای بالاتر مشاهده شد. با افزایش درجه حرارت، مکانیسم نفوذ در نانوکامپوزیت های تولیدی به حالت نفوذ فیکی نزدیکتر گردید.افزایش غلظت نانوذره مقدار تورم و سرعت نفوذ حلال و هم چنین، انرژی فعالسازی (تا حدود دو برابر) کاهش نشان می دهند.با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی ریزساختار و پراکندگی نانوذرات کربنات کلسیم در بستر پلیمری ارزیابی و ارتباطی مناسب میان ریزساختار و نتایج تجربی بدست آمده (آزمون نفوذپذیری و مکانیکی) برقرار گردید. روی هم رفته، آزمون های نفوذپذیری، مکانیکی و تصاویر میکروسکوپ الکترونی ریزساختار رفتاری مشابه برای نانوکامپوزیت های تولیدی ارایه نمودند و می توان پیشنهاد کرد که از آزمون نفوذپذیری به عنوان شیوه ای ارزان قیمت و ساده برای شناسایی و ارزیابی خواص نانوکامپوزیت های پلیمری استفاده شود.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، نانوکربنات کلسیم، ریزساختار، نفوذپذیری، خواص مکانیکی
  • سارا علی زاده*، احمد منشی، ابراهیم کرمیان صفحات 45-54
    دیرگدازهای منیزیا-کربن به گونه گسترده در کنورتورها، کوره های قوس الکتریکی و پاتیل های فولاد سازی استفاده می شوند. این دیرگدازها مقاومت به سرباره و مقاومت به شوک حرارتی خوبی دارند که ناشی از خواص مناسب کربن مانند ترشوندگی ضعیف، هدایت حرارتی بالا و انبساط حرارتی پایین می باشد. مشکل اصلی، فرسایش دیرگدازهای خط سرباره در اثر اکسیداسیون و خوردگی شیمیایی و سایش مکانیکی دیرگداز به وسیله سرباره و نیاز به تعمیر و تعویض آجر دیرگداز می باشد. در این پژوهش، اثر استفاده از پیونددهنده هگزامتافسفات سدیم در حضور آب و بکارگیری ضایعات آجر دیرگداز منیزیا-کربن فرسوده مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ترکیبات گوناگونی متشکل از 0، 3 و 5 درصد هگزامتافسفات سدیم تهیه و میزان دانسیته حجمی (BD)، تخلخل ظاهری (%AP) و استحکام فشاری سرد (CCS) نمونه ها در درجه حرارت های 200، 500 و 1100 درجه سانتی گراد اندازه گیری و نیز مطالعات فازی (XRD) و ریزساختاری (SEM) انجام شد. نتایج نشان داد که استفاده از 5% هگزامتافسفات سدیم باعث ایجاد اتصالات فسفاتی با ریخت شناسی سوزنی شکل نظیر MgP2O7، Mg3(PO4)2 و AlPO4 (با توجه به حضور مقداری Al2O3 در ترکیب آجر ضایعاتی) می گردد و خواص فیزیکی و مکانیکی دیرگداز را بویژه در دمای پایین بهبود می بخشد. بنابراین، از این جرم ها برای تعمیر سرد پاتیل می توان استفاده کرد.
    کلیدواژگان: منیزیا، کربن، هگزامتافسفات سدیم، آجر ضایعاتی، دیرگدازهای یکپارچه
  • مهدی شبان غازانی*، اکبر وجد، بشیر مصدق صفحات 55-64
    در بین روش های گوناگون استحکام دهی فلزات، ریز کردن دانه ها به عنوان روشی موثر و کم هزینه پذیرفته شده است. امروزه با استفاده از روش های ترمومکانیکی پیشرفته می توان اندازه دانه های فریت را حتی تا کم تر از 1 میکرون نیز ریز کرد. از جمله روش های نوین در دهه اخیر، در مورد ریز کردن ساختار فلزات استفاده از تغییر شکل پلاستیک شدید است. بر این اساس، در این پژوهش، تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید از راه روش اکستروژن و فشار در کانال های همسان متقاطع در محدوده کار سرد فریت بر مقدار ریز شدن فریت و امکان ایجاد ساختار فرا ریزدانه و نانوساختار در یک نوع فولاد ساده کربنی بررسی شده است. نتایج نشان دادند که روش تلفیقی اکستروژن و فشار در کانال های همسان متقاطع روشی موثر در فرآوری فولاد کربنی نانوساختار است به گونه ای که با این روش فولاد نانوساختار با اندازه کریستالیت هایی در حد 125 نانومتر و با استحکام تسلیم سه برابر فولاد درشت دانه اولیه فراوری شد.
