فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 47 (بهار 1400)
  • پیاپی 47 (بهار 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/03/10
  • تعداد عناوین: 4
|
  • صالح اکبر زاده*، محمدحسین فروغی کیا صفحات 1-11

    پوشش دهی یکی از فرایندهایی است که برای بهبود خواص تریبولوژیکی سطوح استفاده می شود. در این مقاله میزان افزایش طول عمر مفید قطعه با پوشش نرم مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین صحت قانون ماینر در پیش بینی سایش چسبان برای نمونه هایی که تحت بارگذاری ترکیبی قرار می گیرند، مطالعه شده است. برای این منظور مجموعه ای از آزمایش های پین روی دیسک بر روی سه مجموعه دیسک با بارگذاری تک نیرویی، دو نیرویی متوالی، و سه نیرویی متوالی تحت دو سرعت ثابت برای دیسک های ساده و دیسک های با پوشش دولایه و دیسک های با پوشش چهارلایه صورت گرفته است. نتایج تجربی نشان می دهد استفاده از قانون ماینر برای پیش بینی خرابی قطعه تحت بارگذاری های متوالی با سرعت ثابت صحیح است. از سوی دیگر کار انجام شده توسط نیروی اصطکاک نیز محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که برای هر کدام از قطعات با پوشش مشخص، صرف نظر از توالی بارگذاری میزان کار انجام شده توسط نیروی اصطکاک تا لحظه خرابی عددی یکسان است. به عبارت دیگر در بارهای صعودی و نزولی و تصادفی، فارغ از ترتیب بارگذاری خرابی قطعه زمانی رخ می دهد که کار نیروی اصطکاک به یک عدد ثابت برسد.

    کلیدواژگان: قانون ماینر، عمر مفید، انرژی تلف شده، پوشش نرم، تست پین روی دیسک
  • مطالعه ی حکاکی پلاسمایی صفحه ی گرافن به وسیله ی یون های اکسیژن با روش شبیه سازی دینامیک مولکولی
    مریم کاکویی، سمیه مهرابیان* صفحه 2

    در این پژوهش، به بررسی فرایند حکاکی پلاسمایی جهت ایجاد تخلل در صفحه ی گرافن لایه نشانی شده بر روی زیرلایه ی SiO2، پرداخته شد. بدین منظور، برای اولین بار شبیه سازی دینامیک مولکولی فرایند بمباران صفحه ی گرافن توسط یون های اکسیژن با استفاده از نرم افزار لمپس انجام پذیرفت. در این شبیه سازی با تغییر انرژی یون های فرودی، اثر پارامتر مذکور بر فرایند حکاکی صفحه ی گرافن مورد بررسی گرفت. نتایج حاصل، نشان داد که با افزایش انرژی یون های بمباران کننده از eV 3 تا eV 12، تعداد و اندازه حفره های ایجاد شده در صفحه ی گرافن افزایش می یابد. بررسی تابع توزیع شعاعی، قبل و بعد از بمباران نیز نشان داد که حکاکی موجب بی نظمی در ساختار گرافن شده است. همچنین تعداد متوسط پیوندهای C-C در گرافن، با افزایش انرژی اتم های اکسیژن ورودی کاهش یافت که خود نشانگر از بین رفتن پیوندهای کربن با افزایش انرژی است. از طرفی نتایج بدست آمده مشخص نمود که در انرژی eV 3 آسیب وارد شده به صفحه ی گرافن ناچیز است. لازم بذکر است که در این شبیه سازی که در آن از میدان نیروی Reax استفاده شده است، شاهد تشکیل گونه های O2، CO، CO2، C2O2 و CO3 بوده ایم.

    کلیدواژگان: گرافن، حکاکی پلاسمایی، شبیه سازی دینامیک مولکولی، میدان نیروی Reax
  • عبدالله لعل پور، مسعود مصلایی پور، علی اشرفی* صفحات 13-25

    فرایند اصطکاکی اغتشاشی روی ورق آلومینیوم آلیاژی 2024 با ضخامت 5/2 میلیمتر انجام شد. تغییر در شکل و اندازه دانه ها در منطقه متاثر از کار مکانیکی- حرارتی، وابستگی زیادی به متغیرهای اجرایی فرایند اصطکاکی اغتشاشی دارد. در این تحقیق اثر سرعت چرخش بر تغییرات ساختاری و خواص مکانیکی ایجاد شده در منطقه متاثر از کار مکانیکی- حرارتی، در سرعت پیشروی ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد؛ در منطقه پیشرو با تغییر سرعت چرخش از 315 دور بر دقیقه به 500 دور بر دقیقه، اندازه دانه میانگین از شش میکرومتر به سه میکرومتر کاهش یافت و با افزایش سرعت چرخش ابزار از 500 دور بر دقیقه به 800 دور بر دقیقه، اندازه دانه از سه میکرومتر به 7 میکرومتر افزایش یافت. همچنین در منطقه پسرو با افزایش سرعت چرخش ابزار از 315 دور بر دقیقه به 500 دور بر دقیقه، اندازه دانه میانگین از 7 میکرومتر به 4 میکرومتر کاهش یافت و با افزایش سرعت چرخش از 500 دور بر دقیقه به 800 دور بر دقیقه، اندازه دانه میانگین از چهار میکمتر به هشت میکرومتر افزایش یافت. همچنین اندازه دانه میانگین منطقه پیشرو بیشتر از منطقه پسرو بود. خواص مکانیکی منطقه پسرو و پیشرو مشابه بود.

