فهرست مطالب

  • سال سی و هشتم شماره 1 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/03/11
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مهین اشراقی*، زهرا مصلح، مژده رحیمی صفحات 1-11
    در این پژوهش، ویژگی های ساختاری و مغناطیسی فریت کبالت آلایش داده شده با روی و کروم (Zn وCr)، با فرمول شیمیایی (7/0، 5/0، 3/0، 1/0 x=) Co1-xZnxFe2-xCrxO4، که به روش سل- ژل تهیه شده، مطالعه شده است. ویژگی های ساختاری، ریخت شناسی و مغناطیسی نمونه های تهیه شده با آنالیز های مختلفی از جمله پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنج مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مغناطش سنج ارتعاشی (VSM) بررسی شد. نتایج پراش پرتو ایکس به همراه آنالیز ریتولد نشان داد که نمونه های تهیه شده تک فاز و دارای گروه فضایی Fd-3m هستند. نتایج میکروسکوپ الکترونی نشان داد که اندازه ذرات در محدوده نانومتری هستند. بررسی ویژگی های مغناطیسی نمونه ها نشان داد که به ازای آلایش 1/0x= مغناطش کاهش یافته و به کمترین میزان خود می رسد و سپس افزایش می یابد. این رفتار به توزیع کاتیون ها در جایگاه های چهار و هشت وجهی ساختار اسپینلی مربوط می شود. میدان وادارندگی نمونه ها نیز با آلایش به طرز چشمگیری کاهش یافت که علت اصلی آن کاهش ناهمسانگردی مغناطوبلوری به دلیل جایگزینی یون غیرمغناطیسی روی است.
    کلیدواژگان: فریت کبالت، ویژگی های ساختاری و مغناطیسی، آلایش با عناصر روی و کروم
  • محسن حکیمی*، مهسا صفری صفحات 13-21
    در این پژوهش، با هدف بهبود ویژگی های مغناطیسی، ترکیب هویسلر Co2FeSi طی فرایندهای آزمایشگاهی مختلف ساخته شد. مقایسه ساختار بلوری نشان داد نمونه های ساخته شده به روش آسیاکاری نسبت به نمونه های ساخته شده از روش ذوب قوسی از نظم بلوری بهتری برخوردارند. پخت نمونه حاصل از آسیاکاری باعث بهبود نظم بلوری و درنتیجه دستیابی به بیشترین مغناطش اشباع برابر با μB/F.u. 24/5 شد. تفاوت در مغناطش اشباع سایر نمونه ها با توجه به مدل هسته- پوسته توضیح داده شد. بررسی رفتار وادارندگی با توجه به سازوکارهای فعال در این نمونه ها نشان داد کوچک شدن اندازه ذرات مهم ترین نقش را در افزایش وادارندگی در نمونه های آسیا شده دارد.
    کلیدواژگان: آلیاژ هویسلر، نظم بلوری، مغناطش، هسته-پوسته، وادارندگی، آسیاکاری، ذوب قوسی
  • مجید سهرابی، مرجان عباسی*، ملک مسعود انصار صفحات 23-35
    در این پژوهش با استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر، داربست های نانو لیفی از الکتروریسی دو نازل شامل پلی کاپرولاکتون، پلی وینیل پیرولیدون و پلی کاپرولاکتون، پلی وینیل الکل و بتا تری کلسیم فسفات به طور متناوب و لایه به لایه تولید شد. بعد از تهیه داربست، از آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی ((SEM، تورم، تخلخل، خواص مکانیکی و ارزیابی رفتار زیست تخریب پذیری در محلول نمک فسفات با خاصیت بافری، استفاده شد که نتایج آزمون ها زیست فعالی و خواص مکانیکی مناسب داربست لایه به لایه را تایید می کند. مقادیر جذب آب با افزودن پلیمرهای آب دوست افزایش پیدا می کند و در داربست لایه به لایه به 214±811 درصد می رسد که اختلاف معناداری نسبت به پلی کاپرولاکتون خالص دارد. آزمون سنجش سمیت سلولی (MTT) روی داربست لایه به لایه بعد از گذشت 3، 5 و7 روز کشت سلول های بنیادی مغز استخوان موش صحرایی (rMSC) درصد بقای سلولی بالای 80 درصد را نشان می دهد و ریخت شناسی سلول ها روی داربست نشان دهنده قابلیت زیست سازگاری مطلوب سلول ها روی داربست است.