    کلیدواژگان: فولاد بالک نانوساختار، تغییر شکل پلاستیک شدید، پراش پرتو ایکس
  • مهدی عزیزیه *، مهدی بروجردنیا صفحات 65-78
    هدف از این پژوهش ساخت نانوکامپوزیت سطحی در آلیاژ منیزیم AZ31 به روش اصطکاکی اغتشاشی و بررسی پارامترهای فرآیند روی خواص آن می باشد.برای ساخت نانوکامپوزیت سطحی از سه ابزار با پین بدون رزوه ، پین رزوه دار و پین شیاردار و سرعت چرخش های800، 1000، 1200و1400 دور در دقیقه استفاده شد. با افزایش سرعت چرخش ابزار به دلیل بهبود سیلان مواد توزیع ذرات تقویت کننده بهبود یافت. با این حال، به دلیل افزایش حرارت تولیدی با افزایش سرعت چرخش، رشد دانه بیش تری در سرعت های چرخش بالاتر رخ داد. در دو ابزار با پین بدون رزوه و پین شیاردار به دلیل عدم وجود رزوه، سیلان مواد به صورت مناسب ایجاد نشد و در نتیجه حفراتی در منطقه اغتشاشی به وجود آمد. در حالی که در ابزار با پین روزه دار به دلیل بالا بودن سیلان مواد حفره ای مشاهده نگردید.نتایج تفرق اشعه ایکس Al2O3نشان نداد که به دلیل پایین بودن درصد فاز تقویت کننده و هم چنین، اندازه دانه بسیار ریز این ذرات می باشد. افزون بر این، بافت بلوری اولیه ماده پس از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی کاملا تغییر کرد. با توجه به باندهای ایجادشده در منطقه اغتشاشی که دارای مقادیر گوناگونی از ذرات تقویت کننده بود، نواسان های سختی در این منطقه مشاهده شد. با افزایش سرعت چرخش ابزار به دلیل توزیع بهتر ذرات تقویت کننده، نتایج سختی یکنواخت تر شد.
    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، آلیاژ منیزیم AZ31، نانوکامپوزیت، سختی، ریزساختار
  • سعیده قنبری*، کامران امینی، علی شفیعی، محمد علی سلطانی صفحات 79-90
    در این پژوهش با استفاده از دستگاه دیلاتومتری، رفتار فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 422 AISI در حین سرد کردن پیوسته مورد مطالعه قرار گرفت و دیاگرام CCT این فولاد بدست آمد.. برای این منظور نمونه های استاندارد آزمون دیلاتومتری منطبق بر الزامات استاندارد SEP 1681 به صورت استوانه هایی به قطرmm 4 و طول mm 10 تهیه گردید. در آزمون دیلاتومتری گرمایش نمونه ها تحت اتمسفر خلا، انجام گرفت. نتایج بیانگر این است که پس از رسیدن به دمای آستنیته °C1040 و نگهداری در این دما به مدت 15 دقیقه، مدت زمان های سرد کردن 5، 15، 30 دقیقه 1، 3، 6، 12، 18ساعت فاز مارتنزیت در محدوده دمایی C°238-300 تشکیل شد. با سرد کردن در مدت زمان های 24، 36 و 48 ساعت فاز پرلیت تشکیل شد. محدوده دمایی آغاز استحاله پرلیتی C°472-621 و محدوده دمایی پایان این استحاله C°367-504 است. دمای آغاز استحاله مارتنزیتی برای این نمونه ها C°300-310 است. در مدت زمان سرد کردن 36 ساعت فاز بینیت در محدوده دمایی C°402-451 تشکیل شد. نتایج آزمون سختی پذیری نشان از بالا بودن سختی پذیری در این فولاد بوده و منحنی جامینی به صورت خط راست بوده است.
    کلیدواژگان: استحاله فازی، دیلاتومتری، فولاد 422 AISI، نمودار سرد کردن پیوسته
  • ابوالفضل آموزگار *، محمد حقیقی صفحات 91-110
    نسبت Si/Al از جمله پارامترهای موثر بر خواص فیزیکی-شیمیایی کاتالیست های نانوساختار LaAPSO-34 می باشد. استفاده از نسبت بهینه Si/Al در این غربال مولکولی کارایی آنها را تا حدچشمگیری در فرایند تبدیل متانول به الفین های سبک افزایش داده است. کاتالیست های نانوساختار LaAPSO-34 با نسبت های گوناگون Si/Al به روش هیدروترمال سنتز و با آنالیزهایXRD، FESEM، EDX، BET و FTIR تعیین خصوصیات شدند. نتایج آنالیز XRD نشان دادند که در نسبت های پایین Si/Al شبکه کریستالی رشد چشمگیری نداشت، اما با افزایش این نسبت، بلورینگی افزایش یافت. تصاویر FESEM نشان داد با افزایش نسبت Si/Al ذرات مکعبی شکل چابازیت به صورت کامل ایجاد شده، اما در نسبت های بالای Si/Al صافی سطح ذرات کاتالیستی کاهش یافت. آنالیز EDX حضور عناصر سازنده این زئولیت را تایید کرد و پراکندگی یکنواخت اجزا را نشان داد. نتایج بدست آمده از آنالیزBET نشان دادند که با افزایش نسبت Si/Al از 1/0 به 3/0 سطح ویژه در کاتالیست های نانوساختار LaAPSO-34 افزایش یافته است. پیک های ناشی از آنالیز FTIR گروه های عاملی ساختار چابازیت را در نسبت های گوناگون Si/Al تایید نمود. نتایج ارزیابی عملکرد کاتالیست ها نشان دادند که با افزایش دمای واکنش مقدار تبدیل متانول افزایش یافته است. با افزایش نسبت Si/Al از 1/0 به 3/0 کارایی کاتالیست های نانوساختار LaAPSO-34 بهبود یافت و مدت زمان بیش تری طول کشید تا کاتالیست غیرفعال شود.
