فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال پنجم شماره 2 (تابستان 1395)
  • سال پنجم شماره 2 (تابستان 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/06/26
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی خلیلیان گورتانی *، مجید جعفری، سید علی حسن زاده تبریزی صفحات 1-14
    در این پژوهش، لایه های اکسید آلومینیوم آندیک نانو متخلخل (NAAO) در محلول اسید اگزالیک به دو روش آندایزینگ نرم و نرم- سخت سنتز و لایه های نانو کامپوزیت اکسید آلومینیم آندی - ساماریم به روش جوشاندن لایه های (NAAO) در نیترات ساماریم تولید شدند. سپس، نمونه ها در دماهای گوناگون تحت اتمسفر آرگون باز پخت شدند. برای مشخصه یابی ریخت نگاری، ساختار فازی، ترازهای انرژی و طول موج های گسیل از لایه های (NAAO) و لایه های نانو کامپوزیت بترتیب از یک میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنج نورتاب (فوتولومینسانس) استفاده شدند. نتایج به دست آمده نشان داده است که افزایش دمای باز پخت منجر به کاهش شدت فوتولومینسانس (PL) در طول موج های397 و 433 نانومتر (مربوط به تهی جاهای اکسیژن) شده است. اما شدت نورتاب از لایه های نانو کامپوزیت اکسید آلومینیوم آندی نانو متخلخل – ساماریم در طول موج 601 نانومتر افزایش شد. با تحریک لایه های نانو کامپوزیت تهیه شده در طول موج 400 نانومتر، چهار باند گسیل اصلی از گذرهای پیکربندی داخلی 4F-4F از یون های Sm3+ به وضوح مشاهده شد. این گذرها به ترتیب (nm 556) 4G5/2 → 6H5/2 به رنگ سبز و (nm 601) 4G5/2 → 6H7/2 به رنگ نارنجی و (nm 647) 4G5/2→6H9/2 به رنگ نارنجی مایل به قرمز و 4G5/2→ 6H11/2 (709 nm) به رنگ قرمز هستند.
    کلیدواژگان: لایه اکسید آلومینیوم آندی، لایه نانو کامپوزیت، نانو متخلخل، ساماریم، نورتاب
  • مهران شهبازی، سید علی طیبی فرد *، منصور رضوی صفحات 15-22
    سنتز احتراقی به دلیل ویژه گی های مطلوبی همچون نیاز به تجهیزات و هزینه کم روش بسیار کارآمدی برای سنتز انواع مواد مهندسی می باشد. در این پژوهش تاثیر فعال سازی مکانیکی بر سنتز احتراقی سرمت TiB2-TiC-Ni بصورت درجا حاوی wt % 15 نیکل بررسی شد. بدین منظور مواد اولیه به مدت 3 ساعت توسط آسیای ماهواره ای تحت اتمسفر آرگون فعال سازی شدند. سپس پودرهای فعال شده به شکل قرص پرس شدند. فرآیند سنتز درون کوره تیوبی و تحت جریان گاز آرگون در دمای °C1000 انجام شد. نتایج الگوی پراش اشعه ایکس نشان داد که فعال سازی مکانیکی منجر به سنتز محصولی حاوی نانو بلورک ها شده است. اندازه بلورک های TiB2 و TiC محاسبه شده به روش ریتولد برای نمونه فعال شده به ترتیب 68 و nm 30 به دست آمد. همچنین تصاویر SEM سطح شکست نمونه پس از سنتز نشان داد که فعال سازی مکانیکی موجب ریز تر و یکنواخت تر شدن ریزساختار محصول شده است.
