نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 5 (تابستان 1387)

اکستروژن در کانال های زاویه دار همسان (ECAE) یک روش مؤثر جهت تولید مواد با دانه بندی بسیار ریز در حد چند صد نانومتر می باشد. در این تحقیق از قالب طرح سگال با کانال هایی تحت زاویه داخلی90 و انحنای بیرونی تیز، استفاده شد. کامپوزیت های لایه ای آلومینیم- مس–آلومینیم با ضخامت های مختلف لایه میانی طی هشت پاس مطابق مسیر Bc تحت فرآیند ECAE قرار گرفتند. این نوع از فرآیند اکستروژن باعث افزایش شدید تنش تسلیم لایه میانی تقریبا تا شش برابر و سپس افت خواص مکانیکی از پاس معینی گردید. لازم به ذکر است که به عنوان یک دستاورد جدید در فرآیند ECAE، با افزایش ضخامت لایه روکش آلومینیمی می توان حتی به ساختار ریزدانه هم محور حدود 100 نانومتر در لایه میانی دست یافت. در تحلیل نتایج از آزمایشات میکروسکپ نوری، الکترونی روبشی و عبوری، آنالیز پراش اشعه ایکس و گرماسنجی روبشی تفاضلی استفاده شده است.

در این تحقیق تاثیر درجه حرارت قالب و دمای ریخته گری بر خواص الکتروشیمیایی آند فداشونده Al-Zn-In مورد پژوهش قرار گرفته است. قالب در درجه حرارت های 25، 100، 200، 300، 400 و 500 درجه سانتیگراد آماده ریخته گری و نمونه ها در دماهای 670، 710، 750 و 830 درجه سانتیگراد ریخته گری شده و جهت انجام آزمایشات الکتروشیمیایی مهیا گردیدند. عملکرد خواص الکتروشیمیایی آندها مانند آزمایش های ظرفیت جریان، تعیین پتانسیل و پلاریزاسیون بررسی گردید و بهترین بازدهی (راندمان) با توجه به ظرفیت جریان بدست آمد. نتایج حاصله نشان داد که در زمینه تاثیر شرایط ریخته گری بر راندمان آندهای Al-Zn-In بهترین راندمان زمانی حاصل می شود که دمای قالب 400 درجه سانتیگراد و دمای ذوب ریزی 670 درجه سانتیگراد باشد. تحت این شرایط انحلال آندی (خوردگی و مصرف آند) نیز به صورت یکنواخت خواهد بود. مطالعه ساختار میکروسکوپی و ماکروسکوپی نمونه ها نیز نشان داد که توزیع فازها، اندازه و شکل دانه ها بر روی خواص آندها اثرگذار است. پایین بودن فوق گداز باعث افزایش سرعت سرد کردن و بیشتر شدن آهنگ انجماد شده و همراه با انتقال حرارت کم قالب، آندهایی با خواص الکتروشیمیایی مناسب تری ایجاد می کند.

هدف از پژوهش حاضر، سنتز و بررسی اثر محفظه پلیمری و زمان آسیاب کاری بر اندازه دانه های کریستالی، کرنش شبکه، درجه کریستاله شدن و مورفولوژی نانوذرات هیدروکسی آپاتیت می باشد. بدین منظور مواد واکنش دهنده بر طبق فرآیند آزمایشگاهی معین و با نسبت های مولی مشخص، در زمان های مختلف آسیاب کاری شدند. جهت شناسایی فازها و ارزیابی مشخصات ظاهری نمونه های تولید شده از روش های پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری (SEM/TEM) استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با استفاده از محفظه های پلیمری مقاوم به سایش و با استحکام بالا نیز مانند محفظه های فولادی امکان تولید نانوذرات هیدروکسی آپاتیت وجود دارد. از سوی دیگر نتایج حاصله حاکی از آن است که استفاده از این محفظه ها امکان تولید انبوه نانوذرات هیدروکسی آپاتیت را با مشخصات ساختاری مناسب فراهم می نماید. از آنجایی که نانوذرات هیدروکسی آپاتیت با مورفولوژی کروی نسبت به ذرات بی شکل همبندی مناسب تری با استخوان دارند و از ایجاد حساسیت در محیط فیزیولوژیک بدن جلوگیری می نمایند، بنابراین محصول به دست آمده از این فرآیند می تواند در کاربردهای پزشکی مورد توجه باشد.

تاثیر افزودن عناصر آلیاژی نیکل، مولیبدن، مس و کربن در فولاد کم آلیاژ تف جوشی شده در اتمسفر هیدروژنی به منظور بررسی تاثیرآنها بر روی دانسیته، سختی و خواص ریزساختاری مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مولیبدن از طریق پایدار سازی دانسیته باعث افزایش سختی نمونه ها می گردد. افزایش کربن تا حدود یک درصد موجب بهبود دانسیته و بالطبع افزایش سختی نمونه ها گردید. مس به عنوان عنصر اصلی آلیاژی در متالوژی پودر به دلیل تاثیر مستقیم آن در سخت کاری (از طریق سخت گردانی نفوذ رسوبی و سخت گردانی محلول جامد) مطرح است. همچنین مس به دلیل تشکیل فاز مایع و فعال سازی فرایند تف جوشی به دلیل نقطه ذوب پایین تر در قطعات افزوده می گردد. مولیبدن پایدار کننده فاز فریت بوده و نیکل پایدار کننده فاز آستنیت می باشد. آستنیت در نواحی با بالاترین مقادیر نیکل و مس تشکیل می شود. وجود مولیبدن در ساختار تشکیل مناطق بینیتی را افزایش می دهد. در مناطق با بالاترین درصد عناصر و به صورت کاملا پراکنده مارتنزیت نیز مشاهده گردید. با افزایش فازهای مارتنزیت و بینیت در ساختار افزایش سختی در نمونه ها مشاهده گردید.