    کلیدواژگان: داربست، الکتروریسی لایه به لایه، پلی کاپرولاکتون، بتا تری کلسیم فسفات، مهندسی بافت
  • امیرحسین شیخ علی*، مریم مرکباتی، سید مهدی عباسی صفحات 37-48
    در این پژوهش، به منظور بررسی رفتار سیلان گرم و ازدیاد طول نسبی شمش ریختگی آلیاژ تیتانیوم SP-700، آزمایش کشش گرم در مناطق دوفاز β/α و تک فاز β با نرخ کرنش 1/0 بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد که رفتار کشش گرم آلیاژ SP-700 در ناحیه دوفاز β/α (دماهای 900-700 درجه سانتی گراد) به دلیل ماهیت فازهای آلفا و بتا و ساختار بلوری آنها، متفاوت از ناحیه تک فاز β (دماهای 1100-950 درجه سانتی گراد) است. زیرا تعداد سیستم های لغزش و درنتیجه مکانیزم تغییر شکل در ساختار هگزاگونال فشرده متفاوت از ساختار بلوری مکعبی مرکزدار است. از سوی دیگر، تغییرات شدید میزان ازدیاد طول نسبی در محدوده دمایی 900-850 درجه سانتی گراد، ناشی از حذف تدریجی فاز آلفا از زمینه در اثر وقوع استحاله فازی آلفا به بتا بود. بررسی ریزساختار نشان داد که مکانیزم غالب تغییر شکل گرم آلیاژ SP-700 هنگام کشش گرم، بازیابی دینامیکی است. بنابراین علت افزایش میزان ازدیاد طول نسبی آلیاژ با دما، به تضرس مرزدانه‏ها و وقوع بازیابی دینامیکی نسبت داده شد. درحالی که با افزایش دما در محدوده 1100-1000 درجه سانتی گراد، رشد دانه های بتا و وقوع شکست مرزدانه ای باعث کاهش میزان ازدیاد طول نسبی شده است.
    کلیدواژگان: آلیاژ تیتانیوم SP-700، آزمایش کشش گرم، نرم شدگی سیلان، ازدیاد طول نسبی، بازیابی دینامیکی
  • مجتبی زادعلی محمدکوتیانی*، خلیل رنجبر صفحات 49-64
    در این پژوهش، کامپوزیت هیبریدی درجای تقویت شده با ذرات آلومینایدی Al3Zr و Al3Ti با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) تولید شد. از ورق آلیاژ کار شده Al 3003-H14 به عنوان فلز پایه و پودر فلزی خالص زیرکونیم و تیتانیم به عنوان تقویت کننده استفاده شد. تعداد شش پاس فرایند اعمال شد. استحکام کششی و سختی فلز پایه و نمونه های تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط قبل و بعد از عملیات حرارتی آنیل اندازه گیری شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی و همچنین شناسایی فازی توسط آنالیز پراش پرتو ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی منجر به تغییر ریزساختار فلز پایه از دانه های بزرگ و کشیده به دانه های ریز و هم محور می شود. همچنین مشاهده شد که وقوع واکنش شیمیایی در فصل مشترک بین ذرات فلزی با زمینه آلومینیوم باعث تشکیل درجای ترکیبات آلومینایدی Al3Zr و Al3Ti می شود. انجام عملیات حرارتی آنیل منجر به تشدید واکنش های شیمیایی حالت جامد و تشکیل بیشتر ترکیبات آلومینایدی می شود. نتایج همچنین نشان داد که کامپوزیت های هیبریدی پس از اعمال عملیات حرارتی آنیل بالاترین استحکام کششی و سختی را از خود نشان می دهد. استحکام کششی در فلز پایه از 110 مگاپاسکال به حدود 195 مگاپاسکال پس از عملیات حرارتی آنیل ارتقا یافت.