    کلیدواژگان: سنتز احتراقی، فعال سازی مکانیکی، نانو سرمت، کامپوزیت TiB2، TiC، افزودنی Ni
  • سعید مرساق دزفولی، سعید باغشاهی *، علی شانقی، علی نعمتی صفحات 23-34
    زیرکونیای پایدار شده دارای خواص بارزی از جمله سختی بالا، پایداری شیمیایی بالا و ضریب انبساط حرارتی نزدیک به فلزات دارد. بنابراین در این پژوهش پوشش هیبریدی پایه زیرکونیا- ایتریا- بنزوتریازول به روش سل- ژل برروی سطح آلیاژ آلومینیوم AA2024 اعمال شده است. ابتدا محلول های زیرکونیا و زیرکونیا- ایتریا- بنزوتریازول با استفاده از پیش ماده آلکوکسیدی سنتز شده و سپس به روش غوطه وری پوشش مناسب اعمال شده و تحت عملیات حرارتی مناسب در دمای oC150 قرار گرفته است. خواص فازی، مورفولوژی و نوع پیوندها توسط GIXRD، FESEM و FTIR مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین خواص خوردگی این پوشش ها نیز در محلول 5/3 درصد نمک طعام به وسیله روش های الکتروشیمیایی همانند پلاریزاسیون و امپدانس ارزیابی شده است. نتایج نشان دهنده یکنواختی، همگنی و عاری از ترک بودن پوشش هیبریدی زیرکونیا- ایتریا- بنزوتریازول است، که مقاومت به خوردگی خوبی از خود نشان داده است.
    کلیدواژگان: زیرکونیا، ایتریا، بنزوتریازول، پوشش هیبریدی، فرایند سل، ژل، آلیاژ آلومینیوم AA2024
  • فرهود حیدری، مهرداد منطقیان *، سید سلمان سید افقهی صفحات 35-46
    با توجه به اهمیت نانوذرات مغناطیسی در کاربردهایی همچون ذخیره مغناطیسی، زیستی، مواد با فرکانس بالا، کاتالیست ها و صنایع نفتی، در این تحقیق نانوذرات فریت نیکل (NiFe2O4) توسط روش همرسوبی (co-precipitation)، بر سطح نانولوله های کربنی پلیمره شده توسط فرآیند پلیمریزاسیون بذرافشانی که حاوی مکان های مناسب جوانه زنی می باشند ایجاد گردیده اند. آنالیز ساختاری ماده توسط دستگاه پراش پرتو اشعه ایکس (XRD) صورت گرفت. با استفاده از رابطه شرر، متوسط اندازه کریستالیت، 6/11 نانومتر حاصل گردید. تست طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، در محدوده cm-1300 تا cm-14000 صورت گرفت. دو باند جذب در cm-1594 و cm-1416 مربوط به ارتعاش یون های فلزی در ساختار اسپینل و پیک های مربوط به نانولوله های کربنی عامل دار و پلی آنیلین هادی نیز شناسایی گردیدند. نتایج حاصل از منحنی های مرئی- فرابنفش موید ساخته شدن نانولوله های پلیمره گردیده می باشد. طبق تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، نانوکامپوزیت ساخته شده حاوی نانولوله های کربنی با پوشش یکنواخت پلیمر و نانوذرات فریتی کروی با قطر متوسط 31/8 نانومتر می باشند.
