فهرست مطالب

فصلنامه مواد پیشرفته در مهندسی
سال سی‌ام شماره 1 (بهار 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/03/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • تهیه نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- نانولوله کربنی به روش سنتز درجا و بررسی مورفولوژی و ریزساختار آن
    جعفر جعفری پور میبدی، اسماعیل صلاحی، زیارتعلی نعمتی، محمدحسن امین صفحه 1
    در این کار عملی سنتز درجا پودر نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت – نانولوله کربن به روش سل- ژل بررسی شد. برای پخش مناسب نانولوله های کربنی در زمینه هیدروکسی آپاتیت، از روش، استفاده از سورفکتنت (SDS) استفاده شد و ریزساختار نانوکامپوزیت سنتز شده مورد بررسی قرارگرفت. نحوه پراکنده شدن نانولوله ها با استفاده از تکنیکهای UV-Vis، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز(FTIR) و رامان بررسی شد. برای سنتز پودر نانوکامپوزیت، ابتدا با ایجاد سلهای هموژنی از منابع کلسیمی و فسفری در محیط اتانول و سپس به آن محلولهای نانولوله های کربنی پراکنده شده توسط SDS در حالی که التراسونیک شده است، اضافه شد. در نهایت اختلاط این دو سل، با همزدن در دمای محیط و به مدت 2 ساعت، ژل سیاه رنگی ایجاد، و در نهایت پس از خشک کردن ژل و عملیات ‘گرمایی در دمای 600 درجه سانتیگراد تحت اتمسفر آرگون سنتز شدند. برای ارزیابی ویژگی های محصول از روش های تحلیل DSC، UV-Vis، Raman، FTTR، TEM/SAED/EDX، SEM، XRD استفاده شد. نتایج نشان داد استفاده از SDS برای پراکنده کردن نانولوله ها در زمینه هیدروکسی آپاتیت، از رسوب آنها جلوگیری و همچنین سطح نانولوله ها توسط بلورکهای هیدروکسی آپاتیت به خوبی پوشش داده شده است. بررسی های XRD نشان داد که اندازه بلورکهای هیدروکسی آپاتیت سنتز شده در حدود 50nm است که این نتیجه با TEM تایید شد و تحلیل گرمایی DSC شروع کریستالیزاسیون بلورهای هیدروکسی آپاتیت را به علت حضور نانولوله های کربنی در دمای پایینتر اثبات کرد.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • بررسی سینتیکی و تعیین مکانیزم خروج هیدروژن از پودر هیدراید تیتانیم در هوا
    رسولی علی، مهدی دیواندری، شاهوردی حمیدرضا، سید محمد علی بوترابی صفحه 13
    در این تحقیق، منحنی های DTA و TGA پودر هیدراید تیتانیم در هوا با سرعت گرما دهی 5، 10، 20، 25 و 30 درجه بر دقیقه رسم شد و الگوهای XRD پودر در حین گرمایش پودر با سرعت گرما دهی 10 درجه سانتیگراد بر دقیقه در دماهای مختلف تهیه شد. نتایج نشان داد که خروج هیدروژن از هیدراید تیتانیم طی هفت مرحله رخ می دهد و با افزایش سرعت گرما دهی مکانیزم خروج هیدروژن از هیدراید تیتانیم تقریبا ثابت است. با محاسبه انرژی اکتیواسیون این مراحل با استفاده از معادله کسینجر، مشخص شد که مکانیزم در دماهای مختلف تغییر می کند. بر طبق منحنی DTA با سرعت گرما دهی 10 درجه سانتیگراد بر دقیقه، در دماهای کمتر از 460 درجه سانتیگراد تحت کنترل نفوذ داخلی، در دماهای بین 650-460 درجه سانتیگراد مکانیزم تحت کنترل فرایند فیزیکوشیمیایی و در دماهای بالاتر از 650 درجه سانتیگراد تحت کنترل واکنش شیمیایی است. با افزایش سرعت گرما دهی، مکانیزم در دمای بالاتر تغییر می کند.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • سنتز کاتالیزور هیدروژن زدایی ایزوبوتان با پایه نانوحفره زئولیتی Y و مقایسه کارایی آن با کاتالیزور صنعتی
    صدیقه واعظی فر، حسین فقیهیان، مهدی کمالی صفحه 25
    در این مطالعه، کاتالیزور صنعتی با نام تجاری DP803 مورد استفاده در صنایع پتروشیمی به منظور هیدروژن زدایی ایزوبوتان به ایزوبوتن، مشخصه یابی شد. براساس نتایج حاصل و مطالعات صورت گرفته، پایه زئولیتی Y برای ساخت کاتالیزوری با کارایی بالاتر، مناسب تشخیص داده شد و پس از سنتز کاتالیزور با استفاده از منبع پلاتین (هگزاکلروپلاتینیک اسید) و دو منبع قلع (کلرید تری بوتیل قلع و کلرید قلع دوآبه) بر روی این پایه زئولیتی، این کاتالیزورها در فرایند هیدروژن زدایی از ایزوبوتان در راکتور ویژه ای مورد استفاده قرار گرفتند. برای شناسایی و تشخیص ترکیب کاتالیزور صنعتی و کاتالیزورهای ساخته شده از روش های SEM، FT-IR، TG/DTG، XRD، XRF استفاده شد و هم چنین تحلیل مرطوب نمونه تحت آزمایشهای شیمیایی مختلف مورد ارزیابی قرارگرفت.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • رفتار سلول استخوان ساز MG-63 بر روی سطح تیتانیم اصلاح شده با محلول اسیدی
