فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 12 (1390)
  • پیاپی 12 (1390)
  • تاریخ انتشار: 1391/01/15
  • تعداد عناوین: 9
|
  • محمدحسین احسانی، حمید رضا قلی پوردیزجی، اصغر جمشیدی زوارکی، محمد ابراهیم قاضی صفحات 1-7
    لایه های نازک سولفید کادمیم، با استفاده از روش تبخیر آنی با نرخ لایه نشانی nm/s 5/2 و ضخامت تقریبی nm 800 در خلاء)6-10 5 تور(ساخته شدند. در این پژوهش، به منظور مطالعه آثار زیرلایه روی خواص ساختاری نمونه ها، از دو نوع زیر لایه، شیشه و (ITO)Indium Tin Oxide استفاده گردید. خواص ساختاری نمونه ها توسط پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفت. محاسبه پارامترهای ساختاری آشکار نمود که نمونه های ساخته شده روی زیر لایه ITO از ساختار بلوری بهتری برخوردار است. همچنین محاسبات مربوط به نقایص بلوری و تنش در نمونه ها نشان می دهد که لایه های تهیه شده بر روی زیر لایه ITO دارای کیفیت بهتری هستند. لایه های تهیه شده بر روی زیرلایه شیشه به مدت یک ساعت در دماهای 200 و 300 درجه سانتیگراد تحت خلاء بازپخت گردیدند تا اثر عملیات حرارتی بر روی خواص ساختاری آنها مورد بررسی قرار گیرد. طیف پراش اشعه ایکس نمونه های تهیه شده بر روی زیرلایه شیشه نشان داد که خواص بلوری پس از عملیات حرارتی بهبود یافته است.
    کلیدواژگان: سولفید کادمیم، لایه های نازک، ساختار بلوری، تبخیر آنی
  • اکبرزنده نام، مرضیه شیرازی، سمیرا دولتشاه صفحات 9-15
    در این پژوهش لایه های نازک اکسید روی (ZnO) از طریق اکسیداسیون حرارتی لایه های نازک روی(Zn)، که به روش کندو پاش مگنترون بر زیر لایه نیوبات لیتیم انباشت شده، تولیدگردیدند. وابستگی به دما و مدت زمان گرمادهی ویژگی های اپتیکی این نانولایه ها مورد مطالعه قرار گرفته است.
    تغییرات توان عبوردهی(T)، بازتابندگی(R) و ضریب خاموشی(k) نمونه ها برای گستره طول موج 1100-200 نانومترنسبت به دما و زمان حرارت دهی اندازه گیری شده است. با افزایش دمای بازپخت توان عبوردهی لایه ها کاهش نشان می دهد و در دماهای زیاد(oC 800) که احتمال نفوذ لایه ZnO به زیرلایه نیوبات لیتیم فزونی می یابد، عبوردهی افزایش یافته و به توان عبوردهی اولیه زیرلایه نزدیک می گردد. انرژی گاف اپتیکی لایه های اکسیدروی برای شرایط متفاوت حرارت دهی اندازه گیری شده و با افزایش دما مقدار آن کاهش می یابد، در دمای oC 800 با ازدیاد زمان حرارت دهی انرژی گاف اپتیکی فزونی یافته و دراین شرایط نفوذ لایه به درون نیوبات لیتیم فراهم می گردد.