    کلیدواژگان: LaAPSO، 34، اثر Si، Al، متانول، الفین های سبک، MTO
  • مرضیه آزادفلاح، محمد یگانه قطبی*، سید صابر میرحسینی سید صابر میرحسینی صفحات 111-126
    هیدروکسیدهای فلزی فاز آلفا –LH)α( مواد لایه ای هستند که ساختاری شبیه به هیدروکسیدهای لایه ای معروف تر LDH دارند. –LHα و نانوهیبریدهای آن ها پیش ماده های مناسبی برای ساخت نانوساختارهای اکسیدی فلزی دوپ شده و دوپ نشده، فلزات و آلیاژهای فلزی، هم چنین، برای مواد کربنی و کامپوزیت های کربن و اکسید فلزات هستند. در این مقاله به روش سنتز هم رسوبی، نانو هیبرید آلی- معدنی هیدروکسیدی لایه ای فاز آلفا با استفاده از نیترات هیدروکسید روی (Zn5(OH)8(NO3)2) تولید گردید و فلزات واسطه ای همچون Al3+،Fe2+،Co2+،Ni2+درون ساختار آن دوپ شد و منبع کربنی گالیک اسید بین لایه های آن افزوده شد، سپس نانوهیبرید ایجاد شده در دمای 1000 و 900 درجه سانتی گراد در اتمسفر خنثی نیتروژن، عملیات حرارتی شده و منجر به تولید مواد کربنی به همراه اکسیدهای فلزی گردید. در انتها برای از بین بردن اکسید های فلزی تولید شده، محصول اسید شویی شد. کاربرد ماده کربنی تولید شده به عنوان الکتروکاتالیست در کاتد پیل سوختی پلیمری بررسی شد. در همه الکترودها به دلیل وجود کربن متخلخل و هم چنین، نیتروژن موجود در ساختار کربن، انتقال الکترون بهتر و واکنش احیای اکسیژن سریع تر انجام شد. پتانسیل های مدار باز بدست آمده از آنالیز LSV مقادیری در رنج V1/1-9/0 برای همه کاتالیست های فلزی غیر گرانبها نشان داد. این مقادیر به مقدار تئوری احیای پتانسیل استاندارد اکسیژن (V2/1)بسیار نزدیک بوده است. دانسیته جریان تبادلی برای تمامی الکترودها مضربی از4-10 یا 5-10 ویا 6-10 و هم چنین، شیب تافلی بدست آمده برای بیش تر الکترودها در محدوده mv/dec100تا 140 بوده که بسیار نزدیک به پلاتین می باشد.
    کلیدواژگان: هیدروکسید لایه ای فاز آلفا، نانو هیبرید آلی، معدنی، پیل سوختی پلیمری، کاتد، ولتامتری روبشی خطی
  • حمید نیازی*، فرهاد گلستانی فرد، محمد شاهمیری صفحات 127-136
    پوشش دی اکسید تیتانیم با استفاده از روش اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی در یک مرحله و طی زمان کوتاهی (ده دقیقه) روی سطح تیتانیم خالص تجاری اعمال شده است. در این پژوهش رفتار خوردگی تیتانیم خالص تجاری و نمونه پوشش داده شده با این روش در محیط اسید سولفوریک مورد بررسی قرار گرفته است. ترکیب فازی و ریخت شناسی سطحی پوشش ایجاد شده به ترتیب توسط پراش سنجی پرتوی ایکس[1] و میکروسکوپ الکترونی روبشی[2]مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از پراش سنجی پرتوی ایکس نشان داد که پوشش بدست آمده از فاز آناتاز[3] با ترکیب شیمیایی دی اکسید تیتانیم تشکیل شده است و در شرایط پوشش دهی فاز روتایل[4] تشکیل نشده است. علاوه بر این بررسی های میکروسکپی نشان دادند که پوشش ایجاد شده متخلل است و میکرو حفرات با قطر چند میکرو متر در اثر فرآیند چرقه زنی روی سطح پوشش ایجاد شده اند.آزمایش های الکتروشیمیایی پتانسیل مدار باز[5]، پلاریزاسیون سیکلی[6]در محیط هوازدایی شده حاوی 40 گرم بر لیتر اسید سولفوریک و 40 گرم بر لیتر کلرید سدیم انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که افزون بر افزایش پایداری ترمودینامیکی تیتانیم در محیط آزمایش، نرخ خوردگی بیش از هشت مرتبه کاهش می یابد. مهم ترین دست آورد ایجاد پوشش اکسیدی ایجاد شده، افزایش مقاومت به خوردگی موضعی تیتانیم در محیط آزمایش است.
