فهرست مطالب

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد - پیاپی 17 (تابستان 1390)
  • پیاپی 17 (تابستان 1390)
  • بهای روی جلد: 60,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1390/04/06
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مهدی یاری، مجید مجتهدزاده، عبدالله افشار صفحه 1
    امروزه پوشش های کربنی، برای کاربردهای تریبولوژیکی و سایش، الکترونیک، مواد زیستی و پیل های سوختی مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق که تلاش شده است خواص پوشش های کربنی لایه نشانی شده بر روی سطح فولاد زنگ نزن L316 با روش رسوب فیزیکی فاز بخار کندوپاش مگنترونی، مورد بررسی قرار بگیرد، به جز زمان لایه نشانی سایر پارامترهای لایه نشانی ثابت در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که پوشش-های کربنی ایجاد شده ساختار آمورف تا نانوبلوری دارند. با افزایش زمان لایه نشانی اندازه خوشه های گرافیتی در زمان های طولانی به دلیل پدیده چیدمان مجدد و برخورد ذرات پر انرژی کاهش می یابد. بر اساس مدل نواحی ساختاری (SZM) و تصاویر AFM ساختار پوشش های کربنی در ناحیه یک یا ستونی قرار دارد. همچنین با افزایش زمان لایه نشانی، مقاومت الکتریکی سطحی به شدت زیاد می شود که احتمالا ناشی از وجود تنش های ذاتی فشاری است که تحرک ناقل های الکتریکی را کاهش می دهد. تاثیر زمان لایه نشانی بر روی خواص خوردگی پوشش های کربنی کم و یا قابل چشم پوشی است.
    کلیدواژگان: پوشش کربنی آمورف، طیف سنجی رامان، چیدمان مجدد، مقاومت الکتریکی، خوردگی
  • ناهید حسن زاده نعمتی، سید خطیب الاسلام صدرنژاد، محمدتقی خراسانی صفحه 11

    اخیرا با توجه به روند رو به رشد استفاده از کامپوزیت های هوشمند NiTi/ پلیمر در کاربردهای صنعتی و پزشکی، بهبود استحکام چسبندگی در فصل مشترک دو جزء سازنده توجه محققین زیادی را به خود جلب نموده است. اصلاح شیمیایی سطح یکی از راه حل های پیشنهادی است که در پژوهش حاضر در مورد کامپوزیت NiTi/ سیلیکون بررسی شده است. نتایج آزمایش Pull-Out انجام شده بر نمونه ها نشان می دهد که استفاده از محلول های اسیدی و بازی 2O2H و NaOH می تواند اتصال بین زمینه پلیمری و نوارهای فلزی را به میزان 11% افزایش دهد. تصاویر SEM و آنالیز EDS گرفته شده از سطح آلیاژ نشان می دهد حضور لایه تیتانات سدیم عامل افزایش استحکام چسبندگی بوده است. ایجاد لایه اکسیدی روی سطح هم اثری مشابه دارد و موجب افزایش استحکام چسبندگی از 90/332 به 58/625 کیلو پاسکال شده است. افزایش زبری سطح و اصطکاک در فصل مشترک در اثر اصلاح شیمیایی سطح فلز می تواند در ساخت کامپوزیت های هوشمندNiTi/ سیلیکون برای استفاده در ماهیچه های مصنوعی مورد بهره برداری قرار بگیرد.