    کلیدواژگان: لایه نازک اکسیدروی، بلورنیوبات لیتیم، خواص اپتیکی، کندوپاش مگنترون
  • مریم کیانی، محمدرضا تنهایی اهری، مجید مجتهد زاده لاریجانی صفحات 17-23
    در این تحقیق تاثیر دمای زیر لایه در محدودهC ̊450-100 برخواص ساختاری لایه های نیترید زیرکونیوم که به روش کندوپاش شعاع یونی روی زیر لایه شیشه وسیلیکون تهیه شده است، مورد بررسی قرار گرفته است. تعین ضخامت لایه ها با استفاده از آنالیز RBS (طیف پس پراکندگی رادرفورد) و تعیین فازهای کریستالی با توجه به آنالیز XRD (پراش پرتو X) انجام شده است. نتایج XRD نشان داد که با افزایش دما تا C ̊400 بر میزان بلوری شدن فاز نیترات زیرکونیوم افزوده شده ولی در دمای بالاتر، کاهش یافته است. در تمامی دماها جهت [111] فاز نیترات زیرکونیوم جهت ترجیحی است. نتایج RBS نشان داد که ضخامت لایهZrN در دماهای بالاتر نسبت به دمایC ̊100 افزایش یافته که می تواند به دلیل افزایش تشکیل مونومر های Zr-N برای تشکیل لایه وافزایش اندازه دانه باشد و نیز کاهش ضخامت در دمای ̊C 450 به افزایش چگالی لایه وکاهش اندازه دانه مربوط است.
    کلیدواژگان: نیترید زیرکونیوم، باریکه پرتو یونی، XRD و RBS
  • امیر صادقی، رسول آذری خسروشاهی، زهرا صادقیان صفحات 25-35
    پوشش کامپوزیتی Ni-nano TiO2 بر روی فولاد ساده کربنی با غلظت های مختلف ذرات پودر اکسید تیتانیم در حمام واتس و با استفاده از رسوب دهی الکتریکی تهیه شد. خواص سختی، خوردگی و نفوذ هیدروژنی پوشش کامپوزیتی با پوشش نیکل خالص مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفت. مقایسه خواص سختی پوشش ها حاکی از افزایش چشمگیر ریز سختی پوشش کامپوزیتی نسبت به پوشش نیکل خالص بود. با افزایش غلظت ذرات TiO2 در حمام آبکاری، به ترتیب از 10، 50 و g/lit 100 و به دنبال آن با افزایش درصد حجمی ذرات به دام افتاده در پوشش های کامپوزیتی، سختی افزایش بیشتری را از خود نشان داد. مطالعات خوردگی حاصل از روش پلاریزاسیون تافلی در محیط اسید سولفوریک 5% با pH حدود 1، بیانگر کاهش چندین مرتبه ای نرخ خوردگی در پوشش کامپوزیتی نسبت به پوشش نیکل خالص بود. افزایش درصد حجمی ذرات به دام افتاده در پوشش های کامپوزیتی منجر به بهبود مقاومت به خوردگی این گونه پوشش ها شد. علاوه بر خواص مکانیکی و خوردگی، آزمایش مقاومت به نفوذ هیدروژنی پوشش کامپوزیتی Ni-nano TiO2 و نیکل خالص با روش الکتروشیمیایی پیل دوانتان1 از طریق شارژ الکتروشیمیایی هیدروژن توسط منبع تغذیه و ثبت جریان نفوذی هیدروژن بر حسب زمان در دستگاه پتانسیواستات انجام پذیرفت. تجزیه و تحلیل نتایج حاکی از مقاومت و طول عمر بیشتر پوشش کامپوزیتی در برابر نفوذ اتم های هیدروژن در مقایسه با پوشش نیکل خالص بود.
    کلیدواژگان: پوشش نانوکامپوزیتی، Ni، TiO2، سختی، خوردگی، مقاومت به نفوذ هیدروژنی
  • سعیدکهربائی، مهردادکاشفی صفحات 37-47
    آزمون جریان گردابی یک آزمون غیرمخرب بوده که به سرعت اجرا شده و پاسخ آن به ترکیب شیمیایی و ریزساختار ماده ی مورد نظر حساس است. در نتیجه به دلیل تفاوت خواص مغناطیسی لایه سخت شده با دیگر قسمت های قطعه سخت کاری القائی شده، می توان از این روش غیر مخرب در تعیین عمق لایه سخت شده در قطعات فولادی بهره گرفت. در این پژوهش نمونه هایی استوانه ای شکل از جنس فولاد CK45، تحت عملیات سخت کاری القائی قرار گرفته و پس از رسم پروفیل سختی با استفاده از روش سختی سنجی، عمق های سخت شده موثر و کل تعیین شده اند. سپس به کمک بررسی پاسخ های قطعات به اعمال جریان گردابی شامل ولتاژهای اولیه و ثانویه، اختلاف فاز و امپدانس نرماله شده، ارتباط عمق سخت شده با این پاسخ ها تعیین شده و در نهایت پروفیل های سختی به صورت غیرمخرب رسم شده اند. رگرسیون حاصل از این ارتباط ها، نشان دهنده دقت قابل قبول روش غیر مخرب جریان گردابی در تعیین عمق لایه سخت شده قطعات است.
