فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 8 (1388)
  • پیاپی 8 (1388)
  • تاریخ انتشار: 1388/12/01
  • تعداد عناوین: 9
|
  • فرخ طاهرخانی، فرزاد محبوبی صفحه 1
    این مقاله به تاثیر مشخصه های سطحی نیتروژندهی پلاسماییبه روش توری فعال بر فولاد کم آلیاژ 6580/1DIN میپردازد. در این پژوهش عملیات نیتروژندهیدر دماهای520، 550 و580 درجه سانتیگراد و ترکیب گاز نیتروژن و هیدروژن (2H/2N) با نسبتهای:3 و 3:1در زمان ثابت عملیات به مدت 5 ساعت انجام شد. کلیه نمونه های عملیات شده به کمک آزمایشهای متالوگرافی، XRD، ریز سختی سنجی و SEM مورد بررسی قرار گرفتند. آنالیز تفرق پرتو ایکس تشکیل فازهای –Fe4N و –Fe2-3N را طی فرآیند نیتروژندهی نشان داد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که ضخامت لایه ترکیبی با افزایش دما و درصد نیتروژن در ترکیب گاز ورودی زیاد میشود. همچنین افزایش اندازه قطر سوراخ توری در حالت استفاده از درپوش مشبک، تاثیری روی ضخامت لایه ترکیبی ندارد و در حالت استفاده از درپوش ساده و در دمای ثابت، موجب افزایش ضخامت لایه ترکیبی میشود. نتایج ریزسختی سنجی بیانگر افزایش سختی سطح با افزایش دما و همچنین درصد گاز نیتروژن در ترکیب گاز ورودی است. همچنین مشخص گردید که مقادیر سختی سطحی بدست آمده در حالت استفاده از درپوش مشبک بیشتر از حالت استفاده از درپوش ساده است.
    کلیدواژگان: نیتروژندهیپلاسمایی، روش توری فعال، فولادکم آلیاژ، سخت کاری سطحی
  • سید رحمان حسینی، فخرالدین اشرفی زاده، احمد کرمانپور صفحه 13
    توزیع غلظت نیتروژن در فرآیند نیتروژندهی آهن خالص با بهرهگیری از حل معادلات حاکم بر شرایط مساله و تحلیل آنها محاسبه شده است. به این منظور، با لحاظ نمودن دو لایه ترکیبی شامل نیترید اپسیلن (ε) و گاماپرایم (γ) در سطح آهن و یک ناحیه نفوذی، سیستم دوتایی آهن- نیتروژن از حدود 11درصد وزنی نیتروژن (در سطح) تا 100درصد آهن (در عمق زیرلایه) و در محدوده دماهای کمتر از oC590 به عنوان شرایط حاکم بر مساله در نظر گرفته شده است. حل قانون دوم فیک در هر یک از فازهای نیترید اپسیلن، نیترید گاماپرایم و ناحیه نفوذی آلفا (α) انجام گرفته و با در نظر گرفتن شرایط مرزی در یک سیستم نیمهبینهایت، معادلات توزیع غلظت نیتروژن بر حسب مسافت نفوذ، دما و زمان از خارجی ترین لایه سطحی تا عمق زیرلایه بدست آمده است. نتایج حاصل از مدلسازی حاضر که با ترسیم مدلهای تحلیلی حاصل شده است، با نتایج تجربی موجود در منابع علمی مقایسه و صحت مدلهای ریاضی ارایهشده در این پژوهش برای توزیع غلظت نیتروژن مورد تایید قرار گرفته است. نتایج حاصل از این مدلها نشان میدهد که با افزایش دمای نیتروژندهی از oC500 به oC580، حداکثر غلظت نیتروژن در فصل مشترک α/''γ افزایش شدیدی مییابد، غلظت نیتروژن توزیع شده در عمق فاز α زیادتر می شود و عمق نفوذ نیتروژن در زیرلایه افزایش مییابد. همچنین در هر دمای ثابت، اثر زمان نیتروژندهی تا حدود 10 ساعت قابل ملاحظه بوده و افزایش زمان نیتروژندهی بیش از 10 ساعت تاثیر شدیدی بر نحوه توزیع غلظت نیتروژن ندارد.
