فهرست مطالب
فصلنامه مواد پیشرفته در مهندسی
سال چهلم شماره 4 (زمستان 1400)
- تاریخ انتشار: 1401/02/07
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-14
در این تحقیق، اثر افزودن نانوذرات کاربید سیلیسیم بر فاز ابررسانای دمابالای (2223-Bi) Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10+θ به منظور بهبود خواص ساختاری، ابررسانایی، مغناطیسی و میخکوبی شار مغناطیسی بررسی شده است. ابررسانای سرامیکی 2223-Bi به روش سل- ژل سنتز شد و در ادامه، فرآیند عامل دار کردن سطح ذرات کاربید سیلیسیم به کمک ترکیب آلی ازو بیس ایزو بوتیرو نیتریل (AIBN) انجام شد. اندازه گیری های پراش اشعه X، تصویربرداری میکروسکوپی گسیل میدانی، پذیررفتاری مغناطیسی و منحنی هیسترزیس به منظور بررسی خواص ترکیبات سنتز شده صورت گرفت. با هدف تحلیل ساختاری، الگوی پراش اشعه ایکس نمونه ها با استفاده از نرم افزار MAUD، برازش شد. بر این اساس، با افزایش مقادیر نانوذرات کاربید سیلیسیم، فاز مطلوب 2223-Bi کاهش یافته اما ثابت های شبکه تغییری نکرده است. این مسئله نشان می دهد که نانوذرات، به ساختار شبکه 2223-Bi وارد نشده اند. بر طبق اندازه گیری های مغناطیسی، دمای گذار ابررسانایی با افزایش درصد نانوذرات کاهش می یابد. همچنین، بیشترین مقدار مغناطش پذیری، پهنای حلقه هیسترزیس، چگالی جریان بحرانی و نیروی میخکوبی شار مغناطیسی به نمونه با 0/4 درصد وزنی کاربید سیلیسیم، تعلق دارد.
کلیدواژگان: ابررسانای 2223-Bi، کاربید سیلیسیم، پذیرفتاری مغناطیسی، میخکوبی شار -
صفحات 15-28
دستیابی به جذب اپتیکی نزدیک به یک جسم سیاه ایده آل که بتواند تمام طیف طول موج مریی را جذب کند، بسیار مطلوب است. چنین ماده ای سبب افزایش بازده سلول های خورشیدی و افزایش کارایی تجهیزات کنترل دمای غیرفعال و انتقال گرما و نیز پوشش های تزیینی و محافظت در برابر نور خورشید خواهند شد. تولید پوشش های آندایزینگ سیاه به این منظور مطلوب است، زیرا پوشش هایی هستند که انعکاس نور از سطح آنها کم است. این پوشش ها را می توان از طریق آندایزینگ آلیاژهای آلومینیوم و سپس رنگ کاری پوشش های آندیک تولید کرد. در این پژوهش تاثیر تکرار آندایزینگ بر ضریب جذب آلیاژ آلومینیوم 2024 به عنوان یک مدل بررسی شد. تمام پارامترهای مرحله رنگ کاری یکسان بودند تا صرفا تاثیر مرحله آندایزینگ ارزیابی شود. پس از آندایزینگ تک-مرحله ضریب جذبی پوشش های حاصل برابر با 0/956 در ناحیه مریی و 0/911 در دامنه طول موج 220 تا 2200 نانومتر بود درحالی که پس از آندایزینگ سه- مرحله ضرایب جذب آنها تا 0/982 در ناحیه مریی و تا 0/966 در دامنه طول موج 220 تا 2200 نانومتر افزایش یافت. در نتیجه، پژوهش حاضر نشان می دهد که تکرار آندایزینگ سبب می شود جذب اپتیکی پوشش های آندایزینگ سیاه به جذب یک جسم سیاه ایده آل نزدیک شود.