    کلیدواژگان: رفتار خوردگی، خوردگی موضعی، دی اکسید تیتانیم، اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی
  • هاجر احمدی مقدم، محمدحسین پایدار* صفحات 137-146
    الکترولیت β‘‘-آلومینا به عنوان هادی یون سدیم در باتری های سدیم سولفور استفاده می شود. برای دست یابی به هدایت یونی مناسب، بایستی به الکترولیتی با دانسیته بالا و میکروساختار یکنواخت در طی فرآیند ساخت دست یافت. به این منظور، در این پژوهش ضمن سنتز پودر β‘‘-آلومینا، تاثیرپارامترهای موثر بر رفتار چگالش سرامیکβ‘‘-آلومینا مورد بررسی قرار گرفته است. پودر β‘‘-آلومینا با روش زتا سنتز و نمونه های خام با روش پرس تک محوره شکل داده شد و در دماها و زمان های گوناگون زینتر گردید. از پراش پرتو اشعه ایکس برای تعیین فازهای تشکیل شده و از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی میکروساختار نمونه ها به همراه اندازه گیری دانسیته برای بررسی رفتار چگالش استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که میکروساختار سرامیک β‘‘-آلومینابه شدت وابسته به شرایط زینترینگ می باشد.افزایش زمان زینترینگ، منجر به کاهش دانسیته و غیر یکنواختی در میکروساختار نمونه ها گردید.شرایط بهینه برای زینترینگ الکترولیت β‘‘-آلومینادمای 1620درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه برای دست یابی به دانسیته بیش از 99 درصد تئوری، با میکرو ساختار یکنواخت، بدون رشد دانه افراطی و عدم تشکیل میکرو ساختار دوگانه و درصد فاز β‘‘-Al2O3 بیش از99 درصد،تعیین شد.
    کلیدواژگان: β ، آلومینا، روش زتا، زینترینگ، سنتز، میکروساختار
  • نفیسه طلاوری، خلیل الله قیصری*، محسن ریحانیان محسن ریحانیان صفحات 147-158
    امروزه کامپوزیت های زمینه فلزی به خاطر خواص مکانیکی و مقاومت به سایش مناسب، توجه زیادی را به خود معطوف کرده است. در این تحقیق، تاثیر زمان آسیاکاری و دمای تف جوشی بر ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات SiC مورد بررسی قرار گرفت. پودرهای آلومینیوم و کاربید سیلیسیوم، در زمان های متفاوت 5/0، 1 ، 2 ، 4 و 8 ساعت، تحت اتمسفر گاز آرگون با نسبت حجمی 20 درصد فاز تقویت کننده در آسیای گلوله ای سیاره ای، آسیاکاری شدند. سپس مخلوط به دست آمده در فشار 500 مگاپاسکال در دمای محیط به صورت سرد فشرده و به شکل های قرص و استوانه تولید شد. با بررسی خواص ریزساختاری نمونه ها، زمان بهینه آسیاکاری تعیین شد. پس از تعیین زمان مناسب آسیاکاری، نمونه ها در کپسول های کوچکی محبوس و به مدت 1 ساعت در دماهای 400، 450، 500، 550 و 600 درجه سانتی گراد تف جوشی شدند. به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه، از میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی خواص مکانیکی و تریبولوژیکی کامپوزیت ها از آزمون سختی سنجی و سایش استفاده شد. نتایج نشان داد که زمان بهینه برای آسیاکاری 8 ساعت و دمای بهینه تف جوشی 0C600 است. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش دمای تف جوشی، سختی، چگالی و مقاومت به سایش افزایش می یابد
    کلیدواژگان: آسیاکاری مکانیکی، زمان آسیاکاری، دمای تف جوشی، مقاومت سایشی، کامپوزیت Al، SiC
  • مریم ابارشی*، ایمان عبدی صفحات 159-168
    در این پژوهش به منظور بررسی خاصیت ضد باکتریایی نانوذرات نقره و نانوکامپوزیت های پلی اتیلن-نقره، ابتدا نانوذرات نقره به روش کاهش شیمیایی سنتز و به وسیله روش های پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری شناسایی شدند. اندازه میانگین نانوبلورک های نقره 7/21 نانومتر تعیین شد. پس از آن نانوکامپوزیت های پلی اتیلن-نقره با 5، 10، 20 و 30 درصد وزنی نانوذرات نقره به روش آسیاکاری مکانیکی ساخته شده و شناسایی آن ها با استفاده از روش های پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ های الکترونی عبوری و روبشی انجام گرفت. نتایج حاکی از توزیع مطلوب نانوذرات نقره در زمینه پلی اتیلن است. خاصیت ضد باکتریایی نانوذرات و نانوکامپوزیت ها با درصدهای گوناگون نانوذرات نقره با استفاده از دو باکتری استافیلوکوک اوریوس و اشرشیاکولی به روش دیسک نفوذی مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان دادند که نانوذرات نقره و نانوکامپوزیت های پلی اتیلن نقره دارای خاصیت ضد باکتری هستند و این خاصیت با افزایش درصد وزنی نانو ذره در دیسک افزایش می یابد. افزون بر این، مشخص شد که فعالیت ضد باکتریایی نانوذرات نقره در مقابل باکتری استافیلوکوک اوریوس نسبت به اشرشیا کولی بیش تر است.