    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت هیبریدی درجای، عملیات حرارتی، ذرات تقویت کننده Al3Zr و Al3Ti
  • سمیه سلگی*، مجید جعفر تفرشی، مرتضی ساسانی قمصری صفحات 65-74
    در این پژوهش، پودر تترا بورات کلسیم (CaB4O7) در بازه دمایی 900-800 درجه سانتی گراد به روش واکنش حالت جامدسنتز شد. سنتز با استفاده از ماده خوش رفتار تر آمونیوم تترا بورات به عنوان منبع بور انجام شد. در دماهای 800 و 880 درجه سانتی گراد پودری مرکب از فازهای مختلف تشکیل شد. در دمای بهینه 840 درجه سانتی گراد، پودری تنها مرکب از فاز های متا و تترا بورات تشکیل شد. افزایش دو درصد وزنی آمونیوم تترا بورات نسبت به شرایط استوکیومتری، منجر به تولید محصول تک فاز تترا بورات کلسیم می شود. آزمون پراش پرتو ایکس (XRD)، تشکیل ساختار مونوکلینیک را در دمای بهینه 840 درجه سانتی گراد و با افزایش دو درصد وزنی عنصر بور، تایید کرد. تشکیل واحد های BO3 و BO4 در گروه آنیونی تترا بورات کلسیم، توسط طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FTIR) و رامان (Raman) آزموده شد. ترکیبات عنصری و مورفولوژی ظاهری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی- گسیل میدانی (FE-SEM) مورد مطالعه قرار گرفت. استوکیومتری پودر تولید شده نزدیک به مقدار تئوری آن به دست آمد و ذرات پودر برخی مشخصه های مونوکلینیک از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: تترا بورات کلسیم (CaB4O7)، واکنش حالت- جامد، متال- بورات، دیاگرام فازی، گروه آنیونی
  • حمید اصفهانی*، مهسا رسولی ثمر، فاطمه دبیر، آریا عبدالله زاده صفحات 75-86
    در این مطالعه، مکانیزم تشکیل پوشش بورایدی و سینتیک تشکیل آن روی سوپر آلیاژIn-738  به روش نفوذی جعبه سمانتاسیون مورد بررسی قرار گرفت. فرایند بوردهی در دمای 900 درجه سانتی گراد و در زمان های مختلف کوتاه (5، 15، 45 و 60 دقیقه) انجام شد. فاز شناسی سطح نمونه ها به کمک الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) پس از بوردهی نشان داد علاوه بر فاز Ni3B ابتدا بورایدهایی مانند Cr5B3، AlB2 و W2B و سپس در زمان های بیشتر بوردهی ترکیبات مانند MoB2، VB، TiB، Ni6Si2B وMo2NiB2  تشکیل شدند. با بررسی تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) مشخص شد که با افزایش زمان بوردهی علاوه بر افزایش ضخامت پوشش بورایدی، منطقه تحتانی پوشش تحت نفوذ (IDZ) و مهاجرت عناصر آلیاژی رشد کرد. بررسی سینتیک فرایند بوردهی با اصول تئوری نفوذ در انطباق بود و تایید کرد که مکانیزم نفوذ در منطقه تحتانی پوشش تحت نفوذ در دو بازه زمانی تغییر می کند. ضخامت پوشش بورایدی و سختی سطح نمونه بوردهی شده پس از 60 دقیقه به ترتیب برابر 8/27 میکرومتر و 853 ویکرز بود.
    کلیدواژگان: بوردهی، سوپرآلیاژ، سینتیک، سختی، نفوذ
  • فاطمه سعیدپور، مرتضی زندرحیمی*، هادی ابراهیمی فر صفحات 87-102
    فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22 APU به عنوان ماده ای مناسب برای ساخت اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد مورد استفاده قرار می گیرد. از مشکلات مهم این فولاد، افزایش مقاومت الکتریکی و تبخیر کروم از آن در دمای بالاست. به منظور رفع این مشکلات می توان از یک لایه پوشش محافظ روی آن استفاده کرد. در این پژوهش، از پوشش کامپوزیتی کبالت/اکسید ایتریم تشکیل شده به روش آبکاری الکتریکی استفاده شد. سپس مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر اکسیداسیون روی ریزساختار و ترکیب نمونه ها، از آنالیزهای میکروسکوپی الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس استفاده شد. نتایج نشان داد نرخ اکسیداسیون نمونه بدون پوشش پس از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در 800 درجه سانتی گراد حدود چهار برابر نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش داده شده است. تشکیل ترکیبات اسپینلی Co3O4 وMnCo2O4  روی نمونه پوشش دار هدایت الکتریکی را بهبود داد. مقدار مقاومت ویژه سطحی نمونه پوشش دار و بدون پوشش بعد از 500 ساعت اکسیداسیون به ترتیب برابر 8/15 و 9/25 میلی اهم بر سانتی متر مربع اندازه گیری شد.