    کلیدواژگان: نانوذرات فریت نیکل، مواد فرو مغناطیس، روش پلیمریزاسیون بذرافشانی، روش هم رسوبی
  • حسین خوارزمی پور *، خلیل رنجبر صفحات 47-60
    در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر افزودن اکسیدکروم، اکسیدزیرکونیوم و اکسیدنیوبیوم بر رفتار تف جوشی و ریزساختار سرامیک های آلومینا از روش آسیاکاری مکانیکی استفاده گردید. بدین منظور از پودر آلومینا به عنوان مواد اولیه و از پودرهای اکسیدکروم، اکسیدزیرکونیوم و اکسیدنیوبیوم به عنوان ماده افزودنی استفاده شد. اکسیدکروم در حد 6/0 درصدوزنی، اکسید زیرکونیوم در حد10 درصدوزنی و اکسیدنیوبیوم در حد 1 درصد وزنی به نمونه آلومینایی افزوده شد. پودرهای کامپوزیت به صورت محوری تحت فشار MPa300 درون قالب فلزی شکل دهی قرار گرفت، سپس نمونه ها در دمای oC 1300 تا oC 1500 به مدت دو ساعت درون کوره تحت تف جوشی قرار گرفتند. در شناسایی فازها از پراش اشعه ایکس و برای بررسی ریزساختارها از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج بررسی ها نشان داد که با افزودن این اکسیدها به نمونه چگالی تف جوشی و سختی افزایش یافته و به حداکثر مقدار خود در دمای oC 1500 می رسد. بیشترین چگالی و سختی مربوط به نمونه آلومینا- اکسیدنیوبیوم و به ترتیب برابر با g/cm3 78/3 و HV 1292 است. از طرفی دیگر اندازه دانه های زمینه آلومینا پس از تف جوشی در اثرحضور اکسیدهای مختلف افزایش می یابد و بیشترین افزایش اندازه دانه را اکسیدنیوبیوم و برابر با mμ 68/3 ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: اکسیدکروم، اکسیدنیوبیوم، اکسیدزیرکونیوم، تف جوشی، ریزساختار
  • رویا روحانی، هادی عادل خانی *، محسن اسدی اسدآباد، محید منجمی صفحات 61-72
    در این تحقیق پوشش های نانوساختار کاربید زیرکونیم (ZrC) بر روی زیرکونیم با روش الکترولیز از نمک مذاب در دمای oC 772 در چگالی جریان های مختلف (mA/cm2 380 و 120) تهیه شده است. مشخصه یابی پوشش ها با روش های طیف پراش اشعه X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ،طیف سنج تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDX) و طیف سنج مادون قرمزتبدیل فوریه (FTIR) انجام شد. مطالعات خوردگی نمونه ها با استفاده از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی در محلولی حاوی بوریک اسید و لیتیم هیدروکسید با pH=6.85 انجام شد. ایجاد پوشش کاربید زیرکونیم با استفاده از روش های XRD، FTIR و EDX تایید گردید. نتایج نشان می دهد که ایجاد پوشش کاربید زیرکونیم در سطح زیرکونیم باعث افزایش مقاومت خوردگی و گسترده تر شدن محدوده روئین شدگی آن می شود. چگالی جریان رسوب دهی الکتروشیمیایی تاثیر زیادی بر الکتروکریستالیزاسیون، ساختار و در نتیجه مقاومت خوردگی پوشش کاربید زیرکونیم دارد. به طوری که پوشش تهیه شده در چگالی جریان mA/cm2 120 کم ترین سرعت خوردگی را از خود نشان می دهد. این رفتار متاثر از ساختار نانومتری این پوشش به دلیل پیوستگی ذرات کاربید زیرکونیم و عدم وجود ترک در ساختار پوشش است.
    کلیدواژگان: پوشش کاربید زیرکونیم، الکترولیز، نمک مذاب، الکتروکریستالیزاسیون، مقاومت خوردگی، XRD
  • احمد کیوانی *، میلاد بهامیریان صفحات 73-82
    در این پژوهش پوشش های زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) و سریا (CSZ) با هدف ارتقای خواص ترمومکانیکی پوشش-های سد حرارتی بر پایه زیرکونیای پایدار شده با ایتریا از طریق جایگزینی YSZ با CSZ، به روش پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) برروی نمونه هایی از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل (IN738LC) اعمال شدند. رفتار انبساط حرارتی سوپرآلیاژ IN738LC، NiCrAlY، YSZ و CSZ مورد ارزیابی قرار گرفت. برای تعیین مشخصه های ساختاری و فازی پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که پوشش CSZ دارای ضریب انبساط حرارتی بالاتری نسبت به پوشش YSZ است. همچنین بررسی های ریزساختاری پوشش ها نشان داد که پوشش CSZ با ساختاری لایه ای و متخلخل تشکیل شده، ولی تخلخل های آن نسبت به پوشش YSZ کوچک تر و یکنواخت تر است.