    کلیدواژگان: عمق لایه سخت شده، پروفیل سختی، آزمون غیرمخرب، جریان گردابی
  • زهرا مروی، غلامرضا فروتن صفحات 49-60
    هدف از این کار، بررسی دینامیک یون ها، الکترون ها و نانوذرات باردار درون غلاف پلاسمای غباری، به منظور تعیین شرایط مناسب جهت نهشت کنترل شده و گزینشی ذرات پلاسما روی سطح یک زیرلایه طرح دار شامل آرایه ای ازمیکروساختارهای منظم است. روش مورد استفاده در این مطالعه، شبیه سازی عددی معادلات سیالی توصیف کننده دینامیک ذرات پلاسما درون غلاف پلاسمایی است. نتایج به دست آمده نشان می دهد، با افزایش چگالی الکترونی میزان کانونی کنندگی میدان الکتریکی نانوساختار بیشتر می شود، لذا نانوساختارهای با نسبت نمود بالا تولید می شود. افزایش دمای الکترونی باعث کاهش بار نانوذرات و در نتیجه کاهش شار آن ها بر روی نانوساختار می شود. با افزایش چگالی تعداد و عدد ماخ نانوذرات، شار فرودی بر روی نانوساختارها و به تبع آن آهنگ رشد آن ها افزایش می یابد. به علاوه شار فرودی با افزایش ارتفاع و دوره تناوب میکروطرح رشد پیدا می کند. از یافته های حاضر می توان نتیجه گرفت که برای رسیدن به آهنگ نهشت بالا و نانوساختارهایی با نسبت نمود بزرگ، باید از یک پلاسمای چگال با دمای پایین و نانوذرات با سرعت فرودی بالا و میکروطرح با دوره تناوب نسبتا بزرگ استفاده نمود.
    کلیدواژگان: غلاف پلاسمایی، نانوذرات غبار، شبیه سازی سیالی، نهشت گزینشی، نانوتیوب های کربنی، پلاسماهای فعال، میکروساختارهای منظم
  • احسان بهارزاده، مرتضی شمعانیان صفحات 61-67
    در این تحقیق به بررسی پوشش آلیاژ استلایت 6 ایجاد شده بر روی زیر لایه فولاد St37 بوسیله فرآیند پاشش حرارتی HVOF پرداخته شده است. ریزساختار، تخلخل، ضخامت و فازشناسی پوشش ایجاد شده با استفاده از روش های مختلفی نظیر میکروسکوپ نوری، پرتو پراش ایکس(XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مجهز به آزمون طیف سنج انرژی (EDS) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین آزمون ریز سختی سنجی بر سطح مقطع پوشش انجام شد. یافته های پژوهشی نشان داد که پوشش ایجاد شده دارای یک ساختار لایه ای بوده که بواسطه رسوب و انجماد پیوسته ذرات پودر مذاب و نیمه مذاب ایجاد شده است. همچنین در این ساختار تخلخل، آخال، ذرات ذوب نشده و نیمه ذوب شده مشاهده می شود. تخلخل موجود در پوشش در حدود 2% و سختی آن نیز در حدود 700 ویکرز بوده و ضخامت تقریبی آن در حدود 500 میکرون است. با توجه به آزمون چسبندگی انجام شده، چسبندگی پوشش به زیرلایه بیشتر از 67 مگاپاسکال می باشد. نتایج آنالیز XRD پوشش ایجاد شده دلالت بر این امر دارد که در حین انجام فرآیند پاشش هیچ گونه تغییر فاز محسوسی در پودر رخ نداده و فاز کبالت با ساختار FCC به عنوان فاز اصلی در ساختار پوشش وجود دارد.