    کلیدواژگان: اصلاح شیمیایی سطح، کامپوزیت هوشمند، سیلیکون، آلیاژ نیکل، تیتانیم
  • فهیمه شجاعی پور، پروین عباچی، کاظم پورآذرنگ، امیرحسین مغنیان صفحه 19
    کامپوزیت های پایه مس تقویت شده با ذرات اکسید کروم به سبب هدایت الکتریکی و گرمایی مناسب و استحکام در دمای بالا، ماده مناسب برای کنتاکت های الکتریکی است. در این پژوهش، این کامپوزیت ها به روش آلیاژسازی مکانیکی و اکسیداسیون داخلی تهیه شده است. به منظور تخمین زمان و نسبت گلوله به پودر بهینه در آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودرهای مس و کروم و اطمینان از اکسیداسیون داخلی کروم پس از زینتر، آنالیز الگوی پراش پرتو X نمونه های پودری و بررسی مورفولوژی ذرات با میکروسکوپ الکترونی، به کار گرفته شد. با توجه به نتایج، خواص فیزیکی کامپوزیت مانند چگالی و مقاومت الکتریکی ویژه پس از اکسیداسیون داخلی، نسبت به محلول جامد مس- کروم تغییر می کند. بر اساس تست سایش پین بر روی دیسک1 با افزایش مسافت لغزش، کاهش حجم نمونه افزایش می یابد و از تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطوح سایش برمی آید که مکانیزم های غالب سایش، سایا، تورقی و اکسیداسیونی است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت مس، اکسید کروم، اکسیداسیون داخلی، مقاومت الکتریکی ویژه، آزمون سایش
  • التفات احمدی، مهدیه ملک زاده، سید خطیب الاسلام صدرنژاد صفحه 27
    در این تحقیق، یک فرآیند سه مرحله ای شامل آسیابکاری اسپکس، احیاء هیدروژنی و تفجوشی برای سنتز نانوکامپوزیت W-15wt%Cu استفاده شد. پودرهای اکسید تنگستن و مس تحت محیط اسید استئاریک/ هوا برای زمان های 1، 2 و 3 ساعت آسیابکاری شدند. سپس احیاء هیدروژنی در دماهای 650، 700 و 750 درجه سانتی گراد برای زمان های 15 تا 90 دقیقه و تفجوشی در دماهای 1100، 1150، 1200 و 1250 درجه ‪سانتی گراد به مدت 60 دقیقه انجام شد. مورفولوژی و اندازه ذرات محصولات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، تفرق اشعه ایکس و تعیین توزیع اندازه نانوذرات مورد بررسی دقیق قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دادند که اندازه میانگین ذرات همگن نمونه های آسیابکاری شده تحت محیط اسید استئاریک در حدود 63 نانومتر بود. اندازه میانگین ذرات و خوشه‏ های نمونه های احیاء شده تحت هیدروژن در دمای 700 درجه سانتی گراد برای زمان 90 دقیقه به ترتیب برابر 9/72 و 445 نانومتر بودند. نتایج نشان می دهند که وقتی تفجوشی در دمای 1200 درجه سانتی گراد برای 60 دقیقه انجام می شود، نانوکامپوزیت تنگستن- مس با ساختار همگن با چگالی برابر 1/16 گرم بر سانتی متر مکعب به دست می آید.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، تنگستن، مس، آسیابکاری، احیاء هیدروژنی
  • رضا بازرگان لاری، محمدحسین شریعت، افشین نعمتی صفحه 35
    در این مقاله نحوه اعمال پوشش کروم سیاه از بهینه حمام آبکاری کروم بر روی لوله های فولادی مورد استفاده در نیروگاه های خورشیدی بررسی گردید. کروم سیاه یکی از انواع پوشش های انتخاب کننده، بوده که معمولا در نیروگاه های خورشیدی از آن استفاده می شود. اصولا جذب به لایه سیاه و نشر حرارتی به زیر لایه پوشش مربوط می شود و برای اینکه زیر لایه بتواند خواص نوری خود را بروز دهد و باعث کاهش مقدار نشر حرارتی شود، ضخامت لایه جاذب بسیار مهم می باشد. از طرفی مس به دلیل رسانایی بالا و سطح صاف و صیقلی که دارد، دارای کمترین میزان نشر حرارتی می باشد که به همین دلیل در این تحقیق مس به عنوان زیر لایه انتخاب گردید. نتایج نشان داد که آبکاری الکتریکی مس بر روی فولاد از طریق حمام اسیدی مس علی رغم گزارش ها امکان پذیر می باشد. جهت پوشش دهی مس بر روی لوله های فولادی، محلول اسیدی مس در غلظت های مختلف از سولفات مس تهیه شد و عملیات پوشش دهی در دمای اتاق و در زمان های مختلف صورت گرفت تا بهترین پوشش با حداقل میزان سولفات مس شناسایی گردد. سپس بر روی مس، کروم سیاه پوشش داده شد. عملیات پوشش دهی کروم سیاه نیز در دماها و زمان های مختلف و در pH طبیعی حمام انجام شد تا هیچگونه نیازی به کنترل و تنظیم pH حمام نباشد. در انتها چسبندگی و یکنواختی پوشش ها توسط استانداردهای مربوطه و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: آبکاری الکتریکی، کروم سیاه، مس
  • سمیه شرفی ضمیر، امیرعباس نوربخش*، مجید جعفری، احمد منشی صفحه 43

