فهرست مطالب

مواد نوین - سال دهم شماره 1 (پاییز 1398)
  • سال دهم شماره 1 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/08/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • علی حیدری مقدم*، مهدی خلاصی دزفولی، مهدی قبیتی حسب صفحات 1-18
    در این پژوهش ریزساختار اتصال سوپر آلیاژ پایه نیکل-مولیبدن Hastelloy B-2 با هدف بررسی اثر مقدار جریان و فرکانس بر تحولات ریزساختاری نواحی جوش داده شده مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از فرآیندPC-GTAW و فلز پرکنندهERNiCrMo-2  استفاده گردید. با ثابت نگه داشتن دیگر پارامترهای این فرآیند، مقدار فرکانس در سه مقدار10، 30و50 هرتز و تغییرات جریان پالسی به صورت80:20 و 60:40 تغییر داده شد. پس از جوشکاری تاثیر جریان و فرکانس بر روی ریزساختار فلز جوش توسط میکروسکوپ نوری(OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، همچنین به منظور آنالیز رسوبات تشکیل شده ازآنالیز(EDS) استفاده شد. نتایج نشان داد، کاهش جریان بیشینه، منجر به کاهش حرارت ورودی به قطعه کار، در نتیجه منجر به کاهش شدید اندازه دندریت ها در فلز جوش، کاهش اندازه دانه های منطقه متاثر از حرارت (HAZ) و کاهش قابل توجه مقدارکاربیدهای مولیبدن در مناطق بین دندریتی در فلز جوش شده است. همچنین افزایش فرکانس، منجر به افزایش عرض و عمق جوش می شود. زمانی که فرکانس افزایش می یابد، هم پوشانی پالس ها افزایش یافته و حرارت در فاصله زمانی کمتری به حوضچه مذاب وارد می شود و ابعاد جوش افزایش می یابد. مطالعات ریزساختاری نشان داد که افزایش فرکانس، منجر به افزایش دندریت ها در فلز جوش و افزایش وسعت منطقه متاثر از حرارت می شود.
    کلیدواژگان: Hastelloy B-2، PC-GTAW، مقدار جریان، مقدار فرکانس، ریزساختار
  • بابک هاشمی*، رقیه امینی صفحات 19-32
    موادی که به عنوان جاذب نوترون مورد استفاده قرار میگیرند، باید خاصیت کند کنندگی نوترونهای سریع و همچنین جذب نوترونهای حرارتی را داشته باشند. ژئوپلیمرها از جمله موادی هستند که در سالهای اخیر جایگزین سیمانها شدهاند و از آنها جهت نگهداری زباله های هستهای استفاده شده است. در این تحقیق خاصیت جذب نوترون کامپوزیت ژئوپلیمری ساخته شده از خاکستر آتشفشانی کوه تفتان مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور با افزودن ترکیبات هیدروکسید سدیم و سیلیکات سدیم به خاکستر اتشفشانی و قرار دادن آن در دمای 65 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت و سپس نگه داشتن در دمای محیط به مدت هفت روز واکنش ژئوپلیمریزاسیون انجام شد. به منظور بهبود خواص جذبی ژئوپلیمر، اکسید بور و کاربید بور به میزان 10-5 درصد وزنی به ژئوپلیمر اضافه شد. بر روی نمونه های تولید شده آنالیز تفرق اشعه ایکس)XRD)و طیفسنجی تبدیل فوریه مادون قرمز)FTIR)به ترتیب به منظور بررسی فازها و پیوندهای شیمیایی بهوجود آمده صورت گرفت. همچنین آزمون استحکام فشاری برای بررسی استحکام نمونه ها و آزمون جذب نوترون جهت بررسی خاصیت جذب نوترون آنها انجام گردید. نتایج به دست آمده از آنالیز XRD وجود فازهای مربوط به تشکیل ژئوپلیمر و نتایج آنالیز FTIR وجود شبکه ژئوپلیمری را تایید کرد. استحکام فشاری بیشینه 54.37 مگاپاسکال برای نمونه فاقد اکسید و کاربید بور بهدست آمد؛ اما نمونه های دارای افزودنی استحکام فشاری کمتری داشتند. آزمون جذب نوترون نیز نشان داد که نمونه های حاوی کاربید بور نسبت به نمونه های حاوی اکسید بور به دلیل داشتن عنصر کربن جذب نوترون باالتری دارند.
