فهرست مطالب

مواد نوین - سال نهم شماره 1 (پاییز 1397)
  • سال نهم شماره 1 (پاییز 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/08/05
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حسن شیرانی فرادنبه، محمد حسین پایدار * صفحات 1-12
    به کار گیری پیل های سوختی اکسید جامد در دماهای بالا به مرور زمان باعث آسیب دیدن پیل ها می گردد، به همین منظور کاهش دمای کاری آن ها بسیار مورد توجه است. اما در بیشتر موارد کاهش دما منجر به افزایش مقاومت اجزاء پیل، مخصوصا کاتد می گردد. به همین منظور به کارگیری مواد کاتدی که در دماهای نسبتا پایین رسانایی قابل توجهی داشته باشند همواره مورد توجه بوده است. در این پژوهش ترکیب های (Nd0. 9La0. 1) 1. 95Sr0. 05Ni0. 75Cu0. 25O4-d (NLSNC0. 05) و (Nd0. 9La0. 1) 1. 9Sr0. 1Ni0. 75Cu0. 25O4-d (NLSNC0. 1) با ساختار کریستالی رادلسدن-پاپر برای اولین بار به روش واکنش در حالت جامد سنتز و خصوصیات الکتروشیمیایی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق از آنالیز اشعه ایکس جهت تعیین ساختار کریستالی استفاده شد. از آنالیز SEM نیز جهت بررسی اندازه ذرات پودر و همچین سطح مقطع شکست نیم سل متقارن استفاده شد. هدایت الکتریکی نمونه ها در محدوده دمایی 300 تا 800 درجه سلسیوس در اتمسفر محیط به روش هدایت سنجی چهار پروبی تعیین شد. نتایج این تحقیق نشان داد که هدایت الکتریکی نمونه دارای استرانسیوم به مقدار 1/0 دارای بیشترین رسانایی به میزان 65/117 زیمنس بر سانتیمتر در دمای 500 درجه سلسیوس است. در تحقیق حاضر مقاومت پلاریزاسیون ترکیبات کاتدی فوق به روش آنالیز امپدانس الکتروشیمیایی بر روی نیم سل های متقارن با الکترولیت Sm0. 2Ce0. 8O1. 9 (SDC) مورد بررسی قرار گرفت. کمترین میزان به دست آمده برای مقاومت پلاریزاسیونی برای ترکیبات NLSNC0. 05 وNLSNC0. 1 به ترتیب برابر 22/0 و 26/0 اهم سانتی متر مربع در دمای کاری °C800 تعیین شد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، کاتد، رسانایی الکتریکی، امپدانس الکتروشیمیایی
  • مهدیه سلمانی، علی مشرقی * صفحات 13-24
    فوتوآند نیمه هادی حساس شده با رنگینه، نقش مهمی در تبدیل فوتون ها به انرژی الکتریکی ایفا می کند. به منظور رسیدن به سلول هایی با بازده ی بالا، تهیه الکترود با مساحت سطحی بالا که به جذب رنگینه کافی منتهی شود، الزامی است. یک روش موثر برای کنترل تخلخل، مساحت سطحی و چگالی فیلم، روش رسوب دهی الکتروفورتیک ناوذرات اکسید تیتانیوم است. در این مقاله از روش رسوب دهی الکتروفورتیک برای ایجاد لایه متخلخل اکسید تیتانیوم بر روی شیشه شفاف رسانا، به عنوان فوتوآند سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه استفاده شد. ابتدا تاثیر شیمی محلول بر ایجاد و پایداری سوسپانسیون نانوذرات اکسید تیتانیوم و امکان ایجاد پوشش مورد بررسی قرار گرفت. محلول با کارآیی بالا انتخاب شد و پس از آن تاثیر پارامتر های فرآیند الکتروفورتیک مانند ولتاژ و زمان رسوبدهی و نیز غلظت ید و آب در سوسپانسیون نانوذرات بر پوشش ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت از پوشش نانومتخلخل بدست آمده به عنوان فوتوآند سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه استفاده شد و کارآیی آن مورد بررسی قرار گرفت. منحنی ولتاژ- جریان سلول خورشیدی حاصل تحت تابش نور لامپ زنون اندازه گیری و محاسبه گردید. سلول ساخته شده با فتوآندی که تحت ولتاژ 30 ولت و به مدت 8 دقیقه الکتروفورتیک گردید، بهترین عملکرد را از خود نشان داد. ضخامت لایه نانومتخلخل TiO2 این فتوآند 13 میکرومتر بود. چگالی جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز و بازده این سلول به ترتیب 93/0 میلی آمپر بر سانتی متر مربع، 455 میلی ولت و 18/0% برای این سلول مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: رسوب دهی الکتروفورتیک، نانوذرات اکسید تیتانیوم، سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه، فوتوآند
  • محمدرضا عسکران، مسعود امامی، مهدی ملکان * صفحات 25-36
