فهرست مطالب
نشریه علم و مهندسی سرامیک
سال یازدهم شماره 2 (تابستان 1401)
- تاریخ انتشار: 1401/06/31
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 1-14
در این مقاله ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی ترکیب TiO2 مورد بررسی و محاسبه قرار گرفته اند. محاسبات با استفاده از روش امواج تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل ، در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با استفاده از بسته محاسباتی Wien2k انجام شده است. ویژگی های ساختاری از جمله ثابت های شبکه، مدول حجمی و تراکم پذیری حجمی این ترکیب محاسبه و با مقادیر تجربی موجود سازگاری خوبی دارد. وجود گاف نواری دلیل بر نیم رسانا بودن آن می باشد. با بررسی مشاهده می شود که در برخی از نقاط بازه انرژی مورد نظر، دارای مقداری منفی می باشد. بنابراین در این محدوده انرژی هیچ موجی در ترکیب منتشر نمی گردد. علاوه بر خواص اپتیکی این ترکیب به دلیل اهمیتی که ضریب شکست بالای ان در صنعت دارد، مورد بررسی قرار گرفت.
کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، دی اکسید تیتانیوم، ویژگی های اپتیکی، ساختار نواری، فازآناتاس -
صفحات 15-30
در این پژوهش، پوشش های سرامیکی روی آلیاژ منیزیم AZ31B به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در الکترولیت های حاوی فلورید سدیم (KF)، سیلیکات سدیم (Na2SiO3.5H2O) و غلظت های مختلفی از هیدروکسید پتاسیم (KOH) آماده شدند. رفتار الکتروشیمیایی آلیاژ AZ31B و پوشش های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی تشکیل شده، با آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و آنالیز موت- شاتکی مطالعه شد. هم چنین، مورفولوژی و ترکیب شیمیایی پوشش های سرامیکی با استفاده از تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت. به طور کلی، پوشش های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی عملکرد رویین آلیاژ منیزیم AZ31B را بهبود دادند. در فرآیندهای اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، افزایش غلظت هیدروکسید پتاسیم منجر به افزایش هدایت الکتریکی محلول و کاهش ولتاژ جرقه زنی شد. این امر تا غلظت 5/1 مولار باعث بهبود کیفیت و بهبود رفتار رویین پوشش های سرامیکی شد. نتایج حاکی از آن بود که پوشش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بهترین رفتار محافظتی را در غلظت هیدروکسید پتاسیم 5/1 مولار نشان داد و غلظت های بالاتر و یا پایین تر از این مقدار، خواص حفاظتی پوشش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی را کاهش داد.
کلیدواژگان: آلیاژمنیزیم AZ31B، پوشش های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، لایه رویین، آنالیز موت- شاتکی -
صفحات 31-43
در این پژوهش اکسید روی به روش سنتز احتراق محلولی با استفاده از پیش ماده های نیترات روی و سیتریک اسید به عنوان اکسید کننده و سوخت تهیه شد و اثر نسبت سوخت به اکسید کننده (5،1،2،3/0=φ) بر تکامل فازی، ریزساختار، خواص نوری و عملکرد فوتوکاتالیستی پودرهای سنتز شده با استفاده از آنالیزهای پراش سنجی پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنج بازتابی بررسی شد. پودرهای ZnO تک فاز با ساختار ورتزایت به طور مستقیم بدون توجه به مقدار سوخت تشکیل شدند، که از ذرات تراکم یافته با مورفولوژی کروی تشکیل شده اند. انرژی شکاف باند پایین اکسید روی محترق شده در 1= φ به بلورینگی ضعیف آن نسبت داده شد. پودر اکسید روی بدست آمده در1= φ دارای بالاترین بازده جذب (16%) و تخریب نوری (98%) رنگ های متیلن بلو در طول 180 دقیقه تحت تابش نور فرابنفش بود که به سطح ویژه بالاتر آن نسبت داده شد.
