فهرست مطالب
فصلنامه مواد پیشرفته در مهندسی
سال چهل و یکم شماره 2 (تابستان 1401)
- تاریخ انتشار: 1401/12/04
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-15هدف از انجام این پژوهش، بهبود رفتار فرسایشی آلیاژ اینکونل 625 با لایه نشانی روکش کامپوزیتی استلایت 6/ کاربید بور توسط فرایند قوس انتقالی پلاسما بوده است. برای این منظور، از 5 درصد وزنی ذرات کاربید بور در روکش استلایت 6 استفاده شد. بررسی های ریزساختاری و فازی به وسیله میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان (FESEM)، آنالیز عنصری طیف سنجی انرژی (EDS) و پراش سنجی پرتو ایکس (XRD) انجام شد. تغییرات سختی در طول روکش ها با کمک آزمون ریزسختی سنجی به دست آمد. آزمون فرسایش ذرات جامد با ذرات سیلیکا و در دو زاویه برخورد 30 و 90 مورد استفاده قرار گرفت. ریزساختار روکش کامپوزیتی شامل محلول جامد کبالت- کروم و کاربیدهای بور، Cr7C3 و Cr23C6 بود و ریزساختار ظریف تری نسبت به روکش استلایت 6 داشت. همچنین فاز نواری شکل Cr7C3 در این روکش مشاهده شد که ناشی از تجزیه بخشی از ذرات کاربید بور بود. با افزودن ذرات کاربید بور، افزایش در سختی روکش حاصل شد. روکش حاوی 5 درصد وزنی کاربید بور در زاویه برخورد 30، مقاومت فرسایشی بیش تری نسبت به زیرلایه و روکش استلایتی خالص نشان داد، به طوری که میزان کاهش وزن آن، 20 درصد کاهش وزن در زیرلایه اینکونلی و 33 درصد کاهش وزن در روکش استلایتی بود. اما در زاویه برخورد 90، اختلاف چندانی در کاهش وزن روکش ها و زیرلایه مشاهده نشد. مکانیزم های غالب فرسایش برای روکش کامپوزیتی در زاویه برخورد 30، برش و جداسازی ذرات تقویت کننده از سطح بودند، درحالی که فرورفتگی و ایجاد حفره مکانیزم های اصلی تخریب در زاویه برخورد 90 بودند.کلیدواژگان: استلایت 6، PTA، کاربید بور، فرسایش ذرات جامد، اینکونل 625
-
صفحات 17-36
در این تحقیق تاثیر پراکسید هیدروژن و پراکسید بنزوییل بر ویژگی های ساختاری و خصوصیات سطحی چارچوب فلزی آلی MOF-5و (Zn4O (BDC) 3) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور چارچوب فلزی آلی به روش اختلاط مستقیم سنتز شده و در ادامه به منظور بهبود ویژگی های MOF-5 سنتز شده، نسبت های مولی پیش ماده ها نسبت به لیگاند برای به حداقل رساندن خطای محاسبات استوکیومتری و همچنین فرآیند شستشو اصلاح شد. با هدف مشخصه یابی ترکیبات سنتز شده و بررسی اثر پراکسیدها و فرآیند شستشو بر خواص نمونه ها، اندازه گیری های پراش پرتو ایکس، طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه و آنالیز جذب و واجذب نیتروژن انجام گرفت. با توجه به آزمون های انجام شده، نمونه سنتز شده با حضور پراکسید بنزوییل و همچنین با روش شستشو اصلاح شده (DM-P-03) دارای ویژگی های ساختاری، تخلخل، منافذ فعال و مساحت سطح ویژه مطلوب تری در مقایسه با نمونه سنتز شده با پراکسید هیدروژن است. در این نمونه متوسط اندازه بلورک 18/5 نانومتر، سطح ویژه 2307 مترمربع بر گرم، مجموع حجم حفره ها 1/212 سانتی متر مکعب بر گرم و میانگین قطر حفره ها 2/101 نانومتر است. بنابراین نمونه DM-P-03 به عنوان نمونه بهینه انتخاب شده و برای انجام آزمون های ریزساختاری و وزن سنجی-گرماسنجی افتراقی آماده سازی شد. بر اساس تصویر میکروسکوپی الکترونی گسیل میدانی این نمونه از ذرات کوچک شبه کروی نامنظم تشکیل شده و شکل گیری این ریزساختار به حضور پراکسید بنزوییل نسبت داده شده است. با توجه به آنالیز وزن سنجی-گرماسنجی افتراقی ترکیبات روی باقی مانده در نمونه بررسی و پایداری حرارتی ساختار MOF-5 تا دمای 470 درجه سانتی گراد تایید شد.