    کلیدواژگان: Crofer 22 APU، پیل سوختی اکسید جامد، کبالت، اکسید ایتریم، اکسیداسیون، مقاومت الکتریکی، ترکیبات اسپینلی
|
  • M. Eshraghi*, Z. Mosleh, M. Rahimi Pages 1-11
    In this investigation, the structural and magnetic properties of Cr and Zn substituted Co ferrite with the general formula Co1-xZnxFe2-xCrxO4 (x= 0.1, 0.3, 0.5, 0.7) as prepared by sol- gel method were studied. The structural, morphological and magnetic properties of the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR), Scanning electron microscopy (SEM) and Vibrating sample magnetometer (VSM). XRD measurements along with the Rietveld refinement indicated that the prepared samples were single phase with the space group of Fd-3m. Results of SEM images also showed that the particles were in the nanosize range. Also, the magnetic properties of the samples indicated that the magnetization was first decreased, reaching the minimum value for x=0.1 sample; then it was increased. This behavior was related to the cation distribution at the tetrahedral and octahedral sites. Moreover, coercivity was significantly decreased with increasing the doping level due the decrease of magnetocrystalline anisotropy because of the nonmagnetic Zn ion substitution.
    Keywords: Cobalt ferrite, Structural, magnetic properties, Cr, Zn substituted
  • M. Hakimi*, M. Safari Pages 13-21
    In this study, the improvement of the magnetic properties of Co2FeSi Heusler compound was followed by the utilization of different experimental synthesizing procedures. Comparing the crystal structure showed that the milled samples had a higher crystalline order than the arc-melted ones. Annealing of the milled sample improved the crystalline order, resulting in the highest saturation magnetization (5/24 μB/F.u.). The difference in the saturation magnetization of the other samples was explained by the core-shell model. Comparison of the various coercivity mechanisms showed that the decrease in the size of crystallites played a key role in the higher value of the milled samples coercivity.
    Keywords: Heusler Alloys, Crystalline ordering, Magnetization, Core-shell, Coercivity milling, Arc-melting
  • M. Sohrabi, M. Abbasi*, M. M Ansar Pages 23-35
    In this study, using biodegradable polymers, nanofiberouse scaffolds were fabricated from the layer-by-layer electrospinning method, including two layer that poly (ε-caprolactone), polyvinylpyrrolidone deposited at first layer and poly (ε-caprolactone), polyvinyl alcohol , β-tricalcium phosphate at latter. After prepration of scaffolds, scanning electron microscopy (SEM), swelling, porosity, mechanical properties and biodegradability behavior in buffered saline phosphate solution were  studied. The results confirmed the bioactivity  and suitable mechanical properties of the layer-by-layer scaffold. The swelling increase with the addition of hydrophilic polymers and reache 811 ± 214 % in the layer-by-layer scaffold, which reveald a significant difference compared to pure PCL. The MTT test on the layer-by-layer scaffold, after 3, 5 and 7 days of rats bone marrow stem cells (rMSC) culture, showed the cell viability of above 80% moreover, cells morphology on the scafold indicated the optimal compatibility of  cells on the scaffold.
    Keywords: Scaffold, Layer- by -layer electrospinning, Poly(ε-caprolactone), β-Tricalcium phosphate, Tissue engineering
  • A. Sheikhali*, M. Morakkabati, S. M. Abbasi Pages 37-48
    In this paper, in order to study the flow behavior and elongation of as-cast ingots of SP-700 titanium alloy, hot tensile test was done in α/β dual phase and β single phase regions using strain rate of 0.1 s-1. Results showed that the hot tensile behavior of SP-700 in the α/β dual phase region (700-900 ºC) was different from the β single phase one (950-1100 ºC) due to the nature of alpha and beta phases and their crystallographic structure. This was since the number of slip systems and deformation mechanism in HCP structure were different from those in BCC structure. Beside, the intensive variation of elongation in microstructural studies showed that the dominant mechanism of hot tensile deformation of SP-700 alloy was dynamic recovery (DRV). Thus, serration of grain boundaries and occurrence of DRV were the reasons for the increase of elongation with the rise of temperature. However, beta grains growth and occurrence of grain boundary fracture made a slight decrease in elongation in the temperature range of 1000-1100 ºC.
