فهرست مطالب

مواد نوین - پیاپی 1 (پاییز 1389)

مجله مواد نوین
پیاپی 1 (پاییز 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/09/13
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مانی منتظری، چنگیز دهقانیان، مهدی شکوه فر، علی برادران گورانی صفحه 1
    پوشش های بیوسرامیکی حاوی تیتانیای متخلخل در کنار سطح پوشیده از هیدروکسی آپاتیت باعث افزایش چشم گیر مقاومت به خوردگی و زیست سازگاری آلیاژهای تیتانیم می شود. در این پژوهش ابتدا از فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) در زمان ها و ولتاژهای گوناگون جهت ایجاد تیتانیای حاوی کلسیم و فسفر روی آلیاژ Ti-6Al-4V استفاده شد. سپس نمونه ی بهینه، در زمان های گوناگون مورد عملیات گرمابی قرار گرفت، تا کریستال های هیدروکسی آپاتیت در تخلخل های تیتانیا جوانه زند. ریخت شناسی و سطح مقطع پوشش ها به وسیله ی میکروسکوپی الکترونی روبشی، ترکیب شیمیایی به وسیله ی تجزیه ی پراش پرتو ایکس، پستی و بلندی به وسیله ی میکروسکوپی نیروی اتمی و سختی به وسیله ی نانوسختی سنجی تعیین شدند. هم چنین، رفتار خوردگی پوشش ها به وسیله ی آزمایش های پلاریزاسیون و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی ها نشان دادند که عملیات گرمابی روی نمونه ی بهینه، به تشکیل فاز کریستالی هیدروکسی آپاتیت روی تخلخل های تیتانیا منجر می-شود. کریستال های ایجاد شده دارای شکل کلوخه ای و ابعاد نانومتری هستند. هم چنین، پوشش های ایجاد شده مقاومت به خوردگی زیرلایه ی تیتانیمی را در محیط شبیه سازی شده بدن به مقدار شایان توجهی افزایش می دهند.
    کلیدواژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، عملیات گرمابی، Ti، 6Al، 4V، هیدروکسی آپاتیت، خواص خوردگی
  • حجت الله امرایی، احد صمدی، اکبر وجد صفحه 11
    یکی از روش های ایجاد ناهمگنی هدفمند در ریزساختار مواد، روش ریخته گری گریز از مرکز است که در آن نیروی گریز از مرکز منجر به توزیع درجه بندی شده ای از فازهای ریزساختاری در حین ریخته گری و انجماد می شود. بر این اساس، در این پژوهش با آماده سازی مذاب هیپویوتکتیک با ترکیب Al-11 wt.% Mg2Si و ریخته گری گریز از مرکز آن، استوانه هایی با شیب ترکیبی و فازی، در راستای شعاعی ریخته گری شدند. با بررسی ریزساختار استوانه های ریختگی در جهت شعاعی، دو لایه ی متمایز ریزساختاری به ترتیب با کسر حجمی بالای دانه های α-Al در سطوح خارجی و درصد بالای ریزساختار یوتکتیکی Al/Mg2Siدر سطوح داخلی قابل تشخیص بودند. در مرحله ی بعد، نمونه های ریخته شده در دمای ̊C530 به مدت 10 ساعت محلول سازی شده و پس از تبرید در آب، به مدت 8 ساعت در ̊C175پیرسازی شدند. بررسی ریزساختار نمونه ها نشان می دهد که عملیات حرارتی باعث تبدیل ذرات Mg2Si لایه ای موجود در ساختار یوتکتیکی سطوح داخلی به ساختار ریز شبه یوتکتیکی نقطه ای می شود. ساز و کار تشکیل چنین ساختار مرکب یوتکتیکی موضوعی است که در مقاله به آن پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: مواد هدفمند، آلیاژ هیپویوتکتیک Al، 11 Wt، %Mg2Si، ریخته گری گریز از مرکز، ریزساختار درجه بندی شده
  • حامد ثابت*، شهرام خیر اندیش، شمس آلدین میر دامادی، مسعود گودرزی صفحه 19

