فهرست مطالب

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد - پیاپی 43 (زمستان 1396)
  • پیاپی 43 (زمستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/12/11
  • تعداد عناوین: 13
|
  • مقاله علمی - پژوهشی
  • الهام محقق پور*، مرجان رجبی، رضا غلامی پور، مجید مجتهدزاده لاریجانی، شهاب شیبانی صفحات 1-10
    در تحقیق حاضر اثر دمای زیرلایه در محدوده oC 400-36 بر خواص ساختاری و فیزیکی لایه نازک کربن ایجاد شده بر سطح شیشه به روش کندوپاش پرتو یونی بررسی شده است. خواص نوری و ساختاری لایه به ترتیب به وسیله طیف سنجی UV-visible، طیف سنجی رامان و میکروسکوپ نیروی اتمی مورد مطالعه قرار گرفته است. اندازه‏گیری طیف عبور نمونه ها کاهش میزان عبور نور در محدوده مرئی با افزایش دمای انباشت را نشان می دهد. طیف رامان لایه ها نشان می دهد که ساختار لایه نازک کربن آمورف با افزایش دمای انباشت به سمت کربن آمورف گرافیتی تغییر می‏کند. بررسی لایه های انباشت شده در دمای بالاتر از oC100 نشاندهنده روند کاهشی مقاومت الکتریکی اندازه‏گیری شده توسط روش چهار کاوه و انرژی نوار ممنوعه با افزایش دمای انباشت می باشد. در حالی که نتایج بررسی مورفولوژی سطح افزایش زبری سطح در اثر افزایش دمای زیرلایه را نشان می دهد. در نمونه های انباشت شده در دمای oC100، حداقل اندازه خوشه های کریستالی گرافیتی با پیوندهایsp2 برابر با nm 36/0 و حداکثر انرژی نوار ممنوعه برابر با eV 3 ‏می باشد.
    کلیدواژگان: لایه نازک، کربن آمورف، دمای زیرلایه، کندوپاش پرتو یونی
  • علیرضا عراقی، محمد جعفر هادیانفرد صفحات 11-21
    در این تحقیق پوشش های تک لایه اکسید تیتانیوم (TiO2)، تک لایه هیدروکسی اپتایت (HA)، دو لایه HA-TiO2و پوشش با ساختار تغییرات تدریجی HA/TiO2 به روش الکتروفورتیک بر روی آلیاژ تیتانیومTi–6Al–4V اعمال گردیدند. مقاومت به ضربه پوشش های مختلف پس از عملیات تفت جوشی به وسیله رها سازی گلوله فولادی از ارتفاع های مختلف بر روی سطح پوشش، اندازه گیری شد. بررسی مقاومت به سایش پوشش های مختلف، توسط آزمون سایش به روش پین بر روی دیسک و در محلول رینگر انجام پذیرفت. در این آزمون نیروی اعمالی N 5/0 و مسافت طی شده برای سایش m 50 بود. سطح نمونه ها پس از این آزمون توسط میکروسکوپ الکترونی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین از نرم افزار ImageJ به منظور شبیه سازی توپوگرافی سطح سایش استفاده گردید. نتایج نشان داد که پوشش با ساختار تغییرات تدریجی اکسید تیتانیوم/هیدروکسی اپتایت از مقاومت به ضربه مطلوب تری در مقایسه با پوشش تک لایه HA و دو لایه HA-TiO2 بر خوردار است. همچنین بررسی مکانیزم سایش پوشش های مختلف نشان داد که تمامی پوشش های بررسی شده دارای مکانیزم خراشان می باشند. اما بررسی دقیق تر بر روی پوشش با ساختار تغییرات تدریجی تایید کننده حضور مکانیزم دوم در سایش این پوشش بود. به طوریکه مکانیزم جدایش (delamination) نیز به مکانیزم خراشان اضافه گردید. مقایسه میزان کاهش وزن پوشش های بررسی شده پس از آزمون سایش نشان داد که پوشش با ساختار تغییرات تدریجی از شرایط مطلوب تری در مقایسه با پوشش تک لایه هیدروکسی اپتایت بر خوردار است.