    کلیدواژگان: جاذب نوترون، فعال کننده قلیایی، خاکستر آتشفشانی کوه تفتان، ژئوپلیمر
  • زهرا شاه نظری، نرجس کوپایی* صفحات 33-46
    هدف از این تحقیق، ساخت داربست مهندسی بافت استخوان از طریق برقراری اتصال عرضی رادیکالی بین زنجیره های پلی اتیلن گالیکول در حضور پلی کاپروالکتون و ذرات هیدروکسی آپاتیت و خروج ذرات کلرید سدیم به عنوان تخلخل زا است. نمونه های ساخته شده با استفاده از روش های میکروسکوپ الکترونی روبشی)SEM ،)طیف نگاری مادون قرمز)FTIR)و پراش پرتو ایکس)XRD)مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین درصد تخلخل و اندازه آنها، در صد تورم، درصد کسر ژل و خصوصیات مکانیکی ارزیابی گردید. درآزمون FTIR مشخص شد که اتصاالت عرضی در بین زنجیره های پلی اتیلن گالیکول برقرار شده است. داربستهای تهیه شده ساختاری متخلخل با اندازه تخلخل بین 100 تا 130 میکرومتر و درصد تخلخل در حدود 70 را نشان دادند. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت پلی اتیلن گالیکول)PEG)به پلی کاپروالکتون)PCL)درساختار، در صد تورم به میزان 11 درصد افزایش یافت و مدول فشاری نیز کاهش یافت. با افزودن ذرات هیدروکسی آپاتیت (HA (به این شبکه پلیمری در صد تورم به میزان 4 درصد کاهش یافت و مدول فشاری از 96/0 به 122/1 مگاپاسکال افزایش یافت. همچنین مشاهده شد که همه شبکه های هیدروژلی دارای درصد کسر ژل مشابه به طور میانگین 94 درصد هستند. نتایج نشان داد، داربست شبکهای پلی کاپروالکتون دی ال/پلی اتیلن گالیکول دی آکریالت/هیدروکسی آپاتیت پتانسیل استفاده در مهندسی بافت را دارند.
    کلیدواژگان: داربست متخلخل، مهندسی بافت استخوان، پلی اتیلن گلایکول، پلی کاپرولاکتون، هیدروکسی آپاتیت
  • حسن عبداله پور*، مهدی رضاییان دلویی، محمد تجلی، سیدمصطفی موسوی زاده نوقابی صفحات 47-62
    کامپوزیت های هیبریدی پایه منیزیم به دلیل سبکی، استحکام ویژه بالا و داشتن خواص سایشی مطلوب در صنایع هوافضا و خودرو کاربرد گسترده ای دارند. در این پژوهش، با استفاده از روش اصطکاکی اغتشاشی،کامپوزیت هیبریدی حاوی مخلوط نانوذرات سیلیکا و گرافیت بر سطح آلیاژ منیزیم (AZ31B) تولید شد و اثر تعداد پاس بر ریزساختار، سختی و مقاومت به سایش نمونه ها بررسی شد. بر طبق بررسی های ریزساختاری، پس از 4 پاس، ذرات توزیع مناسبی در ریزساختار داشته و به خوبی مانع رشد دانه شدند به طوری که متوسط اندازه دانه ساختار کامپوزیتی نسبت به آلیاژ منیزیم اولیه 80 درصد و نسبت به نمونه ای که بدون حضور ذرات تحت فرآیند اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته است، بیش از 50 درصد کاهش یافت. با کاهش اندازه دانه، سختی ساختار کامپوزیتی پس از 4 پاس نسبت به آلیاژ منیزیم اولیه بیش از 17 درصد و مقاومت به سایش آن بیش از 33 درصد افزایش یافت. نتایج نشان داد اثر کاهش اندازه دانه در افزایش سختی کامپوزیت بیش تر از اثر پراکنده سختی و سایر مکانیزم های استحکام دهی است. همچنین با افزایش تعداد پاس، پراکندگی اعداد سختی و اندازه دانه در ناحیه هم زده کاهش یافت. بنابراین با افزایش تعداد پاس فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، ذرات توزیع شده و ریز ساختار همگن می شود.
    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت سطحی هیبریدی، سیلیکا، گرافیت
  • هاجر احمدی مقدم*، مهدی عبداللهی صفحات 63-74
    کنترل فرآیند تولید کاشی های کف برای دست یابی به خواص مناسب اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق، تاثیر دمای تف جوشی بر رفتار چگالش و خواص مکانیکی بدنه کاشی کف بررسی گردید. به این منظور نمونه های تهیه شده با روش پرس تک محوره در محدوده دمایی 900 تا ºC 1200 به مدت 2 ساعت تف جوشی شدند. طبق نتایج حاصل از آنالیز اشعه ایکس، فازهای کوارتز و مولایت به عنوان فازهای اصلی در بدنه های کاشی کف شناسایی گردید. بیش ترین مقدار چگالی، انقباض خطی و استحکام فشاری برای نمونه ی تف جوشی شده در دمای ºC 1150 حاصل شد و این نمونه کم ترین درصد تخلخل (5/0 درصد) و جذب آب (3/0 درصد) را داشت. طبق نتایج به دست آمده چگالی و استحکام فشاری نمونه تف جوشی شده در دمای ºC 1200 با کاهش قابل توجهی همراه بود. وجود حفره و ترک در ریزساختار این نمونه را می توان به پدیده تف جوشی بیش از حد نسبت داد. طبق نتایج حاصل از این تحقیق، می توان یک ارتباط خطی با شیب زیاد بین استحکام فشاری و چگالی نمونه ها برقرار نمود که بیان گر وابستگی شدید استحکام فشاری به چگالی آن ها می باشد. مقاومت سایشی بالا در نمونه تف جوشی شده در دمای ºC 1200 می تواند به دلیل سطح شیشه ای و زجاجی آن باشد.
