فهرست مطالب

مجله مواد نوین
پیاپی 4 (تابستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/07/22
  • تعداد عناوین: 8
|
  • احسان زنده باد، حبیب دانش منش صفحه 1
    آلومینیم و آلیاژهای آن به دلیل دارا بودن چگالی پایین نسبت به سایر فلزات، در دسترس بودن و سهولت تبدیل به فوم، به عنوان پرکاربردترین مواد در تولید فوم های فلزی استفاده می شوند. در این پژوهش به منظور تولید فوم از فرآیند اتصال نوردی تجمعی (ARB) برای توزیع ذرات فوم ساز هیدرید تیتانیم، درون ساختار ورق های آلومینیمی استفاده شده و با اعمال یک رژیم عملیات حرارتی مناسب، امکان تجزیه ی ذرات فوم ساز در دمای بالا فراهم گردیده است. هم چنین، استحکام فشاری فوم های آلومینیمی تولید شده در جهت های گوناگون با استفاده از آزمون فشار تک محوری ارزیابی شده و بستگی رفتار فشاری فوم های آلومینیمی به درصد تخلخل فوم و جهت بارگذاری، مورد بررسی قرار گرفته است. بیش ترین استحکام فشاری فوم های با 30 درصد تخلخل در جهت نورد (RD) برابر MPa08/21 اندازه گیری شده است. هم چنین، افت استحکام فشاری با افزایش درصد تخلخل و رفتار فشاری متفاوت در جهت های گوناگون بارگذاری، مشاهده گردیده است.
    کلیدواژگان: فوم آلومینیمی، هیدرید تیتانیم، مقاومت فشاری
  • زهرا عباسی، محمدحسین شریعت، سیروس جوادپور صفحه 13
    سنتز کامپوزیت های نیترید آلومینیوم- کاربید سیلیسیم از روش واکنش احتراقی بین پودرهای آلومینیوم، کربن و نیترید سیلیسیم (منبع جامد نیتروژن) مورد بررسی قرار گرفت. واکنش احتراق با شعله ور ساختن مخلوط پودری، درون یک فر خانگی بوسیله ی حرارت دهی میکروویوی، آغاز گردید و از این روش، سرامیک مورد نظر در محصول سنتز، مشاهده شد. برای دست یابی به محصول بیش تر، چندین فراسنج در مراحل گوناگون سنتز، تغییر داده شد. این فراسنج ها شامل زمان آسیاکاری، مقدار کربن موجود در مخلوط واکنش دهنده و جرم مخلوط واکنش دهنده ی فشرده شده، بود. تغییر دو فراسنج نخست، تاثیر چشم گیری روی افزایش میزان تولید نداشت، اما افزایش اندازه ی نمونه، احتراق کامل تر و میزان تبدیل بیش تری را امکان پذیر ساخت. دمای احتراق سیستم به گونه ی تئوری و تجربی بررسی گردید. ریز ساختار و نوع فاز محصولات به ترتیب به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس، مورد تحلیل قرار گرفت.
    کلیدواژگان: سنتز احتراقی، کامپوزیت، نیترید آلومینیوم، کاربید سیلیسیم، حرارت دهی میکروویوی، دمای احتراق
  • سید غلامرضا رضوی، محسن سبکتکین، حسین مناجاتی زاده، محمدرضا طرقی نژاد صفحه 23
    فولادهایTWIP، فولادهایی با درصد منگنز بالا (35-17 درصد) هستند که در بدنه ی خودرو بکار می رود و در دمای اتاق نیز آستنیتی بوده و سازوکار غالب تغییر شکل در آن ها به دلیل کمبود انرژی در چیده شدن پایین، ایجاد دوقلویی در داخل دانه هاست که سبب استحکام بیش تر در فولاد می شود. با توجه به نقش عملیات حرارتی در ویژگی های مکانیکی فولادهای TWIP، در این پژوهش به بررسی عملیات حرارتی آنیل کامل و تاثیر مولیبدن بر دمای آنیل کامل این فولادها پرداخته شده است. بدین منظور، فولاد پس از ریخته گری و نورد گرم، در دماهای گوناگون آنیل شده و سپس به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی و عبوری مورد مطالعه ی ساختاری قرار گرفت. نتایج نشان داد که دمای آنیل کامل این فولادها، بدون مولیبدن 1100 درجه ی سانتیگراد بوده و افزودن مولیبدن به این فولادها دمای آنیل کامل را 150 درجه ی سانتیگراد کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: فولاد TWIP، آنیل کامل، دوقلویی آنیل، مولیبدن
  • جعفر جعفری پور میبدی، اسماعیل صلاحی، زیارتعلی نعمتی صفحه 31