در این تحقیق رسوب الکتریکی نانوکامپوزیت نیکل-کاربید تیتانیم از محلول واتس بررسی گردید. اثر پارامترهایی چون میزان دوران کاتد، اعمال امواج آلتراسونیک و همزدن مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر دانه بندی کاربید بر روی رسوب الکتروشیمیایی این نانوکامپوزیت مطالعه شد. کاربید تیتانیم با خلوص بالا با استفاده از روش سنتز احتراقی تولید و رسوب داده شد. مطالعه ترکیب و مورفولوژی کامپوزیت با استفاده از روش های تفرق اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. همچنین اندازه دانه ها از رابطه شرر و با استفاده از نرم افزار Xpert HighScoreمحاسبه شد. مشاهده شد که بهترین نتیجه از سوسپانسیون حاوی کاربیدهای تولید شده با سنتز احتراقی و روش همزدن مغناطیسی حاصل گردیده است.

فرآیندهای آلیاژسازی مکانیکی و آسیاکاری به طور موفقیت آمیزی برای سنتز مواد مختلفی از جمله ترکیبات بین فلزی تعادلی مانند Mg2Ni (دارای خواص بی نظیرجذب هیدروژن)، مورد استفاده قرار گرفته است. در تحقیق حاضر به بررسی اثر افزودن نیوبیوم بر روی خواص الکتروشیمیایی ترکیب بین فلزی بر پایه Mg2Ni پرداخته شده است. در این راستا از پودرهای عناصر Mg، Ni و Nb در یک محفظه فولادی تحت اتمسفر گاز آرگون به همراه گلوله های فولادی به قطر 20 میلیمتر استفاده شد. نسبت های وزنی گلوله به پودر 1/20 در مدت زمان های مختلفی آسیا گردیدند. بررسی ساختمان بلوری مخلوط پودری آسیا شده بیانگر این است که شروع تشکیل ساختمان بلوری ترکیب بین فلزی Mg2Ni طی عملیات آسیاکاری در نمونه (Mg1.75Nb0.25Ni) از زمان 5 ساعت و در نمونه (Mg2Ni) از زمان 15 ساعت می باشد. مشاهدات با میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری حاکی از آن است که ذرات Mg2Ni حاصل از فرایند آلیاژسازی مکانیکی چند بلوری بوده و متوسط اندازه نانو کریستال های حاصل با افزایش زمان آسیاکاری کاهش یافته است. بررسی میزان ظرفیت شارژ اولیه الکترودهای ساخته شده از محصولات آلیاژسازی مکانیکی حاکی از مقدار چشمگیر آن در خصوص محصول بیست ساعت کار آسیا با ترکیب سه تایی نیوبیم دار است. همچنین این الکترود میزان عمر تخلیه شارژ اولیه به مراتب بیشتری را نسبت به الکترودهای تهیه شده از محصولات دو تایی نشان داده است. از این رو جایگزین کردن نیوبیوم به جای منیزیم هم باعث تسریع سینتیک تشکیل ترکیب بین فلزی Mg2Ni و هم بهبود خواص الکتروشیمیایی می شود.

در این تحقیق با بررسی ماهیت و رفتار فیلم روئین تشکیل شده بر روی سطح تیتانیوم خالص تجارتی (CP Ti)، رفتار خوردگی تیتانیوم خالص تجارتی در محلول های شبیه سازی شده Ringer و PBS مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی ها در پتانسیل خوردگی (ECorr) و در زمان های مختلف انجام شد. با بررسی طیف های امپدانس توسط نرم افزار Zsimp3.2 مدار معادل فرآیند مشخص گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که فیلم روئین تشکیل شده در محلول شبیه سازی شدهRinger از فشردگی و یکنواختی بیشتری نسبت به محلول PBS برخوردار می باشد. فیلم روئین تشکیل شده در محلول شبیه سازی شده Ringer در پتانسیل خوردگی دارای مقاومت (Rp) بالاتر و ظرفیت خازنی (Cp) کمتر نسبت به محلول PBS می باشد. در فصل مشترک فیلم روئین و محلول های شبیه سازی شده، یک حالت دی الکتریک برقرار بوده که این حالت دی الکتریک در محلول Ringer بیشتر از محلول PBS می باشد. فیلم روئین تشکیل شده در محلول Ringer نسبت به محلول PBS در پتانسیل خوردگی از ضخامت بیشتر، سرعت رشد کمتر و دوام و پایداری بیشتری با گذشت زمان برخوردار می باشد.

نظر به اهمیت کنترل فرآیندهای تولید نانولوله های کربنی به عنوان یکی از فناوری های جدید در مهندسی مواد، در این مقاله با به کارگیری شبکه های عصبی مصنوعی، روند تغییرات مدول یانگ نانولوله های کربنی مورد پیش بینی قرار گرفته تا کارآمدی این شبکه ها در هوشمندسازی روش های تولید آنها گردد. لذا از مؤلفه های مؤثر بر مدول یانگ نانولوله کربنی با تاکید بر عوامل هندسی در معادلات مکانیک مولکولی برای آموزش شبکه عصبی غیرخطی استفاده شد و در نتیجه شبکه مطلوب با ساز وکار پس انتشار خطا، شامل یک لایه پنهانی با ده نورون، حاصل گردید. مقادیر پیش بینی شبکه عصبی با نتایج حاصل از آزمایش های عملی و محاسبه با سایر روش ها، تطابق بسیار خوبی داشت.