    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، تبلور مجدد، منطقه متاثر از حرارت و کار مکانیکی، منطقه پیشرو، منطقه پسرو
  • عباسعلی آقائی*، سجاد عالی پور، اکبر اسحاقی، فاطمه سوسنی، حسین زابلیان صفحات 27-36

      در این تحقیق لایه های کربن شبه الماسی روی زیرلایه های سیلیکونی به روش بیم یونی و به کمک گازهای پروپان و آرگون لایه نشانی شدند. سپس اثرات آنیل حرارتی (در محدوده دمایی 200 تا 500 درجه سانتی گراد) روی خواص شیمیایی و اپتیکی لایه های نازک کربن شبه الماسی ارزیابی شد. ساختار، مورفولوژی و پیوندهای شیمیایی لایه ها به ترتیب با روش های طیف سنجی رامان، میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی و طیف سنجی تبدیل فوریه مادن قرمز مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج آنالیز رامان اثبات کرد که آنیل حرارتی سبب تغییر شبکه های زنجیره ای به حلقه های آروماتیک می شود. بر اساس نتایج میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی ترک های میکرو در لایه آنیل شده با دمای 200 درجه سانتی گراد تشکیل شد. همچنین نتایج آنالیز طیف سنجی تبدیل فوریه مادن قرمز نشان داد که با افزایش دمای آنیل، عبور لایه های کربن شبه الماسی در محدوده طول موجی 5-3 میکرومتر کاهش می یابد. علاوه بر این نتایج نشان داد که تجزیه لایه های کربن شبه الماسی از دمای 300 درجه سانتی گراد آغاز می شود و همچنین افزایش دمای آنیل تا 500 درجه سانتی گراد باعث اکسایش بخش عمده ای از لایه شد.

    کلیدواژگان: لایه نازک، کربن شبه الماسی، رفتار اکسیداسیون، روش بیم یونی
|
  • MohammadHossein Foroughikia, Saleh Akbarzadeh Pages 1-11

    Coating is one of the processes used to improve the tribological properties of surfaces. In this article, the increase in useful lifetime of soft-coated part and the validity of Miner’s rule for predicting adhesive wear are investigated. In order to achieve this aim, a series of pin-on-disk experiments on three sets of disks were performed by single-force, two consecutive-forces and three-forces loading conditions, at two constant speed levels. These experiments were performed for simple, double-layer and four-layer coated disks. As a result, the validity of Miner’s rule for consecutive loads at a constant speed is shown. Also, the work done by friction force and wasted energy are investigated. It is shown that for each of the parts with a specified coating, regardless of loading sequence, the work done by friction force up to the failure point is almost a constant value.

    Keywords: Miner’s rule, Useful lifetime, Wasted energy, Soft-coating, Pin-on-disk Tes
  • Abdollah Lalpour, Masoud Mosallaee, Ali Ashrafei Pages 13-25

    Friction stir processing (FSP) was performed on a 2024 aluminum alloy sheet with a thickness of 2.5 mm. Determination of the parameters affecting on the microstructure is very important to investigate the grain size changes in Thermo-Mechanically Affected Zone (TMAZ). In this study, were investigated the effect of tool rotation speed on the microstructure and mechanical properties of the areas around the stir zone when keeping the traverse speed constant. The average grain size in advancing side were decreased from 6 μ to 3 μ by increasing rotation speed from 315 to 500 rpm and were increased from 3μ to 7μ by increasing rotation speed from 500 to 800 rpm. The average grain size in retreating side were decreased from 7μ to 4μ by increasing rotation speed from 315 to 500 rpm and were increased from 4μ to 8μ by increasing rotation speed from 500 to 800 rpm. Also the advancing side’s grain size was smaller than that of the retreatin side. The mechanical properties of advancing and retreating sides were semillar.

    Keywords: Friction Stir Processing (FSP), Recrystallization, Thermo-Mechanically Affected Zone (TMAZ), Advancing Side (AD), Retreating Side (RS)
  • Sajad Alipour, Akbar Eshaghi, AbbasAli Aghaei, Fatemeh Sousani, Hossein Zabolian Pages 27-36

    In this work, diamond-like carbon (DLC) films were deposited on silicon substrate by an ion beam method (IBM ) using propane (C3H8) and argon (Ar) gases. Then, thermal annealing effects (from 200ºC to 500ºC) on the chemical and optical properties of the diamond-like carbon thin films were investigated. Structures, morphology, chemical and optical properties of the films were investigated by Raman spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (FESEM ) and fourier transform infrared (FTIR) spectrometry methods. The Raman results proved that increasing of the annealing temperature (Ta) cause to the conversion of chain links to aromatic rings. Based on the FESEM results, the micro-cracks were formed in the film at 200 ºC. Altogether the results showed that decomposition of the DLC films begins at the annealing temperature above 300 °C. As Ta was further increased to 500 °C, the main part of the film was oxidized. Also FTIR analysis indicated that by increasing Ta, the transmission of the DLC film was decreased in the wavelength range of 3-5 μm.

    Keywords: Thin film, Diamond-like carbon, Oxidation behavior, Ion beam method