    در این پژوهش سنتز درجا پودر نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت-نانولوله ی کربن به روش سل-ژل بررسی شد. به منظور پخش مناسب نانولوله های کربنی (CNTs) در زمینه ی هیدروکسی آپاتیت، از سورفکتنت (SDS) استفاده شد و ریزساختار نانوکامپوزیت سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. چگونگی پراکنده شدن نانو لوله ها با استفاده از روش های UV-Vis، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز و رامان بررسی شد. به منظور سنتز پودر نانوکامپوزیت، نخست با ایجاد سل های یکنواختی از منابع کلسیمی و فسفری در محیط آبی و سپس به آن محلول ها نانو لوله های کربنی پراکنده شده به وسیله ی SDS در حالی که التراسونیک شدند، افزوده شد. از ترکیب این دو سل و هم زدن آن ها به مدت 2 ساعت در دمای محیط، ژل سیاه رنگی ایجاد شد که در نهایت پس از خشک کردن ژل و عملیات حرارتی در دمایC °600 در اتمسفر آرگون سنتز شدند. به منظور ارزیابی ویژگی های بدست آمده از روش های تجزیه و تحلیل XRD، SEM، TEM/SAED/EDX،FTIR وDSC استفاده شد. نتایج نشان دادند که استفاده از SDS به منظور پراکنده کردن نانولوله ها در زمینه ی هیدروکسی آپاتیت، از رسوب آن ها جلوگیری می کند. هم چنین، سطح نانولوله ها به وسیله ی بلورک های هیدروکسی آپاتیت به خوبی پوشش داده شده است. بررسی های XRD نشان دادند که اندازه ی بلورک های هیدروکسی آپاتیت سنتز شده در حدود nm50 می باشد که TEM نیز این نتیجه را تایید کرد و تجزیه ی حرارتی DSC شروع پدیده ی بلوری شدن بلورهای هیدروکسی آپاتیت را به دلیل وجود نانولوله های کربنی در دمای پایین تر اثبات کرد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پراکنده کردن، میکروسکوپ الکترونی، ریخت شناسی
  • رضا مسعودی نژاد، پویان علایی * صفحه 43

    در این پژوهش تنش شکست نمونه های لوله ای مواد مرکب با تقویت کننده ی فیبری با روش های آزمایشی مرتبط مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که در طی فرایند باردهی، کشش بیشینه همیشه در نوک ترک پدیدار می شود و سپس با دور شدن از نوک ترک کاهش می یابد. هم چنین، در نمونه های مورد آزمایش پس از این که بار اعمالی از 405 نیوتن بزرگ تر می شود، یک ناحیه ی تبدیل پلاستیکی که بسیار نزدیک نوک ترک است، در ناحیه ی سخت شونده بوجود می آید که آغاز شکافت لوله ها از این ناحیه شروع می شود. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با روش های اجزا محدود نیز با آزمایش های تجربی تطابق بسیار خوبی دارند. هم چنین، نتایجی که از این پژوهش بدست آمده است می تواند به منظور تامین رهیافتی برای تحلیل رفتار و طراحی لوله های مواد مرکب مورد استفاده قرارگیرد.

    کلیدواژگان: تنش شکست، کشش، نوک ترک، شبیه سازی، اجزا محدود
  • حامد احمدی اردکانی، مرتضی علیزاده، محمدرضا غضنفری، محمد غفاری، رسول امینی صفحه 53
    در این پژوهش، نانوذرات دی الکتریک تیتانات کلسیم- مس (CCTO) به روش مکانو شیمیایی تولید شده است. ترکیب شیمیایی پودر آسیا شده با استفاده از تجزیه ی فلورسانس اشعه ی X (XRF) و تجزیه ی ساختاری کمی وکیفی فازها با پراش اشعه ی X (XRD) و با کاربرد روش رتویلد صورت گرفت. افزون بر این، بررسی اندازه ی ذرات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) انجام گرفت. نتایج تجزیه ی XRF نشان داد که میزان آلودگی وارد شده در حین فرآیند سنتز مکانیکی به سامانه، بسیار اندک بوده است. نتایج XRD نشان دادند که در مراحل گوناگون آسیاکاری، به ترتیب کاهش اندازه ی ذرات، تشکیل ساختار نانو و به مقدار زیادی بی شکل شدن رخ می دهد و هم چنین، مشخص گردید که سرعت بی شکل شدن در مورد فازهای گوناگون، متفاوت است. با تبدیل تمامی فازهای بلورین به فاز بی شکل و با نزدیک شدن ترکیب این فاز به ترکیب استوکیومتری فاز CCTO، این فاز از زمینه ی فاز بی شکل، جوانه زنی و رشد می کند. تصویر TEM نشان داد که اندازه ی ذرات فاز CCTO پس از 256 ساعت آسیاکاری در محدوده ی 10 تا 35 نانومتر است.