    کلیدواژگان: مدلسازی تحلیلی، نیتروژندهی آهن، نفوذ نیتروژن، توزیع نیتروژن، لایه ترکیبی، ناحیه نفوذی
  • رسول اژئیان، سید محمد حسن فیض، سید علی شیخ الاسلامی، سید امیر محسن فرقی صفحه 25
    ساختار لایه ای گیرنده نوری مورد بررسی در این مقاله به صورت SL(Al) /BL(Polyamide) /CGL(TiOPc) /CTL(Oxadiazole)/ITO /Glass است. روش لایه نشانی مورد استفاده برای ساخت این گیرنده نوری، رسوب فیزیکی بخار می باشد. از ماده نانوساختار فتالوسیانین اکسید تیتانیوم (TiOPc) با اندازه متوسط ذرات حدود 25 نانومتر به عنوان ماده تولید کننده حامل بار، استفاده شده است. رفتار نمونه تحت طیف نگاری مرئی- فرابنفش بررسی شد و مشخص شد که نمونه در طول موج های 282، 402، 578 و 762 نانومتر قله جذبی دارد و در محدوده طول موج های 578-402 نانومتر بیش از 90 درصد نور را عبور می دهد. با رسم منحنی تخلیه الکتریکی تاریکی و روشنایی نمونه، کاف پتانسیلی حدود 43/23 ولت با ولتاژ اولیه 35 ولت، معادل 67% تضاد تصویر، در 345 میلی ثانیه به دست آمد.
    کلیدواژگان: گیرنده نوری، قله جذبی، منحنی تخلیه الکتریکی تاریکی و روشنایی
  • رسول اژئیان، مهدی چرخچی محمدیه، سید محمد حسن فیض صفحه 31
    در این کار شکل هندسی داینود ها و نحوه اسقرار آنها در یک چند برابر کننده الکترون با استفاده از نقش کانونی کنندگی میدان های الکتروستاتیکی برای الکترون ها مورد بررسی قرار گرفت. از آن جایی که جنس داینود ها بخصوص تابع کار سطح گسیلنده آن در افزایش تعداد الکترونهای برگشتی از هر داینود موثر است، لذا داینود های فرم داده شده از آلومینیوم سخت را با لایه نازکی از MgO بخاطر تابع کار نسبتا پایین آن درخلاء حدود پوشش دادیم. لایه نشانی به چند روش، که در متن گزارش شده است، انجام پذیرفت. ابتدا برای تعیین ضریب جذب سطح داینود نسبت جریان الکتریکی خروجی از هر داینود به جریان الکتریکی ورودی به آن را، بدون اعمال پتانسیل به آنها، به دست آورده و از یک کم کرده و حاصل را برحسب ولتاژ استخراج کننده رسم کردیم. با استفاده از این نمودار ضریب جذب معادل 134/0محاسبه شد. با رسم نمودار نسبت جریان خروجی از هر داینود به جریان وروردی به همان داینود بر حسب اختلاف پتانسیل استخراج کننده ضریب تکثیر 7/3 برای این داینود ها با پوشش MgO بدست آمد.
    کلیدواژگان: چند برابر کننده الکترون، داینود، ضریب جذب، ضریب تکثیر، لایه نازک
  • علی بهاری، سیده مژده فدایی صفحه 41
    ترانزیستورهای اثرمیدانی یکی از مهم ترین قسمت های مدارهای مجتمع می باشند. در ساختار این نوع ترانزیستورها، الکترود فلزی بر روی لایه ای از اکسید سیلیکون قرار گرفته است و زیرلایه نیز از جنس سیلیکون اختیار شده است. ما عنصر نقره را به عنوان الکترود اختیار نمودیم و با استفاده از طیف های گرفته شده از تکنیک تابش های سینکروترونی که تکنیک حساس به سطح است تلاش کردیم تا بینیم که آیا می توان از نانوساختار نقره در تماس با فیلم اکسید بدین منظور استفاده کرد یا نه. علاوه بر آن تاثیر میدان های الکتریکی عبوری از آن را نیز بررسی کردیم. تغییرات موضعی در نشان می دهد که فیلم تشکیل شده بر زیر لایه ی سیلیکونی تمام سطح آن را پوشش می دهد به طوری که شاهد فیلم یکنواختی هستیم و هم چنین میدان ضعیف الکتریکی در فیلم های نازک تر اکسید (کمتر از 2) نسبت به فیلم ضخیم تر آن به دست آمده است.