    کلیدواژگان: کاشی کف، دمای تف جوشی، چگالش، استحکام فشاری، مقاومت سایشی
  • عیسی سلگی*، مسعود حاتمی منش صفحات 75-90
    فلز کروم یکی از آلاینده های مهممحیط های آبی است که در غلظت های زیاد، موجب ایجاد تهدیدات و خطرات اکولوژیکی بسیاری برای سلامت جامعه انسانی می شود. از این رو، حذف آن از محیط های آبی بسیار ضروری است. بنابرابن هدف مطالعه حاضر، بررسی حذف کروم شش ظرفیتی توسط جاذب های زیستی(پوست میوه درخت بلوط، انار و تخم مرغ) و مطالعه سینتیک و ایزوترم جذب آن ها می باشد.به منظور دستیابی به شرایط بهینه حذف کروممتغیرهای موثر بر فرآیند جذب مانند pH، سرعت هم زدن، زمان واکنش و غلظت اولیه ماده جاذب مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت انجام مطالعه سینتیکی و ایزوترمی جذب کروم از مدل های خطی سینتیک شبه مرتبه اول و دوم و ایزوترمی لانگمیر و فروندلیچ استفاده شد.نتایج نشان داد با افزایش دوز جاذب، زمان تماس و سرعت هم زدن راندمان حذف افزایش می یابد و با تغییر pH بسته به نوع جاذب راندمان جذب تغییر می کند و بیش ترین راندمان جذب برای پوست تخم مرغ، بلوط و انار به ترتیب در pH برابر 10، 4 و 2 بدست آمد. سینتیک جذب از سینتیک شبه مرتبه دوم برای هر سه جاذب و ایزوترم جذب از مدل فروندلیچ برای پوست تخم مرغ و انار و برای پوست بلوط از مدل لانگمیر تطابق بیشتری را نشان داد. براساس نتایج بدست آمده می توان نتیجه گرفت به ترتیب پوست تخم مرغ، پوست میوه بلوط و انار کارایی بالاتری در حذف کروم شش ظرفیتی از محلول های آبی دارند.
    کلیدواژگان: فلزات سنگین، کروم، سینتیک جذب، ایزوترم جذب، محلول آبی
  • رضا قربانی*، اسماعیل جعفری صفحات 91-104
    پدیده مخرب خوردگی به عنوان یکی از معضلات مهم در واحدهای شیرین سازی پالایشگاه های گاز کشور شناخته شده است که اغلب، در برج احیاء آمین و نواحی تشکیل میعان فازهای بخار غنی از دی اکسیدکربن رخ می دهد. یکی از مهم ترین علل فرایندی این معضل، کاهش دمای آمین ورودی به پایین تر از دمای بازه ایمن عملیاتیاست. مطابق با شبیه سازی فرایندی انجام شده با استفاده از نرم افزار پرومکس، در صورت افت دمای آمین ورودی به برج احیاء، انجام عمل دفع گازهای اسیدی، عمدتا در پایین برج و همچنین جوش آورنده مربوطه صورت می گیرد که با توجه به جنس بدنه (فولاد کربنی 516)، بروز مکانیزم های تخریب ناشی از دی اکسیدکربن محتمل خواهد بود. بررسی کوپن های نصب شده در واحد شیرین سازی گاز، نشانگر افزایش نرخ خوردگی است که در صورت عدم کنترل شرایط فرآیندی در چرخه آمین، می تواند تا 1.27 میلیمتر در سال افزایش یابد. تصاویر میکروسکوپ استریو و شناسایی ترکیبات محصولات خوردگی به وسیله پراش اشعه ایکس، موارد فوق را تایید می کند. در پایان، متناسب با دیدگاه و استراتژی هر پالایشگاه و همچنین در نظر گرفتن هزینه چرخه زمان عمر، راهکارهای متفاوتی جهت کنترل دمای آمین به برج در محدوده امن عملیاتی بیان شده است. راه کارهای فوق شامل طراحی و افزودن یک مبدل حرارتی جدید و یا تمیز کاری ادواری به منظورحذف رسوبات تشکیل شده در مبدل صفحه ای آمین - آمین ارائه شده است.
    کلیدواژگان: شیرین سازی گاز، برج احیا، خوردگی CO2، شبیه سازی
  • لیلا احرام باف، نادر ستوده*، محمد علی عسکری زمانی، راضیه حیاتی صفحات 105-118
    دراین پژوهش ازکنسانتره سلستیت (سولفات استرانسیم) برای تهیه فاز پروسکایت استرانسیم تیتانات استفاده شد. در مرحله اول، با استفاده از روش مکانوشیمیایی، پیش ماده کربنات استرانسیم از مخلوط کنسانتره سلستیت-کربنات سدیم تهیه شد. در مرحله دوم با استفاده از مخلوط کربنات استرانسیم-دی‏اکسید تیتانیم، محصول نهایی استرانسیم تیتانات بدست آمد. آزمایش ها نشان داد فرآیندآسیاکاری پر انرژی نقش موثری در انجام واکنش های شیمیایی و کاهش دمای فرآیند حرارتی برای تولید استرانسیم تیتانات دارد. آسیاکاری مخلوط کربنات استرانسیم-دی اکسید تیتانیم تا ده ساعت منجر به انجام واکنش شیمیایی نشد اگرچه برخی از نشانه های فاز روتیل باکربنات استرانسیم همپوشانی داشتند. نتایج آزمون های TGA بیانگرکاهش چشمگیری در دمای تشکیل فاز پروسکایت استرانسیم تیتانات درمخلوط‏های آسیاکاری بود. نشانه های فاز پروسکایت استرانسیم تیتانات پس از گرمایش در دمای 600 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت برای مخلوط پنج ساعت آسیاکاری دیده شد درحالی که در مخلوط‏های بدون آسیاکاری، نشانه های مواد اولیه (دی اکسیدتیتانیم و کربنات استرانسیم) نیز در این دما وجود داشت. نشانه های فاز استرانسیم تیتانات در دمای گرمایش900 درجه سانتیگراد در نمونه های بدون آسیاکاری و نمونه های آسیاکاری مشاهده شد. نتایج آنالیزهای XRD وFT-IR نشان داد، امکان تهیه فاز پروسکایت استرانسیم تیتانات از کنسانتره سلستیت (سولفات استرانسیم) به روش مکانوشیمیایی در دماهای به مراتب کم تر وجود دارد. تصاویرSEM نشان دهنده ذرات بسیار ریز محصول استرانسیم تیتانات (SrTiO3) درنمونه های آسیاکاری بود.