    در این پژوهش، ریز ساختار وخواص مکانیکی آلیاژ AZ91 در شرایطی که به آن مقادیر مختلف عنصر سرب (0، 5/0، 1 و 3 درصد وزنی) افزوده شده بود، مورد بررسی قرار گرفت. ریز ساختار و خواص مکانیکی هر یک از آلیاژها، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و تست کشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان داد که با افزودن سرب، کسر حجمی فاز Mg17Al12 در آلیاژ کاهش یافته است. همچنین با افزایش سرب تا 1 درصد وزنی، تمایل به تشکیل رسوبات Mg17Al12 جدا شده (divorced) کمتر شده و اندازه دانه ها، بیش ترین کاهش را پیدا می کند. علاوه بر این مشاهده شد که بیش ترین استحکام کششی و درصد ازدیاد طول بهینه، در آلیاژ AZ91 به همراه 1 درصد وزنی سرب رخ می دهد. با افزایش سرب از 0 تا 1 درصد وزنی، استحکام کششی از MPa 100 به MPa 160 و میزان درصد ازدیاد طول از 7/2 به 7 درصد، افزایش می یابد. همچنین با افزایش سرب تا 3 درصد وزنی، استحکام کششی از MPa 160 به MPa 124 و میزان درصد ازدیاد طول از 7 به 5/6 درصد، کاهش می یابد. بررسی سطح شکست نیز نشان داد که شکست در این آلیاژها به صورت کلیواژ (ترد) می باشد و با افزوده شدن سرب تغییری در نوع سطح شکست به وجود نمی آید و تنها در برخی از مناطق تغییر فرم پلاستیک به صورت موضعی دیده می شود.
    کلیدواژگان: آلیاژ منیزیم AZ91، سرب (Pb)، ریزساختار، خواص مکانیکی، اندازه دانه
  • حسن بختیاری زمانی، احسان صائب نوری *، علی حسن زاده تبریزی صفحات 37-52
    پوشش نانوکریستال اکسید تیتانیوم (TiO2) با فرآیند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی (Plasma Electrolytic Oxidation) تحت عملیات جریان ثابت در فرکانس-های 1000 و 1500 هرتز و سیکل کاری 10 و 15 درصد طی مدت زمان 10 دقیقه بر روی سطح تیتانیوم خالص تجاری (Commercially Pure ( CP) Titanium) تشکیل شد. بررسی ساختار سطح و ترکیبات شیمیایی موجود در پوشش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش سنج اشعه ایکس انجام شد. همچنین رفتار خوردگی فلز پایه و پوشش ها از طریق پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی در محلول 5/3% سدیم کلرید در دمای محیط بررسی گردید. بررسی فازی پوشش ها نشان داد که پوشش ها از فازهای اکسیدی روتیل و آناتاز تشکیل شده اند. سطح نمونه های پوشش داده شده همگی دارای ساختار متخلخل پنکیکی هستند ولی قطر حفرات ایجاد شده بر روی سطح آنها به دلیل تغییر پارامتر فرکانس و سیکل کاری متفاوت است. تصاویر میکروسکوپی در بزرگنمایی بالا اندازه بلورک های بدست آمده از پوشش ها را زیر 50 نانومتر اندازه گیری نموده است. بررسی رفتار خوردگی مشخص کرد که اعمال پوشش با فرکانس بالا، سبب افزایش مقاومت به خوردگی، کاهش دانسیته جریان خوردگی و بازدهی حفاظتی 95 درصدی نسبت به دیگر نمونه های پوشش دار و تیتانیوم بدون پوشش می شود.
    کلیدواژگان: نانوکریستال، اکسید تیتانیوم، PEO، ساختار متخلخل، رفتار خوردگی، فرکانس بالا
  • مهدی امیدی، سعید ناطق، آرش اعتماد*، محمد رضا رستمی، محمد اسماعیل شفیعی صفحات 53-66
    در این پژوهش آلیاژ آلومینیم نانوساختار و کامپوزیت های پایه آلومینیمی حاوی مقادیر مختلف نانولوله های کربنی (wt. %5/1-5/0) به روش ترکیبی آلیاژسازی مکانیکی و پرس داغ تولید گردید. آزمایش ها نشان داد که افزودن نانولوله کربنی تا 1 درصد وزنی به میزان جزئی دانسیته نسبی کامپوزیت آلومینیم – نانولوله کربنی را افزایش می دهد. این در حالی است که مقادیر سختی کامپوزیت فوق با افزایش نانولوله های کربنی به دلیل قرارگیری نانولوله های کربنی در فضای خالی بین ذرات پودر و پر شدن میکرو حفرات به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. مقدار سختی از HV 3/93 مربوط به آلومینیم درشت دانه به HV 18/219 رسید. مقادیر بیشتر نانولوله های کربنی موجب کاهش سختی و دانسیته نسبی کامپوزیت تولیدی گردید. رفتار سایشی کامپوزیت های آلومینیومی حاوی نانولوله های کربنی به روش پین روی دیسک موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اضافه کردن نانولوله های