کلیدواژگان: آندایزینگ، آندایزینگ سیاه، جسم سیاه، جذب خورشیدی -
صفحات 29-50
پوشش های کاربیدی به علت خواص ضدسایشی بسیار خوب، برای افزایش طول عمر قالب های آهنگری گرم و سرد و به طور کلی ابزارآلاتی که در معرض نیروهای سایشی قرار دارند، استفاده می شوند. امروزه، فرآیندهای گوناگونی جهت تولید پوشش های کاربیدی به کار گرفته می شوند که یکی از آنها روش نفوذ واکنشی حرارتی (TRD) با استفاده از حمام نمک مذاب است. از جمله مزایای این روش نسبت به سایر روش های پوشش دهی، داشتن صرفه اقتصادی است. در این تحقیق، پوشش های کامپوزیتی کاربیدی روی فولادهای ابزار SKD-11 و T10 در دمای 1000 درجه سانتی گراد، با استفاده از حمام مخلوط اکسید کروم و اکسید وانادیم با نسبت مولی کروم به وانادیم برابر 0/66 و سپس حمام منفرد اکسید وانادیم تشکیل شد. نتایج آنالیز فازی نشان داد که پوشش ها حاوی فازهای کاربید کروم با ترکیب: CrC،وCr7C3 و Cr23C6 و همچنین فازهای کاربید وانادیم با ترکیب: VC،وVC0.88،وV6C5 و V8C7 و یک فاز سه تایی با ترکیب Cr2C2V هستند. نتایج نشان داد که بهترین میزان سختی (HVو2020-1890) و کمترین مقدار ضریب اصطکاک (0/14) مربوط به پوشش کاربیدی ایجاد شده روی فولاد T10 در حمام دوم اکسید وانادیم است.
کلیدواژگان: روش نفوذ واکنشی حرارتی، پوشش های کاربیدی کروم و وانادیم، حمام نمک مذاب -
صفحات 51-67
روش ذوب با پرتوی الکترونی (EBM) یکی از روش های نوین ساخت افزایشی است که با ذوب انتخابی پودر فلزات و آلیاژها، قابلیت تولید قطعات فلزی با اشکال پیچیده و خواص بالا را فراهم کرده است. در این پژوهش، ریزساختار، سختی و زبری سطح نمونه ای از آلیاژ Ti6Al4V تولید شده به روش ذوب با پرتوی الکترونی مشخصه یابی شد. نتایج نشان داد که ریزساختار انجمادی اولیه نمونه دارای فاز β ستونی رونشستی بوده که در ادامه، با توجه به نرخ خنک کنندگی بالای فرایند، به فاز α به صورت سبدبافت و ویدمن اشتاتن تغییر کرده است. بر روی سطح نمونه فازهای مارتنزیتی تیغه ای نیز مشاهده شد. با افزایش ارتفاع از سکوی ساخت، ریزساختار نمونه ریزتر شده، متوسط ضخامت لایه های α تا حدود 50 درصد کاهش یافت و در مقاطع بالا به کمتر از 340 نانومتر رسید که به نظر می رسد به دلیل تاثیر کمتر دمای سکوی محفظه ساخت بر تحول نفوذی α+β →وβ باشد. میزان تخلخل مشاهده شده در ساختار نمونه در مقایسه با پژوهش های دیگر صورت گرفته در این زمینه، از دیگر روش های ساخت افزایشی کمتر بود. ریزسختی متوسط نمونه برابر با HVو337 اندازه گیری شد که از سختی گزارش شده قطعات تولیدی از این آلیاژ توسط فرایندهای دیگر ساخت، بیشتر است. به دلیل زبری سطحی نسبتا بالا، نمونه های ساخته شده به روش ذوب با پرتوی الکترونی از آلیاژ Ti6Al4V می توانند انتخاب مناسبی برای کاربردهای پزشکی باشند.
کلیدواژگان: ساخت افزایشی، ذوب با پرتوالکترونی، Ti6Al4V، ریزساختار، ریزسختی، زبری -
صفحات 69-83
در این پژوهش پودر فریت کبالت (CoFe2O4) و نیز کامپوزیت فریت کبالت / اکسیدگرافن احیاشده (CoFe2O4/RGO) با پیش ماده های کلریدی به روش هم-رسوبی سنتز شد و ساختار فازی، ریخت، ویژگی های مغناطیسی و جذب امواج ماکروویو آن در نوار ایکس بررسی شد. آزمون پراش پرتو ایکس نشان دهنده تشکیل تک فاز CoFe2O4 و همه قله های اصلی به فاز اسپینل مربوط می شود. طبق تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی، مورفولوژی بیشتر ذرات در CoFe2O4 و کامپوزیت CoFe2O4/RGO تقریبا کروی است. نتایج آزمون مغناطش سنج نمونه ارتعاشی نشان میدهد که مغناطش اشباع CoFe2O4 و کامپوزیت های دارای 5 و 10 درصد اکسیدگرافن احیاشده برابر با emu/gو71/6،و56 و 37 است. در آخر نتایج حاصل از تحلیل گر شبکه برداری نشان داد که بیشینه تلفات در نوار ایکس فریت کبالت برابر با dBو3/5- بوده که با افزودن 10 درصد اکسیدگرافن احیاشده به مقدار dBو21/5- رسید. همچنین میزان جذب موج تابیده شده نیز از 41 درصد برای نمونه فریتی به 99/5 درصد برای نمونه با 10 درصد اکسیدگرافن احیاشده رسید.