    کلیدواژگان: آسیاکاری، آناتاز، پروسکایت، سلستیت، SrTiO3
  • حامد ذاکرحقیقی*، سعید ادیب نظری صفحات 119-131
    در  این مقاله هدف بررسی اثر پارامترها و خواص ارتوتروپیک بر پایداری و استحکام یک بستر ارتوتروپیک در یک مساله تماس غلتشی می باشد. در این مساله غلتش یک استوانه صلب را بر روی یک نیم فضای ارتوتروپیک در نظر می گیریم. مساله به صورت دو بعدی بررسی گشته و برای یک آرایش خاص ناحیه تماس یعنی یک ناحیه چسبندگی مرکزی همراه با دو ناحیه لغزشی، در حالت کرنش-صفحه ای و همچنین با فرض برقراری قانون اصطکاک کلمب در نظر گرفته می شود. اگرچه مساله به صورت تحلیلی و با استفاده از روش های مستخرج در تحقیقات قبلی خود نویسندگان مورد بررسی قرار خواهد گرفت؛ ولی تاکید اصلی بر روی نتایج و روند وابستگی تنش های درون صفحه و داخل بستر به پارامترهای ارتوتروپی و ضریب اصطکاک می باشد. نتایج جالب حاصل از این تحقیق بیان می دارد با تغییر مناسب پارامترهای ارتوتروپی بستر می توان تنش های ایجاد شده در بستر را کاهش داده و در نتیجه عمر بستر تا حد امکان افزایش یابد. در نهایت می توان نتیجه گرفت که جایگزینی مواد ارتوتروپیک و غیر همگن به جای مواد ایزوتروپیک و همگن در بسیاری از موارد کاربردی جهت افزایش عمر قطعات و کاهش هزینه های مصرفی امیدوارکننده خواهد بود.
    کلیدواژگان: مواد ارتوتروپیک، تماس غلتشی، تنش های تماسی ‏
  • عباس یزدی زاده خلیلی، سید صادق قاسمی بنادکوکی*، حمیدرضا کریمی، مسعود مصلایی پور یزدی صفحات 133-148
    هدف از این پژوهش، بررسی جزئیات ریزساختارها و خواص مکانیکی فولاد کم آلیاژ MO40 در حالت دوفازی فریتی- بینیتی در مقایسه با شرایط تمام بینیتی می باشد. برای این منظور سیکل های عملیات حرارتی متنوعی برای ایجاد میکروساختارهای دوفازی فریتی- بینیتی، شامل آستنیته کردن نمونه ها در دمای °C860 به مدت 50 دقیقه و سپس کوئنچ سریع نمونه ها به داخل حمام نمک مذاب اولیه با دمای °C620 برای مدت زمان های متفاوت 1 الی 10 دقیقه به منظور ایجاد کسرهای حجمی مختلفی از فازهای فریت و آستنیت تحول نیافته استفاده شد و بلافاصله پس از آن برای ایجاد بینیت از آستنیت تحول نیافته، این نمونه ها به داخل حمام نمک مذاب ثانویه با دمای °C350 به مدت زمان 30 دقیقه انتقال داده شده و در نهایت در آب کوئنچ گردیدند. همچنین برای ایجاد ریزساختار تمام بینیتی، نمونه ها پس از آستنیته شدن در دمای °C860 به مدت 50 دقیقه، بلافاصله به داخل حمام نمک مذاب °C350  منتقل و به مدت زمان 30 دقیقه نگه داری و در پایان در آب کوئنچ گردیدند. از آزمون های کشش، سختی سنجی در مقیاس ماکرو و میکرو، متالوگرافی نوری و الکترونی روبشی گسیل میدانی FE-SEM مجهز به آنالیزور EDS برای بررسی تغییرات خواص مکانیکی و ریزساختاری استفاده شد. نتایج تجربی استخراج شده نشان می دهد که یک رابطه غیرخطی و نامتعارف بین خواص مکانیکی نمونه های دوفازی فریتی- بینیتی با تغییرات کسر حجمی فازهای فریت و بینیت وجود دارد. خواص مکانیکی نمونه های دوفازی فریتی- بینیتی شامل 8 تا 12 درصد حجمی فاز فریت مرزدانه ای در مجاورت بینیت، به طور قابل توجهی بیش از سایر نمونه های دوفازی فریتی- بینیتی و حتی نمونه های تمام بینیتی می باشد. این اصلاح در خواص مکانیکی نمونه های دو فازی فریتی- بینیتی با کسرهای حجمی 8 تا 12 درصد فریت ناشی از برهمکنش فازهای بینیت و فریت مرزدانه ای می باشد.