کربنی تا میزان 1 درصد وزنی به کامپوزیت موجب کاهش ضریب اصطکاک و کاهش وزن گردیده است. مقدار ضریب اصطکاک آلومینیم درشت دانه در محدوده (91/0-33/0) و برای نمونه حاوی 1 درصد وزنی، ضریب اصطکاک حالت پایدار در محدوده (45/0-42/0) تغییر کرد. همچنین کاهش وزن نیز از 1/44 به 4/7 میلی گرم رسید. این در حالی است که افزایش مقادیر بیش از آن به دلیل ایجاد پدیده توده ای شدن موجب افزایش ضریب اصطکاک و کاهش وزن کامپوزیت آلومینیمی می گردد. نتایج آزمون های سایش برای آلومینیوم درشت دانه، نانوساختار و کامپوزیت آلومینیم حاوی 1 درصد وزنی نانولوله کربنی نشان داد که مکانیزم سایش به ترتیب چسبان، ورقه ورقه شدن و خراشان است.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیم 6061، کامپوزیت، نانولوله های کربنی، پرس داغ، سایش
  • سید محمد نوری، چنگیز دهقانیان * صفحات 67-76
    در این تحقیق پوشش نیتروکربوره به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی روی فولاد ساده کربنی Ck45 در الکترولیت حاوی اوره و سدیم کربنات اعمال گردید. به منظور بررسی اثر غلظت افزودنی سدیم کربنات روی مشخصات ساختاری و نیز خواص لایه تولیدی، از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. در ادامه نیز رفتار خوردگی این پوششها با دو روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و نیز امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در محلول 5/3 % سدیم کلرید بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت سدیم کربنات در الکترولیت از 10 به 30 گرم بر لیتر، ولتاژ شروع جرقه زنی حدود 150 ولت کاهش یافت و حفرات درشت تری در مورفولوژی سطحی این پوششها مشاهده شدند. بعلاوه در اثر این افزایش غلظت، مقدار زبری سطحی پوشش اعمالی حدود 5/1 برابر افزایش پیدا کرد. همچنین، فازهای نیتریدیε-Fe2-3N و γ'-Fe4N، کاربیدی Fe3C و کربونیتریدی Fe[Fe (CN) 6]3 در الگوی پراش پرتو ایکس این پوششها شناسایی شدند. نتایج آزمون های خوردگی از هر دو روش پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که پوشش نیتروکربوره تهیه شده در غلظت 20 گرم بر لیتر سدیم کربنات، کمترین مقدار دانسیته جریان خوردگی (A/cm2 6-10×25/2) و بالاترین مقاومت پلاریزاسیون (Ω. cm233000) را در بین بقیه نمونه های پوشش داده شده داشت.
    کلیدواژگان: نیتروکربوراسیون، پلاسمای الکترولیتی، پلاریزاسیون پتنسیودینامیک، امپدانس الکتروشیمیایی
  • محسن کاشفی *، سید صادق قاسمی بنادکوکی صفحات 77-88
    هدف از این پژوهش، بررسی رفتار خستگی فولاد Mo40 با ریزساختارهای دو فازی فریتی-مارتنزیتی و کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده است. بدین منظور ابتدا نمونه هایی از این فولاد تحت عملیات حرارتی نرماله در دمای C°860 به مدت 60 دقیقه قرار گرفتند و در هوا خنک شدند. سپس نمونه های دو فازی توسط عملیات حرارتی آنیل میان بحرانی در دمای C°740 به مدت 40 دقیقه تهیه شدند. برای مقایسه نمونه های کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده بعد از حرارت دادن در دمای C°860 و کوئنچ در آب در دمای C°600 به مدت 30 دقیقه تحت عملیات حرارتی بازگشت قرار گرفتند. آزمون های مکانیکی به همراه بررسی های متالوگرافی نوری و الکترونی نمونه ها انجام گردید. نتایج سختی نشان می دهد که سختی نمونه ی دوفازی از سختی نمونه ی کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده بیشتر است. همچنین بررسی نتایج نشان می دهد استحکام کششی نمونه ی کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده بیش از نمونه ی دوفازی است، درحالیکه استحکام خستگی نمونه ی دوفازی از نمونه ی کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده بیشتر است. این نتایج ناشی از استحکام دهی فاز سخت مارتنزیت بازگشت داده نشده در نمونه ی دوفازی فریتی-مارتنزیتی در مقایسه با نمونه ی کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده با مارتنزیت بازگشت داده شده است. واژه های کلیدی فولاد Mo40، فریت، مارتنزیت، کار سختی، استحکام خستگی.