    در این پژوهش، آلیاژهایی متفاوت با مقدار ثابت نسبت، ولی مقادیر غلظت متفاوت کروم و کربن به روش جوشکاری GTAW روی فولاد ساده ی کربنی 1010 AISI ایجاد گردید. نتایج آزمون پراش پرتو X و متالوگرافی نوری و الکترونی مشخص کرد که ریزساختار نمونه ها متشکل از آستنیت و کاربید هستند. افزون بر این، مشخص شد که با افزایش کربن و کروم محتوی لایه های سخت، درصد حجمی کاربیدهای افرایش، درصد حجمی آستنیت کاهش و سختی سطحی افزایش می یابد. هم چنین، نتایج آزمون سایش مشخص نمود که با افزایش مقدار کروم و کربن در آلیاژهای هیپویوتکتیکی مقاومت به سایش افزایش می یابد. بررسی SEM سطوح ساییده شده ی نمونه ها مشخص نمود که ساز و کار سایش در نمونه های هیپویوتکتیکی از نوع شخم زنی در نمونه ی یوتکتیکی از نوع کندگی و در نمونه ی هایپریوتکتیکی از نوع ترک خوردن است.

    کلیدواژگان: Fe، Cr، C و، ترکیب شیمیایی، ریزساختار، مقاومت به سایش
  • امیررضا شیرانی، علی شکوه فر، محمدحسین عنایتی صفحه 29
    در این کار پژوهشی، ترکیبات Ni50Al50 و Ni25Cr25Al50 (at%) مورد آلیاژسازی مکانیکی قرار گرفتند. تغییرات ساختاری ذرات پودر در طول آلیاژسازی مکانیکی به وسیله ی آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی گردید. نتایج حاکی از تشکیل ترکیب بین فلزی نانوکریستال NiAl منظم از ترکیب Ni50Al50 پس از آلیاژسازی مکانیکی و ترکیب بین فلزی نانوکریستال NiCr)Al) از ترکیبNi25Cr25Al50 پس از آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی بود. ریخت شناسی و ریزساختار ذرات پودر با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشخصه یابی شدند. نتایج نشان داد در مراحل نخستین آلیاژسازی مکانیکی ساختار لایه ای ازNi، Cr و Al تشکیل شده که با ادامه ی فرایند آلیاژسازی، این ساختار به محصول نهایی تغییر فاز داد.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، ترکیب بین فلزی، مواد نانوساختار، CrNiAl
  • حمیدرضا عزت پور*، محسن حداد سبزوار، جلیل وحدتی خاکی، حسن حمیدی صفحه 39

    در این پژوهش، نانوکامپوزیت Cu-Cr/Al2O3 به روش مکانوشیمیایی و از مخلوط اولیه ی CuO، Al، Cu و Cr2O3 با درصدهای گوناگون و با استفاده از آسیاکاری پر انرژی تولید شد. اساس تولید این نانوکامپوزیت واکنش های احیایی بود. به گونه ای که در حین فرایند اکسیدهای کرم و مس به وسیله ی آلومینیوم احیاء شده و محصول نهایی یک کامپوزیت زمینه فلزی شامل محلول فوق اشباع کرم در مس به عنوان زمینه و اکسید آلومینیوم به عنوان فاز تقویت کننده بود. استفاده از مس فلزی اضافی در مخلوط اولیه به عنوان رقیق کننده، امکان کنترل دمای آدیاباتیک و نرخ واکنش را فراهم آورد. نتایج محاسبه ی پارامتر شبکه بر اساس داده های XRD نشان داد که این پارامتر برای مس در طول فرایند آسیاکاری تغییر نمود. این تغییرات در ثابت شبکه به پدیده ی حل شدن کرم و تشکیل محلول فوق اشباع کرم در مس مربوط بود. نتایج XRD هم چنین، نشان داد که با تغییر ترکیب اولیه ی مخلوط پودری و در نتیجه تغییر دمای آدیاباتیک در نمونه های مورد آزمایش، نرخ پیشرفت واکنش ها تغییر نمود. نتایج SEM نشان داد که در زمان های 30 تا 48 ساعت آسیاکاری، پدیده ی شکست ذرات (ریز شدن ذرات) بر جوش سطحی ذرات (پدیده ی اگلومره شدن ذرات) غالب بود. پس از 48 ساعت آسیاکاری، نانوکامپوزیتی حاوی ذرات با اندازه ی حدود 30 نانومتر بدست آمد.