    کلیدواژگان: فولاد کم آلیاژ MO40، عملیات حرارتی کوئنچ مرحله ای، ریزساختارهای دوفازی فریتی- بینیتی، برهمکنش فازهای فریت و بینیت، خواص مکانیکی نامتعارف
  • عباس رستمی، مهدی Rafiei* صفحات 149-162
    در این پژوهش به ارزیابی ریزساختار و رفتار تریبولوژیکی فولاد کربنی CK45 پوشش داده شده با آلیاژهای Fe-Al و     Fe-Al-Si با استفاده از فرآیند GTAW پرداخته شد. جهت بررسی ریزساختارهای تشکیل شده از میکروسکوپ نوری و همچنین جهت تعیین فازهای موجود روی سطح روکش ها از آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. جهت ارزیابی رفتار سایشی روکش های ایجاد شده از آزمون سایش پین روی دیسک در دو دمای محیط و 500 درجه سانتیگراد استفاده شد و در ادامه سطوح سایش جهت تعیین مکانیزم غالب سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ریزساختار فلز جوش نمونه ی Fe-Al-Si به صورت دندریتی و در برخی نقاط به صورت شبکه ای رشد کرده است، در صورتی که در نمونه ی Fe-Al به صورت تیغه ای رشد کرده است. در فلز جوش نمونه سه تایی Fe-Al-Si به واسطه حضور Si به عنوان یک عنصر آلیاژی، وسعت منطقه انجماد سلولی و صفحه ای کم تر بود و جای خود را به منطقه انجماد دندریتی هم محور داده بود. الگوی پراش پرتو ایکس روکش ها نشان داد که در روکش دوتایی فاز غالب Fe3Al و در روکش سه تایی فاز غالب (Fe,Si)3Al می باشد. همچنین نمونه ی Fe-Al-Si نسبت به نمونه ی Fe-Al دارای سختی و مقاومت به سایش بهتری بود و با افزودن سیلیسیوم به سطح رفتار سایشی روکش به دلیل اصلاح ریزساختار و تشکیل ترکیب بین فلزی کمپلکس (Fe,Si)3Al بهبود یافت. تصاویر سطح سایش نشان داد، مکانیزم غالب سایش در پین های هر دو روکش در دمای محیط سایش چسبان می باشد. در دمای °C500 سطح سایش پین سیستم دوتایی Fe-Al بیانگر سایش خراشان خیش ریز و سیستم سه تایی Fe-Al-Si بیانگر هر دو مکانیزم چسبان و خراشان بود.
    کلیدواژگان: روکشکاری، Fe3Al، (Fe، Si)3Al، GTAW
  • مجتبی مظاهری*، شهریار جاماسب صفحات 163-176
    ترکیب جدید ابررسانای دمای بالا با فرمول Y2Ba5Cu7Ox (Y257) از خانواده YBCO با استفاده از روش حالت جامد استاندارد ساخته شد. پودر مواد اولیه در حضور هوا کلسینه شد و در مرحله بعد قرص های نمونه در حضور گاز اکسیژن تف جوشی شدند. سلول واحد این ترکیب شامل چینش متوالی سلول واحد ترکیب های Y123، Y124 و یک لایه اضافی BaO است که در راستای محور c بر روی هم قرار گرفته اند. ویژگی های ساختار بلوری و گروه فضایی این ترکیب با استفاده از آنالیز پراش پرتو X و روش پالایش ریتولد مطالعه شده است. مقاومت ویژه الکتریکی ترکیب Y257 در دمای گذار ابررسانایی آغازی برابر 98 K به شدت کاهش یافت و در دمای گذار ابررسانایی نهایی برابر 92 K به مقدار صفر رسید. مقاومت ویژه الکتریکی این ترکیب در بازه دمای اتاق تا دمای گذار ابررسانایی آغازی، رفتار فلز گونه دارد. در آزمایش اندازه گیری مقاومت الکتریکی نمونه بر حسب دما با اعمال میدان مغناطیسی، مقاومت ویژه الکتریکی با شیب کمتری به مقدار صفر نزدیک شد و دچار پهن شدگی شد. اعمال میدان مغناطیسی، باعث افزایش گستره گذار ابررسانایی و کاهش دمای گذار ابررسانایی نمونه ها شد. رفتار مقاومت ویژه الکتریکی در حضور میدان مغناطیسی خارجی از مدل خزش شار فعال شده گرمایی تبعیت می کند.