    کلیدواژگان: فولاد Mo40، فریت، مارتنزیت، کارسختی، استحکام خستگی
  • الهه سادات خاتمی ، حسن کوهستانی * صفحات 89-96
    تقاضای روز افزون به فلز روی باعث شده است که بازیابی آن از منابع ثانویه اهمیت زیادی پیدا کند. با توجه به مشکلات متعدد روش پیرومتالورژی از جمله مسائل زیست محیطی و اقتصادی، فرآیندهای هیدرومتالورژی بیشتر مد نظر قرار گرفته اند. مهمترین مزایای روش های هیدرومتالورژی مانند هزینه پایین، آلودگی کمتر، زمان کمتر و خلوص بالاتر محصول محققان را به خود جلب کرده است. بر این اساس در این مطالعه، بازیابی فلز روی از باطله کوره القائی تولید آلیاژهای روی که حاوی بیش از %30 اکسید روی است توسط فرآیند هیدرومتالورژی مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند مورد استفاده شامل خردایش و آنالیز ذرات باطله، حل سازی باطله در اسید سیتریک بعنوان یک اسید آلی و بررسی پارامترهای موثر بر انحلال می باشد. غلظت اسید، زمان حل سازی، دمای حل سازی و مقدار باطله پارامترهای مورد مطالعه بودند. با توجه به نتایج بدست آمده، شرایط بهینه فرآیند بصورت غلظت اسید سیتریک: 1. 5M، زمان: 60min، دما: °60C و مقدار باطله: 1. 5g اعلام شد. با اعمال این شرایط نرخ بازیابی فلز روی %82 بدست آمد. در ضمن سینتیک و ترمودینامیک فرآیند نیز بررسی شد و نتایج نشان داد که انحلال با واکنش شیمیایی کنترل می شود و مقدار انرژی فعالسازی 17. 2KJ می باشد.
    کلیدواژگان: بازیابی روی، هیدرومتالورژی، حلسازی، اسید سیتریک، باطله کوره القائی
  • رضا آذرافزا *، میلاد مصلحی عراقی، امیر حسین رضایی صفحات 97-112
    الکتروریسی روشی ساده و مناسب برای تولید پیوسته نانو الیاف با ویژگی های برجسته می باشد. در این پژوهش الکتروریسی محلول پلی اکریلونیتریل با چند نازل با بررسی تاثیر پارامترهایی مانند غلظت محلول، ولتاژ و دبی بر روی قطر نانوالیاف تولیدی و همچنین نرخ تولید نانوالیاف در مقایسه با روش تک نازل مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد با افزایش غلظت محلول از 8% به 10% وزنی، به علت افزایش ویسکوزیته و مشکل تر شدن کشیدن جت، قطر متوسط الیاف از 135 به 191 نانومتر و نرخ تولید در غلظت های مشابه در چند نازل در مقایسه با تک نازل افزایش می یابد. در حالت چند نازل در ولتاژهای پایین تر با افزایش ولتاژ به ازای هر 5 کیلو ولت، نرخ تولید 2 برابر و در ولتاژهای بالاتر 6/1برابر افزایش می-یابد. همچنین ولتاژ تا یک مقدار بهینه باعث افزایش متوسط قطر الیاف و بیش از این میزان باعث کاهش آن می شود. بررسی تاثیر دبی محلول نشان داد که نرخ تولید با افزایش دبی محلول از 5/0 به ml/h 1 دو برابر و قطر متوسط الیاف از 164 به 191 نانومتر افزایش می یابد. در حالیکه با افزایش بیشتر دبی از 1 به ml/h2، به دلیل عدم توانایی نیروی الکترواستاتیک در تبدیل تمامی محلول به الیاف باعث کاهش قطر الیاف و نیز کاهش نرخ تولید می شود. به نظر می رسد در الکتروریسی چند نازله، می توان با افزایش ولتاژ و غلظت، نرخ تولید را تا میزان چندین برابر افزایش داد. همچنین دبی تاثیر مشخصی در افزایش نرخ تولید ندارد.
    کلیدواژگان: نانوالیاف، مالتی جت، الکترواسپینینگ، پلی اکریلونیتریل، مورفولوژی
  • فاطمه حیدری * صفحات 113-124
    هیدروکسی آپاتیت با ترکیب Ca10 (PO4) 6OH2به دلیل خاصیت زیست سازگاری و زیست فعالی که دارد، به صورت گسترده در کاربردهای درمان استخوان و دندان و به عنوان بافت سخت مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش، هیدروکسی آپاتیت به دو روش طبیعی (استخراج از استخوان قلم گاو) و سل-ژل تهیه شد. پودر هیدروکسی آپاتیت استخراج شده طبیعی ابعادی در حدود 5 میکرومتر و پودر هیدروکسی آپاتیت سنتز شده به روش سل-ژل ابعادی در حدود زیر 100 نانومتر داشت. داربست ها به روش فشار ایزواستاتیک سردساخته شدند و در دمای °C1300 تحت عملیات تف جوشی قرار گرفتند. به منظور بررسی ویژگی های هیدروکسی آپاتیت تولید شده و تعیین مورفولوژی آن، از آنالیزتفرق اشعه ایکس (XRD) ، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) کمک گرفته شد. تست های فشار روی داربست های استاندارد ساخته شده انجام گرفت و چگالی آنها اندازه گیری شد. استحکام فشاری و چگالی نمونه ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت سنتز شده به روش سل-ژل بیشتر از نمونه ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت طبیعی بود. همچنین به منظور بررسی زیست سازگاری داربست ها کشت سلولیبا سلول های بنیادی استخوان انسان انجام شد. به این صورت که،داربست ها به مدت 14 روز در محیط کشت قرار گرفتند و بر اساس نتایج بدست آمده، تکثیر سلول ها روی داربست های ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت ساخته شده به روش سل-ژل بیشتر از داربست های ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت طبیعی بود.