    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، Cu، Cr، Al2O3، مکانوشیمی
  • مهدی کاظمی خالدی، احمد علی آماده، هادی مرادی صفحه 49
    در این پژوهش پوشش نانوکریستالی نیکل - کبالت از حمام واتس به وسیله ی جریان پالسی رسوب داده شد. پوشش دهی در چگالی جریان های 2 و 4 و 6 آمپر بر دسی متر مربع و در بسامدها و زمان های روشنایی متفاوت در حمام-های حاوی 5/0، 1 و 3 گرم بر لیتر ساخارین انجام شد. ریخت شناسی، تجزیه ی شیمیایی و کریستالوگرافی پوشش به ترتیب به وسیله ی میکروسکپ الکترونی روبشی و تجزیه ی EDS بررسی شد. نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل انجام شده در محلول 5/3 درصد کلرید سدیم نشان داد که با افزایش میزان کبالت پوشش در اندازه ی دانه ثابت، اگرچه پتانسیل خوردگی کمی به سمت مقادیر منفی تر متمایل شده، ولی شدت خوردگی کاهش یافت که این مسئله به دلیل فعال تر بودن کبالت نسبت به نیکل می باشد. نرخ خوردگی با کاهش اندازه ی دانه افزایش یافت و پتانسیل خوردگی با کاهش اندازه ی دانه به سمت مقادیر مثبت-تر میل نمود.
    کلیدواژگان: نیکل، کبالت، نرخ خوردگی، پتانسیل خوردگی، پوشش نانو ساختار، اندازه ی دانه
  • مینا ضرابیان، محمد علی فقیهی ثانی، عبدالرضا سیم چی صفحه 57
    در این پژوهش، نانوکامپوزیت NiO-YSZ جهت استفاده به عنوان لایه ی AFL آند SOFC به روش لایه نشانی الکتروفورتیک ساخته شد. برای این منظور، ابتدا سوسپانسیون حاوی ذرات NiO و YSZ با نسبت 50:50 و با غلظت gr/Lit10 درمحیط های غیر آبی متعددی تهیه شد. بررسی ها نشان داد که سوسپانسیون تهیه شده در ایزوپروپانول، با افزودن ید دارای بهترین شرایط برای انجام فرآیند الکتروفورتیک است. سپس این سوسپانسیون جهت لایه نشانی الکتروفورتیک در ولتاژ ثابت مورد استفاده قرار گرفت. اثر تغییر پارامترهای فیزیکی شامل میدان الکتریکی و زمان بر تغییر ترکیب کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. پس از آن، اثر تغییر ترکیب سوسپانسیون بر تغییر ترکیب کامپوزیت نشانده شده در صورت 1) کاربرد اکسید نیکل میکرومتری و 2) کاربرد همزمان اکسید نیکل نانومتری و میکرومتری مطالعه شد. نتایج هم چنین نشان داد که افزودن اکسید نیکل نانومتری به سوسپانسیون سبب افزایش درصد وزنی NiO در کامپوزیت می شود.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، لایه نشانی الکتروفورتیک، کامپوزیت، YSZ، _ NiO
  • هادی براتی، محمدرضا ابوطالبی، سعید شبستری صفحه 67
    در این پژوهش، ریزجدایش در انجماد جهت دار دندریتی با کاربرد شبیه سازی به وسیله ی روش میدان فازی و شبیه های تحلیلی موجود مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه ی نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی و حل معادله های تحلیلی نشان داد که در شرایط مورد بررسی، روابط تحلیلی مقادیری بیش از آن چه از راه شبیه سازی بدست آمده را پیش بینی کرده اند. این امر هم برای شرایط وجود نفوذ در جامد هم عدم وجود آن صادق بوده است. هم چنین، در محدوده ای از کسر جامد، نتایج شبیه سازی و شبیه های تحلیلی تطابق مناسبی دارند که با زیاد شدن کسر جامد اختلاف بین آن ها افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: ریزجدایش، انجماد دندریتی، روش میدان فازی، شبیه سازی
|