    کلیدواژگان: ساختار بلوری، ویژگی الکتریکی، ابررسانایی، خانواده YBCO
|
  • Ali Heidary Moghadam *, Mehdi Khalasi Dezfuli, Mehdi Ghobeiti Hasab Pages 1-18
    The welding of Hastelloy B-2 Ni-Mo base superalloy was carried out with the aim of investigating the effect of current intensity and frequency on the microstructural evolutions of the welded areas. For this purpose, the PC-GTAW process and the ERNiCrMo-2 filler metal was used. While other parameters were kept constant in this process, the frequency was changed at 10, 30 and 50 Hz, and pulse current was changed in the form of 80:20 and 60:40. The effect of current intensity and frequency on the microstructure of the weld metal was investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and EDS accessory was employed for analyzing the precipitates formed. The results showed that a decrease in the maximum current intensity led to a reduction in the heat input applied to the workpiece, resulting in a severe decrease in the size of the dendrites in the weld metal along with a reduction in the grain size of the HAZ and eventually, a significant decrease in the amount of molybdenum carbides in interdendritic regions of the weld metal will be resulted. By increasing the frequency led to increasing the width and the depth of weld. With increasing the frequency, the overlapping of the pulses increases and the heat is applied the molten pool at a shorter time interval and thus, the weld dimensions increase. The microstructural studies showed that increasing the frequency led to an increase in dendrites of the weld metal along with an increase in the extent of the HAZ.
    Keywords: Hastelloy B-2, gas tungsten arc welding (GTAW), welding current, frequency, microstructure
  • Babak Hashemi *, Roghayeh Amini Pages 19-32
    Neutron absorbers materials must have the ability to slow down the fast neutrons and absorb the thermal neutrons. In recent years, geopolymers have used as a replacement for cements and used to store nuclear waste. In this study, neutron absorption properties of geopolymer samples were investigated. In this regard, Taftan Mountain volcanic ash was used for synthesis of the samples. Sodium hydroxide and sodium silicate were used as alkaline activators. The samples were cured at 65°C for 24 hours and then kept at ambient temperature for seven days in order to geopolymerisation reactions were completely done. The fast neutrons were retarded by light elements such as hydrogen or carbon and boron absorb thermal neutrons In order to improve the absorption properties of the samples boron oxide and boron carbide (by 5-10 wt%) were added to them. The x-ray diffraction (XRD) and Fourier transformation spectroscopy (FTIR) were performed to investigate the phase and chemical bond, properties of the samples respectively. The compression strength and absorption properties of the samples were studied by compression and absorption tests. The XRD results confirmed the existence of geopolymer phases and the FTIR results showed the existence of a geopolymer network. The sample without any additive had maximum compressive strength 37.5 MPa. The absorption test results showed that the samples containing boron carbide had higher neutron absorption than the samples containing boron oxide due to existence of carbon in them.
    Keywords: Boron Carbide, Boron Oxide, Geopolymer, Volcanic Ash, Neutron Absorber
  • Zahra Shahnazari, Narjes Koupaei * Pages 33-46
    In this study, bone tissue engineering scaffolds were synthesized by radical crosslinking reaction of poly(ethyleneglycol) (PEG) diacrylates in the presence of polycaprolactone (PCL) and hydroxyapatite (HA) particles and particulate technique with sodium chloride. The prepared samples were characterized using techniques such as scanning electron microscopy (SEM) and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Percent of porosity, pore size, swelling, gel fraction and mechanical properties were investigated. FTIR indicated that crosslinking between PEG chains were successfully done. The highly interconnected porous morphologies with macropores larger than 100 micron are observed in all scaffolds. The porosities of the scaffolds ranged from 69% to 74%. Results showed that increasing the ratio of PEGDA to polycaprolactone led to increase of swelling ratio and decrease of compressive modulus of the network, respectively. It was found that the incorporation of HA paticles with the polymer matrices resulted a decrease swelling ratio, and also an increased compressive modulus of the networks (from 0.96 Mpa to 1.122 MPa). Moreover, all networks had a gel fraction more than 94%. Thus, the results indicated that the PCL/PEG/HA scaffolds have the potential of being used as promising substrates in tissue engineering.
    Keywords: Porous Scaffold, Bone tissue engineering, Polyethylene glycol, Polycaprolactone, Hydroxyapatite
  • Hassan Abdollah, Pour *, Mehdi Rezaeian, Delouei, Mohammad Tajally, Seyyed Mostafa Mousavizade Noghabi Pages 47-62
    Magnesium hybrid surface composites are widely used in automotive and aerospace industries because they have low weight, high specific strength, and suitable wear properties. In this research, a mixture of silica and graphite nanoparticles was used to produce hybrid surface composites on AZ31B magnesium alloy by the use of friction stir processing (FSP). The effect of FSP passes on microstructure, microhardness, and wear resistance of composites was investigated. According to microstructural investigations, after 4 passes, the particles dispersed well and properly prevented grain growth so that the mean grain size of AZ31B–SiO2–graphite composite decreased about 80% compared with as-received AZ31B and above 50% compared with FSPed as-received AZ31B. Furthermore, in comparison with as-received AZ31B, microhardness of the composite increased more than 17% and its wear resistance increased more than 33% after 4 passes. The results indicated that grain size decrease plays a more significant role in composite hardness than dispersion hardening and other strengthening mechanisms. Furthermore, by increasing FSP passes, grain size variance and hardness variance decreased in the stir zone, which indicates that particles are dispersed and the microstructure becomes homogenized.