    کلیدواژگان: NiCrAlY، YSZ، CSZ، ضریب انبساط حرارتی، پوشش سد حرارتی
|
  • A. Kaliliyan*, M. Jafari, A. Hassanzade Pages 1-14
    In this study, nanoporous anodic aluminium oxide (NAAO) layers were synthesized by mild and mild-hard anodization two methods in a solution of oxalic acid and NAAO-Sm3 nanocomposite were synthesized by boiling the (NAAO) layers in a solution of samarium nitrate. Then, the samples were annealed at different temperatures under argon atmosphere. For characterization of the morphology, phase structure, energy levels, and emission wavelengths of the NAAO-Sm3 nanocomposite layers from a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), x-ray diffraction (XRD), and photoluminescence (PL) spectroscopy were respectively used. The results indicate that increasing annealing temperature leads to decreasing the PL spectra intensity at wavelengths of 397 and 433 nm that related to (oxygen vacancies) but the PL intensity of the NAAO-Sm3 nanocomposite layer is increased at 400 nm wavelength. With the excitation of the NAAO-Sm3 nanocomposite layer at 400 nm wavelength, four main emission bands of the 4F-4F intra-configuration transitions of ions Sm3 were clearly observed. These transitions include 4G5/2 → 6H5/2 (556 nm, green) and 4G5 2 → 6H7/2 (601nm, orange), 4G5/2 → 6H9/2 (647 nm, reddish), and 4G5/2→ 6H11/2 (709nm, red), respectively
    Keywords: Anodic aluminium oxide layer, Nanocomposite layer, Nanoporous, Samarium, Photoluminescence
  • M. Shahbazi, A. Teyebifard*, M. Razavi Pages 15-22
    Self-propagation high-temperature synthesis due to good properties such as low equipment and the economy is a suitable route for the synthesis of engineering materials. In this study effect of activation on SHS synthesis of TiB2-TiC-Ni cermet with 15 wt% Ni content was investigated. Starting materials were activated 3h and under Ar atmosphere. After activation, green powders pressed to cylindrical shape. Synthesis process was done in the tube furnace at the temperature of 1000°C under Ar flow. XRD pattern shows that nanocrystalline TiB2 and TiC were synthesized. The crystallite size of synthesized samples has been calculated by Rietveld method. The average crystallite size of TiB2 and TiC phase in the sample with 15 wt % Nickel was 68 nm and 30 nm, respectively. Also, SEM images show that activated sample have finer and more uniform microstructure.
    Keywords: TiB2, TiC composite, Ni, nano cermet, mechanical activation, SHS
  • S. Mersagh, S. Baghshahi *, A. Shaneghi, A. Nemati Pages 23-34
    Stabilized zirconia has desirable properties including high hardness, high chemical stability and a thermal expansion coefficient close to metals. Therefore, in this study, zirconia-yttria-Benzotriazole hybrid based coatings were applied on the surface of AA2024 by sol-gel method. To this aim, zirconia and zirconia-yttria-Benzotriazole solutions synthesized by alkoxide precursors were applied on the surface by immersion process, and then heat treated at 150°C. Phase analysis, morphology and the chemical bond properties were investigated by GIXRD, FESEM and FTIR, respectively. Furthermore, corrosion properties were evaluated by electrochemical methods such as polarization and electrochemical impedance techniques in 3.5% NaCl solution. Results showed a homogeneous and crack free zirconia-yttria-Benzotriazole hybrid coating, which exhibited proper corrosion resistance.
    Keywords: Zirconia, yttria, Benzotriazole, Sol, gel process, Hybrid coatings, AA2024 Aluminium
  • F. Heydari, M. Montaghiyan*, S. Seyedafghahi Pages 35-46
    Considering the importance of magnetic nanoparticles in applications such as magnetic storage, bio, high frequency materials, catalysts and petroleum industries, the nickel ferrite nanoparticles (NiFe2O4) by coprecipitation method were created on the surface of carbon nanotubes that are covered with polyaniline. Seeding polymerization were selected for the polymerization process. This polymer contain many suitable places for germination of ferrite nanoparticles. Structural analysis of materials by X-ray diffraction (XRD) was performed . Using the Scherrer equation, average crystallite size were obtained 11.6 nm. infrared spectroscopy Testing (FTIR) were done in the range of 300 cm-1 to 4000 cm-1. Two absorption bands were seen in 416 cm-1 and 594 cm-1 that relate to the vibration of metal ions in the spinel structure and peaks relate to carbon nanotubes and conductive polyaniline were detected. Furthermore the results of UV-Vis curves confirms that polymerized nanotubes are made. According to the pictures obtained from scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), This nanocomposite contains carbon nanotubes with uniform coating of polyaniline and spherical ferrite nanoparticles with average diameter of 8.31 nm.