  • M. Montazeri, Ch. Dehghanian, M. Shokouhfar, A. Baradaran Goorani Page 1
    Titania porous bioceramic coating covered by hydroxyapatite causes the substrate to be more corrosion resistant and biocompatible. In this study, Ca and P contained titania was coated on Ti-6Al-4V alloy substrate by applying plasma electrolytic oxidation (PEO) with changing parameters such as time and voltages. After obtaining optimized sample, then it was treated hydrothermally at different time intervals until hydroxyapatite crystals were nucleated on titania porosities. Morphology and cross section, chemical composition, topography and hardness of the coating were investigated by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), Atomic force microscope (AFM) and nano indentation test, respectively. Also, the corrosion behaviors of the coating were studied by polarization and electrochemical impedance spectroscopy. According to the obtained results, hydrothermal treatment on optimized sample causes the formation of hydroxyapatite crystals in Titania porosities. These crystals are in nanometric dimensions and lumped shape. In addition, the coating on the substrate caused an increase in corrosion resistance of the sample in simulated body environment considerably.
  • H. Amraee, A. Samadi, A. Vajd Page 11
    Centrifugal casting as a high capable technique has been frequently used for production of high performance castings. In two decades its capabilities has been progressed towards the production of cast components with functionally graded microstructures. A controlled attribution of the centrifugal force in this technique can cause a desirable grading of the microstructures hence properties in different sections of the castings. In this research, functionally graded Al-wt.%MgSi hypoeutectic alloy with graded distribution of α-Al phase was cast as a cylindrical specimen using the centrifugal casting. During the solidification, the initially formed α-Al grains due to the higher density in compared with the remained melt, were segregated in the centrifugal force direction. The microstructural observations reveal two distinguished layers in radial direction of the cast cylinder: the outer layer with a higher volume fraction of α-Al grains and the inner one with the eutectic structure. To modify the cast structure hence mechanical properties, the cast sample was subjected under solution and ageing heat treatments. The microstructural observations of the heat treated sample shows no noticeable change in the cast graded microstructure; however the eutectic structure was distorted from laminar to a fine dot-like structure. This minor microstructural evolution is accompanied with an increase in hardness of different sections of the sample.
  • H. Sabet, Sh. Kheirandish, Sh. Mirdamadi, M. Goodarzi Page 19