    کلیدواژگان: فشار ایزواستاتیک سرد، هیدروکسی آپاتیت، سل-ژل، تست فشار، دانسیته
  • غلامرضا خلج * صفحات 125-136
    در این پژوهش شبیه سازی منطقه متاثر حرارتی جوشکاری ، بر مبنای شرایط عملی جوشکاری زیرپودری چهار سیمه در دو فولاد میکروآلیاژی X65 و X70، صورت گرفت. در ابتدا تحلیل چرخه های حرارتی منطقه متاثر حرارتی صورت گرفت. با اعمال چرخه های حرارتی گرم و سرد کردن تا دماهای قله 950، 1150 و °C1350، در دستگاه دیلاتومتری، رفتار دگرگونی و ساختار میکروسکوپی مورد مطالعه قرار گرفت. با افرایش دمای قله در دگرگونی، با وجود ثابت بودن سرعت سرد کردن (°C/s 23) در محدوده 800 تا°C 500، دماهای شروع و پایان دگرگونی به تاخیر می افتند و ساختارهای برشی جایگزین ساختارهای چندوجهی می گردد. علت این امر، درشت شدن دانه آستنیت و انحلال رسوبات کاربید نایوبیم و اثر تاخیری نایوبیم محلول در آستنیت است. اندازه بسته های برشی و اندازه دانه آستنیت اولیه نیز به طور محسوسی بزرگتر می شوند. با تحلیل نتایج دیلاتومتری، دیاگرام سرد کردن پیوسته و نیز سینتیک تجزیه آستنیت بررسی شد. مدل سازی تجزیه آستنیت با استفاده از معادله کلاسیک JMAK صورت گرفت. مشاهده شد که پارامتر n وابستگی زیادی به دما ندارد؛ در حالی که پارامتر k به شدت به دما، مقدار دگرگونی و اندازه دانه آستنیت وابسته است. نتایج مدل سازی دگرگونی های فازی با استفاده از معادله JMAK توافق خوبی با نتایج دیلاتومتری داشت.
    کلیدواژگان: فولاد ميکروآلياژي، منطقه متاثر حرارتي، آستنيت، ديلاتومتري
  • محمد امین قدم دزفولی، سید رضا علوی زارع *، رضا دهملایی صفحات 137-148
    هدف از این پژوهش بررسی تاثیر اعمال همزمان لرزش الکترومغناطیس تحت ولتاژهای 0، 15، 30 ولت همزمان با انجام فرآیند جوشکاری روی فولاد زنگ نزن 304 بر خواص ریزساختار، خواص مکانیکی و حساسیت به ترک گرم بوده است. بررسی های ریزساختاری انجام شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ روبشی الکترونی نشان داد که اعمال لرزش الکترومغناطیس همزمان باعث ریزتر شدن دانه ها و تغییر ساختار انجمادی از ستونی به هم محور و همچنین گسترش ناحیه دندریتی هم محور در فلز جوش گردیده است. دلیل این رویداد شکسته شدن نوک دندریت ها و افزایش مراکز جوانه زنی غیر همگن در مذاب و در نتیجه افزایش تعداد جوانه ها در حین انجماد مذاب جوش تشخیص داده شد. اندازه گیری سختی در فلز جوش حاکی از افزایش سختی در اثر اعمال لرزش حین انجماد بوده است. همچنین نتایج آزمون ضربه روی نمونه های جوش نشان داد که در اثر اعمال لرزش الکترومغناطیس تحت ولتاژهای متفاوت انرژی ضربه ای از 112 ژول به 136 ژول افزایش یافته است و به عبارت دیگر بهبود چقرمگی شکست در نمونه های با لرزش رخ داده است. نتایج آزمون وارسترینت طولی نشان داد که با اعمال لرزش الکترومغناطیس در حین فرآیند جوشکاری این فلز حساسیت به ترک داغ فلز جوش کاهش و به عبارت دیگر جوش پذیری بهبود یافته و همچنین مجموع طول ترک ها در آن و طول بزرگترین ترک در جوش نیز کمتر گردیده است.