کلیدواژگان: اکسید روی، سنتز احتراق محلولی، ساختار ورتزایت، عملکرد فوتوکاتالیستی -
صفحات 44-57
بدنه های متخلخل زیولیتی با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ (RSM) با کمک نرم افزار Design Expert 7.0و به روش ریخته گری ژلی با عامل ژلی شدن آگار تولید شدند. جهت پایدارسازی دوغاب، از تری پلی فسفات به عنوان پراکنده ساز و دودسیل سولفات سدیم به عنوان سورفکتانت استفاده شد. نمونه ها 1ساعت در دمای 800 درجه سانتیگراد پخت شد. درصد وزنی آگار و زیولیت به عنوان متغیرهای مستقل و استحکام فشاری، درصد تخلخل و چگالی به عنوان متغیرهای وابسته در نظر گرفته شدند و رابطه های ریاضی حاکم بر این متغیرها توسط نرم افزار استخراج شد. نتیجه ها نشان داد که استحکام با افزایش میزان زیولیت و نیز کاهش سهم آگار در بدنه ها، افزایش و درصد تخلخل و چگالی کاهش می یابند. در ادامه بهینه سازی فرایند انجام شد و 1 درصد وزنی آگار و 40 درصد وزنی زیولیت برای داشتن بهینه مقدار استحکام فشاری و درصد تخلخل توسط نرم افزار معرفی شد. بدنه های متخلخل زیولیتی با ترکیب بهینه دارای 4/54 درصد تخلخل، چگالی g/cm3 9/0و استحکام فشاریMPa 67/6 ساخته و مشاهده شد که بین مقدارهای پیشبینی شده توسط نرم افزار و مقدارهای اندازه گیری شده تفاوت اندکی وجود دارد. با افزایش زمان همزدن دوغاب از 5/1 دقیقه به 3 دقیقه، بدنه متخلخل زیولیتی دارای 67 درصد تخلخل، چگالی g/cm3 69/0و استحکام فشاریMPa 3/5 ساخته شد. به منظور بررسی تغییرات فازی و ریز ساختاری از آنالیزهای XRD و SEM استفاده شده و از محاسبه میانگین اندازه تخلخل ها نیز که به وسیله نرم افزارImajeJ انجام گرفت، مشاهده شد میانگین اندازه تخلخل ها با افزایش زمان همزدن دوغاب افزایش می یابد. بیشترین درصد جذب آلاینده متیلن بلو در غلظت ppm 4 و پس از گذشت 72 ساعت، 94/98 درصد به دست آمد.
کلیدواژگان: آگار، زئولیت، روش سطح پاسخ، ریخته گری ژلی، متیلن بلو -
صفحات 58-69
در این پژوهش اثر ولتاژ بایاس بر تغییرات ساختاری لایه نازک کربن شبه الماس ایجاد شده توسط فرایند رسوب دهی پرتو یونی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، پارامتر ولتاژ بایاس در مقادیر V0، V50- ، V100- و V150- روی زیرلایه آلیاژ آلومینیوم AA5083 در نظر گرفته شد. جهت ارزیابی تغییرات ساختاری از طیف سنجی رامان استفاده شد. همچنین جهت تاثیر ولتاژ بایاس بر ضخامت و زبری سطح پوشش های اعمالی، از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) نیز استفاده گردید. سختی و مدول الاستیک توسط آزمون نانوسختی سنجی اندازه گیری شد. نتایج آنالیز رامان نشان دهنده بیش ترین میزان پیوندهای sp3 در لایه نازک کربن شبه الماس در ولتاژ بایاس V50- بود و با افزایش ولتاژ بایاس، مقدار پیوندهای sp3 کاهش پیدا کرد. نتایج آنالیز AFM گویای کم ترین میزان زبری سطح لایه (nm 10) در ولتاژ بایاس V50- بود. با توجه به این که میزان پیوندهای sp3 در ولتاژ بایاس V50- در حداکثر مقدار خود قرار داشت، سختی در این مقدار ولتاژ بایاس نیز نسبت به ولتاژهای دیگر بالاتر و برابر GPa 1/14بود.