    کلیدواژگان: استلایت6، پوشش پاششی، ریزساختار، سختی، آزمون چسبندگی
  • سمیه شریف حسن، ضیاء والفی، کوروش جعفرزاده، سید حجت الله حسینی صفحات 69-79
    در این تحقیق رفتار خوردگی داغ پوشش های NiCrAlY اعمال شده بر روی نمونه های فولادی توسط روش پاشش حرارتی سوخت اکسیژن سرعت بالا (HVOF) تحت پارامترهای مختلف پاشش مانند سرعت سیلان پروپان، فاصله پاشش و نرخ تغذیه پودر مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور برای بررسی تاثیر پارامترهای مذکور بر رفتار خوردگی داغ این پوشش ها، نمونه ها تحت آزمون خوردگی داغ به روش کوره ای با اتمسفر هوا و مخلوط نمک Na2SO4-60%V2O5 در زمان های مختلف سی دقیقه تا 22 ساعت در دمای 900 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. مشخصه های ساختاری و فازی پوششها بعد از آزمون خوردگی با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM/EDS) و پراش سنجی پرتو ایکس (XRD) مورد ارزیابی قرار گرفت. مطالعات نشان می دهد که تغییر پارامترهای مذکور تاثیر قابلملاحظهای بر خواص پوششهای NiCrAlY به ویژه مقدار اکسید موجود در پوشش و در نتیجه مقاومت به خوردگی این پوشش ها دارند. بهترین مقاومت به خوردگی مربوط به نمونه پوشش داده شده با سرعت سیلان پروپان 60 لیتر بر دقیقه، سرعت سیلان اکسیژن 300 لیتر بر دقیقه، فاصله پاشش 20 سانتیمتر و نرخ تغذیه پودر 32 گرم بر دقیقه است.
    کلیدواژگان: خوردگی داغ، پوشش NiCrAlY، HVOF
  • منصور کیانپور راد، علی محمد بازرگان، ساسان قشقایی، مجتبی نقوی صفحات 81-88
    در پژوهش حاضر، با توجه به اهمیت پوشش نیکل در ارتقاء خواص سطحی الیاف کربنی، پوشش دهی نانوالیاف کربنی الکتروریسی شده در حمام تجاری الکترولس نیکل مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های میکروسکوپی و هم چنین نتایج بدست آمده از آزمون تفرق اشعه X نشان می دهد که به دنبال 20 دقیقه قرار گرفتن الیاف در حمام الکترولس در pH حدود 9، پوششی یکپارچه از فلز نیکل با ضخامت تقریبی nm 184 بر روی آنها تشکیل می گردد. هم چنین، در این تحقیق در فرآیند سنتز الیاف کربنی از نیکل به عنوان کاتالیست برای گرافیته شدن الیاف استفاده شد. مشخصه یابی الیاف کربنی الکتروریسی شده در حضور کاتالیست نیکل حضور نانوذرات نیکل بر سطح الیاف و نیز انجام واکنش گرافیته شدن در اثر عملیات حرارتی در °C1400 را تایید می کند.