    کلیدواژگان: نانوذرات، اندازه ی بلورک، بی شکل، دی الکتریک، مکانوشیمیایی
  • مهدی محمدی خواه، اکبر هادی زاده، سعید محرابیان، نوید میرزامحمد، حامد ثابت صفحه 63
    در این پژوهش، اثر درجه ی رقت لایه های رسوبی جوشکاری بر فولاد ساده ی کربنی (ST52) به روش FCAW با استفاده از سیم توپودری حاوی فرومنگنز بر ریزساختار و مقاومت به سایش آلیاژ روکش سخت پایه ی Fe-C-Mn مورد بررسی قرارگرفته است. به منظور جوشکاری در 3 حالت گوناگون از نظرلایه های رسوبی به صورت تک لایه، دولایه و سه لایه روی فولاد کربنی انجام و سپس آزمون های متالوگرافی نوری، SEM، ترکیب شیمیایی، سختی سنجی و سایش روی پاس های گوناگون هر لایه انجام گرفت. نتایج متالوگرافی مشخص کرد که ریزساختار لایه های رسوبی نخست و دوم شامل مارتنزیت و آستنیت بوده، ولی به دلیل تغییر درجه ی رقت در لایه های رسوبی، درصد فازهای مارتنزیت و آستنیت آن ها با یکدیگر متفاوت است. ریزساختار لایه های رسوبی سوم نیز از آستنیت تشکیل شده بود. نتایج آزمون ترکیب شیمیایی نیز مشخص کرد که با افزایش شمار لایه ها اندازه ی رقت تغییر کرده در نتیجه، ترکیب شیمیایی لایه های رسوبی با یک دیگرمتفاوت است. نتایج آزمون های سختی و سایش خراشان روی نمونه های گوناگون مشخص کرد که با افزایش تعداد لایه ها، سختی و مقاومت به سایش کاهش می یابد. بررسی سختی سنجی پس از آزمون سایش، نشانگر افزایش دست کم 10 درصد در اندازه ی سختی نمونه ها بود که دلیل این موضوع ناشی از تغییرات ایجاد شده در ریزساختار ناشی از کارسختی موضعی در نمونه های مورد سایش تشخیص داده شد. هم چنین، بالاترین سختی و بهترین مقاومت به سایش خراشان، به لایه ی رسوبی نخست مربوط بود. بررسی SEM سطوح سایش نیز مشخص کرد که سازوکار سایش تمامی نمونه های جوشکاری شده از نوع شخم زنی بوده، ولی با این تفاوت که عمق خطوط سایش مربوط به لایه ی رسوبی نخست کم تر از سایر نمونه ها بود.