    Keywords: Friction stir processing (FSP), Hybrid surface nanocomposite, Silica, Graphite
  • Hajar Ahmadimoghadam *, Mehdi Abdollahi Pages 63-74
    It is very important to control the process of production of floor tiles to achieve the proper properties. In this study, the effect of sintering temperature on densification behavior and mechanical properties of the floor tile was investigated. For this purpose, specimens prepared with the conventional dry pressing method and sintering was performed in the range of 900 to 1200 °C for 2 hours. According to X-ray analysis, quartz and mullite phases were identified as the main phases in the floor tile bodies. Maximum density, linear shrinkage and compressive strength were obtained for the specimen sintered at 1150 ºC, and this sample had the lowest porosity (0.5%) and water absorption (0.3%). The results showed a sharp decrease in the density and compressive strength of samples sintered at 1200 °C. The existence of porosity and cracks in the microstructure of this sample could be attributed to the oversintering phenomenon. According to the results of this study, a linear relationship between the compressive strength and density of samples can be established, which indicates a strong dependence of compressive strength on the density. The high abrasion resistance of the sample sintered at 1200 °C could be due to its glassy surface.
    Keywords: Floor tile, Sintering temperature, Densification, Compressive strength, Abrasion resistance
  • Eisa Solgi *, Masoud Hatami, Manesh Pages 75-90
    Chromium is one of the most important pollutants in aquatic environments that, at high concentrations, cause different ecological threats and health risks for human society. Thus, it is very necessary to remove it from aquatic Solutions. Therefore, the aim of this study was to investigate the efficiency of removal hexavalent chromium by biological absorbers (oak, pomegranate, and egg shell), and the study of isotherm and kinetics of their absorption. In order to achieve to the optimal removal of chromium, the variables affecting on adsorption process such as pH, coagulation speed, reaction time and initial concentration of adsorbent material were investigated. Also, for adsorption isotherms and kinetics study the first order and second order pseudo kinematic models and Langmuir and Freundlich isotherms were used. The results showed removal efficiency of Cr increased with increasing the dose of adsorbent, contact time, and coagulation speed. But by changing the pH, depending on the absorbent type, the absorption efficiency was changed and the highest absorption efficiency for egg, oak and pomegranate shell was obtained at pH 10, 4 and 2, respectively. The kinetics was second-order for all three adsorbents and absorption isotherms from the Freundlich model for egg and pomegranate and for oak shell was more consistent with Langmuir model. According to the obtained results can be concluded that egg, oak and Pomegranate shell respectively, have high more efficiency in removing hexavalent chromium from aqueous solutions.
    Keywords: Heavy Metals, Chromium, Kinetic Models, Adsorption Isotherm, Aqueous Solution
  • Reza Ghorbani *, Esmaeil Jafari Pages 91-104
    The destructive corrosion phenomenon has been identified as one of the major problems in the Iranian gas refineries, which is often found in the amine regenerator tower and the steam condensate regions of carbon dioxide. One of the most important causes of this problem is the lowering of the amine temperature below the safe operating temperature range. According to the simulation of the process performed using ProMax software, in the event of a drop in the temperature of the amine entering to the regenerator tower, mainly at the bottom of the tower, as well as the reboiler, which according to the body (carbon steel 516), the corrosion is likely to occur. Examining the corrosion coupon installed in this gas sweetening indicates an increase in the corrosion rate, which can increase up to 1.27 mm/year if the process conditions in the amine cycle are not controlled. Stereo microscope images and identification corrosion product by x-ray diffraction used in this study confirm the above item. Finally, different strategies for controlling the temperature of the amine to the tower in the operational safe area are presented in accordance with the strategies of each refinery, as well as considering the cost of the life cycle. The above solution may include designing and adding a new heat exchanger or periodic cleaning to identify the sediment formed in the amine-amine plate converter.
    Keywords: Gas sweetening, CO2 Corrosion, Regenerator tower, Simulation
  • Leila Ehrambaf, Nader Setoudeh *, Mohammad Ali Askari Zamani, Raziye Hayati Pages 105-118
    In this research perovskite phase of strontium titanate was produced from celestite concentrate (strontium sulphate). At first stage, the precursor of strontium carbonate was prepared from celestite-sodium carbonate mixture using mechanochemical process. Strontium titanate was synthesized using strontium carbonate-TiO2 mixture in the second stage. The results indicated that high energy ball milling plays a significant role in the chemical reaction and results in decreasing the temperature of post-heat treatment for producing of strontium titanate. Although some traces of rutile phase were overlapped with strontium carbonate, however no sign of chemical reaction observed in the10 hours milled mixtures of strontium carbonate-TiO2. TGA results showed that milling results in decreasing the formation temperature of perovskite strontium titanate phase in the milled mixtures. Although the traces of strontium titanate phase were revealed in the 5 hours milled mixture after isothermal heating at temperature of 600℃, the signs of un-reacted raw materials (TiO2 and SrCO3) were observed in un-milled mixture at this temperature. The traces of SrTiO3 were observed in un-milled and milled mixtures after heating at temperature of 900℃. XRD and FT-IR results indicated that strontium titanate can be synthesized form celestite concentrate (SrSO4) at lower temperatures using mechanochemical process. SEM micrographs showed that the ultrafine particles of strontium titanate (SrTiO3) can be formed in the milled samples.