    کلیدواژگان: الکتروفورتیک، مقاومت به سایش، هیدروکسی اپتایت، ساختار تغییرات تدریجی
  • احمد پوربافرانی* صفحات 23-33
    در این تحقیق کامپوزیت های باریم استرانسیوم تیتانات / فریت کبالت-روی که از دو فاز مغناطیسی متفاوت تشکیل شده، مورد بررسی قرار داده شده است. فاز پیروالکتریک شامل ذرات باریم استرانسیوم تیتانات با اندازه ی ذرات در حدود 150 نانومتر و فاز مغناطیسی نرم شامل نانوذرات فریت کبالت–روی با اندازه ی ذرات در حدود 30 نانومتر است. هر دو فاز به کمک روش سل- ژل و هر یک با استوکیومتری به-خصوصی تهیه شده اند. آنالیزهای پراش پرتو X تشکیل فاز خالصی را برای هر یک از فازهای مغناطیسی نشان داد و آنالیز FESEM بیانگر خواص ساختاری نانوذرات فریت کبالت-روی و باریم استرانسیوم تیتانات در ساختار است. بررسی گذردهی الکتریکی، تراوایی مغناطیسی و اتلاف بازتابی نمونه ها در محدوده فرکانسی GHz 18-1 چگونگی پاسخ امواج الکترومغناطیسی به این نمونه ها را در این محدوده ی فرکانسی نشان داد. بر طبق اتلاف بازتابی مربوط به کامپوزیت ها، دو مکانیزم برای جذب امواج الکترومغناطیسی وجود دارد. در ناحیه ابتدایی این محدوده ی فرکانسی، اتلاف مغناطیسی ناشی از وجود نانوذرات فریت کبالت-روی غالب بوده و در ناحیه انتهایی این محدوده، اتلاف دی-الکتریکی ناشی از وجود ذرات باریم استرانسیوم تیتانات غالب است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، جذب امواج الکترومغناطیسی، پیروالکتریک، اتلاف بازتابی، خواص ساختاری و مغناطیسی
  • حمیدرضا ابراهیمی *، مجید مظفری، حسن غفوری ورزنه صفحات 35-42
    در این مطالعه نانو ذرات فریت مس منگنز از جمله فریت های کارآمد و قابل کاربرد در مطالعات حسگری ساخته شد. برای ساخت این نانو فریت از روش همرسوبی استفاده گردید، که روش مفیدی برای ساخت این سری ترکیبات است. برای بررسی ساختار این نانو ذرات از آزمایش های پراش پرتو ایکس (XRD) که تشکیل فازهای مذکور را تایید می کند وآزمایش میکروسکوپ الکترونی عبور نوری (TEM) که تشکیل نانوذرات در مقیاس زیر 20 نانومتر را تایید می کند، استفاده شد. با آزمایش فلوئورسانس پرتو ایکس (XRF) درصد دقیق گونه های عناصر اصلی تشکیل دهنده ترکیب فریت منگنز مس تعیین گردید. به منظور بررسی رفتارمربوط به مغناطیس شدن طیف مغناطیس سنج گرادیان جریان متناوب (AGFM) نمونه های پودر و قرص نانوذرات فریت مس منگنز مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی خواص حسگری این نانو ذرات، مواد مذکور را به صورت یک قرص پرس شده درآوردیم. قرص مذکور را در یک محفظه با قابلیت کنترل دما قرار دادیم. تعداد نه حلال مختلف را به صورت بخار (گاز) درآورده و در مجاورت نانوذرات قرار دادیم. پاسخ گازهای مورد آزمایش توسط یک برد الکترونیکی رابط به سیستم رایانه ارسال می شود. اطلاعات حاصله توسط نرم افزار مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. به منظور بررسی خواص حسگری این نانو حساسه گازهای کربن تتراکلرید، اتانل، متانل، استونیتریل، استون، وینیل استات، اکریلونیتریل، آمونیاک و فرمامید موردآزمایش قرار گرفت. در بین این گازها اتانول در دمای 100 درجه سانتیگراد بهترین حساسیت پذیری را نشان داد.
    کلیدواژگان: نانوذرات فریت مس منگنز، پراش پرتو ایکس، حساسیت پذیری، اتانل
  • محمدحسین مومن پور، محمود فاضل نجف آبادی صفحات 43-53
    در این پژوهش، اثر زمان لحیم کاری بر ریز ساختار و استحکام اتصال حاصل از لحیم کاری سخت زوج Al2O3/Ti6Al4V، با استفاده از آلیاژ لحیم Ag-Cu در محیط هوا مورد ارزیابی قرار گرفت. برسی های ریزساختاری انجام شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) وجود چند فاز متفاوت را در فصل مشترک نشان داد. آنالیز نقطه ای(EDS)، بر روی این فازها حضور عناصر تیتانیم، مس، نقره، آلومینیم، وانادیوم و اکسیژن را در فازهای شناسایی شده تایید کرد. آزمون پراش اشعه ایکس و اطلاعات مستخرج از نمودارهای پایداری فازی، حضور ترکیبات بین فلزی Ti-Cu را در نزدیکی آلیاژ Ti6Al4V و لایه ی واکنشی Cu2O + CuAlO2 را در ناحیه اتصال و نزدیک به سرامیک Al2O3 تایید کرد. همچنین ارزیابی ریزساختار اتصالات حاصل مشخص نمود، در نمونه ی لحیم کاری شده به مدت 10 دقیقه، لایه های واکنشی به همراه ترکیبات بین فلزی مورد بحث به مقدار ناچیزی تشکیل شده است، اما ابعاد آنها با افزایش زمان لحیم کاری به طور چشمگیری افزایش یافته است. این تغییرات ابعادی تا جایی پیش رفته است که در فصل مشترک نمونه ی لحیم کاری شده به مدت 25 دقیقه منجر به ایجاد ترک شد. بیشترین استحکام برشی معادل MPa 295 برای نمونه ی لحیم کاری شده به مدت 15 دقیقه به دست آمد.