    کلیدواژگان: فیلم نازک، اکسیدسیلیکون، فیلم نقره، تابش سینکروترونی
  • مارال احمدپور سامانی، مرتضی شمعانیان، احمد ساعتچی صفحه 49
    در این مقاله به بررسی ساختار میکروسکوپی، فازشناسی و پروفیل سختی روکش حاصل از سیمجوش پایه کبالت از نوع استلایت 6 بر سطح فولاد زنگنزن مارتنزیتی 410 بدون لایه میانی و در حضور لایه میانی فولاد زنگنزن آستنیتی 309پرداخته شده است. روکشکاری به روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (GTAW) انجام شد. نمونه ها توسط آزمونهای متالوگرافی نوری، الکترونی، پراش پرتو ایکس، طیفسنجی انرژی(EDS) و سختی سنجی مورد بررسی قرار گرفتند. یافته های پژوهشی نشان داد که در سطح نمونه ها ساختار متشکل از کاربیدها در محلول جامد غنی از کبالت با ساختار دندریتی است. رشد دندریتها در پوشش بصورت اپیتکسیال میباشد. کربن از استلایت مذاب در طول مرزدانه های آستنیت به فولاد زنگنزن آستنیتی نفوذ کرده و در فصلمشترک لایه میانی و پوشش ذرات کاربیدی تشکیل یافته است. رقت آهن در روکش باعث کاهش سختی، مقاومت به سایش و خوردگی می شود، در اثر اعمال لایه میانی رقت آهن در پوشش کاهش یافته است و سختی افزایش مییابد.
    کلیدواژگان: استلایت، ریز ساختار، فولاد زنگ نزن مارتنزیتی، جوشکاری قوسی تنگستن، گاز(GTAW)، لایه میانی، رقت
  • سکینه مینائی فرد و رضا ثابت داریانی صفحه 59
    هدف از این مقاله وارد کردن اصلاحاتی به مدل انبوهش پخش محدود می باشد که بتواند اثرات نوع آلایش و چگالی جریان را درشکل ساختارهای بدست آمده طی رشد سیلیکان متخلخل شبیه سازی کند. برای تاثیر نوع آلایش، ضریب چسبندگی و برای تاثیر چگالی جریان، پارامتر میدان متوسط را به مدل انبوهش پخش محدود اعمال کردیم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که پارامتر ضریب چسبندگی در کنترل ضخامت خلل موثر است در حالیکه پارامتر میدان متوسط ویژگی درختی یا میله ای بودن خلل را کنترل می کند. نتایج آن بر روی شبیه سازی رشد سیلیکان متخلخل، نشان داد اصلاحات اعمال شده با تاثیر این دو پارامتردر شکل ساختارهای شبیه سازی شده با نتایج نمونه های تجربی بدست آمده توافق و سازگاری دارند.
    کلیدواژگان: سیلیکان متخلخل، انبوهش پخش محدود، شبیه سازی، ضریب چسبندگی، میدان متوسط
  • کریم زنگنه مدار، فخرالدین اشرفی زاده، سید محمود منیرواقفی صفحه 69
    در این مقاله با استفاده از داده های آزمایشگاهی، یک رابطه ریاضی برای تعیین چقرمگی شکست پوشش های نیکل-فسفر بر حسب ضخامت آنها ارایه شده است. برای این منظور ابتدا پوشش هایی از نیکل-فسفر با ضخامت مختلف بر سطح زیرلایه فولادی اعمال شده و سپس تحت عملیات حرارتی در اتمسفر خنثی به مدت 1 ساعت در دمای oC 400 قرار گرفتند. از طریق روش فرو رونده ویکرز (Vickers Indentation) چقرمگی شکست پوشش ها MPa√m 3-1 تعیین گردید. همچنین مشخص شد که پوشش های ضخیم در مقایسه با پوشش های نازک، از چقرمگی شکست کمتری برخوردار می باشند. روابط چقرمگی شکست به صورت توابع مختلفی از ضخامت، استخراج و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. همچنین میزان میانگین مربعات خطای نسبی (Mean Square Relative Error) برای روابط و مدل های نهایی محاسبه شد. نتایج بررسی تغییرات چقرمگی شکست بر حسب ضخامت پوشش نشان می دهد که بین داده های حاصل از مدل Kc=f(t،t2) و داده های آزمایشگاهی، سازگاری بسیار خوب و کمترین میزان خطا وجود دارد.