کلیدواژگان: چارچوب فلزی آلی، 5-MOF، اختلاط مستقیم، پراکسید، فرآیند شستشو، سطح ویژه -
صفحات 37-50آلودگی آب ها یکی از معضلات بزرگ جوامع بشری است و نیاز به یافتن راه های جدید برای حذف این آلاینده ها در سال های اخیر بسیار موردتوجه قرار گرفته است. یکی از روش ها استفاده از فتوکاتالیست ها است. در این پژوهش نانوذرات اکسید تیتانیم و اکسید تیتانیم-اکسید کادمیم (TiO2-CdO) به عنوان نانو فتوکاتالیست با روش سل-ژل تهیه شدند. نمونه های تولید شده برای تخریب رنگ متیلن بلو تحت تابش نور فرابنفش مورداستفاده قرار گرفت. برای مشخصه یابی نمونه های تهیه شده از آزمون های طیف سنجی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترون روبشی نشر میدانی، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس و طیف سنجی مریی فرابنفش استفاده شد. نتایج ریزساختاری نشان داد نانوذرات با ابعاد 18 تا 32 نانومتر به این روش تهیه شدند. نتایج پراش پرتو ایکس نشان داد فاز اصلی ایجاد شده آناتاز است. نانو کامپوزیت TiO2-4%CdO فعالیت فتوکاتالیستی بیشتری در مقایسه با اکسید تیتانیم خالص از خود نشان داد. همچنین تاثیر پارامترهای موثر بر فعالیت فتوکاتالیستی از جمله pH، زمان تابش و مقدار پودر مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد در pH=9، زمان 75 دقیقه و استفاده از 0/02 گرم فتوکاتالیست TiO2-4%CdO، بیشینه فعالیت فتوکاتالیستی در حدود 92 درصد بود.کلیدواژگان: فتوکاتالیست، نانوکامپوزیت، اکسید تیتانیم- اکسید کادمیم، سل- ژل، تخریب متیلن بلو
-
صفحات 51-65در این پژوهش جهت تشکیل ذرات تقویت کننده بوراید تیتانیوم و اکسید آلومینیوم به صورت درجا در زمینه آلومینیوم 7075، از افزودن ترکیب پودر آسیاب کاری شده %Al-24TiO2-20B2O3 wt درون مذاب آلومینیوم 7075 استفاده شده است. برای یافتن دمای واکنش بین پودرهای آسیاب کاری شده آلومینیوم، اکسید تیتانیوم و اکسید بور از آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) بهره گرفته شد. نتایج آزمون پراش پرتوی ایکس مخلوط پودری آسیاب کاری شده که در کوره اتمسفر آرگون تحت دمای 750 درجه سانتی گراد قرار گرفته بود، وجود ترکیبات بوراید تیتانیوم و اکسید آلومینیوم را نشان داد. همچنین نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از مخلوط پودری توزیع یکنواختی از ذرات اکسید تیتانیوم و اکسید بور در زمینه آلومینیوم را نشان داد. 6 درصد وزنی از مخلوط پودری آسیاب کاری شده تحت اتمسفر محافظ نیتروژن، در دمای 750 درجه سانتی گراد به مذاب آلومینیوم 7075 اضافه شد. مذاب کامپوزیت هیبریدی آلومینیوم 7075/ بوراید تیتانیوم- اکسید بور داخل قالب مسی ریخته شد. عملیات اکستروژن گرم بر روی کامپوزیت های ریخته گری شده به روش ریخته گری گردابی، در دمای 465 درجه سانتی گراد با نسبت اکستروژن 6:1 و سرعت اکستروژن 5 میلی متر بر ثانیه انجام شد. میکرو ساختار و خواص مکانیکی نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نشان داد ذرات درجای بوراید تیتانیوم در ابعاد نانومتری تشکیل شده اند. استحکام کششی کامپوزیت اکسترود شده به 496 مگاپاسکال رسید که این مقدار حدودا 4 برابر بیشتر از استحکام کششی آلیاژ ریخته گری شده آلومینیوم 7075 بود.کلیدواژگان: بوراید تیتانیوم، اکسید آلومینیوم، آلومینیوم 7075، آسیاب کاری مکانیکی، درجا، کامپوزیت هیبریدی Al7075، TiB2-Al2O3، ریخته گری گردابی، اکستروژن، استحکام کششی
-
صفحات 67-109
امروزه صنعتی شدن جوامع و بهبود کیفیت زندگی با مشکلاتی همچون آلودگی هوا و آلودگی های زیست محیطی همراه شده است؛ بنابراین، حسگرهای گازی به طور گسترده ای به منظور تشخیص گازها و بخارهای سمی و خطرناک در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. از بین حسگرهای گازی مختلف، حسگرهای گازی مقاومتی بر پایه اکسید های فلزی نیمه رسانا که اساس کار آن ها بر مبنای تغییرات مقاومت حسگر در حضور گاز هدف است، از جمله محبوب ترین انواع حسگرهای گازی هستند. این حسگرها دارای پاسخ حسگری مناسب، زمان پاسخ و زمان بازیابی کوتاه، پایداری فیزیکی و شیمیایی بالا و قیمت پایین هستند. در این مقاله مروری حسگرهای گازی مقاومتی بر پایه اکسیدهای فلزی نیمه رسانا مورد بحث و بررسی قرار می گیرند. جنبه های مختلف ساخت، سازوکار تشخیص گاز، روش های بهبود خواص حسگری و روش های کاهش مصرف انرژی در این حسگرها توضیح داده می شوند. این مقاله به گونه ای تنظیم و نوشته شده است که مفاهیم پایه و اساسی را برای علاقه مندان ورود به این حوزه فراهم کند.