    کلیدواژگان: لحیم کاری سخت، اتصال فلز-سرامیک، اتصال Ti6Al4V-Al2O3، آلیاژ لحیم Ag-Cu، ترکیبات بین فلزی
  • محمد خورسندقاینی، علیرضا صادقی اول شهر*، سمیرا نوخاسته، امیر مهدی مولوی، حسین امینی مشهدی صفحات 55-65
    در ساخت کاشتنی های پزشکی جایگزینی فلزات با پلیمرهای قابل جذب نتایج بسیار امیدوار کننده ای را به همراه داشته است. استفاده از پلیمرها خود دارای مشکلاتی است از جمله عدم قابلیت استخوان زایی و یکپارچگی با بافت اطراف، ایجاد واکنش های جسم خارجی، کاهش pH محیط ناشی از محصولات تخریب که می تواند منجر به افزایش واکنش های التهابی ناخواسته در قسمت مربوطه گردد و در نهایت خواص مکانیکی ضعیف تر در مقایسه با انواع فلزی. برای رفع این مشکلات استفاده از کامپوزیت های پلیمری حاوی ذرات افزودنی زیست فعال بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در طرح حاضر جهت ساخت پیچ های کامپوزیتی پلی لاکتیک اسید از ذرات شیشه زیست فعال 45S5 و نیز ذرات سرامیکی هیدروکسی آپاتیت استفاده شد. خصوصیات حرارتی و ریز ساختار کامپوزیت های حاصله به کمک آزمون های آنالیز حرارتی افتراقی( (DTA، وزن سنجی حرارتی(TG)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و سنجش اندازه ذرات (PSA) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی میزان فعالیت استخوان سازی نمونه ها از آزمون های رنگ آمیزی آلیزارین قرمز و آلکالین فسفاتاز(ALP) استفاده شد و ارزیابی سمیت سلولی به کمک آزمون MTT صورت پذیرفت. در قیاس با نمونه پلیمری پلی لاکتیک اسید، پایداری حرارتی کامپوزیت پلی لاکتیک اسید با ذرات هیدروکسی آپاتیت افزایش و نمونه های پلی لاکتیک اسید با شیشه 45S5 کاهش نشان دادند. نتایج حاصل از آزمون های سلولی حاکی از عدم سمیت و فعالیت استخوان سازی مناسب در هر دو گروه کامپوزیت می باشد.
    کلیدواژگان: پیچ قابل جذب، کامپوزیت ارتوپدی، پلی لاکتیک اسید، هیدروکسی آپاتیت، شیشه زیست فعال
  • امید میرزایی *، مهسا رحمانی، محمد تجلی صفحات 67-78
    ایتریوم-آلومینیوم-گارنت (YAG، با فرمول شیمیایی Y3Al5O12) نانو کریستال از طریق روش همرسوبی نرمال با استفاده از ایتریا و نیترات آلومینیوم به عنوان مواد اولیه و آمونیوم هیدرژن کربنات (AHC، NH4HCO3) به عنوان عامل رسوبگر سنتز شد. برای بررسی اثر دما و زمان کلسیناسیون پیش ماده حاصل در دمای C° 1100-900 به مدت 2 ساعت و همچنین در دمای C° 1100 در زمان های مختلف دیگر (15، 30، 45 و 60 دقیقه) تحت کلسیناسیون قرار گرفت. تغییرات ترکیب فاز و ریزساختار نمونه های سنتز شده توسط روش های مختلفی از قبیل پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، آنالیز حرارتی (TG/DTA)، آنالیز سطح ویژه (BET) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مورد بررسی قرار گرفتند. فاز مکعبی YAG با متوسط اندازه ذرات nm 33 و میزان سطح ویژه m2/g 30 در دمای C° 1000 تشکیل شد. از طرف دیگر نانو کریستال YAG خالص با کلسینه کردن تنها به مدت 15 دقیقه در دمای C° 1100 نیز حاصل شد. نتایج نشان داد افزایش دمای کلسیناسیون نسبت به زمان اثر بسیار بیش تری در افزایش اندازه متوسط کریستال ها و ذرات داشته است.
    کلیدواژگان: سنتز YAG، نانو کریستال، همرسوبی نرمال، دما و زمان کلسیناسیون
  • مسعود شعبانی *، بهروز شایق بروجنی، رضا ابراهیمی کهریزسنگی صفحات 79-96
    در این مقاله، تاثیر سرعت چرخش ابزار بر روی خواص مکانیکی و خوردگی اتصال تیتانیوم خالص تجاری و آلیاژ آلومینیوم 5083، به روش همزن اصطکاکی، بررسی شده است. ابتدا با جوشکاری های مقدماتی محدوده پارامترهای لازم برای دستیابی به اتصال مناسب بدست آمده و سپس با تغییر سرعت چرخش ابزار، خواص مکانیکی و خوردگی نواحی متاثر از حرارت، ناحیه جوش و سطح مقطع جوش به کمک آزمون پلاریزاسیون تافل و روش طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی، بررسی شده و نتایج حاصل مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که رفتار خوردگی در اتصالات، از سرعت چرخش ابزار تاثیر پذیر بوده و نواحی جوش و متاثر از حرارت، مقاومت در برابر خوردگی ضعیف تری نسبت به فلزات پایه داشته اند.