    کلیدواژگان: نانوذرات نقره، نانوکامپوزیت پلی اتیلن نقره، خاصیت ضدباکتریایی
  • علی تحویلیان، حسن شریفی *، ساسان اطرج، هادی نصیری صفحات 169-180
    تاکنون روش های بسیار زیادی برای سنتز ذرات دی بوراید زیرکونیم بکار رفته است که انتخاب هر یک از این روش ها مزایا و معایبی را در بر داشته است. در این میان فرایند احیا می تواند جزء روش های کم هزینه بشمار رود. در این پژوهش با استفاده از پودرهای اولیه زیرکونیا، بورات، کاربید بور و کربن، پودر دی بوراید زیرکونیم باروش احیا تولید شد. دی بوراید زیرکونیم با استفاده از فرایندهای احیای کربوترمال(ZrO2+B2O3+C)، احیای بوروترمال(ZrO2+B4C) و احیای تلفیقی بروترمال و کربوترمال، (بوروکربوترمال)، (ZrO2+B4C+C) سنتز شد. بررسی ها به وسیله XRD و میکروسکوپ الکترونی SEM نشان دادند که پودر ZrB2 تولید شده با روش احیای کربوترمال به صورت میله ای شکل رشد کرده ضمن این که ناخالصی کربن در پودر ZrB2 مشاهده شدکه با انجام فرایند حرارت دهی در کوره اکسیدی حذف گردید. در محصول ناشی از فرایند سنتز با روش بوروترمال، ناخالصی بورات و رشد میله ای شکل ZrB2مشاهده شد. ناخالصی بورات به راحتی در شست و شوی با اتانول و آب حذف شد. در سنتز به روش احیا بور و کربوترمال نسبت به سنتز با روش احیا بوروترمال نفوذی کم تر در میان دانه ها رخ داده است، این امر به دلیل وجود کربن در نمونه است. ضمن این که مشابه با روش کربوترمال کربن از سیستم خذف شد. مقایسه روش ها نشان داد که روش سنتز پودر دی بوراید زیرکونیوم با استفاده از احیای کاربید بور روشی مطلوب تر از جهت ریخت شناسی پودر و سینترپذیری، در بین روش یاد شده برای تولید پودر می باشد.
    کلیدواژگان: دی بوراید زیرکونیم، سنتز، کربوترمال، بوروترمال، بوروکربوترمال
|
  • H. Sazegaran*, A. R. Kiani, Rashid Pages 1-12
    In this study, the effects of adding of alumina particles and carbon monoxide gas bubbles through the runner system on graphite morphology and microstructure of gray cast iron was studied. To add alumina particles, thermite reaction of aluminum and iron oxide powders in runner was used and for production of carbon monoxide gas bubbles in runner, reduction reaction of iron oxide by carbon was carried out. Light microscopy, scanning electron microscopy and XRD were investigated. The burning of sand in chamber of powders provided that reactions were performed in according with the expected and their heat caused the sand burning of Microscopic evaluation showed that the addition of alumina particles has great influence on the graphite morphology. The presence of these particles in the liquid was cased heterogeneous nucleation of graphite and as a result, B type of graphite and Kish-graphite were produced. Alumina particles have no affected microstructure. Bubbles of carbon monoxide have no effect on the graphite morphology and microstructure.
    Keywords: Gray Cast Iron, Graphite Morphology, Thermite Reaction, Alumina Particles, Carbon Monoxide Bubbles
  • M. Golestanipour*, A. Babakhani, S. M. Zebarjad Pages 13-28
    Aluminium and aluminium base composite foam core sandwich panels are good energy absorbers for impact protection applications, such as light-weight structural panels, packing materials and energy absorbing devices. In this study, quasi-static perforation tests were carried out on sandwich structures with Al A356/SiCpcomposite foam core andAl 1100 aluminium face-sheets, face-sheets without foam core and aluminium foam without face-sheets. For these tests a 10 mm diameter 60oconical nosed indenter with very low displacement velocity (0.02 mm/sec) was used. The results showed significant increase on energy absorption of sandwich structures in comparison with witness samples. Also increasing foam core and face-sheet thickness leaded to gain higher piercing force and more absorbed energy. Further, explicit finite element (FE) analyses of quasi-static perforation on panels were performed using ABAQUS 6.12. The stress distribution, force-displacement curve, peak piercing fore and energy absorption of different structures were presented. The numerical prediction was found to be in good agreement with the experiments.