    Keywords: Anatase, Celestite, Milling, Perovskite, SrTiO3
  • Hamed Zakerhaghighi *, Saeed Adibnazari Pages 119-131
    In this study the effect of orthotropic parameters on failure of the orthotropic materials under the ‎rolling contact problem is investigated. Rolling contact problem between a rigid cylinder and an ‎orthotropic half space for the specific regime of contact zone, a central stick zone accompanied ‎with two slip zones, is considered in plane strain condition regarding the Coulomb law of friction. ‎ Although the problem is analyzed using the previous methods obtained in our last paper, in this ‎paper the main emphasis is on the results and the dependence of the surface and subsurface ‎stresses on the orthotropic parameters and the coefficient of friction. ‎ The interesting results from this study suggest that the‏ ‏stresses can be reduced by controlling of ‎the orthotropic parameters and, as a result, increasing the life of the orthotropic media. Finally, it ‎can be concluded that the replacement of orthotropic and non-homogeneous materials instead of ‎isotropic and homogeneous materials will be caused in many applications to increase the life of ‎the components and reduce the cost of consumables.‎‏ ‏
    Keywords: orthotropic materials, rolling contact, contact stresses
  • Abbas Yazdizade Khalili, Sadegh Ghasemi Banadkouki *, Hamid Reza Karimi Zarchi, Masoud Mosallaee Pour Pages 133-148
    The purpose of this research is to investigate microstructural features and mechanical properties of MO40 low alloy steel under dual-phase ferritic-bainitic in comparison with those of full bainitic conditions. To do so, various heat treatment cycles including Austenitizing the samples at 860°C for 50 minutes, step quenching in primary 620°C salt bath for different duration times of 1 to 10 minutes, quenching in secondary 350°C salt bath for 30 minutes and then water quenching to room temperature in order to develop dual-phase ferritic-bainitic microstructures in the samples. The isothermal heat treatment in primary 620°C salt bath for various duration times was used in order to develop different volume fractions of ferritic phase in the microstructures, then the secondary 350°C salt bath was used for subsequent transformation of remaining prior austenite to bainite. Tensile test, micro and macro hardness testers, optical metallography and FE-SEM equipped with EDS were used for investigation of variations of mechanical properties and microstructural features. The experimental results show that there is a non-linear and abnormal relationship between the mechanical properties of dual-phase ferritic-bainitic samples and variations of ferrite and bainite volume fractions. The mechanical properties of dual-phase ferritic-bainitic samples involving 8-12 vol% grain boundary ferrite in the vicinity of bainite is considerably higher than other dual phase ferritic-bainitic samples and even full bainitic ones. This improvement in mechanical properties of dual-phase ferritic-bainitic samples involving 8-12 vol% ferrite is originating from interaction of bainite crystals on grain boundary ferrite.
    Keywords: MO40 low alloy steels, Step quenching heat treatment, Dual phase ferritic-bainitic microstructures, Interaction between bainite crystals, ferrite phase, Abnormal mechanical properties
  • Abbas Rostami, Mahdi Rafiei * Pages 149-162
    In this research, microstructure and tribological properties of CK45 steel coated with Fe-Al and Fe-Al-Si alloys using GTAW process were studied. In order to evaluate the microstructure and formed phases in the claddings, optical microscopy and X-ray diffractometery analysis were used. Also, tribological properties of the claddings were evaluated by pin-on-disk wear test at two different temperatures of 25 and 500 oC. Finally, the wear surfaces after the wear test were characterized by scanning electron microscopy to detect the main wear mechanism. It was found that the microstructure of Fe-Al-Si cladding was dendritic and lathy in some areas, while in Fe-Al cladding blade shape microstructure was seen. In Fe-Al-Si cladding owing to the presence of Si element, the width of cellular and planar solidification area was lower and dendritic solidification was seen. XRD analysis revealed that the main phase in Fe-Al binary and Fe-Al-Si ternary claddings were Fe3Al and (Fe,Si)3Al intermetallic compounds, respectively. Fe-Al-Si cladding indicated higher microhardness and wear resistance as compared with Fe-Al cladding. With addition of Si into the surface owing to microstructure refining and formation of (Fe,Si)3Al complex intermetallic compound the wear behavior of the surface improved. The predominant wear mechanism of both claddings was adhesion at room temperature, but at 500 oC, the predominant wear mechanism in Fe-Al cladding was micro-plowing abrasive while in Fe-Al-Si cladding was adhesive and abrasive.
  • Mojtaba Mazaheri *, Shahriar Jamasb Pages 163-176
    A new superconductor, Y2Ba5Cu7Ox , (Y257), a member of YBCO family, was synthesized using the standard solid-state reaction method. The powder was calcinated in the air flow and then in the next step the sample was sintered in the presence of oxygen flow. The unit cell of the compound includes the subsequent block of Y123, Y124 and an excess BaO layer which are set in the c direction. The structural properties and space group of the compound were studied using the X-ray diffraction experiment which is analyzed by Rietveld method. The electric resistivity of the sample showed a transition to a superconducting state at onset superconducting transition temperature 98 K and reached to zero resistivity at offset superconducting transition temperature 92 K. In normal state, from the room temperature down to the onset superconducting transition temperature, the electric resistivity shows a metallic behavior. In the measurement of resistivity versus temperature in the presence of magnetic field, the resistivity decreases to zero with a slower rate at higher magnetic fields and shows a broadening behavior. Applying the magnetic field leads to the broadening of the superconducting transition region and decreases the offset superconducting transition temperature. The experimental resistivity data satisfies the thermally activated flux creep model.