    کلیدواژگان: جوشکاری همزن اصطکاکی، تیتانیوم خالص تجاری، آلومینیوم 5083، خواص مکانیکی، رفتار خوردگی
  • پوریا لسانی، علیرضا بابایی*، ابوالقاسم عطایی صفحات 97-107
    در این پژوهش نانوذرات اسپینلی منگنز کبالتایت (MnCo2O4) با استفاده از روش شیمیایی هم رسوبی تهیه شد. نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که با کلسیناسیون در دمای C ̊1000 شکل گیری فاز اسپینلی کامل شد. با توجه به تصاویر میکروسکپ الکترونی روبشی (FESEM) از پودرهای ماده اسپینلی مشخص شد که با افزایش دمای کلسیناسیون از 350 به C ̊1000، اندازه ذرات با قطر nm 148 و ضخامت nm 18 به ذراتی با اندازه متوسط μm5/1 تغییر می کند. در ادامه با پوشش دهی پودرهای پیش سازه و کلسینه شده بر سطح فولاد زنگ نزن فریتی (AISI430)، مشخص شد که استفاده از پودر پیش سازه، پوششی با تراکم مناسب روی سطح فولاد ایجاد کرده است. همچنین این پوشش مانع از نفوذ به خارج کروم موجود در فولاد زیرلایه میشود. نتایج حاصل از طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) نشان داد که در اثر نفوذ عناصری مانند Mn، Cr و Fe از زیرلایه به سمت پوشش و نفوذ عناصر Mn و Co به سمت زیرلایه، ناحیه اسپینل مخلوط در حد فاصل پوشش و زیرلایه شکل می گیرد. علت کاهش عنصر کبالت موجود در ناحیه پوششی را می توان به نفوذ این عنصر از پوشش به داخل ساختار زیرلایه نسبت داد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح زیرلایه پوشش داده شده با پودر پیش سازه نشان داد در قسمتی از پوشش ترک های درون دانه ای با پهنایی در حدود nm 150 ایجاد شده است. از جمله دلایل تشکیل ترک ها می توان به زمان نامناسب تفجوشی، عدم انطباق ضریب انبساط حرارتی لایه اسپینلی با زیرلایه و تنش ناشی از تشکیل اکسید آهن اشاره کرد.
    کلیدواژگان: منگنز کبالتایت، اسپینل، هم رسوبی، پیل سوختی اکسید جامد، صفحات اتصال دهنده
  • منصور بزرگ، تقی شهرابی فراهانی*، فاطمه اکتفا صفحات 109-119
    در این مقاله به بررسی عملکرد بازدارندگی عصاره گیاه مورد به عنوان بازدارنده سبز روی خوردگی فولاد در محیط اسید کلریدریک یک مولار توسط روش کاهش وزن، پلاریزاسیون الکتروشیمیایی، امپدانس الکتروشیمیایی و محاسبات شیمی کوانتوم پرداخته شده است. نتایج آزمایشات نشان داد این ماده عملکرد خوبی به عنوان بازدارنده داشته و درصد بازدارندگی روی خوردگی فولاد با افزایش غلظت افزایش خواهد یافت و درحضور 1000 میلی گرم/لیتر از این عصاره به 82 درصد خواهد رسید. تست های پولاریزاسیون بیانگر این موضوع بود که این ترکیب به صورت بازدارنده مختلط عمل خواهد کرد. منحنی های نایکوئیست نشان داد که اضافه شدن این ماده به محلول باعث افزایش مقاومت انتقال بار و کاهش ظرفیت لایه دوگانه شده است. جذب عصاره مورد روی فولاد از ایزوترم جذب تمکین تبعیت کرده و مقدار انرژی آزاد جذب نشان از جذب خود به خودی این ماده با غالب بودن جذب شیمیایی روی سطح را دارد. مطالعات شیمی کوانتوم نیز روی دو جز از عصاره مورد به منظور برقراری ارتباط بین مکانیزم جذب ساختار الکترونی آن ها انجام شد.
    کلیدواژگان: عصاره مورد، آنالیز الکتروشیمیایی، ایزوترم جذب، شیمی کوانتوم
  • مرجان تحریری*، محمد مهدوی، حسین فرخ پور صفحات 121-132
    برای بهبود فرایند تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات (جهت اصلاح و بهبود سرعت سوزش پیشرانه ها)، نانو اگزالات مس بر روی آمونیوم پرکلرات به روش سل- ژل پوشش داده شد. برای بررسی فرایند پوشش دهی اگزالات مس بر روی آمونیوم پرکلرات و تغییرات رفتار تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات در حضور نانو ذرات اگزالات مس به ترتیب از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز حرارتی (TG/DSC) استفاده شد. نتایج بدست آمده از آنالیزهای حرارتی نشان داد که، پوشش دادن نانو ذرات اگزالات مس بر روی آمونیوم پرکلرات علاوه بر کاهش دمای تجزیه حرارتی از C o 422 به C o299 ، سبب ادغام پیک های تجزیه آمونیوم پرکلرات(در مقایسه با آمونیوم پرکلرات خالص) شده است. همچنین برای بررسی اثر نانو کاتالیست بر روی پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی تجزیه حرارتی آمونیم پرکلرات، از روش مستقل از مدل به نام اوزاوا-فلاین-وال (OFW) استفاده شد. ازاینرو، مشاهده شد این نانو کاتالیست سبب کاهش مقادیر انرژی فعالسازی، عامل فاکتور فرکانس و پارامترهای ترمودینامیکی در درجات تبدیل مختلف به ترتیب 2/0، 4/0، 6/0 و 8/0شده است، همچنین موجب کاهش پارامترهای ترمودینامیکی در فرایند تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات می شود.