    Keywords: Aluminum Foam, Sandwich Panel, Quasi, Static Perforation, Energy Absorption, Finite Element Analysis
  • Z. Shakouri* Pages 29-44
    Attempt to significant decreasing of permeability of polymeric material in versus liquid and gases for production of inert polymeric products in engineering applications have special situation in research. The purpose of this research is to study the permeability behavior of Acrylonitril-Butadiene copolymerre inforced by calcium carbonate nanoparticles in the temperature range 25–45°Cand using the solvent permeability tests to microstructure evaluation of the polymer nanocomposites. Results show the concentration of nano particle plays an important role in the diffusion, sorption and permeation coefficients and by increasing the amount ofnano-CaCO3up to optimum content (10-15%) decrease in the secoefficients (22% decrease in diffusion coefficient)is observed, whereas for higher concentrations, especially at higher temperature increasing trend were obtained for the secoefficients. By increase temperature, diffusion mechanism is more close to Ficki an mechanism. Increase of nano particle concentration in nanocomposite decrease ultimate swelling and diffusion rate of solvent and also activation energy (up to two fold).The micro structure and the dispersion of nano-CaCO3in the polymer matrix was evaluated using SEM micrographs and an appropriate relationship was established between the micro structure and the experimental results(permeability and mechanical properties).In general, swelling test and mechanical analysis an delectron micro scope images were presented similar behavior for prepared nanocomposites and can be recommended that swelling and permeability test scan be used as an inexpensive and simple method to characterization and evaluation of the properties of polymer nanocomposites.
    Keywords: nanocomposite, Nano, Calcium Carbonate, Microstructure, Permeability, Mechanical Properties
  • S. Alizadeh*, A. Monshi, E. Karamian Pages 45-54
    Magnesia–carbon (MgO–C) refractories are widely used in basic oxygen furnaces, electric arc furnaces and steel ladles. These refractories have excellent slag resistance and thermal shock resistance due to the good properties of carbon such as low wettability, high thermal conductivity and low thermal expansion. In this context, main problems are erosion of the refractories of slag line, carbon oxidation, chemical corrosion and mechanical wear of refractories by slag and need to repair and replace them with other refractories. In this study, the effect of using sodium hexametaphosphate(SHMP) as a bonding agent was investigated in the presece of water and spent magnesia-carbon refractory aggregates. For this purpose, different compounds composed of 0, 3 and 5 wt. % SHMP are prepared and some parameters such as bulk density, percent of apparent porosity (%AP) and cold crushing strenght (CCS) were measured at different temperatures (200, 500 and 1100 °C) and phase and microstructure studies were performed by XRD and SEM. Results indicated that using of 5% SHMP at different temperature, specially at low temperature causes some phosphate bonds with needle-shape morphology like MgP2O7, Mg3(PO4)2 and AlPO4 and improve physical and mechanical properties, so these monolithic refractories can be used for the cold repairing of ladles.
    Keywords: Magnesia, Carbon, Sodium Hexametaphosphate, Spent Brick, Monolithic Refractories
  • M. Shaban Ghazani*, A. Vajd, B. Mosadegh Pages 55-64
    Among different strengthening mechanisms, grain refinement has been accepted as an effective and law cost method. So far, ferrite grains in plain low carbon steels were refined to grain sizes equal or less than one micrometer. Severe plastic deformation is one of the grain refinement methods which was successfully used and implemented in recent years. In the present research, severe plastic deformation was conducted using integrated extrusion equal channel angular pressing (ECAP) on a plain low carbon steel to refine ferrite grains and produce ultra-fine and Nano size grains. Results showed that integrated extrusion and equal channel angular pressing is an effective method that can be used for processing of Nano structured low carbon steels. In the present study a nanostructured low carbon steel was produced with crystallite sizes of 125 nanometer and yield strength tree times higher than initial coarse grained one.
    Keywords: Bulk Nano, Structured Carbon Steel, Severe Plastic Deformation, X-ray Diffraction
  • M. Azizieh*, M. Boroujerdnia Pages 65-78
    Friction stir processing (FSP) was used to fabricate AZ31/Al2O3 nanocomposites for surface applications. The effects of probe profile, rotational speed and the number of FSP passes on nanoparticle distribution and matrix microstructure were studied. Three tool designs, non-threaded, threaded and three flutes were used. The grain refinement of matrix and improved distribution of nanoparticles were obtained after each FSP pass. By increasing the rotational speed, as a result of greater heat input, grain size of the base alloy increased and simultaneously more shattering effect of rotation, cause a better nanoparticle distribution. In the non-threaded and three flutes FSP tool due to absence of threads some voids was observed. XRD results show that the reinforcement volume is low. Also, the texture of FSPed samples changes significantly. Some fluctuations were measured in the hardness values which are due to banded structure of the stir zone. With increase of rotational speed a smoother hardness results was produced.