    کلیدواژگان: لرزش الکترومغناطیس، دندریت ها، ترک داغ، آزمون وارسترینت، فولاد زنگ نزن آستنیتی
|
  • Hassan Shirani Faradonbeh, mohammad paydar * Pages 1-12
    High operating temperature solid oxide fuel cells can cause damage to the cells over time, so lowering the operating temperature of solid oxide fuel cells is desirable. Although, in most cases decreasing the temperature leads to an increase of the cell components resistance, especially in the cathode. Hence, the use of cathodic materials with a good conductivity at low temperatures is interested. In this research, Ruddlesden-Popper phase, (Nd0.9La0.1)1.95Sr0.05Ni0.75Cu0.25O4-d (NLSNC0.05) and (Nd0.9La0.1)1.9Sr0.1Ni0.75Cu0.25O4-d (NLSNC0.1) has been synthesized for the first time by solid state reaction and their electrochemical performance was investigated. X-ray diffraction analysis was also performed to determine the crystalline structure of the cathode powders. Scanning electron microscopy was used to analyze the morphology of powders and microstructure of symmetric cell. Electrical conductivity of the cathode samples was measured at 300-800℃ in ambient air by DC four-probe method. Maximum total electrical conductivity of 117.65 S.cm-1 at 500℃ was obtained for NLSNC0.1. Electrochemical impedance analysis was used to measure the polarization resistance of cathodes with Sm0.2Ce0.8O1.9 (SDC) electrolyte in the symmetric cell. The lowest values of the polarization resistance for NLSNC0.05 and NLSNC0.1 compounds were 0.22 and 0.26 Ω.cm2 at 800 °C, respectively.
    Keywords: Solid Oxide Fuel Cells, Cathode, Electrical Conductivity, electrochemical impedance
  • Mahdiye Salmani, Ali Mashreghi * Pages 13-24
    Semiconducting photoanode plays an important role in converting photon to electron in dye sensitized solar cells. In the present work, electrophoretic deposition parameters for fabricating photoanode of dye sensitized solar cell were investigated. The effect of solution chemistry on stability of TiO2 nanoparticle suspension and film formation ability was studied. The suspension with the best performance was selected. Then, the effect of iodine and water concentration and also the effect of deposition time and voltage on electrophoretic deposition of TiO2 coating were investigated. Finally, the electrophoretic deposited coating was used as photoanode of dye sensitized solar cell and its photovoltaic performance was evaluated. Current- voltage curve was measured and recorded by the xenon lamp. Dye sensitized solar cell with photoanode of 13 µm thickness with voltage and time of electrophoretic deposition of, respectively, 30 V and 8 minute, showed the short-circuit current of 0.93 mA/cm2, open-circuit voltage of 455 mV and energy conversion efficiency of 0.18%.
    Keywords: Electrophoretic deposition, TiO2 nanoparticles, Dye sensitized solar cells, Photoanode
  • Mohammad Reza Askaran, Masoud Emamy, Mehdi Malekan * Pages 25-36
    In this study, the effect of different amounts of Pb (0, 0.5, 1, 3 wt.%) was investigated on the microstructure and mechanical properties of the AZ91 magnesium alloy. The microstructure and mechanical properties were Studied using optical microscope, scanning electron microscope (SEM), X-ray diffractometer (XRD) and tensile test. The results showed that by adding Pb, the volume fraction of the β- Mg17Al12 phase decreased. It was also found that the grain size by 1 wt.% Pb addition decreased significantly and the formation tendency of the divorced eutectic phase reduced. Furthermore, the optimum amount of UTS and elongation were observed by the addition of 1 wt.% Pb to AZ91 magnesium alloy. UTS and elongation increased from 129 MPa and 2.7% to 160 MPa and 7%, respectively, when the 1 wt.% Pb was added to the AZ91 alloy. The fracture surface observations showed that the fracture mode in these alloys were cleavage and the Pb addition does not change the fracture mode.
    Keywords: AZ91 magnesium alloy, Lead (Pb), microstructure, mechanical properties, grain size
  • Hassan Bakhtiari Zamani, Ehsan Saebnoori *, Ali Hassanzadeh Tabrizi Pages 37-52
    Nano crystaline TiO2 coating was produced on commercial pure titanium surface by plasma electrolytic oxidation (PEO) process under constant current condition with 1000 and 1500 Hz frequency, 10 and 15 % duty cycle in 10 min. Surface structure and chemical composition analysis for coatings were conducted by scanning electron microscope and x-ray difracrometer. Corrosion behavior of base metal and coatings was investigated by potantiodynamic polarization in 3.5% NaCl solution. Phase analyses of coatings indicated the presence of titanium oxide in the form of anatase and rutile. Surface of all coated samples had a Pancake porous structure with different pore diameters due to the difference in applied frequencies and duty cycles. Microscopic images of coatings in large magnifications showed the existence of nano-size crystalline (less than 50nm). Investigation on corrosion behavior showed that using high frequency in this process results in increase in corrosion resistance, decrease in current density and increasing the protection efficiency up to 95%.