    کلیدواژگان: اگزالات مس، آمونیم پرکلرات، پوشش دهی
  • فرشته دوست محمدی، حسن جعفری* صفحات 133-142
    امروزه آلیاژهای منیزیم به عنوان بایومواد زیست تخریب پذیر نسل جدید، توجه محققین زیادی را به خود جلب کرده اند. در این پژوهش، رفتار خوردگی آلیاژ ریختگی Mg-5Zn-1Y محتوی مقادیر مختلف کلسیم (0، 1/0، 5/0 و 1 درصد وزنی) مورد بررسی قرار گرفته است. ریزساختار آلیاژها با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی تحت مطالعه قرار گرفت و ترکیب فازهای موجود به کمک پراش اشعه ایکس تعیین شدند. رفتار خوردگی آلیاژهای ریختگی نیز به کمک آزمون های الکتروشیمیایی پولاریزاسیون و غوطه وری مورد سنجش قرار گرفت. نتایج متالوگرافی نشان داد که ریزساختار آلیاژ Mg-5Zn-1Y شامل زمینه α-Mg و فاز لایه ای شکل Mg3YZn6 در مرزدانه می باشد. از طرفی افزودن کلسیم باعث ریز شدن ریزساختار و تشکیل رسوبات پیوسته فاز Ca2Mg6Zn3 در مرزهای دانه می گردد. منحنی های پولاریزاسیون، منطقه پسیو را نشان ندادند که این امر حاکی از ایجاد پولاریزاسیون فعال می باشد که بیانگر افزایش سرعت خوردگی به دلیل ریز شدن دانه ها در اثر افزایش درصد کلسیم می باشد. همچنین نتایج غوطه وری و پولاریزاسیون نشان دادند که آلیاژ Mg-5Zn-1Y-0.1Ca کم-ترین سرعت خوردگی را در بین آلیاژهای دیگر دارد و آلیاژ محتوی مقادیر بیشتر کلسیم به دلیل تشکیل فاز کاتدی Ca2Mg6Zn3 موجب افزایش خوردگی زمینه می گردد.
    کلیدواژگان: آلیاژ منیزیم، ریزساختار، خوردگی، پولاریزاسیون، غوطه وری
  • فردین قاسمی پیرانلو، فاطمه باورسی ها *، سعیده داداشیان صفحات 143-150
    در این تحقیق کامپوزیت Fe3O4/SiO2/TiO2با ساختار هسته- پوسته-پوسته با استفاده از روش شیمیایی تر تهیه شد. ابتدا کامپوزیت Fe3O4/SiO2 با استفاده از پیش ماده تترا اتیل اورتوسیلیکات (TEOS) سنتز شد. سپس یک پوسته از TiO2 به طور مستقیم بر روی آن پوشش داده شد. نانوساختارهای Fe3O4 / SiO2 / TiO2 تهیه شده با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی محیطی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) و دستگاه طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) مشخصه یابی شدند. نتایج نشان داد که پوشش دهی لایه های SiO2 و TiO2 با موفقیت انجام شده است. نتایج نشان داد که اندازه ذرات Fe3O4 در حدود 400-300 نانومتر و ضخامت پوشش های TiO2 و SiO2 به ترتیب 4 و 30 نانومتر می باشد. خواص مغناطیسی کامپوزیت سنتز شده با استفاده از مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM) مورد بررسی قرار گرفت. مغناطیس اشباع (Ms) پودر Fe3O4 و کامپوزیت Fe3O4/SiO2/TiO2 به ترتیب emu/g 80 و emu/g 37 و هم چنین میزان پسماند مغناطیسی (Mr) پودر Fe3O4 و کامپوزیت Fe3O4/SiO2/TiO2 به ترتیب emu/g 8 و emu/g 43/6 به دست آمد.
    کلیدواژگان: ساختار هسته-پوسته، تیتانیا، سیلیکا، فوتوکاتالیست مغناطیسی
|
  • Elham Mohagheghpour*, Marjan Rajabi, Reza Gholamipour, Majid Mojtahedzadeh Larijani, Shahab Sheibani Pages 1-10
    In this study the effect of substrate temperature (from room temperature (RT) to 400°C) on the sructural and physical properties of cabon thin films were investigated. The films were prepared by ion beam sputtering deposition technique on glass substrate. Optical and structural properties were studied by UV-visible spectroscopy, Raman spectroscopy and atomic force microscopy, respectively. The results showed that optical transparency decreased with the increase in the substrate temperature. Raman spectra indicated a structural transition from amorphous to graphite-like phase by increasing temperatures since in the spectra; D peak disappeared in the layer at the substrate temperature of 400°C. The result of sheet resistance and the optical band gap showed the reduction trend by the increase in the substrate temperature from 100 to 400°C. However the enhancement of the surface roughness with the substrate temperature was observed. In the layer prepered with the substrate temperature equal to 100 °C , a minimum size of the graphite crystallites (with sp2 bands (La)) was equal to 0.36 nm and a maximum optical band gap was equal to 3 eV.