    کلیدواژگان: درجه ی رقت، Fe، C، Mn، ریزساختار، مقاومت به سایش، فولاد ساده ی کربنی
  • زهرا شرافت، محمدحسین پایدار صفحه 75
    این پژوهش، تاثیر افزودن 2 درصد وزنی اکسید مس بر رفتار زینترینگ، ریز ساختار نهایی و هدایت پروتونی ترکیب خالص زیرکونات باریم مورد بررسی قرار گرفته است. ترکیب زیرکونات باریم حاوی 2 درصد وزنی اکسید مس به روش سنتز در فاز جامد و از مواد اولیه ی کربناتی و اکسیدی تهیه شد. به منظور بررسی ساختار کریستالی فاز سنتز شده از روش تجزیه ی XRD استفاده شد. عملیات زینترینگ نمونه های خامی که به روش فشردن در قالب، تهیه شده بودند، در محدوده ی دمایی 1300 تا 1500 درجه ی سانتیگراد و به مدت 5 تا 20 ساعت انجام گرفت. بررسی ریز ساختار نمونه ها به منظور تعیین کیفی اندازه ی تخلخل های برجا مانده و اندازه ی تقریبی دانه ها، با استفاده از تصویر برداری به روش SEM از سطح مقطع شکست نمونه ها انجام گرفت. هدایت پروتونی ترکیبات سنتز شده پس از انجام عملیات زینترینگ در اتمسفر احیا کننده (مرطوب و خشک) و با استفاده از روش تجزیه ی امپدانس تعیین گردید. نتایج این پژوهش نشان دادند که کاربرد افزودنی اکسید مس نقشی بسیار موثر در کاهش دمای زینترینگ و رشد دانه های ترکیب زیرکونات باریم دارد؛ به گونه ای که در حضور 2 درصد اکسید مس، دمای زینترینگ ترکیب یاد شده تا حدود 1400 درجه ی سانتیگراد کاهش یافته و اندازه ی دانه های آن بیش از 5 برابر افزایش می یابد. این نتایج هم چنین، نشان دادند که کاربرد افزودنی اکسید مس، به دلیل تاثیر قابل ملاحظه بر رشد دانه-ها، بر افزایش هدایت پروتونی نیز تاثیری مثبت دارد.
    کلیدواژگان: هادی های پروتونی سرامیکی، ساختار پروسکایت، هیدروژن، زیرکونات باریم، کمک زینتر
|
  • Ehsan Zendehbad, Habib Danesh-Manesh Page 1
    Aluminum and its alloys duo to their low density, good accessibility and ease of converting to foam, become the most used materials in manufacturing of metallic foams. In this study Accumulative Roll-Bonding process has been utilized for distributing TiH2 powders, as foaming agent, in the structure of an aluminum sheet. Then, via a suitable heat treatment the powders were decomposed and the preform was converted to foam. Also, using the uniaxial compression test, compressive strength of the fabricated foam in different loading directions has been investigated and a correlation between compressive strength and porosity and loading direction has been observed. Maximum compressive strength of 21.08 MPa for foam of porosity 30% in the rolling direction (RD) was measured and increasing the porosity, a decrease in compressive strength was observed. The compressive behavior of the fabricated foam was different in three loading directions.
  • Zahra Abbasi, Mohammad Hosein Shariat, S. Javadpour Page 13
    The synthesis of AlN-SiC composites was investigated through the combustion reaction between aluminum, Si3N4 (the solid source of nitrogen) and carbon powders. The combustion reaction was initiated through the ignition of the powder mixture by microwave heating in a domestic oven and the desired ceramics were produced. To achieve higher degree of conversion, some parameters were altered during the synthesis. These included the time of mixing, the amount of carbon in the reactant mixtures and the weight of compacts. The productivity of the reaction wasn’t affected dramatically by alteration in the first two parameters, but increasing the weight of samples made it possible to achieve more complete combustion and higher degree of conversion to products. The combustion temperature of the system was studied theoretically and experimentally. The microstructure and phases of products were analyzed by X-ray diffraction (XRD) analysis and scanning electron microscopy (SEM), respectively.
  • G.R. Razavi Dehkordi, M. Saboktakin, H. Monajati, M. Toroghinjad Page 23
    TWinning Induced Plasticity (TWIP) steels, with high manganese percentage (17-35%), are used in automotive bodies. Their microstructure at room temperature is austenitic and due to low stacking fault energy, major deformation mechanism in them is twinning inside austenite grains which on the other hand, leads to enhanced mechanical strength in steel. Due to important effect of heat treatment process on mechanical properties, full annealing heat treatment and effect of Molybdenum were investigated in this study. To this aim, the steel was casted and hot rolled and then heat treated at different temperatures and the obtained microstructures were analyzed using optical, SEM and TEM microscopes. The results showed that the full annealing temperature for steel without Mo was determined to be 1100 C. and addition Mo to the steel annealing Temperature by 50 C reduced.
  • J. Jaafaripour-Maybody, E. Salahi, Z.A. Nemati Page 31
    In the present study, in-situ synthesis of carbon nanotube/hydroxyapatite nano composite powder with stable homogeneous dispersions of carbon nanotubes (CNTs) have been prepared 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 result in homogenization of the carbon nanotube dispersion and faster crystallization of hydroxyapatite, and usage of SDS for dispersion carbon nanotubes at hydroxyapatite matrix, the render formation 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 confirmed by TEM.