کلیدواژگان: کامپوزیت فریت کبالت، اکسیدگرافن احیاشده، هم رسوبی، تلفات انعکاسی، نانوذرات -
صفحات 85-97
ویژگی‌‌های مکانیکی و ساختاری داربستهای مهندسی بافت یکی از عوامل مهم در بازسازی و ترمیم بافت محسوب می‌‌شوند. از این‌رو، در پژوهش حاضر، به بررسی تاثیر میزان نانوذرات اکسید روی و مورفولوژی داربست بر خواص مکانیکی داربستهای نانوکامپوزیتی پلی‌کاپرولاکتون/ نانوذرات اکسید روی پرداخته شد. در این پژوهش، داربستهای نانوکامپوزیتی پلی‌کاپرولاکتون/ نانوذرات اکسید روی به روش ریخته‌گری حلال/ شستشوی ذرات نمک و با سه غلظت متفاوت 0، 5 و 15 درصد وزنی نانوذرات اکسید روی تهیه شدند. سپس، از روش پراش پرتو ایکس (XRD) به‌منظور تایید فازهای مطلوب در ترکیب داربست استفاده شد. استحکام فشاری داربستهای ساخته شده نیز به‌عنوان شاخصی از خواص مکانیکی، ارزیابی شد. همچنین، به‌منظور بررسی مورفولوژی و تخلخل داربست‌‌ها و توزیع نانوذرات اکسید روی در داربست از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که با افزودن نانوذرات اکسید روی به‌عنوان تقویت‌کننده، استحکام فشاری داربست‌‌ها افزایش می‌‌یابد. از سوی دیگر، با افزایش نانوذرات اکسید روی به بیش از 5 درصد وزنی، استحکام فشاری کاهش یافت. در واقع، داربست نانوکامپوزیتی پلی‌کاپرولاکتون/ اکسید روی با 5 درصد وزنی اکسید روی بیشترین میزان استحکام و مدول فشاری و یکپارچگی ساختار را داشت.
کلیدواژگان: داربست نانوکامپوزیتی پلی کاپرولاکتون، اکسید روی، مورفولوژی، خواص مکانیکی
-
Pages 1-14
In this research, the effect of addition of silicon carbide (SiC) nanoparticles on the improvement of the structural, superconductivity, magnetic, and flux pinning properties of high-temperature superconductor Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10+θ (Bi-2223) was investigated. The Bi-2223 ceramic superconductor was prepared using the sol-gel method, and silicon carbide nanoparticles were modified by Azobisisobutyronitrile (AIBN). The X-ray diffractometry, feild emission scanning electron microscopy, magnetic susceptibility, and hystersis loop measurements were performed to characterize the synthesized compounds. Based on the magnetic measurements, the superconductivity transition temperature dropped with an increase in the content of nanoparticles. Also, the maximum magnetization, hysteresis loop width, critical current density, and magnetic flux pinning force belonged to the sample with 0.4 wt.% SiC nanoparticles.
Keywords: Bi-2223 superconductor, silicon carbide, magnetic susceptibility, flux pinning -
Pages 15-28
Development of materials with the ideal black body absorption spectrum are of great interest. Such materials could improve the efficiency of solar cells, and passive cooling and heat transfer systems as well as the protective and decorative coatings. Fabricating black anodizing coatings is promising for this purpose because they exhibit low light reflection from the surface. Such coatings can be produced through successive anodizing and black coating of aluminum alloys. In this study, the effect of anodizing repetition on the absorption coefficient of the black anodizing coatings on 2024 aluminum alloy was investigated, as model. All the parameters were fixed in the black coloring stage to evaluate the influence of the anodizing steps. After a one-step anodizing, the black coatings showed an absorption coefficient of 0.956 in the visible region and 0.911 in the of 220 to 2200 nm wavelength range, while their absorption coefficient increased after a three-step anodizing up to 0.982 in the visible region and up to 0.966 in the 220 to 2200 nm wavelength range. This indicates that anodizing repetition helps the optical absorption of black anodizing coatings to approach the optical absorption of an ideal black body.