    Keywords: Friction Stir Processing, Magnesium Alloy AZ31, Nano Composites Hardness, Microstructure
  • S. Ghanbari*, K. Amini, A. Shafyei, M.A. Soltani Pages 79-90
    In this research the behavior of the steel AISI 422 has been investigated during the various continuous cycle of cooling in dilatometer and CCT diagram has been obtained. The standard test samples were prepared in accordance with the requirements of the standard Dilatometers SEP 1681 in cylinders with a diameter of 4 mm and length of 10 mm. In the dilatometer test, heating the samples were conducted in controlled vacuum atmosphere. The results showed that after reaching the austenitizing temperature of 1040°C, holding time of 15 minutes , cooling time of 5, 15, 30 minutes, 1, 3, 6, 12 and 18 hours, martensite was formed in range of 238-300 °C. Colling In 24, 36 and 48 hours, pearlite phase was formed. The start temperature range of this transformation was 472-621°C and the final temperature rang of perlite transformation was 367-504°C. The martensite transformation for this cooling times was 300-310°C. In the cooling time of 36 hours, the bainite phase was formed in the temperature rang of 402-451°C. The results of this steel's hardenability test showed high hardenability and the jominy curve showed constant line
    Keywords: Phase Transformation, Dilatometery, Steel AISI 422, CCT Diagram
  • A. Amoozegar*, M. Haghighi Pages 91-110
    The Si/Al ratio is one of the effective parameters on the physicochemical properties of nanostructured LaAPSO-34 catalysts. Utilization of optimum ratio of Si/Al could significantly enhance the efficiency of these molecular sieves in the methanol to olefins conversion. To this aim, a series of nanostructured LaAPSO-34 catalysts with different Si/Al ratios were synthesized via hydrothermal method and characterized by XRD, FESEM, EDX, BET and FTIR techniques. XRD results showed that the growth of crystalline network is not considerable in the low Si/Al ratio, while the crystallinity has increased by increasing of this ratio. FESEM images revealed that by increasing Si/Al ratio, cube-shaped chabazite particles completely were formed. However, rough on the surface of the catalyst particles was observed in the high ratio of Si/Al. EDX analysis confirmed the presence of elements of this zeolite and also showed a uniform distribution of components. BET results showed that by increasing of Si/Al ratio from 0.1 to 0.3, specific surface area of the nanostructured LaAPSO-34 catalysts increased. FTIR spectrums confirmed framework vibrations of chabazite in different Si/Al ratios. Catalytic performance tests showed that by increasing of reaction temperature, methanol conversion increased. Increasing the Si/Al ratio from 0.1 to 0.3 led to the enhancement of the LaAPSO-34 performance and catalyst stability.
    Keywords: LaAPSO, 34, Si, Al Effect, Methanol, Light Olefins, MTO
  • M. Azadfalah, M. Yeganeh Ghotbi*, S. S. Mirhosseini Pages 111-126
    The α–phase metal hydroxides are layered materials whose structure is similar to that of thebetter studied layered hydroxides, LDHsα.– LHs and their nanohybrids have been suitable precursors tomake undoped and doped nanostructured metal oxides, metal and metal alloys as well as carbonmaterials and metal oxide carbon composites.In this research with co-perception synthesis method, organic/inorganic nanohybridα–phase layered hydroxide by zinc hydroxide nitrate(Zn5(OH)8(NO3)2) was produced and The initial layered materials were doped with transition metals such as Ni, Co, Fe, Al ions and carbonic resource of gallic acid added among layers. Then obtained nanohybrids were heat-treated at 900 and 1000 °C under an inert atmosphere N2andresulting in the production of carbon materials and metal oxides.Finally, for remove the obtained metal oxides,acid etching was done.Application of produced carbon materials was investigated as elecrocatalysts in polymeric fuel cell cathode. At all electrodes due to existence of mesoporouscarbonand also nitrogenin carbon structure, excellent electron transition and faster Oxygen reduction reaction was done. Open circuit voltage that obtained from analysis of LSV showed values in range of 0/9-1/1 V for all non-precious metal catalysts. These values are very close to the theatrical amount for oxygen standard reduction potential (1.2 V). Exchange current density for all electrodes is multiple of 10-4 or 10-5 or 10-6 and also obtained tofel slope for major electrodes being in range of 100-140 mv/dec that is very close to pt.
    Keywords: α–Phase Layered Hydroxide, Organic, Inorganic Nanohybrid, Polymeric Fuel Cell, Cathode¸ Linear Sweep Voltammetry
  • H. Niazi*, F. Golestani, Fard, M. Shahmiri Pages 127-136
    TiO2 coating was produced in single step and during a short time (10 min) by plasma Electrolytic Oxidation (PEO). In this study corrosion behavior of the CP-Ti and PEO coated sample were evaluated. Phase composition and surface morphology of the coating were studied by XRD and SEM respectively. X-ray diffraction result shows that the coating is consist of Anatase and the rutile is not formed under coating formation circumstances. Additionally, coatings demonstrate porous structure which contains micro-pores which are formed as a result of sparking process. Open circuit Potential and Cyclic potentio dynamic polarization tests were carried out in a de-aerated solution of 40 g l-1 H2SO4 and 40 g l-1NaCl. It is shown that thermodynamic stability of Titanium was enhanced which means that corrosion tendency was decreased. Furthermore corrosion rate was decreased more than eight times. The most important achievement of this study is improvement of the resistance against pitting corrosion.