کلیدواژگان: حسگر گازی، سازوکار تشخیص گاز، اکسید فلزی، نیمه رسانا، گاز سمی -
صفحات 111-125
هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر افزودنی‌های آنتیموان، ژرمانیوم و بور بر ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی آهنرباهای دایمی منگنز بیسموت بود. در این راستا، از فرایند آسیاب‌کاری و بازپخت برای ایجاد ساختارهای موردنظر بهره گرفته شد و ویژگی‌های نمونه‌های موردنظر با آزمون‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و مغناطیس‌سنجی نمونه ارتعاشی ارزیابی شد. بررسی‌های انجام‌شده نشان داد که دما و زمان بهینه برای دستیابی به بالاترین ویژگی‌های مغناطیسی ترکیب منگنز بیسموت حاصل از فرایند آسیاب‌کاری (مقدار نیروی وادارندگی و مغناطش اشباع به‌ترتیب برابر با 1750 اورستد و 12 واحد الکترومغناطیسی/گرم) به‌ترتیب 325 درجه سلسیوس و 24 ساعت است. عناصر افزودنی بور، آنتیموان و ژرمانیم در ترکیب مغناطیسی منگنز بیسموت، بر مغناطش اشباع تاثیر منفی دارد و مغناطش اشباع را از 12 واحد الکترومغناطیسی/گرم در ترکیب بی‌افزودنی به حدود 0/7 واحد الکترومغناطیسی/گرم در نمونه با افزودنی بور کاهش داد و سرانجام این عناصر موجب کاهش ویژگی‌های مغناطیسی ترکیب‌های مورد بررسی به کمتر از ویژگی‌های نمونه فاقد عناصر آلیاژی شد.
کلیدواژگان: آهنربای دایمی، منگنز- بیسموت، ویژگی های مغناطیسی، افزودنی ها
-
Pages 1-15The purpose of this study was to improve the erosion behavior of Inconel 625 alloy by plasma transferred arc-deposited stellite6/B4C composite cladding. For this purpose, 5 wt.% of boron carbide was added to the stellite6 clad. Phase analysis and microstructure evaluation were conducted by Optical Microscope, Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), and Energy-dispersive Spectroscopy (EDS). Solid particle erosion tests with silica particles at 30˚ and 90˚ impact angles were performed to study the erosion behavior. Eroded surfaces were observed by SEM. Investigations showed that the addition of boron carbide particles caused finer microstructure in composite cladding. Moreover, hardness increased with adding boron carbide. Maximum erosion resistance was achieved at 30˚ impact angle. The weight loss of composite cladding were 20 % and 33 % compared to those obtained in Inconel 625 substrate and stellite6 cladding, respectively. The weight loss of the claddings and substrate showed negligible difference at 90˚ impact angle. The dominant mechanism of erosion for composite cladding at 30˚ impact angle was suggested to be cutting and detachment of reinforcing particles. Crater formation was found the predominant mechanism of erosion at 90˚ impact angle.Keywords: Stellite6, PTA, B4C, Solid Particle Erosion, Inconel 625
-
Pages 17-36
In this research, the effect of hydrogen peroxide (H2O2) and benzoyl peroxide (BPO) on the structural properties, porosity, active pores, and surface area of the MOF-5 (Zn4O(BDC)3) metal-organic framework was studied. For this purpose, the metal-organic framework was synthesized by direct mixing and the molar ratios of the precursors to the ligand were modified to minimize the stoichiometric calculation error as well as the washing process to improve the properties of the synthesized MOF-5. In order to characterize the synthesized compounds and to investigate the effect of peroxides and washing process on the properties of the samples, X-ray diffraction (XRD), fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR), and thermogravimetric/Differential scanning calorimetry (TG-DSC) analysis were performed. Structure, pore volume (1.212 cm3/g), and specific surface area (2307 m2/g) were compared to the sample synthesized with H2O2. DM-P-03 was selected as the optimal sample and prepared for thermal stability. According to TG-DSC analysis, the remaining zinc compounds in the sample were checked and the thermal stability of MOF-5 structure was confirmed up to 470°C.