  • R. Masoudi-Nejad, P. Alaei Page 43

    In this paper, failure stress of tubular samples with fiber reinforced composite material is reported. Investigations showed that during the loading process, maximum tension always occur at the tip of the crack and then falls away from the tip of the crack, Also when in the tested samples, applied load is more than 405N, Plastic area near the tip of crack is abserved which shows the fracture of the pipes occure in this area. The results of simulation with finite elements technique coincides with experimental data. The results of this study can be used to analyze the behavior of composite materials used in pipes.

  • H. Ahmadi First, M. Alizadeh, M.R. Ghazanfari, M. Ghaffari, R. Amini Page 53
    In this study, the formation of calcium-cupper-titanate (CCTO) perovskite powder by mechanical alloying of the constituent oxides under air atmosphere at ambient temperature was investigated. By applying a relatively low-energy ball milling, the reaction sequence was identified. The chemical composition of the as-milled powders was evaluated by X-ray florescence analysis. The qualitative and quantitative structural analysis was performed by X-ray method using the Rietveld refinement. Moreover, the particle size evolution was studied by transmission electron microscopy. The mechano-synthesis of CaO, CuO, and TiO2 led to the formation of perovskite CCTO, where negligible contamination due to milling was detected. In the early stages of milling, the particle size reduction, the nanostructure formation, and a high degree of amorphization were observed. It was also found that the rate of amorphization is different in the constituent oxides. In the middle stage of milling a fully amorphous structure was formed and since the amorphous composition reached the CCTO composition, the CCTO phase was nucleated from the amorphous phase in the final stage of milling. The TEM micrograph shows the CCTO particle size is in range of 10-35nm. 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 result in homogenization of the carbon nanotube dispersion and faster crystallization of hydroxyapatite, and usage of SDS for dispersion carbon nanotubes at hydroxyapatite matrix, the render formation 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 confirmed by TEM.
  • M. Mohammadikhah, A. Hadizadeh, S. Mehrabian, N. Mirzamohammad, H. Sabet Page 63
    In this investigation effect of welding dilution on chemical composition,microstructure and abrasive wear resistance on mild steel fabricated by flux-cored wire were studied.For this purpose flux cored wire containing ferro manganese was used and fabricated hardface layer in one,two and three layer. The OM, SEM, chemical analysis, hardness and wear tests were carried out on the each layer. Metallographic examination results shows that the microstructure of one and two deposite layer consisted of martensite and austenite, but with different in volume fraction of martensite and austenite and the microstructure of third deposit layer consisted of austenite. Chemical analysis test results showed by increasing layers numbers, degree of dilution was changed, so chemical composition of each layer was different. The hardness and abrasive wear tests results showed that by increasing the layers number, hardness and wear resistance were decreased. Hardness after the wear tests indicated that minimum 10% increase can be seen in the value of hardness due of workhardening under wear test. The maximum hardness and good abrasive wear resistance were related to one layer sample.SEM study of the worn surfaces showed that the wear mechanisms of all samples are ploughing, but with the difference in the depth of wear scratches. One layer sample had minimum depth of wear scratches than that others.
  • Sherafat, M.H. Paydar Page 75
    In the present work, the effect of addition of 2 wt% CuO on the sintering behavior, microstructure and proton conductivity of the yttrium doped barium zirconate has been studied. Yttrium doped barium zirconate (BZY20) including 2 wt% CuO, as sintering aid, was produced via solid state synthesis method using carbonate and oxides as raw materials. To characterize the crystal structure of the synthesized compounds, XRD analysis was used. The green samples, produced by dry pressing, were sintered in the range of 1300 to 1500 oC for 5 to 24 h. Microstructure of the sintered samples was studied by the means of SEM to determine the amount of remained porosities and the grain sizes. Proton conductivity of the samples was determined using impedance analyzer in a wet and dry reducing atmosphere. The results showed that using 2 wt% CuO is so effective in reducing the sintering temperature and also in increasing the size of the grains. So that the sintering temperature decreased to 1400 oC and grain size increased to more than 5 times. These results also showed that in the presence of 2 wt% CuO the conductivity of the BZY20 compounds can be improved.