    مردعلی یوسف پور، امیر زارعی دوست، امیر امان زاده صفحه 43
    همبندی با استخوان کاشتنی های دندانی به برهمکنشهای بین سلولهای استخوان ساز و سطح تیتانیم مربوط می شود. اصلاح شیمیایی سطح می تواند در مورد کاشتنی های تیتانیم به منظور بهبود تماس کاشتنی- استخوان، تکثیر سلول استخوان بر روی سطح تیتانیم و چسبندگی بالاتر استخوان به سطح کاشتنی تیتانیم اعمال شود. لذا، در این پژوهش توپوگرافی، شیمی و زیست سازگاری سطح تیتانیم پرداخت شده و اصلاح شیمیایی شده با محلول اسیدی متشکل از اسیدکلریدریک، اسید فلوئوریدریک و اسید فسفریک تحت شرایط تغییر غلظت مطالعه شد. به-علاوه، سلول استخوان ساز MG-63 بر روی سطح تیتانیم پرداخت شده و اصلاح شیمیایی شده کشت داده شد. همچنین به منظور بررسی کیفیت سطح تیتانیم، تحلیلهای SEM، AFM و EDS به عمل آمد. نتایج حاصل نشان داد که سطح تیتانیم اصلاح شده با محلول اسیدی متشکل از اسیدهای ذکر شده دارای زبری سطح بالاتر، چسبندگی و تکثیر سلولی بهتری نسبت به نمونه کنترل است.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • عوامل حباب زای TiH2و CaCO3 بر ساختار وخواص کامپوزیت فومی Al-7%Si-3%SiC
    سیدمحمدحسین میرباقری، رضا تافته، کسری سردشتی صفحه 57
    هدف از مقاله حاضر بررسی ساختار و میزان جذب انرژی فوم پایه فلزی Al-7%Si-3%SiC به روش متالورژی فشردان پودری، توسط دو عامل حباب زای CaCO3 و TiH2 به صورت مستقل است. در تولید فوم فلزی از مخلوط پوردرهای آلومینیم، سیلیسیم و کاربید سیلیسیم به عنوان فاز زمینه استفاده شد. فشرده سازی ترکیبات پودری فوق برای رسیدن به پیش ماده- چگال فوم شونده، به کمک پرس سرد و تک محوره با قالب فولادی H13 در فشار 110 MPa، انجام شد و بلافاصله عملیات اکستروژن گرم نمونه های فشرده شده، در دمای 500 درجه سلسیوس انجام گرفت و تسمه ای از پیش ماده- چگال با مقطع 24x 12 میلیمترمربع تولید شد. در مرحله بعد به منظور اجرای عملیات فوم سازی، تکه های کوچکی از پیش ماده چگال در قالبهای استوانه ای از جنس فولاد زنگ نزن316L، با قطر 20 و ارتفاع 100 میلیمتر قرار داده شد و در دماها و زمانهای مختلفی در یک کوره الکتریکی تبدیل به فوم فلزی شدند. در مرحله پایانی با برش و پولیش نمونه های فومی که دارای ساختار سلولی پایدار بودند، آزمایشهای متالوگرافی الکترونی SEM و همچنین آزمون فشار، با سرعت حرکت فک. 50mm بر دقیقه، روی نمونه های فومی انجام گرفته و رفتار جذب انرژی آنها با توجه به ساختار فومهای کامپوزیتی مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد عامل حباب زای CaCO3 در مقایسه با TiH2 باعث افزایش دانسیته حفره ها و پایداری بهتر آنها شده، ولی زمان فرایند طولانیتر از عامل TiH2 است. همچنین میزان جذب انرژی فوم با عامل CaCO3 بیشتر از عامل TiH2 است. ولی در عوض دیواره های سلولهای فومی تولید شده با عامل TiH2دارای ضخامت نازکتر و زهکشی بهتری هستند.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • شبیه سازی عددی گرمایی- ساختاری فرایند کوئنچ فولادها
    محسن اشراقی کاخکی، احمد کرمانپور، محمد علی گلعذار صفحه 73
    در این تحقیق، یک مدل گرمایی- ساختاری سه بعدی برای شبیه سازی عددی فرایند سرد کردن پیوسته فولادها توسعه داده شد. مدل توسعه یافته، برای شبیه سازی فرایند سرد شدن قطعات چرخ دنده از جنس فولاد ساده کربنی 1045 و فولاد کم آلیاژ 4140 مورد استفاده قرار گرفت. ضرایب انتقال گرما حین کوئنچ در دو محیط آب و روغن توسط روش های تجربی و حل معکوس به صورت تابعی از دمای سطح ارزیابی شد. خواص ترموفیزیکی فولاد به صورت تابعی از دما و نوع فازها در نظر گرفته شد و اثر گرمای آزاد شده حین دگرگونی های فازی در مدل اعمال شد. برای اعتبارسنجی و بررسی کارایی مدل، آزمایشهای تجربی شامل ثبت تاریخچه دمایی و متالوگرافی و سختی سنجی نمونه ها انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشات تجربی، کارایی و دقت مدل را تایید کرد. با استفاده از مدل حاضر، ریزساختار و سختی چرخ دنده های فولادی پس از فرایند سرد کردن پیوسته در شرایط مختلف پیش بینی شد.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • اثر دمای بازپخت بر خواص اپتیکی و ساختاری نانوذرات ZnS