    Keywords: nanocystaline TiO2, PEO, Porous structure, Corrosion behavior, High frequency
  • mahdi omidi, saeid nategh, Arash Etemad *, mohammad reza rostami, mohammad esmaeil shafiei Pages 53-66
    In this study, nanostructured aluminum alloy and aluminum base composites containing different amounts of carbon nanotubes (0.5-1.5wt.%) were produced by a combination of mechanical alloying and hot press. Experimental results have shown that the addition of carbon nanotubes up to 1wt. % slightly increase the relative density of aluminum-carbon nanotube composites. However, the hardness of composite increased significantly with increasing carbon nanotubes, Because of the placement of carbon nanotubes in the free space between the powder particles and the filling of the micro-cavities. The hardness value from 93.3 HV to the coarse-grained aluminum reached 219.18 HV. The higher amounts of carbon nanotubes reduced the composite hardness and relative density. The wear behavior of aluminum composites containing carbon nanotubes was investigated by pin on disk method. The results showed that the addition of carbon nanotubes up to 1wt. % into the composite reduced the friction coefficientand weight loss. The amount of friction coefficient of the coarse-grained aluminum in the range (0.33-0.91) and for the specimen containing 1 wt%, the steady state friction coefficient changed in the range (0.42-0.45). Meanwhile, increasing the amount of it, due to the agglomerate phenomenon, increases the friction coefficientand weight loss of the aluminum composite. The results of wear tests for coarse-grained, nanostructured and aluminum composite containing 1 wt.% carbon nanotubes showed that the wear mechanism was adhesive, delamination and abrasive, respectively.
    Keywords: Al6061 alloy, composite, CNT, hot pressed, wear
  • Seyyed Mohammad Noori, Changiz Dehghanian * Pages 67-76
    In this research, nitrocarburized coating by cathodic plasma electrolytic process were deposited on CK45 steel substrate in an electrolyte consisted of Urea and Sodium Carbonate. In order to study the effect of sodium carbonate concentrations on structural characteristic and properties of produced layer, XRD and SEM were used. Moreover, corrosion behavior of these coatings were calculated by two different methods of polarization and EIS in 3. 5 % NaCl. The results showed that an increase in concentration of sodium carbonate from 10 to 30 g/l caused a decrease of 150 volts in discharge inception voltage and coarser pores were observed on the surface of coating. Due to this increase in concentration, the surface roughness of these coatings increased about 1. 5 time. Moreover, ε-Fe2-3N, γ'-Fe4N، Fe3C و Fe[Fe (CN) 6]3 phases were detected in XRD pattern of these coatings. The results of both corrosion tests also revealed that the coating prepared in 20 g/l sodium carbonate had the lowest value of icorr (2. 25×10-6 A/cm2) and the highest value of polarization resistance (33000 Ω. cm2) among all other samples.
    Keywords: Nitrocarburizing, plasma electrolytic, potentiodynamic polarization, electrochemical impedance
  • mohsen kashefi*, seyyed sadegh GHASEMI BANADKOUKI Pages 77-88
    In this research, has been compared fatigue behavior of Mo 40 steel in ferrite-martensite dual phase condition and quenched-tempered microstructure. The ferrite-martensite dual phase samples were prepared from intercritical annealing heat treatment process for 40 minute at ( α + γ ) dual phase region. The quenched martensite samples after heating at 860 ° C and quenched in water, were tempering heat treatment at 600 ° C for 3 0 minute. The Hardness, tensile and fatigue tests have been supplemented with optical and electron microscopies. The result shown that hardness of ferrite-martensite dual phase is more than quenched tempered sample. Also , tensile strength of ferrite martensite dual phase samples is lower than quenched-tempered sample, while the fatigue strength of samples is more than quenched-tempered sample. These results are rationalized to strengthening un tempered martensite phase in ferrite martensite dual phase sample compared to tempered martensite in quenched tempered sample.
    Keywords: Mo40 steel, ferrite, martensite, work hardening, fatigue strength
  • Hassan Koohestani *, Elahe Sadat khatami Pages 89-96
    The increasing demand for zinc has made it more important to be recovered from secondary sources. Hydrometallurgical processes have been more considered due to numerous pyrometallurgy problems. The most important advantages such as low cost, less pollution, less time and higher purity of product have made the researchers attracted. Accordingly, zinc recovery has been investigated from an induction furnace waste containing more than 30% zinc oxide in this study. Includes crushing and analyzing of waste particles, leaching in citric acid as an organic acid and investigating of the effective parameters were used in the process. Acid concentration, leaching time, temperature and amount of waste particles were the parameters that were studied. According to the results, the optimal conditions were as acid concentration: 1.5M, time: 60min, temperature 60 °C, and waste particles: 1.5g. Under these conditions, a recovery rate of 82% was obtained for zinc metal. The kinetic and thermodynamic zinc acidic leaching were also studied. The results showed that the surface chemical reaction acts as controller.