    کلیدواژگان: نیکل، پوشش دهی الکترولس، نانوالیاف کربنی، الکتروریسی
|
  • M. H. Ehsani, H. R. Gholipour Dizaji, A. Jamshidi Zavaraki, M. E. Ghazi Pages 1-7
    Cadmium sulfide thin films were fabricated in a vacuum (5 10-6torr) with 2. 5 nm/s coating rate and the approximate thickness of 800nm. In order to study the effects of the substrate on the structural properties of samples، two types of substrates (glass and ITO) were used. Structural properties of the samples were studied by X-ray diffraction. Calculated structural parameters revealed that the samples built on ITO substrate had a better crystal structure compared to those made on glass substrate. Moreover، the calculation of stress and crystalline defects in the samples showed that the samples with ITO as substrate had better crystal quality. The CdS layers made on glass substrate were annealed at 200°C and 300°C for one hour in vacuum in order to study the effects of heat treatment on their structural properties. X-ray diffraction spectrum of samples prepared on glass substrate showed improvement of crystalline quality upon annealing.
  • A. Zendehnam, M. Shirazi, S. Doulatshah Pages 9-15
    In this work، the optical properties of ZnO thin films were investigated experimentally. Zinc was sputtered by the magnetron sputtering method on the LiNbO3 crystal (as substrate)، followed by a thermal oxidation at 450oC of the obtained ZnO films. The variations of the transmittance، reflectance، and extinction coefficient were measured for temperatures (450-800 oC) and different periods of heating (15-120min) which were employed to study their effects on the optical characteristics of the ZnO samples. The optical band gap energy was determined and it showed reduction with temperature and an increase at 800 oC with period of heating.
  • M. Kiani, M. R. Tanhaie Ahari, M. Mojtahedzafeh Larijan Pages 17-23
    In this study the effect of substrate temperature on the structural properties of zirconium nitride (ZrN) coatings prepared by ion beam sputtering on the glass and silicon substrates was investigated. Rutherford Back Scattering (RBS) and X-Ray Diffraction (XRD) analyses were performed to evaluate the coating thickness and structure respectively. The ZrN coatings presented a preferential crystalline orientation following the [111] axis at all temperatures. RBS results showed an increase in coating thickness with the increase of temperature up to 400˚C due to reaction kinetic for the formation of Zr-N monomers. The decrease of thickness at 450˚C is probably due to the increase in coating density and decrease in grain size at this temperature.
  • A. Sadeghi, R. Azari Khosroshahi, Z. Sadeghian Pages 25-35
    Ni-nano TiO2 composite coatings on low carbon steel have been prepared in Watts-bath using the electro deposition process. Characteristics of coatings such as micro-hardness، corrosion and hydrogen permeation were studied and compared with those of pure nickel coating. Micro-hardness results showed a noticeable increase in hardness of composite coatings in respect to the pure nickel coating. It was found that، an increase in TiO2 particle incorporation lead to the micro-hardness increment of the coatings. The corrosion study of specimens in %5 H2SO4 solution with pH=1 acquired through Tafel polarization، revealed several times reduction in the corrosion rate (CR) of composite coatings as compared to the pure nickel coating. Furthermore، hydrogen permeation test was performed on both pure nickel and Ni-TiO2 composite coating by the electrochemical approach (Devanthan-Stachursky) to compare their resistivity against hydrogen atoms through hydrogen charging by a power supply and recording permeation density versus time with a Potentiostat. Analysis of the results showed better resistivity of the composite coating against hydrogen permeation compared to the pure nickel coating.
  • S. Kahrobaee, M. Kashefi Pages 37-47
    The eddy current test is a non-destructive technique which can be performed rapidly. Since the eddy current response is sensitive to the chemical composition and microstructure of the materials، it can be used to determine case depth of induction hardened parts due to the difference in magnetic properties of the hardened layer and the core of the specimen. In the present study، identical rods of CK45 carbon steel were case hardened using induction hardening method. Plotting of hardness profile was done، and the effective and total case depths were also determined. In order to investigate the applicability of the eddy current technique، the relation between effective and total case depths and eddy current outputs (primary and secondary voltages، normalized impedance and phase angle) have been studied. Good correlations between these findings indicate an acceptable level of accuracy of this method in comparison with destructive methods.