کلیدواژگان: کربن شبه الماس، ولتاژ بایاس، رسوب دهی پرتو یونی، آلیاژ آلومینیوم AA5083 -
صفحات 70-81
لایه های نازک اکسیدروی خالص [1] و آلایش یافته با مس [2] توسط کندوپاش مغناطیسی فرکانس رادیویی [3] تهیه شد. ویژگی‌های ساختاری و اپتیکی این لایه های نازک به کمک تکنیک های مشخصه یابی پراش اشعه ایکس [4] ، میکروسکوپ نیروی اتمی [5] ، طیف سنج نوری [6] ، فوتولومینسانس [7] مورد بررسی قرار گرفت. لایه های نازک اکسیدروی نقص‌های کریستالی و میکرو تنش‌های را در شبکه کریستالی نشان دادند. بازپخت لایه اکسیدروی آلایش یافته با مس3 اندازه کریستالی را در جهت بلوری (002) افزایش داد . پارامتر شبکه c در ساختار هگزاگنال به دلیل تطبیق اتم های مس در موقعیت های تعادلی کاهش یافت. بازپخت لایه اکسیدروی آلایش یافته با مس 3 شدت پیک فوتولومینسانس8 را افزایش داد و آلایش مس در ساختار کریستالی لایه های نازک اکسیدروی باعث ایجاد نشر نور سبز در 530 نانومتر گردید.
کلیدواژگان: لایه نازک اکسیدروی، لایه نازک اکسیدروی آلایش یافته با مس، کندوپاش، بازپخت -
صفحات 82-93
در مطالعه حاضر، اثر ناهمواری فصول مشترکی که در اثر کاشت یونی بر روی سطوح پایه تانتالوم تولید شده اند بررسی شده است. یون های آرگون با انرژی 30 کیلو الکترون ولت و در دزهای1017×1 تا و 1017×10 (یون بر سانتی متر مربع) استفاده شده است. میکروسکوپ نیروی اتمی برای توصیف ریخت شناسی سطح استفاده شده است . تاثیر ناهمواری لایه های نازک تولید شده از طریق کاشت یونی، هدف از تحقیق میزان احتمال انتقال الکترونی در تانتالوم است. با بمباران یون آرگون تغییر قابل توجهی در نمونه ها رخ می دهد از جمله ناهمواری، اندازه دانه، توزیع آن برای نمونه کاشته نشده و نمونه های کاشته شده .سهم اجزای پراکنده احتمال انتقال نمونه هایی که با دزهای پایین تر یون کاشته شده اند، غالب تر از موارد کاشته شده توسط دزهای بزرگ تر است. همچنین بر اساس نتایج با افزایش دز یونی، چگالی جریان لایه های نازک افزایش می یابد. یکی از اثرات اصلی ناهمواری، کاهش احتمال عبور است. نتایج نشان می دهد که میزان پراکندگی به واسطه فصول مشترک ناهموار تولید شده با کاشت یون آرگون بیشتر است. به علاوه محاسبات چگالی جریان نتایج مذکور را تایید نموده و میزان چگالی جریان مولفه های پراکنده شده فصول مشترک ناهموار تولید شده با کاشت یون کمتر است.
کلیدواژگان: آرگون، تانتالم، ترابردی، فصل مشترک ناهموار
-
Pages 1-14
In this Paper, the structural, electronic and optical properties of TiO2 compound are investigated and calculated.The calculations were performed using the full potential linear augmented plane wave (PP-PW) method within density functional theory (DFT)and using the Wien2k package.Structural properties such as lattice constants, bulk modulus and compressibility of this combination are calculated and are well compatible with existing experimental values.The presence of a band gap is the reason why it is semiconductor.The study shows that in some points of the energy interval, it has a negative value. Therefore, no waves are emitted in the composition in this energy range.In addition to the optical properties of this compound, due to its importance in the industry, its high refractive index was investigated.
Keywords: Density funvtional theory, Titanium dioxide, Optical properties, band structure, Phase anatase -
Pages 15-30
In this study, ceramic coatings were prepared on AZ31B Mg alloy by plasma electrolytic oxidation technique in electrolytes containing sodium fluoride (KF), sodium silicate (Na2SiO3.5H2O) and different potassium hydroxide (KOH) concentrations. The electrochemical behavior of AZ31B alloy and plasma electrolytic oxidation coatings was studied by potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and Mott-Schottky analysis. Also, the surface morphologies and chemical composition of the coatings have been characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis. Generally, the plasma electrolytic oxidation coatings improved passive behavior of AZ31B magnesium alloy. In plasma electrolytic oxidation processes, increase in the concentration of KOH as a result of increase in the electrolyte electrical conductivity leaded to a reduction in sparking voltage. This improved the quality and the passive behavior of ceramic coatings up to the concentration of 1.5 M. The results indicated that the plasma electrolytic oxidation coatings showed its best protective behavior when KOH concentration was equal 1.5 M, and concentrations higher or lower than this value decreased the protective properties of MAO coating.