    Keywords: SP-700 titanium alloy, Hot tensile test, Flow softening, Elongation, Dynamic recovery
  • M. Zadali Mohammad Kotiyani*, Khalil Ranjbar Pages 49-64
    In this research, an in-situ hybrid composite reinforced by Al3Zr and Al3Ti aluminide particles was fabricated by friction stir processing (FSP). The base metal was in the form of a rolled Al 3003-H14 alloy sheet, and zirconium and titanium metal powders were used as the reinforcements. Six passes of FSP were applied. Tensile strength and hardness of the base metal, as well as FSPed samples before and after applying heat treatment, were determined. Microstructural examinations were performed using optical and scanning electron microcopy (SEM), and phase formation was identified by X-Ray diffraction. Microstructural examination revealed that by applying FSP, the prior large and elongated grains of the base metal were converted to the fine and equiaxed grains. It was also observed that chemical reactions occurred at the interface between the aluminum matrix and the metallic powders, forming in-situ aluminides of Al3Zr and Al3Ti. The post annealing heat treatment activated these solid state chemical reactions and more aluminides were formed. It was also found that the heat treated hybrid composite possessed the highest tensile strength and hardness values. The tensile strength in such samples reached 195 MPa, as compared to 110 MPa of the base metal.
    Keywords: Friction stir processing, In-situ hybrid composite, Heat treatment, Al3Zr, Al3Ti reinforcement particles
  • S. Solgi*, M. Jafar Tafreshi, M. Sasani Qhamsari Pages 65-74
    The synthesis of calcium tetraborate was investigated in a temperature ranging from 800℃ to 900℃ using the solid-state reaction method. The synthesis was done using ammonium tetraborate tetrahydrate as the source of boron. At temperatures of 800 ℃ and 880 ℃, the mixed phases from different compounds were formed. At the optimum temperature of 840℃, the mixed phase was only composed of meta and tetraborate phases. A 2wt% excess of ammonium tetraborate tetrahydrate led to the calcium tetraborate phase formation. X-ray diffraction analysis (XRD) confirmed the monoclinic structure at the optimum temperature of 840℃ and by 2wt% excess of ammonium tetraborate tetrahydrate. Formation of BO3 and BO4 units  composition and morphology of the prepared sample were studied by Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The stoichiometry of the prepared powders was almost the same as the theoretical amounts, and powder particles exhibited some monoclinic characteristics.
    Keywords: Calcium tetraborate (CaB4O7), Solid-state reaction, Metal- borate, Phase diagram, Anionic groups
  • H. Esfahani*, M. Rasouli Samar, F. Dabir, A. Abdollahzadeh Pages 75-86
    In this study, mechanism and kinetic of formation of boride layer on In-738 superalloy were investigated via diffusion pack cementation method. Boriding was carried out at 900 °C for several short times (5, 15, 45 and 60 min). Phase study by means of X Ray defragtion (XRD) indicated that in addition to Ni3B, other phases such as Cr5B3, AlB2, and W2B were formed at the first period of process, and other compounds such as MoB2, VB, TiB, Ni6Si2B, and Mo2NiB2 were generated in the more prolonged time. SEM study also showed that not only the thickness of boride coating was increased, but also an interdiffusion zone (IDZ) was formed under the coating and it was grown by the upward diffusion of alloy elements. The kinetic study was good according to diffusion theory, confirming the two diffusion steps for IDZ. Thickness and hardness of the boride coating over 60 min process were 27.8 µm and 853 HV, respectively.
    Keywords: Boriding, Diffusion, Hardness, Kinetic, Superalloy
  • F. Saeidpour, M. Zandrahimi*, H. Ebrahimifar Pages 87-102
    Crofer 22 APU ferritic stainless steel has been evaluated as one of the favorable materials for utilization in Solid oxide fule cell (SOFC) interconnects. However, there are difficulties in utilizing these metallic interconnects, including the quick  decrease of their electrical conductivity and evaporation of Cr species. To overcome the above problems, the application of protective coatings has been proposed. In this work, Co/Y2O3 composite coatings were deposited onto Crofer 22 APU stainless steels by direct current electrodeposition method. Oxidation and electrical properties of uncoated and coated steels were evaluated. Surface and cross-section of the bare and coated steels were characterized using scanning electron microscopy and X-ray diffraction techniques. Results showed that oxidation rate of the coated specimen was reduced by about 4 times, as compared to the uncoated one after 500 h isothermal oxidation in air at 800˚C. Formation of Co3O4 and MnCo2O4 spinel compositions improved electrical conductivity of the coated sample. After 500 h of isothermal oxidation at 800˚C, ASR value of the Co/Y2O3-coated and uncoated steels was 15.8 mΩ·cm2 and 25.9 mΩ·cm2 , respectively.
    Keywords: Crofer 22 APU, Solid oxide fuel cell, Co, Y2O3, Oxidation, Electrical resistance, Spinel compositions