  • Z. Marvi, Gh. Foroutan Pages 49-60
    This work’s aim is to investigate the dynamics of ions، electrons، and charged nanoparticles inside the dusty plasma sheath، in order to determine the appropriate conditions for the controlled and site selective deposition of plasma particles on a pre-patterned substrate of ordered microstructures. The approach used in this study، is the numerical simulation of the fluid equations، describing the dynamics of plasma particles inside the plasma sheath. The results obtained، show that the focusing effect of the electric field of nanostructures increases with the increasing of the electron number density، leading to the growth of high aspect ratio nanostructures. Increase in the electron temperature، results in the decreasing of the charge of nanoparticles، and consequently in the decreasing of the incident flux on the nanostructures. The enhancement of the number density and Mach number of the nanoparticles، leads to the enhancement of the flux on nanostructures and as a result their growth rate increases. Moreover، the incident flux grows with the increasing of the height and period of micro-pattern. From the present findings it can be concluded that to achieve high deposition rates and nanostructures with a large aspect ratio one should employ a high density، low temperature plasma، large impinging velocity of nanoparticles، and a micro pattern with a relatively large period.
  • E. Baharzadeh, M. Shamanian Pages 61-67
    This paper studies the microstructure and properties of stellite6 coatings produced by high velocity oxy-fuel (HVOF) presses on low carbon steel (St 37). The microstructure، porosity، coating thickness، phase formation and microhardness of the coating were investigated using the combined techniques of optical microscopy، X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy/ energy dispersive spectrometry (SEM/EDS). The coatings exhibited a layered microstructure due to deposition and re-solidification of molten powder particles. Porosity، unmelted and semi melted particles and inclusions were present in the microstructure of the coating. In addition، the coating showed porosity content of about 2% and a hardness of about 700 HV. The thickness of as-sprayed coatings was about 500 m. The adhesive strength of coating to substrate was more than 67 MPa. The result of XRD indicated that no phase transitions occur in feedstock powder after HVOF spraying and the coatings consist of a Co-rich matrix of face centered cubic (FCC).
  • S. Sharifhasan, Z. Valfi, K. Jafarzadeh, S. H. Hosseini Pages 69-79
    In this investigation، NiCrAlY coatings were deposited on steel substrate using the HVOF process. Different spray parameters were applied such as Propane flow rate، spray distance and powder feed rate. The hot corrosion behavior of resulted samples was studied in salt mixture Na2SO4-60%V2O5 at 900˚C for 30 min to 22 h in an ambient atmosphere. After hot corrosion tests the microstructure and phase composition of these coatings were analysed using Optical microscope، Scanning electron microscopy/Energy dispersive spectroscopic analysis (SEM/ EDS)، and X-ray Diffraction (XRD) techniques. The analysis of the results indicates that the parameters variation have a significant effect on the properties of NiCrAlY coatings، especially on the oxide phase content present in the coating، and therefore on the hot corrosion resistance of this coating. It was observed that coating prepared by 60 lit/min Propane flow rate، 300 lit/min Oxygen flow rate، 20 cm spray distance and 32 gr/min powder feed rate has the best corrosion resistance، because of the smaller oxide contents inside the coating.
  • M. Keyanpour-Rad, A. M. Bazargan, S. Ghashghaie, M. Naghavi Pages 81-88
    In the present study، due to the importance of nickel plating in the improvement of carbon nanofiber surface properties، the electroless nickel plating of electrospun carbon nanofibers was carried out using a commercial electroless bath. The electrospun carbon nanofibers were submerged into the electroless nickel bath and held for 20 minutes at 45 ˚C and a pH value of 9. Results obtained from scanning electron microscopy observations and X ray diffraction analysis indicated that a uniform nickel coating of about 184 nm thickness was formed on the whole surface of carbon nanofibers. The fiber fabrication process was performed in the presence of nickel as a graphitization catalyst. Raman spectroscopy and X-ray diffraction studies confirmed the presence of nickel nanoparticles on the surface of fibers and the accomplishment of graphitization at 1400 °C.