    Keywords: leaching, Zn recovery, Hydrometallurgy, industry waste
  • Reza Azarafza *, Milad Moslehi Aragh, Amir Hossein Rezaei Pages 97-112
    Electrospinning is a simple and appropriate technique to produce continues Nano-fibers with outstanding characteristics. In this study multi-jet electrospinning of Polyacrylonitrile solution considering effect of parameters such as density of solution, voltage and flow rate on produced Nano-fibers diameter and also productivity in comparison with single-jet electrospinning were tested. Results show that increasing the solution density from 8% to10% due to difficult stretching the jets, average diameter from 135 to 191nm of fibers and productivity increases. In the case of multi nozzles at lower voltages, with a voltage increase of 5 kw, the production rate is 2 times higher at a higher voltage of 1.6 times. Increasing voltage up to an optimum range causes increasing average fibers diameter and more than this value decreases the fibers diameter. This result according to electrostatic force analysis can be explained. Increasing the voltage has positive effect on increasing productivity. Investigating the effect of density shows that increasing flow rate has an optimum (from 0.5 to 1ml/h) value and increasing more than this value, The average diameter of the fiber increases from 164 to 191 nm, While increasing the flow rate from 1 to 2ml/h because of inability of electrostatic forces to turn all the jets into fibers, causes decreasing the average diameter of fibers and productivity. It adds up that in multi-jet electrospinning increasing voltage and solution density, increases productivity up to several times, otherwise solution density does not have specified effect on productivity.
    Keywords: Nano-fibers, multi-jet, electrospinning, Polyacrylonitrile, morphology
  • fatemeh heidari * Pages 113-124
    Due to its bioactivity and biocompatibility properties,hydroxyapatite (HA) with Ca10(PO4)6OH2 chemical formula has been broadly employed for bone and teeth treatment applications as hard tissue. In the present research, hydroxyapatite was synthesizedvia sol-gel and natural (extraction from bovine cortical bone) methods. Natural hydroxyapatite had an average particle size of about 5 μm and synthetic hydroxyapatite powders wereless than100 nm. Therefore, synthetic hydroxyapatite powders size was smaller than natural hydroxyapatite powders. Scaffolds were prepared by cold isostatic pressing method (CIP) and sintered at 1300°C. In order to evaluate the characteristics of the produced hydroxyapatite and morphological investigation, X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform infra-red spectroscopy (FTIR) were performed on the samples. Scanning electron microcopy (SEM) and Atomic force microscopy (AFM) were carried out to investigate the particle size, size and morphology of porosities and to study thetopography of surfaces. The results of scanning electron microscopy were in agreement with the AFM topography.After measuring the density of scaffolds, the compression tests were carried out on standard samples. Accordingly, the compression strength and density of samples from synthetic hydroxy apatite were more than those of the samples produced from natural hydroxyapatite. The compression strength of synthetic hydroxyapatite scaffold was 55.6 MPa and its density was 2.97 g/cm3. Cell culture was done on hydroxyapatite scaffolds with human osteoblast stem cells after14 days. Results showed that cell proliferation on natural hydroxyapatite scaffolds were less than synthetic hydroxyapatite scaffolds.
    Keywords: cold isostatic pressing, hydroxyapatite, sol-gel, compression test, density
  • Gholamreza Khalaj * Pages 125-136
    In this study, the simulation of the heat affected zone of welding was carried out based on the practical conditions of four-wire submerged arc welding in two X65 and X70 microalloy steel. Initially, thermal cycles of the heat affected zone were analyzed. By applying heating and cooling thermal cycles to peak temperatures of 950, 1150 and 1350 °C, in a dilatometric device, transformation behavior and microscopic structure were studied. With increasing peak temperature in transformation, despite the constant cooling rate (23 ° C / s) in the range of 800 to 500 ° C, the start and end temperatures of transformation are delayed and shear structures replace polygonal structures. The reasons are the coarsening of austenite grains, the dissolution of niobium carbide precipitates and the solute-drag effect of solved niobium in austenite.The size of the shear packs and the size of the austenite grains are also noticeably larger. By analyzing the dilatometry results, continuous cooling diagram and the kinetics of decomposition of austenite were investigated. Austenite decomposition modeling was performed using the JMAK classic equation. It was found that the parameter n has a small dependence on temperature; while the parameter k is strongly dependent to temperature, phase fraction transformed and austenite grain size. The results of modeling of phase transformations using the JMAK equation were in good agreement with the dilatometric results.
    Keywords: microalloyed steel, heat affected zone, Austenite, dilatometry
  • mohammadamin ghadamdezfuli, Seyed Reza Alavi Zaree *, Reza Dehmolaei Pages 137-148
    The aim of this research was to study the effect of simultaneous vibration application during welding under the voltage range of 0-30 volts on the mechanical properties and hot cracking susceptibility of 304 stainless steel welded joints. The microstructural investigations by optical and scanning electron microscopes showed that electromagnetic vibration application resulted in fragmentation of dendrite tips, increasing of nucleation sites and alteration of solidification structure from columnar to equiaxed structure. Therefore, the final microstructure undergoes grain refinement and extension of equiaxed dendriteic region. Hardness measurement of welded region showed increasing value due to vibration application. The results of Charpy test done on welded specimens revealed that impact energy has been increased from 112 J to 136 j under different electromagnetic vibration intensities. It was also determined that under electromagnetic vibration, weldability was improved, hot cracking susceptibility was decreased and fracture toughness of welded joints under electromagnetic vibration was increased.
    Keywords: electromagnetic vibration, Dendrites, hot cracking, Varstraint test, Austenitic stainless steel