Keywords: AZ31B Mg alloy, plasma electrolytic oxidation coatings, passive film, Mott-Schottky analysis -
Pages 31-43
In this research zinc oxide particles prepared by solution combustion synthesis using zinc nitrate as oxidant and citric acid as fuel. The effect of citric acid to oxidant ratio (0.5, 1, 2 and 3) on phase formation, microstructure, optical properties and photocatalytic performance of the powders were studied using XRD, SEM and DRS techniques. Single phase ZnO particles by wurtzite structure was formed in all samples with nearly spherical morphology. Low band gap energy of the samples prepared by fuel to oxidant ratio of 1 might be due to its low crystallinity. The highest absorption efficiency (16%) and photodegradation of methylene blue in this sample (98%) during 180 min under UV- irradiation could be due to its high specific surface area.
Keywords: Zinc oxide, Solution Combustion Synthesis, Wurtzite Structure, Photocatalytic Performance -
Pages 44-57
Zeolite were formed through agar gelcasting method.Response surface methodology ( RSM ) is proposed as a tool for rapidly optimizing the activation parameters in order to obtain the highest porosity of samples. 40 % of zeolite and 1 wt % of agar was selected as optimal conditions. porous bodies with an optimal combination of 54.4% porosity , density 0.9 g / cm3 , and compressive strength of 6.67MPa were made and observed that there is a slight difference between predicted values by the software and the measured values. Longer time to mixing from 1 / 5 min to 3 min , the porous body has 67.17 % porosity , density 0.69 g / cm3 , and compressive strength of 5 / 3 MPa .XRD and SEM analysis was used to investigate the phase and structural changes at 800 C. The highest percentage of adsorption of methylene blue at 4ppm concentration after 72 h was 98.94 %.
Keywords: agar, zeolite, gelcasting, Response surface methodology -
Pages 58-69
This study, investigates the effect of bias voltage on structural changes of diamond-like carbon thin film created by ion beam deposition is investigated. For this purpose, the bias voltage in the values of 0 V, -50 V, -100 V and -150 V on the AA5083 aluminum alloy was considered. Raman spectroscopy was used to evaluate structural. Influence of the bias voltage on the thickness and roughness of coatings by atomic force microscope (AFM) and field emission scanning electron microscope (FESEM) were investigates. Hardness and elastic modulus were measured by nanoindentation test. The results of Raman analysis showed the highest amount of sp3 bonds in the diamond-like carbon thin film at bias voltage of -50 Vs. results of AFM showed the lowest of surface roughness (10 nm) at bias voltage of -50 Vs. The hardness of diamond-like carbon thin film was 14.1 GPa at the bias voltage of -50 Vs.
Keywords: Diamond Like Carbon, Biase Voltage, ion beam deposition, AA5083 aluminum alloy -
Pages 70-81
ZnO and Cu doped[1] (CZO) thin films were prepared by radio frequency sputtering. The structural and optical properties of thin films were investigated using X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), optical spectrophotometer, and photoluminescence (PL) techniques. ZnO thin films showed crystalline and micro-stress defects in the crystal lattice. Annealing of CZO thin films increased the crystal size in the crystalline direction (002). The c lattice parameter decreased due to the matching of copper atoms in equilibrium positions. Also, the peak intensity of PL CZO thin films increased by annealing and Cu doping of ZnO thin films caused the emission of green light at 530 nm
Keywords: ZnO thin films, CZO thin films, Sputtering, Annealing -
Pages 82-93
In the present study, effect of interfacial roughness on the ion implanted Tantalum based surfaces has been investigated. The argon ions with energy of 30 keV and in doses of 1×1017 , 3×1017 , 5×1017 , 7×1017 , and 10×1017 (ion/cm2) have been used at ambient temperature. The Atomic Force Microscopy (AFM), analysis have been used to study and characterize the surfaces morphology. The effect of roughness through the ion implantation on the transport properties has been studied. The produced samples thin films are rough and therefore the transmission probability has been reduced. There was a significant change in areas of samples; such as roughness, grain size, its distribution for the un-implanted sample, and samples implanted with argon ions. The contributions of scattered components the transmission probability of samples which have been implanted by lower doses of ions are more dominant rather than those implanted by bigger doses of ions. Also, based on our results, by increasing the ion doses, the current density of thin films increase.
Keywords: Argon ion, Tantalum, AFM, Roughness, transmission, current
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.