    Keywords: thin film, amorphous carbon, substrate temperature, ion beam sputtering deposition
  • Alireza Araghi * Pages 11-21
    In the present study, hydroxyapatite (HA) Single layer TiO2 single layer, HA-TiO2 double layer and functionally graded HA/TiO2 coatings were deposited on Ti-6Al-4V titanium alloy substrate by electrophoretic deposition technique (EPD). Impact resistance of coatings were measured by ball drop impact test and the results showed that the HA/TiO2 functionally graded coating has more impact resistance compare to HA single layer and HA-TiO2 double layer coatings. The wear resistance of coatings were investigated by pin on disc method. The normal load and sliding distance were 0.5 N and 50 m respectively and the worn surface was observed using scanning electron microscope (SEM) and analyzed by ImageJ software. The results showed that the HA/TiO2 functionally graded coating has more wear resistance compare to HA single layer. Additionally, investigation of worn surface of coatings showed that all of the coatings have abrasive mechanism but wear mechanism for functionally graded coating, changed and delamination was added to abrasive mechanism.
    Keywords: Electrophoretic, Wear resistance, Hydroxyapatite, Functionally graded
  • Ahmad Poorbafrani * Pages 23-33
    In this study, barium strontium titanate/cobalt zinc ferrite composites that composed of two different magnetic phases were investigated. Pyroelectric phase consists of barium strontium titanate particles with particle size of about 150 nm and soft magnetic phase consists of cobalt zinc ferrite nanoparticles with particle size of about 30 nm. Two phases were prepared with sol-gel method and under appropriate stoichiometry. XRD analyses indicated formation of pure phase for each magnetic phases and FESEM analysis indicate the structural properties of Cobalt-Zinc ferrite and Barium Strontium Titanate nanoparticles. Investigation of permittivity, permeability and reflection loss of samples indicated the response of electromagnetic waves to these samples in the frequency range of 1-18 GHz. According to the reflection loss of composites, there are two mechanisms for the absorption of electromagnetic waves. In the first region of this frequency band, magnetic loss from Cobalt-Zinc ferrite nanoparticles is dominate and in the last region of this frequency band, dielectric loss from barium strontium titanate is dominate.
    Keywords: Nanocomposite, Electromagnetic wave absorption, Pyroelectric, Reflection loss, Structural, magnetic properties
  • Hamid Reza Ebrahimi *, Majid Mozaffari, Hasan Ghafuri Varzaneh Pages 35-42
    A copper manganese ferrite nanoparticles from effective ferrites that applicable in sensitivity investigations was prepared in this study. Co-precipitation method was used for synthesis of this ferrite that is useful method for synthesizing of these compounds. For structure evaluation, X-ray diffraction (XRD) experiments for phase formation confidence and transmission electron microscopy (TEM) for formation of nanoparticles below 30 nm scale confidence were used. By X-ray fluorescence (XRF) experiment exact percent of each element was determined in copper manganese ferrite compound. By (AGFM) experiments the magnetic behavior of powder and disk sample of copper manganese ferrite nanoparticles was determined. For sensitivity properties investigation of these nanoparticles, mentioned nanoparticles were converted to a tablet form. This tablet was putted in a temperature controlled box. Nine solvents were vaporized (gases) and exposed to this nanoparticles. Responses to these gases were transmitted to a computer by an electronic board connection. Result information was analyzed by software. Sensitivity study of this nano sensor was tested by using carbon tetrachloride, ethanol, methanol, acetonitrile, acetone, vinyl acetate, acrylonitrile, ammonia and formamide. Among these gases ethanol had the best sensitivity in 100˚C temperature.
    Keywords: Copper manganese ferrite nanoparticles, X-ray diffraction, Sensitivity, Ethanol
  • Mohammad Hosein Momenpour * Pages 43-53
    In this study, using Ag-Cu brazing metal alloy, effects of brazing time on microstructure and strength of Al2O3 / Ti6Al4V joints were investigated. Therefore, ceramic/metal couple brazed by electrical furnace. Then, brazed specimens were examined by scanning electron microscope and x-ray diffraction tests. Several phases observed at the interface area and EDS analysis were recognized titanium, copper, silver, aluminum, vanadium and oxygen in this phases. With more study using x-ray diffraction patterns and phases diagrams some intermetallic compounds identified. This compounds were Ti-Cu intermetallices near to Ti6Al4V side and reactive layer of Cu2O ૠ┻ near to Al2O3 ceramic side. Also, microstructural surveys revealed the narrow reaction layer and a little intermetallic compounds in specimen brazed for 10 minutes. With increasing brazing time, reaction layers grossed rapidly. This chemical variation made dimensional changes at metal/ceramic interface. Therefore, some crakes observed in specimen brazed for 25 minutes. Maximum of shear strength equal 295 Mpa measured in specimen brazed for 15 minutes.