    کلیدواژگان: رابطه ریاضی، الکترولس نیکل، ضخامت پوشش، چقرمگی شکست، فرو رونده ویکرز
  • ندا رحمانی نسب، محمد امیری شهبازی، سعید باغشاهی، اکبر زنده نام، مرتضی منصور صفحه 79
    در این پژوهش آینه های خورشیدی با نشاندن یک لایه نازک نقره بر روی شیشه سفید ساخته شده است.در این رابطه به منظور چسبندگی مناسب لایه نقره به شیشه از لایه واسط اکسید ایندیم قلع استفاده شد. در این رابطه برای انباشت لایه های نقره از روش کند و پاش مغناطیسی DC استفاده شده و مشخصات لایه ها توسط روش اسپکتروفتومتری، RBS وXRD مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشها نشان دادند که افزایش ضخامت لایهITO، دمای زیر لایه وکاهش اندازه دانه نقره باعث کاهش بازتابش شد. میزان بازتابش مادون قرمز با افزایش ضخامت لایه Ag افزایش یافت.
    کلیدواژگان: آیینه خورشیدی، نانولایه نقره، بازتابش مادون قرمز، کندوپاش مغناطیسی
|
  • Farokh Taherkhani, Farzad Mahboubi Page 1
    This paper considers the effects of plasma nitriding parameters including screen hole size, top lid type (screen or iron plate), temperature and composition of the treatment gas, on the surface properties of DIN 1.6580 low-alloy steel. Nitriding was carried out at 520, 550 and 580°C for 5 hr in the gas mixture of (N2/H2); 3:1 and 1:3. The properties of nitrided specimens were assessed using metallographic techniques, XRD, Micro-hardness measurements, and SEM. X-ray diffraction analysis confirmed the formation of and during the nitriding process. The findings show that the thickness of the compound layer increases with the increase in the treatment temperature and nitrogen percentage in the gas mixture moreover increase in the screen hole size has no effect on the compound layer thickness in the screen top lid condition but that an increase in the screen hole size at the same temperature results in an increase in the thickness of the compound layer in the iron plate top lid condition. The results of micro-hardness measurements indicate that surface hardness increases with the increase in the temperature and nitrogen volume in the treatment gas. It was also found that hardness values obtained using screen top lid are relatively greater than those obtained using iron plate top lid.
    Keywords: Plasma nitriding, Active screen method (ASPN), Low alloy steel, Surface hardening
  • Seid Rahman Hoseini, Fakhredin Ashrsfizadeh, Ahmad Kermanpoor Page 13
    In this research nitrogen concentration depth profile in the nitriding process of pure iron has been analytically modelled. The compound region was considered as two separated layers including epsilon (ε) and gamma prime (γ') nitrides over an alpha (α) diffusion zone. The analytical model was constructed based on the binary Fe-N phase diagram system below 590oC and up to 11 wt% nitrogen. Considering relevant initial and boundary conditions, the Fick's second diffusion law was applied for three separated ε, γ' and α zones in a semi-infinite domain. Nitrogen depth profile equations were obtained related to nitriding temperature, time and diffusion distance from the surface. The modelling results were compared with the experimental data from literature and a good agreement was confirmed. Application of the present models indicated that increasing nitriding temperature from 500 to 580oC leads to increasing the maximum nitrogen concentration at the γ'/α interface, higher nitrogen distribution in α diffusion zone and deeper nitrogen diffusion in the substrate. At a certain nitriding temperature, increasing nitriding time up to 10h has a significant effect on the nitrogen distribution, but longer periods have no considerable influence.
    Keywords: Analytical modeling, Iron nitriding, Nitrogen diffusion, Nitrogen distribution, Compound layer, Diffusion zone
  • Rasoul Ajeian, Mehdi Charkhchi Mohammadieh, Seid Mohammad Hasan Feiz Page 25
    In this work the shape and arrangement of dynodes were studied in an electron multiplier tube using the focusing role of electrostatic fields. Since the kind and particularly the work function of the emitting surface of dynode is effective in the number of out coming electrons, therefore dynodes made from curved pieces of hard aluminum were coated with a thin layer of MgO for its low work function in pressure of 10-6 torr. As it will be explained later vacuum coating was performed in several methods. In the absence of applied voltage the ratio of out coming electron current to incident electron current of each dynode was obtained, then one minus each ratio number was plotted against the extractor voltage. Using this diagram the absorption coefficient was found to be equal to 0.134. The ratio of out coming electron current to incident electron current of each dynode was plotted, from these diagrams the multiplication factor of dynodes coated with MgO was found to be equal to 3.7
    Keywords: Electron multiplier, Dynode, Absortption coefficient, Emission coefficient, Thin layer
  • Rasoul Ajeian, Seid Mohammad Hasan Feiz, Sied Ali Shaikholeslami, Seid Amir Mohsen Farghi Page 31
    The sample used in the photo/dark measurement was fabricated in the sandwich Al/Polyamide/TiOPc/Oxadiazole/ITO/Glass. Nanostructure Titanium Oxide Phthalocyanine with the average particle size about 25 nm (TiOPc) is used as Charge Generation Material (CGM). Photoreceptor absorption spectra shows that there are some peaks at wavelengths 282,402,578 and 762 nm and there is no absorption in the region of 402-578 nm. Photo/dark induced discharge curve shows 67% contrast is achieved at 345 ms.