Keywords: Metal-organic framework, MOF-5, Direct mixing, Peroxide, Washing process, Surface area -
Pages 37-50Water pollution is one of the big problems of human societies, and the need to find new ways to remove these pollutants has been given much attention in recent years. One of the methods is the use of photocatalysts. In this research, TiO2 and TiO2-CdO nanoparticles were prepared by a sol-gel method as nano photocatalysts. The produced samples have been used to degrade methylene blue under UV light. To characterize the prepared samples, X-ray Diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), X-ray Energy Diffraction Spectroscopy (EDS), and Ultraviolet-Visible Spectroscopy (UV-Vis) were used. Microstructural results revealed nanoparticles with dimensions of 18 to 32 nm. XRD results showed that the main phase formed was the anatase. TiO2-4 wt.% CdO nanocomposite showed more photocatalytic activity compared to pure TiO2. Also, the effect of pH, irradiation time, and amount of powder on photocatalytic activity was investigated. The results showed that at pH=9, time of 75 min, and using 0.02 g TiO2-4 wt.% CdO photocatalyst, the maximum photocatalytic activity of about 92 % was obtained.Keywords: Photocatalyst, nanocomposite, TiO2-CdO, Sol-gel
-
Pages 51-65In this study, mechanically milled (MM) Al-24TiO2-20B2O3 powder in molten Al7075 matrix was used in order to fabricate in-situ TiB2 and Al2O3 reinforcements in Al7075 matrix. Differential thermal analysis (DTA) examination was adopted to find reaction temperature between milled Al, TiO2, and B2O3 powders. X-Ray Diffraction (XRD) patterns showed the existence of TiB2 and Al2O3 peaks (750 °C at Ar atmosphere) in MM powder. Scanning Electron Microscopy (SEM) results revealed the uniform distribution of TiO2 and B2O3 particles in the aluminum matrix. 6 wt.% MM powder was added to molten Al7075 at 750 °C. The molten Al7075/TiB2-Al2O3 composite was poured in copper mold. The stir casted composites were hot extruded at 465 °C with extrusion ratio of 6:1 and ram speed of 5 mm/s. The microstructures (optical microscopy and TEM) and mechanical properties (hardness and tensile testing) of samples were evaluated. TEM results showed that in-situ TiB2 nanoparticles were formed. The tensile strength of extruded Al7075/TiB2-Al2O3 composite was reached the value of 496 MPa. This result was around four times greater than that of the as cast Al7075 alloy.Keywords: Mechanical mill, In-situ, Al7075, TiB2-Al2O3 hybrid composite, Stir cast, Extrusion, Tensile strength
-
Pages 67-109
Nowadays, the industrialization of societies and the improvement of the quality of life are associated with issues such as air pollution and environmental pollution. Hence, gas sensors are widely used to detect toxic and hazardous gases and vapors in various applications. Among the different gas sensors, resistive gas sensors based on semiconducting metal oxides, its work is based on changes in sensor resistance in the presence of the target gas, are among the most popular types of gas sensors. These sensors have high sensing response, short response and recovery time, high physical and chemical stability and low price. In this review article, resistive gas sensors based on semiconducting metal oxides are discussed. Various aspects of fabrication, gas sensing mechanism, strategies of improving sensing properties, and methods of reducing energy consumption in these sensors are explained. This article is organized and written in such a way as to provide the basic concepts for those interested in entering this field.
Keywords: gas sensor, Gas sensing mechanism, Metal oxide, semiconductor, Toxic gas -
Pages 111-125
The goal of this study was the investigation of the structural and magnetic characteristics of MnBi permanent magnets. In this regard, the mechanical milling and annealing processes were used for the synthesis of Mn45Bi50M5 (M= Sb, Ge, B) samples. Based on the results, the best annealing temperature and time for the formation of the highest value of MnBi ferromagnetic phase with optimum magnetic properties (Hc=1750 Oe and Ms= 12 emu/g) were recognized at 325 oC and 24 h, respectively. B, Ge, and Sb elements had a distractive effect on the stabilization of the MnBi ferromagnetic phase. Consequently, the samples containing B, Ge, and Sb showed lower magnetic characteristics in comparison with the Mn50Bi50 stoichiometric sample.
Keywords: MnBi Permanent Magnet, Magnetic Properties, Additives
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.