    در این تحقیق اثر تشکیل سیلیکون نیترید (Si3N4) بر روی تغییرات ریزساختاری بدنه های کوردیریتی با اتصال نیتریدی با استفاده از نانوذرات سیلیکون مورد بررسی قرار گرفته است. پودر سیلیکون به روش مکانیکی در آسیاب سیاره ای پر انرژی تحت اتمسفر آرگون آسیاب شد و سپس مخلوط های متفاوتی از پودر نانوسیلیکون و کوردیریت سنتز شده آماده و در دماهای مختلف در کوره لوله ای تحت اتمسفر نیتروژن به منظور تشکیل باند نیتریدی در زمینه کوردیریت، تفجوشی شدند. نتایج حاصله نشان می دهند که با استفاده از نانوذرات سیلیکون مقدار تشکیل باند نیتریدی افزایش یافته که این موضوع به دلیل کاهش درجه حرارت تشکیل فاز نیتریدی قبل از تشکیل فاز مذاب کوردیریت می باشد. همچنین نتایج نشان داد که با استفاده از نانوذرات سیلیکون و بدون افزودنی، امکان دستیابی به بدنه متخلخل با شوک پذیری مناسب وجود دارد.

    کلیدواژگان: کوردیریت، سیلیکون نیترید، ریزساختار، نانوذرات سیلیکون
  • مصطفی یعقوبی زاده، محمدرضا سلمانی، غلامحسین برهانی، محمدعلی سلطانی صفحه 53
    به کارگیری فولادها در کاربردهای صنعتی مستلزم انتخاب صحیح پارامترهای عملیات حرارتی است. در فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی فرآیند حل شدن کاربیدها در حین گرمایش مداوم و رسوب آن ها در حین سرد شدن پیوسته، نقش عمده ای در خواص آن ها ایفا می کند. در این تحقیق توسط تکنیک دیلاتومتری سیکل های حرارتی در دماها و سرعت های سرد کردن مختلف بر روی فولاد AISI420 اعمال شد. نتایج دیلاتومتری همراه با بررسی های میکروسکوپی نشان داد که ریزتر بودن اندازه دانه های آستنیت و غلظت بالای عناصر آلیاژی در آستنیت به ترتیب قبل و بعد از حل شدن کاربیدها عواملی هستند که باعث تغییرات دمای شروع مارتنزیت (MS) در دماهای مختلف آستنیته کردن می شوند. به علاوه رسوب کاربیدها در حین سرمایش مداوم از فاز آستنیت با افزایش دمای آستنیته و نرخ سرمایش کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: AISI 420، فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی، دمای آستنیته، کاربید و، Ms
  • عباس محمودی، محمدرضا موقر قره باغ، سیامک حسین نژاد صفحه 63
    در تحقیق حاضر ریزساختار و خواص کششی فولاد ماراجینگFe-Ni-Mn-Mo-Ti حاوی 6 درصد وزنی کروم طی فرآیند نورد سرد و عملیات حرارتی پس از آن (آنیل محلولی و پیرسازی) مورد بررسی قرار گرفته است. از میکروسکوپ های نوری، الکترونی روبشی، الگوی پراش اشعه ی ایکس، آزمایش کشش و سختی سنجی برای مطالعه ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که انجام عملیات حرارتی آنیل محلولی در نمونه ی نورد سرد شده، سبب تشکیل رسوبات فاز ثانوی لاوه از نوع Fe2(Mo،Ti) در زمینه مارتنزیتی می گردد. ریزساختار آنیل محلولی حاوی کسر حجمی بالایی از آستنیت باقیمانده می باشد. آستنیت باقیمانده از نظر مکانیکی ناپایدار بوده و حین بارگذاری کششی به مارتنزیت استحاله می یابد و به ازدیاد طول نسبی آلیاژ کمک می کند. استحکام کششی این فولاد در شرایط پیر سخت شده در حدود Mpa900 و درصد ازدیاد طول نسبی آن 30 درصد می باشد که بیشتر آن به صورت تغییر شکل یکنواخت قبل از گلویی می باشد.
    کلیدواژگان: فولاد ماراجینگ، آستنیت باقیمانده، پیرسختی، رسوبات فاز لاوه
|
  • Mehdi Yari, Majid Mojtahedzadeh, Abdolah Afshar Page 1
    Nowadays carbon thin films have been used in many application such as wear, electronic devices, biomaterials, and fuel cells.In this study, the properties of magnetron sputtered amorphous carbon films on 316L stainless steel have been investigated as a function of deposition time. The results show that structure of carbon films transforms from amorphous to nano-crystalline. Byincreasing the deposition time, the graphitic clusters increase and then decrease in the long deposition times because of rearrangement phenomenon. According to SZM model and AFM micrographs, the structure of carbon films is located in columnarzone I. Also with increase of deposition time, the electrical resistance of carbon thin films is raised due to intrinsic compressive stress that likely reduces charge careers mobility. The effects of deposition time on the corrosion resistance of carbon films is negligible.
  • Nahid Hassanzadeh Nemati, Seyed Khatiboleslam Sadrnezhaad, Mohammad Taghi Khorasani Page 11