    Keywords: brazing, metal-ceramic joint, Ti6Al4V-Al2O3 joint, Ag-Cu filler metal, intermetallic compounds
  • Mohammad Khorsand-Ghayeni, Alireza Sadeghi Aval Shahr * Pages 55-65
    Replacement of metals with bioabsorbable polymers has shown promising results for fabrication of biomedical implants. But polymers themselves have some restrictions such as inability in osteoconduction and integration with surrounding tissue, induce foreign body reactions, reducing of pH by degradation products which can results in unwanted inflammatory reactions in related place, and weak mechanical properties in compare to metallic types. In order to alleviate these problems using of polymeric composites including bioactive particles is taken into consideration. In the present work 45S5 bioactive glass and hydroxyl apatite (HA) ceramic particles were used for fabrication of poly(L-Lactic acid) (PLLA) composite screws. Microstructure and thermal properties of produced samples were evaluated by differential thermal analysis (DTA), thermogravimetry (TG), scanning electron microscopy (SEM) and particle size analysis (PSA). Also for evaluation of osteogenic activity of produced samples, alkaline phosphatase (ALP) and Alizarin Red Staining assays were carried out and cytotoxicity was conducted through MTT assay. In compare to PLLA screws, PLLA/HA and PLLA/45S5 composites showed more and less thermal stability respectively. The results of cell analysis assays showed no cytotoxicity and both composites revealed proper osteogenesis potentials.
    Keywords: Absorbable screw, orthopedic composites, poly(L-lactic acid), Hydroxyapatite, Bioactive glass
  • Mahsa Rahmani, Mohammad Tajally, Omid Mirzaee* Pages 67-78
    Nano-crystalline Yttrium aluminum garnet (YAG, Y3Al5O12) were synthesized by normal co-precipitation method using yttria and aluminum nitrates as the starting materials and ammonium hydrogen carbonate (AHC, NH4HCO3) as precipitant. To investigate the effect of temperature and holding time the resultant precursors were calcined at 900-1100 °C for 2 h also at 1100 °C for other durations (15, 30, 45 and 60 min). The evolution of phase composition and micro-structure of the as-synthesized YAG powders were characterized by different techniques such as X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, thermal analyses (TG/DTA), Specific surface area analyses (BET) and field emission electron microscopy (FESEM). The cubic YAG phase with an average grain size of 33 nm and specific surface area of 30 m2/g was completely formed at 1000 °C. In addition, pure YAG nano powders were obtained at 1100 °C in only 15 min calcination. Results showed that compared with increasing holding time, raising of temperature have more intense effect in increasing YAG crystal or particle size.
    Keywords: Synthesis of YAG, Nano crystal, Normal co-precipitation, Temperature, time of calcination
  • Masoud Shabani * Pages 79-96
    In this paper, the effect of tool rotation speed on the mechanical properties and corrosion behavior on dissimilar joints Friction Stir Welds between 5083 Aluminium alloy and pure Titanium is investigated. At first, with primary welding parameters range necessary to achieve suitable connection obtained and then by changing tool rotation speed, mechanical and corrosion properties of heat affected zones, welding zones and cross section zones, by using polarization Tafel test and Electrochemical Impedance Spectroscopy was investigated and the result were compared. the result indicates that corrosion behavior of connections, is impressionable of the tool rotation speed and welding zone and heat affected zones have weaker corrosion resistance compared to the base metals.
    Keywords: Friction Stir Welding, Commercially Pure Titanium, 5083 Aluminium Alloy, Mechanical Properties, Corrosion Behavior
  • Pooria Lesani, Alireza Babaei *, Abolghasem Ataie Pages 97-107
    In this study, Manganese cobaltite (MnCo2O4) spinel powders were synthesized by co-precipitation method. X ray diffraction (XRD) patterns show that the spinel phase was formed at around 350°C. Formation of spinel phase was further completed by increasing temperature up to 1000°C. Additionally, XRD patterns prove that MnCo2O4 spinel material has been stable in this temperature range. Field emission scanning electron microscope observations show that plate like particles with an average diameter of 148 and thickness of 18 nm was converted to equiaxed particles with an average particle size of 1.5 µm by increasing calcination temperature from 350 to 1000°C. Investigation of the coating of uncalcined and calcined powder on AISI 430 ferritic stainless steel shows that a proper dense coating is developed on the stainless steel surface by using uncalcined precursor powders. And also, this coating performs well by prohibiting of outward diffusion of Fe from the substrate. In this way, a low thickness chromia layer (Cr2O3) is formed between the coating and the substrate. EDX analysis shows that a mixed spinel zone is formed in the interface of the coating and the substrate due to diffusion of some elements such as Mn, Cr, and Fe from substrate to the coating, as well as Mn and Co from coating to the substrate.