Keywords: Black body, Anodizing, Black anodizing, Solar absorption -
Pages 29-50
Carbide coatings, due to their excellent anti-wear properties, are used to extend the life of molds exposed to abrasion forces. Various processes have been applied to produce carbide coatings. Thermo-reaction diffusion (TRD) using a molten salt bath could be considered as an economical method compared to other coating processes. In this study carbide-composite coatings using molten salt baths composed of oxides of carbide forming elements (chromium and vanadium) on SKD-11 and T10 tool steels at 1000 ℃ were formed. The results showed that the coatings included chromium carbide phases: CrC, Cr7C3, and Cr23C6 as well as vanadium carbide: VC, VC0.88, V6C5, V8C7, and a triple phase with the composition of Cr2C2V. The highest hardness (1890-2020 HV) and the lowest coefficient of friction (0.14) were achieved by the carbide coating of T10 steel with the second bath of vanadium oxide.
Keywords: Thermo-reactive diffusion, Chromium, vanadium carbide coatings, Molten salt bath -
Pages 51-67
Electron beam melting (EBM) is among the modern additive manufacturing processes whereby metal powders are selectively melted to produce very complicated components with superior mechanical properties. In this study, microstructure, hardness, and surface roughness of EBM fabricated Ti6Al4V samples were characterized. The results showed that the microstructure consisted of epitaxially-grown primary columnar β phase transformed to basketweave and Widmanstatten-type α phase during the subsequent rapid cooling. Martensitic needle-type α phase was also observed on the surfaces of the specimens. It was shown that higher parts of the sample had finer microstructures than the lower parts reaching to less than 340 nm in average thickness of the α layers due to distancing from the hot build platform rendering less opportunity for diffusional β → α+β transformation. The porosity content of the samples was lower than that of some other additive manufacturing processes. Vickers micro-hardness of the samples was measured to be around 337 HV which was higher than those reported for other additive manufacturing processes of the alloy.
Keywords: Additive manufacturing, Electron Beam Melting, Ti6Al4V, Microstructure, Microhardness, Roughness -
Pages 69-83
In this research, cobalt ferrite powders (CoFe2O4) and cobalt ferrite/reduced graphene oxide composite (CoFe2O4/RGO) were synthesized by the co-precipitation method. The phase structure, morphology, magnetic properties, and microwave absorption properties of the produced samples were investigated through various techniques. X-ray diffraction test indicated the successful formation of pure CoFe2O4 and its composites with RGO. According to the Scanning electron microscopy (SEM) images, most pure and composite samples’ particles were formed in a semi-spherical shape. The VNA test results showed the saturation magnetization of CoFe2O4 and the composite containing 5 wt.% and 10 wt.% of RGO, 71.6, 56, and 37 emu/g, respectively. Also, the network analyzer results demonstrated the maximum reflective losses in the X-band range due to the impact of microwaves on CoFe2O4 te was -5.5 db. This amount reached 21.5 dB with the addition of 10 wt.% RGO. Also, the wave input increased from 41% for the pure CoFe2O4 to 99.5% for the sample containing 10 wt.% RGO.
Keywords: Cobalt ferrite, Reduced graphene oxide, Composite, Reflective losses -
Pages 85-97
In the present study, PCL/ZnO nanocomposite scaffolds containing 0, 5, and 15 wt.% of ZnO nanoparticles were prepared via the salt leaching/solvent casting method. The influence of ZnO nanoparticles on the morphology of prepared PCL/ZnO scaffolds was investigated using SEM images. The compressive strength test evaluated the effect of scaffolds’ morphology on mechanical properties. The XRD technique confirmed the desired phases in the scaffold composition. The results showed that the compressive strength and structural integrity of the scaffolds increased by increasing ZnO nanoparticles content as the reinforcement. However, the compressive strength and structural integrity decreased by increasing the amount of ZnO nanoparticles up to more than 5 wt.%. In summary, PCL/ZnO nanocomposite scaffold containing 5 wt.% of ZnO nanoparticles revealed the highest strength, compressive modulus, and structural integrity.
Keywords: Poly(ε-caprolactone), zinc oxide, Morphology, Mechanical properties
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.