    Recently, studies on the bonding strength improvement in NiTi / polymer matrix interface have been aggrandized due to increase of using the intelligent composites in industrial and biomedical appliances. Chemical treatment of the surface is one of the suggested methods that was studied about NiTi / Silicone composite in this research. Pull-out test results showed using acidic and alkaline solutions such as H2O2 and NaOH increases the bonding between the metal strips and the polymeric matrix. SEM micrographs and EDS analysis showed that Sodium titanate performed on the metal surface increases the bonding strength to 11%. Performing oxide layer on the alloy had the same effect and increased the amount of adhesion strength from 332.90 to 625.58 kPa.Increasing surface roughness and friction that was occurred after chemical treatment, can be used in manufacturing of artificial muscles.

  • Fahimeh Shojaeepour, Parvin Abachi, Kazem Purazrang, Amir Hossein Moghanian Page 19
    Copper base composite reinforced with Cr2O3, because of good electrical and thermal conductivity and strength in high temperature is suitable for contact materials. In this paper composites were made by mechanical alloying and internal oxidation. Inorder to estimate suitable time and ball to powder ratio of milling for mechanical alloying and to ensure of comlete internal oxidation of Cr after sintering, SEM micrograph and XRD analyses were carried out. Properties such as density, specific electrical resistivity and hardness of nanocomposite specimens were improved in compare with Cu(Cr) solid solution. Dry sliding wear test were carried out by using Pin on Disk equipment. As the sliding distance increased, volume loss of composites increased. Wear mechanism of composites were investigated by using SEM micrograph of worn surfaces of specimens. As the sliding distance increased, the dominante mechanism is abrasive, delamination and oxidation respectively.
  • Eltefat Ahmadi, Mahdieh Malekzadeh, Seyed Khatiboleslam Sadrnezhaad Page 27
    In this research, a three-step process including spex ball milling, hydrogen reduction, and sintering was used to synthesize W- 15 wt%Cu nanocomposite. WO3 and CuO powders were ball-milled under air/stearic acid for 1, 2 and 3 hours. Then hydrogenreductionwas carried out at 650, 700 and 750°C for 15-90 min and sintering was performed at 1100, 1150, 1200 and 1250°C for 60 min. Morphology and grain size of the products were rigorously investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and nano-particle Zeta-sizer. Results obtained showed that, the mean particle size of the homogenous powders milled under stearic acid for 3 hour was about 63 nm. Hydrogen reduction at 700°C for 90 min resulted an average particles and clusters size of 72.9 and 445 nm, respectively. The results demonstrate that when sintering is carried out at 1200°C for 60 min, the tungsten-copper nanocomposite can be achived with a homogeneous structure and density of about 16.1 ± 0.1 g/cm3.
  • Reza Bazargan Lari, Mohammad Hossein Shariat, Afshin Nemati Page 35