    Keywords: Charge generation material, Photo, dark induced discharge curve, Photoreceptor
  • Ali Bahari, Seideh Mojdeh Fadai Page 41
    Field effect transistor is of importance in the integrated circuit. The metal electrode is on a silicon dioxide layer and is grown on a silicon substrate. We used silver as the electrode. The structural properties of a single silver layer on top of the silicon oxide film has been studied using synchrotron radiation, sensitive to changes in a chemical environment, permits high resolution photoelectron spectroscopy of nano thickness silver film on top of oxide. The local variations of the demonstrated a good uniformity of coverage oxide film and the weaker electrical field across the thinner oxide film (< 2 nm) respect to thicker oxide film.
    Keywords: Thin film, Silicon oxide, Silver film, Synchrotron radiation
  • Maral Ahmadpour, Morteza Shamanian, Ahmad Saatchi Page 49
    In this paper microstructure, phase formation and Vickers hardness profile of the hardfaced layer, Co-based alloys (Stellite-6) filler metal on 410 martensitic stainless steel specimens with 309austenitic stainless steel interlayer were investigated. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) cladding was carried out for deposition. The specimens were investigated by an X-ray diffractometer, energy dispersion spectroscopy (EDS), scanning electron microscopy (SEM) and hardness test. According to the analyzed results, the microstructure of the clad layer consists of eutectic structure, and undissolved carbides dispersed in the matrix of the Co-based alloy with dendritic structure.The dendrites have epitaxial growth. Diffusion of carbon from the liquid Stellite to the austenitic stainless steel took place along grain boundaries resulting in the formation of chromium carbide “arms” that penetrated along the austenite grain boundaries in the interfacial region. The dilution of the clad layer by Fe from the substrate decreases hardness, wear and corrosion resistance. The interlayer resulted in a decrease in the dilution of Fe and increase in hardness
    Keywords: Stellite 6, Microstructure, Martensitic stainless steel, Gas tungsten arc welding, Interlayer, Dilution
  • Sakineh Minaeifard, Reza Sabet Dariani Page 59
    In this paper we improve the limited diffusion aggregation model to study and simulate effects of doping type and current density on the structure of porous silicon.For doping type effects, sticking coefficient and for current density effect, a mean field parameter was applied to the limited diffusion aggregation model. The results of our simulasion show that sticking coefficient influences pore thickness, while mean field parameter controls the tree or rod characteristic, of pores. These theoretical findings are in agreement with experimental abservations.
    Keywords: Porous silicon, Limited diffusion aggregation, Simulation, Sticking coefficient, Mean field
  • Karim Zangeneh Madar, Fakhredin Ashrafizadeh, Seid Mahmoud Monir Vaghefi Page 69
    In this paper, a mathematical relation is presented to determine fracture toughness of Ni-P coatings related to its thickness on the basis of experimental data. For this purpose, Ni-P coatings with various thickness were deposited on the steel substrate and then heat treated for 1 hr in 400 oC. Fracture toughness of the coatings was estimated 1-3 MPa√m by Vickers indentation method. It was found that thick coatings have lower Kc compared to thin ones. Fracture toughness relations (models) were analysed as different functions. Mean square relative error (MSRE) was calculated for final (models). The results showed less MSRE as well as good agreement between model I (Kc=f(t,t2)) and the experimental data
    Keywords: Mathematical relation, Nickel electroless, Coating thickness, Fracture toughness, Vickers indentation
  • Neda Rahmani Nasab, Mohammad Amiri Shahbazi, Saeed Baghshahi, Akbar Zandeh Nam, Morteza Tamizifar Page 79
    In this resead solar mirrors were made from silver nano layers on a white glass substrate. In this regard the DC magnetron sputtering was used for diposition of silver. ITO layers were used to enhance the adhesion of the main layer. The layers were characterized by spectrophotometery, RBS and XRD. It was observed that IR reflection was enhanced with the increase in Ag thickness. However increase in ITO layer and substrate temperature, and decrease in grain size, decreased the IR reflection.
    Keywords: Solar mirror, Nano, silver layer, Infrared reflection, Magnetron sputtering