    Keywords: Corrosion Behavior, Local Corrosion, TiO2 Plasma Electrolytic Oxidation
  • H. Ahmadi Moghadam, M. H. Paaydar* Pages 137-146
    β''-Alumina electrolyte as a sodium ion conductor is used in sodium sulfur batteries. To obtain the appropriate ionic conductivity, this electrolyte should gain high density and uniform microstructure during manufacturing process. For this purpose, in the present work, β''-alumina powder was synthesized and the parameters influencing the densification behavior of β''-alumina ceramic have been studied. β''- alumina powder synthesized by the zeta process and the raw samples were formed by uniaxial pressing and sintered at different temperatures and for different times. The phase identification of the synthesized powder and fabricated electrolyte was performed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy and measuring of density were used to investigate the densification behavior. The results showed that the microstructure of the β''-alumina ceramics strongly depends on the sintering conditions.Decreasing in the density and the duplex microstructure occurred with increasing the time of the sintering. The optimum condition for the sinte ring of the β''- alumina electrolyte was determined to be at 1620 ºC for 15 min, which results in a dense sample with more than 99% of theoretical density, uniform microstructure, without excessive grain growth and the lack of duplex microstructure including more than 99 percent β''-Al2O3 phase.
    Keywords: β'', Alumina, Zeta Process, Sintering, Synthesize, Microstructure
  • N. Talavari, Kh Gheisari*, M. Reihanian Pages 147-158
    Metal matrix composites (MMCs) are considered for their mechanical properties and wear resistance. In this study, the effect of milling time and sintering temperature on the microstructure and mechanical properties of Al/SiC composites was studied. Firstly, the powders with volume fraction of Al/20% SiC were mixed in a planetary ball mill under argon atmosphere for milling time of 0.5, 1, 2, 4 and 8 h. Then, the mixed powders were pressed by a cold pressure of 500 MPa into pellets and rods. With regard to the microstructure properties of the samples, the optimized milling time was determined. Then, the pressed samples were capsulated and sintered for 1 h at 400, 450, 500, 550 and 600 0C. Morphology, mechanical and tribological properties of the prepared composites was evaluated by scanning electron microscope (SEM), hardness and wear test. The result showed that the optimized milling time and sintering temperature are 8 h and 600 0C, respectively. Also, density, hardness and wear resistance increase with increasing sintering temperature.
    Keywords: Mechanical Milling, Milling Time, Sintering Temperature, Wear Resistance, Al, SiC Composites
  • M. Abareshi*, I. Abdi Pages 159-168
    In the current research, antibacterial properties of silver nanoparticles and polyethylene-silver nanocomposites against Staphyloccocus aureus (Gram-positive) and Escherichia coli (Gram-negative) bacteria were investigated by using disk diffusion method. For this purpose, silver nanoparticles were synthesized by chemical reduction method and characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). No additional peaks were observed in the XRD pattern and the mean particle size of nanoparticles was 21.7 nm. Then, polyethylene-silver nanocomposites containing 5, 10, 20 and 30 weight percent of silver nanoparticles were fabricated by mechanical milling and characterized by XRD, TEM and scanning electron microscopy (SEM). Results showed that the nanoparticles were well dispersed throughout the polyethylene matrix. Antibacterial investigation of samples showed that both nanoparticles and nanocomposites exhibit antibacterial properties against bacteria and this property increases with increasing weight percent of nanoparticles in the disk. Also sliver nanoparticles indicated stronger antibacterial properties against Staphyloccocus aureus than against Escherichia coli.
    Keywords: Silver Nanoparticles, polyethylene, silver, nanocomposite, Antibacterial Property
  • A. Tahviliyan, H. Sharifi*, S. Otroj, H. Nasiri Pages 169-180
    In thepresent research Zirconium diboride powder was synthesized by carbothermal activation (ZrO2+B2O3+C), borothermal activation (ZrO2+B4C), and a compound carbothermal- borothermal, i.e. borocarbothermal, activation (ZrO2+B4C+C) of different compositions at 1550°C for 3 h under argon atmosphere. XRD and SEM studies showed that the ZrB2 powder synthesized by carbothermal activation method has grown with a rod-like morphology. In addition, carbon impurity was observed in the ZrB2 powder. However, in the final product carbon appeared as an element which was omitted by heating at 500°C in an oxidation oven. The powder particles synthesized by this method are larger compared to those produced by other methods. Moreover, there is a lower possibility of sintering of the particles in this method. Synthesis by borothermal method, on the other hand, resulted in appearance of borate as impurity and the rod-like growth of ZrB2. The borate impurity was reduced by washing with ethanol. Synthesis by borocarbothermal route shows a lower amount of particles penetration compared to the borothermal method, which is due to the presence of carbon in the sample. Also, in borocarbothermal synthesis carbon was reduced from the system similar to the carbothermal method. A comparison between the abovementioned routes revealed that activation of borate carbide is a more appropriate method for synthesizing zirconium diboride powder compared to the other techniques.
    Keywords: Zirconium Diboride, Synthesis, Carbothermal, Borothermal, Borocarbothermal