    This paper discusses the application of black chromium coating on steel substrates applicable in solar power plants obtained from the optimum electroplating black chromium bath. Black chromium is one type of selective coatings that used usually in solarpower plants. As absorption and thermal radiation are related to black surface and undercoats respectively, the thickness of absorption layers should be lower than infrared wavelength so that undercoat shows its appropriate optical properties and decreasethe thermal radiation. Since copper have lowest thermal radiation which is due to their high conductivity and also their smooth and polished surfaces, in this research copper selected as an undercoat. The result proves that Electrodeposition of copper on steelsubstrates from sulfate baths is possible. Electrodeposition was carried out at room temperature. The plating time and concentration was variable to find the best coat at minimum amount of copper sulfate. Then Electrodeposition of black chromium was also carried out at different time, temperature and composition of black chromium bath. Adjusting the pH level was not a matter of importance after bath preparations. Adhesion and Uniformity of the coatings were investigated by Scaning Electron Microscopy (SEM).
  • Somayeh Sharfi Zamir, Amir Abbas Nourbakhsh, Majid Jafari, Ahmad Monshi Page 43

    In this study the effect of in situ Si3N4 formation on the microstructure changes of a cordierite body with nitride bonded was examined. Nano silicon powder was prepared by mechanical process in a high energy planetary ball mill in an Ar atmosphere.Different mixtures of the cordierite with nano silicon particles were prepared and sintered in a tube furnace at different temperatures in a nitrogen atmosphere in order to formation of nitride bonded cordierite composite. Result showed that by using nano siliconpowder formation of silicon nitride increased. It could be related to formation of Si3N4 before formation liquid phase of cordierite during sintering. On the other hand using nano silicon powder it should be possible to produce a high porous cordierite-Si3N4composite with a good thermal shock resistance.

  • Mostafa Yaghoobi Zadeh, Mohammad Reza Salmani, Gholam Hossein Borhani, Mohammad Ali Soltani Page 53
    To use steels require the correct selection heat treatment parameters in industreial applications. In martensitic stainless steels, carbides dissolution process in continuous heating and their precipitation in continuous cooling play a main role in their properties.In this study, at different temperatures and cooling rates, the thermal cycles were used on the AISI420 steel by dilatometery technique. The dilatometery results with microscopic investigations showed that the lower austenite grains size and muchconcentration alloying elements in austenite before and after dissolution of carbides, respectively, are parameters that caused alterations of martensite start temperatures (MS) in different austenitization temperature. Beside, precipitation of carbides decreaseswith increasing austenitization temperature and cooling rates under continuous cooling.
  • Abbas Mahmoudi, Mohammad Reza Movaghar Garabagh, Siamak Hossein Nedjad Page 63
    The effect of cold-rolling and subsequent heat-treatment on the microstructure and mechanical properties of Fe-Ni-Mn-Mo-Ti maraging steels containing 6% chromium were investigated. Optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction, tensileand hardness tests were used to study the microstructure, aging behavior and mechanical properties of the annealed steels. Cold rolling and annealing of homogenized Fe-Ni-Mn-Mo-Ti-Cr maraging steels resulted in the formation submicrocrystalline Fe2(Mo,Ti) Laves phase particles. A higher volume fraction of retained austenite was found after solution-annealling which transformed to martensite during tensile deformation, giving rise to uniform tensile ductility. This alloy shows moderate tensilestrength (900Mpa) along with high uniform 30% tensile elongation.