    رحیم لطفی اوریمی، ولی اصغری، محمدرضا لشکربلوکی صفحه 85
    نانوذرات ZnS به روش رسوب شیمیایی در ابعاد nm 3-5 با استفاده از مهارکننده تیوگلیسرول(TG) در حلال متانول تحت اتمسفر ازت تهیه و در دماهای مختلف تحت بازپخت قرار گرفت. بررسی طیف XRD نمونه های مختلف نشان می دهد که با افزایش دمای بازپخت علاوه بر اندازه ذرات، ساختار بلوری نیز به تدریج از مکعبی به شش گوشی تغییر می کند که حاکی از ناپایداری ساختار مکعبی این گروه از نانوساختارهاست. طیف جذبی UV-Vis حاصل از نمونه ها بیانگر کاهش باندگپ (افزایش اندازه نانوذرات) با افزایش دمای بازپخت است. بررسی طیفهای گسیل و جذب فوتولومینسانس نمونه های بازپخت شده در دماهای مختلف بیانگر شیفت قرمز قله های گسیل در ناحیه مرئی و فرابنفش با افزایش دمای بازپخت است.
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
|
  • In-situ Preparation of Hydroxyapatite-Carbon Nanotubes Nanocomposite and Investigation of its Microstructure and Morphology
    J. Jaafaripour Maybody, E. Salahi, A. Nemati, M.H. Amin Page 1
    In the present study, in-situ synthesis of carbon nanotube/hydroxyapatite nano composite powder with stable homogeneous dispersions of carbon nanotubes (CNTs) was carried out using surfactant as dispersing agent. By applying sol-gel method, dispersion in the hydroxyapatite matrix and its effects on the microstructure were investigated. The chemical and phase composition, structure and morphological and size analyses were performed using XRD, FT-IR, SEM, TEM/SAED/EDX,Raman, UV-Vis spectroscopy and differential scanning calorimetry (DSC). The influences of different dispersing agents (sodium dodecyl sulfate, SDS) as a benchmark for future dispersion experiments) and excitation wavelength are discussed and the results are compared to the commonly used UV-Visible spectroscopic analysis. The results indicated that synthesis of hydroxyapatite particles in the presence of the carbon nanotubes had the best homogenization of the carbon nanotube dispersion and faster crystallization of hydroxyapatite, and the use of SDS for dispersion carbon nanotubes at hydroxyapatite matrix rendered formation of hydroxyapatite coating on CNTs surface. The average crystallite size of heat-treated (at 600°C) samples, estimated by Scherrer,s equation, was found to be ~50-60 nm that was confirmed by TEM.
    Keywords: Nanocomposite, Dispersion, Electron microscope, Morphology
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Kinetics and Mechanism of Hydrogen Emission from Titanium Hydride Powder in Air
    A. Rasooli, M. Divandari, H. R. Shahverdi, M. A. Boutorabi Page 13
    In this research, DTA and TGA curves of titanium hydride powder in air with the heating rates of 5, 10, 20, 25,30ºC/min were drawn, and XRD patterns of titanium hydride powder during heating rate 10ºC/min were prepared. Results showed that hydrogen comes out of titanium hydride in air during seven stages. And, by increasing heating rate, the mechanism of hydrogen emission from titanium hydride is almost fixed. Upon computation of activation energy of these stages, it was revealed that the mechanism does change at different temperatures. According to DTA curve at 10ºC/min, at temperatures lower than 460ºC, the mechanism is controlled by internal diffusion, at temperatures between 460-650ºC, it is controlled by physicochemical process, and at temperatures higher than 650ºC, it is controlled by chemical reaction. By increasing heating rate, the mechanism is changed at higher temperatures.