    In this investigation different series of Fe-Cr-C hardfacing alloys with the constant ratio of were fabricated by GTAW on AISI 00 mild steel substrates. OES method was used for determining chemical composition of surface layers while OM, SEM, XRD were used for studying the microstructure and phases characteristics, hardness test (Vickers macro hardness method) was also used to determine hardness of surface layers. The metallographic examination and XRD results indicated that all specimens microstructure consisted of austenite and chromium-iron carbides, (Cr,Fe)7C, moreover by increasing of carbon and chromium content in hardface layers, the volume fraction of (Cr,Fe)7C increased while it caused to decreasing the austenite volume fraction and increasing hardness of the top surface layers. In addition wear Test result Shows that with increasing the chromium and carbon content in hypoeutectic alloys, the wear resistance increase, study of SEM of worn surface determined that wear mechanism of hypo eutectic alloys was micro ploughing, and in eutectic and hyper eutectic were microcutting and micro cracking.

  • A.R. Shirani-Bidabadi, A. Shokuhfar, M.H. Enayati Page 29
    In this study Ni50Al50 and Ni5Cr5Al50 were undergone mechanical alloying and heat treatment. The structural changes of powder particles during processes were studied by X-ray diffraction (XRD). It appeared that there are different phase transformations after both treatments: Ni50Al50 formed a nanocrystalline, orderly NiAl intermetallic compound; on the other hand (NiCr)Al intermetallic which itself was produced from Ni50Cr5Al5. The morphology and cross sectional area of the powder particles were characterized by scanning electron microscopy (SEM). The conclusion was that during initial stages of milling the layers of Cr, Ni, and Al are produced which subsequently are transformed into the final product upon further treatments.
  • H. R. Ezatpour, M. Haddad Sabzevar, J. Vahdati Khaki, H. Hamidi Page 39

    (Cu-Cr)-AlO nanocomposite with different contents of AlO has been successfully produced by using mechanochemical routs. This approach involves mechanical milling of Cu, Al, CuO and CrO in a high energy ball mill to produce (Cu-Cr)-AlO composite. Different amount of initial Cu contents has been used to control the adiabatic temperature, AlO particles size and AlO content in the final products. The results of micro structure analysis with scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) studies showed that in the early stage of ball milling particles agglomeration occurred and subsequently a solid solution of Cr in Cu, Cu (Cr), formed. In next step reaction between solute Al and CuO resulted in formation of fine AlO particles and fracture of particles caused particles refinement. The results of X-ray diffraction showed that AlO particles were very fine.

  • M. Kazemi Khaledi, A. A. Amadeh, H. Moradi Page 49
    In the present study, nanocrystalline Nickel-Cobalt coating was electrodeposited by pulse current from a Watts bath. Electrodeposition was carried out in the current densities of, 4, 6 A/dm at different frequencies and on-time periods in the baths containing of 0.5,, g/l saccharin. Morphology, analysis and crystallography of the coating were studied by means of SEM, EDS and XRD methods, respectively. The grain size of the coating was also calculated from XRD patterns using Scherrer equation. The results of polarization tests carried out in. 5% NaCl solution indicated that by increasing the cobalt content in the coating, although the corrosion potential slightly shifted to more negative values, but the corrosion rate decreased, which can be related to more activity of cobalt with respect to nickel. A decrease in grain size of the coating increased the corrosion rate and shifted the corrosion potential to more positive values.
  • M. Zarabian, A. Faghihi Sani, A. Simchi Page 57
    In the present work, the electrophoretic deposition (EPD) process was utillized to fabricate NiO-YSZ composite layer for SOFC anodes on stainless steel substrate. Various suspensions were examined and it was found that co-deposition of the composite layer could be performed more sucsessfully in isopropanol interms of the suspension stability and deposition quality. The EPD parameters were tailored by a trial-and-error-approach to obtain crack-free layers. The effect of applied dc voltage from 50 to 00 V and deposition time from 0 sec to 0 min on the deposition weight, thickness and composition was also studied. The results determined that the presence of nickel oxide nanoparticles in the suspension increases the NiO content of the deposit while improving the microscopic feature of deposition.
  • H. Barati, M. R. Aboutalebi, S. Shabestari Page 67
    In this research microsegregation in the dendritic directional solidification has been investigated using phase field simulation and some of analytical models. Comparison of the numerical and analytical results showed that in the investigation conditions, the analytical equations overestimated the phase field simulation results. It is found under both back diffusion and no back diffusion conditions. In a range of the solid fraction numerical and analytical results were comparable and difference between them was increased by increasing of the solid fraction.