    Keywords: Nickel ferrite nanoparticles, Ferromagnetic materials, Seeding polymerization, Coprecipitation method
  • H. Kharazmipuor*, Kh Ranjbar Pages 47-60
    The mechanical milling method was used in this study to investigate the effect of adding Cr2O3, ZrO2, and Nb2O5 on the sintering behavior and microscopic structure of alumina ceramics. To this end, alumina powder was used as raw material and Cr2O3, ZrO2, and Nb2O5 powders as additives in weight proportions of approximately 0.6%, 10%, and 1 wt% respectively. Composite powders were pressurized at 300 MPa inside a metallic forming mold. The samples were then sintered at 1300 to 1500ºC for 2 hours in the furnace. The x-ray diffraction method was used for identifying the resulting phases and a scanning electro-microscope (SEM) for examining the resulting microstructures. The results showed that adding the above oxides caused an increase in the density and hardness of the sintered sample, which reached their respective maxima at 1500°C. The greatest density and hardness were obtained for the alumina-Nb2O5 sample as 3.78 g/cm3 and 1292 HV respectively. On the other hand, the grain size of the matrix in the alumina sample increased after the process of sintering in the presence of the above oxides was completed, reaching a maximum value of 3.68 mμ.
    Keywords: Chromium oxide, Niobium oxide, Zirconium oxide, Sintering, Microstructure
  • R. Rohani, H. Adelkhani *, M. Asadiasadabad, M. Monjami Pages 61-72
    In this study, zirconium carbide (ZrC) coatings are electrodeposited on zirconium substrate by electrolysis from molten salt at 772 oC. Electrodeposition is carry out at 120 and 380 mA/cm2 as electrolysis current densities. The coatings have been characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) methods. Corrosion resistance of coatings are investigated using potentiodynamic polarization test in a solution containing boric acid (H3BO3) and lithium hydroxide (LiOH) at pH= 6.85. The production of zirconium carbide coatings has been confirmed by XRD, FTIR and EDX analysis methods. The results show that zirconium carbide coatings improve the corrosion resistance of zirconium. Moreover, the passivation zone has been expanded by ZrC coatings. The electrodeposition current density shows incredible effect on electrocrystallization, nanostructure and consequently corrosion resistance of ZrC coatings. As the coating electrodeposited at 120 mA/cm2 shows lower corrosion rate. Nanostructure, coherency of ZrC particles, and absence of cracks in the coating are affected this behavior of zirconium carbide coatings.
    Keywords: zirconium carbide coating, electrolysis, molten salt, electrocrystallization, corrosion resistance, XRD
  • A. Keyvani *, M. Bahamiriyan Pages 73-82
    The purpose of this research is to improve the thermomechanical properties of yttria stabilized zirconia (YSZ) thermal barrier coating through replacing ceria stabilized zirconia (CSZ) were applied by thermal spray technique on IN738LC base metal. In the present investigation the thermal expansion behaviors of the IN738LC, NiCrAlY, YSZ and CSZ coatings were tested. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction analysis (XRD) were used to determine the crystallographic structure and phase transformation. The experimental results indicate that the thermal expansion within the CSZ is higher than of the YSZ. Also experimental results showed that CSZ layer formed has a porous structure whereas porosities were smaller than YSZ layer
    Keywords: NiCrAlY, YSZ, CSZ, Coefficient thermal expansion, Thermal barrier coating