    Keywords: Kinetics, Titanium hydride, Hydrogen, Thermal analysis
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Osteoblastic Cell MG-63 Behavior on Titanium Implant Surfaces Treated with Acidic Solution
    M. Yousefpour, A. Zareidoost, A. Amanzadeh Page 43
    The osseointegration of oral implants is related to the early interactions between osteoblastic cells and titanium surface. Chemical surface modification of titanium (Ti) implants is used to improve peri-implant bone growth, bone-to-implant contact, and adhesion strength. Thus, in this study, the surface topography, chemistry, and biocompatibility of polished titanium surface treated with mixed solution of three acids containing hydrochloric acid (HCl)- hydrofluoric acid (HF)- phosphoric acid (H3PO4) were studied under different concentration conditions. Moreover, Osteoblast cell (MG-63) was cultured on the and treated polished titanium surface. Also, in order to investigate titanium surface, SEM, AFM and EDS analyses were carried out.The results revealed that the surface of titanium treated with mixed solution containing the aforesaid acids had higher roughness,cell attachment, and proliferation than the controls
    Keywords: Biomaterial, Titanium, Surface modification, proliferation, biocompatibility
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Assessment of TiH2 and CaCO3 Blowing Agents on Structure and Properties of the Al-7%Si-3%SiC Composite Metal Foam
    S.M.H. Mirbagheri, R. Tafteh, K. Sardashti Page 57
    In this paper, the effect of TiH2 and CaCO3 blowing agents was investigated on the structure and energy absorption of Al-7%Si-3%SiC composite metal foam by powder compact route. Composition of the foam was prepared from a mixture of Al,SiC and Si powders. Then, precursors were consolidated in H13 die mould by cold and uni-axial pressing at 110 MPa and at room temperature. The pressed precursors were extruded at 500oC, in a 12*24 mm2 cross-section. Then, the precursors were foamed in a 316L-stainless steel tube with diameter and height of 20 mm and 100 mm, respectively, in an electrical resistance furnace. Finally, for micro-structural investigation the samples were cut and polished, and a scanning electron microscope was used to observe the cell wall and surface topology. For calculation and comparison, energy absorption was used in an Instron Hydraulic test machine and the foam samples were compressed at the ramp velocity of 50 mm/minute. Results showed that foams with CaCO3 agent due to having high porosities are more stable than foams with TiH2 agent. Also, the energy absorption for foam with CaCO3 agent is more than foams with TiH2 agents. However, its drainage due to less thickness of wall porosities is better than the foam with CaCO3 agent.
    Keywords: Catalyst, Dehydrogenation, Nanopore zeolite Y, Isobutane, Selectivity
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Thermo-Microstructural Numerical Simulation of Quenching Process of Steels
    M. Eshraghi Kakhki, A. Kermanpur, M. A. Golozar Page 73
    In this work, a 3D thermo-microstructural model was developed to simulate the continuous cooling of steel. The model was employed for simulation of cooling process of the gears made from a plain carbon steel (AISI 1045) and a low alloy steel (AISI 4140). Temperature-dependent heat transfer coefficients for two different quenching media were evaluated by experimental and computational methods. The effects of latent heat releases during phase transformations, temperature and phase fractions on the variation of thermo-physical properties were investigated. The present model was validated against cooling curve measurements, metallographic analysis, and hardness tests, and good agreement was found between the experimental and simulation results. This model was used to simulate the continuous cooling process and to predict the final distribution ofmicrostructures and hardness in steel gears.
    Keywords: Steel, Quenching, Numerical simulation, Phase transformation
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Effect of Annealing Temperature on ZnS Nanoparticle's Nanostructural and Optical Properties
    R. Lotfi Orimi, V. Asghari A., M. Lashkarbolouki Page 85
    ZnS nanoparticles were synthesized by chemical precipitation method. As-prepared ZnS nanoparticles were found to be stabilized in the form of cubic phase. Cubic to hexagonal structural transformation was studied using X-ray diffraction (XRD). The effect of annealing temperature (100-700 􀁄C) on the band gap, particle size, and structural phase was investigated.Photoluminescence studies indicated two strong and narrow emission peaks in blue and orange regions. These two strong and narrow emission peaks were shifted to blue and red regions by increasing the annealing temperature.
    Keywords: ZnS nanoparticles, Nano structural, Annealing, Crystal structure, Optical properties, Photoluminescence
    Abstract View Paper Original: Persian