    Keywords: Manganese Cobaltite, Spinel, Coprecipitation, Solid Oxide Fuel Cell, Interconnect
  • Mansoor Bozorg, Taghi Shahrabi Farahani *, Fatemeh Ektefa Pages 109-119
    The inhibition effect of Myrtus extract on steel corrosion in 1.0 M HCl solution was investigated by means of weight loss measurements, electrochemical polarization, electrochemical impedance microscopy and chemical quantum study. The results showed that Myrtus acts as a good inhibitor and the inhibition efficiency of this compound increases with increasing inhibitor concentration and in the presence of 1000 mg/L of the inhibitor will increase to 82%. Polarization curves showed that Myrtus extract acts as an efficient mixed type inhibitor. EIS plots indicated that the polarization resistance increased and double-layer capacitance decreased upon the addition of Myrtus to the solution. The adsorption of Myrtus on the steel surface was found to obey Temkin adsorption isotherm and the values of free adsorption energy indicate the spontaneous and chemical adsorption of inhibitors on mild steel surface. Also, quantum chemical calculations were used to correlate the adsorption of two compounds of Myrtus extract with its electronic structural parameters.
    Keywords: Myrtus Extract, Electrochemical Analysis, Adsorption Isotherm, Chemical Quantom
  • Marjan Tahriri *, Mohammad Mahdavi, Hossein Farrokhpour Pages 121-132
    To improve the process of thermal decomposition of ammonium perchlorate (for improving and modification propellant burning rate), the copper oxalate was coated by ammonium perchlorate through sol-gel method. Scanning electron microscopy (SEM) and thermal analysis(TG/DSC) were used for coating analysis of the copper oxalate on ammonium perchlorate and behavior changes of thermal decomposition of ammonium perchlorate in the presence of nano copper oxide made of nano copper oxalate respectively. The results of catalytic thermal decomposition of ammonium perchlorate shown that the cover of copper oxalate nanoparticles has a good effect on the thermal decomposition of ammonium perchlorate and the thermal decomposition temperature of ammonium perchlorate reduced from 422 ºC to 299 ºC. In addition, the thermal decomposition peaks of ammonium perchlorate (compared to thermal decomposition of pure ammonium perchlorate) were integrated. In order to evaluation of the effect of nano-catalyst on the thermodynamic and kinetic parameters one of the model-free methods as Ozawa - Flynn - Wall (OFW) equation was used. As result, it was observed that nano-catalyst reduced the activation energy, the frequency factor and thermodynamic parameters in different conversion rates 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8, respectively.
    Keywords: copper oxalate, ammonium perchlorate, coating
  • Fereshteh Dostmohamadi, Hasan Jafari * Pages 133-142
    Today, magnesium alloys as the new generation of biodegradable alloys, have attracted the attention of many researchers. In this research, the corrosion behavior of cast Mg-5Zn-1Y containing different amounts of calcium (0, 0.1, 0.5 and 1 weight percentage) was investigated. The microstructure of the alloys was analyzed using optical and scanning electron microscopes, and the corresponding phases were detected by X-ray diffraction. Corrosion behavior of cast alloys was measured using electrochemical polarization and immersion tests. Metallography analysis revealed that microstructure of the Mg-5Zn-1Y alloy includes α-Mg matrix and Mg3YZn6 lamellar phase formed at the grain boundary. The addition of calcium to the alloy refined the grains and resulted in the formation of continuous Ca2Mg6Zn3 at grain boundaries. No passive zone was detected in polarization curves, meaning domination of active polarization, indicating increased corrosion rate due to grain refinement which can be attributed to calcium addition in the alloy. The polarization and immersion tests results confirmed that the alloy Mg-5Zn-1Y-0.1Ca has the lowest corrosion rates among the investigated alloys, and the more the calcium content, the higher the corrosion rate due to the formation of cathodic Ca2Mg6Zn3 phase.
    Keywords: Magnesium alloy, Microstructure, Corrosion, Polarization, Immersion
  • Fardin Ghasemi Piranlu, Fatemeh Bavarsiha *, Saeideh Dadashian Pages 143-150
    In this study, Fe3O4 / SiO2 / TiO2 composite was prepared with core-shell-shell structure using a wet chemical method. At first the composite Fe3O4 / SiO2 was synthesized via Tetraethyl orthosilicate (TEOS) precursor. Then a shell of TiO2 was coated directly on it. Fe3O4 / SiO2 / TiO2 microstructures produced were characterized by environmental scanning electron microscopy analysis (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy devices (FTIR). The results showed that SiO2 and TiO2 layers has been coating successfully. The results indicated that the mean size of Fe3O4 particles was about 300-400 nm and thickness of the TiO2 and SiO2 shells was about 4 and 30 nm, respectively. magnetic properties of the synthesized composite were studied by Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Pure Fe3O4 and Fe3O4@SiO2@TiO2 composites magnetization saturation (Ms) obtained 80 and 37 emu/g, respectively. also the remanent magnetization (Mr) value of Fe3O4 and Fe3O4 / SiO2 / TiO2 microstructures was 8 and 6.43 emu/g, respectively.
    Keywords: Core–shell structure, titania, silica, magnetic photocatalyst