نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 29 (تابستان 1393)

هدف از این تحقیق، اتصال کووالانسی نانوذرات TiO2روی سطح نانولوله های کربنی و بررسی پایداری و هدایت حرارتی نانوسیال می باشد. نانولوله های آرایش یافته با میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) جهت اطمینان از اتصال نانوذرات TiO2 و طیف سنجی رامان جهت بررسی تغییرات میزان گرافیته شدن مورد بررسی قرار گرفتند. پایداری نانوسیال به کمک پتانسیل زتا بررسی گردید. تصاویر TEM نشان دهنده اتصال نانوذرات TiO2روی سطح نانولوله ها می باشد. طیف سنجی رامان نشان دهنده افزایش میزان عیوب ایجاد شده در ساختار نانولوله با افزایش میزان نانوذرات متصل شده می باشد. نتایج حاصل از بررسی پایداری نانوسیال نشان داد که با افزایش میزان نانوذرات متصل شده، پایداری نانوسیال کمتر می شود. همچنین نتایج بررسی ها نشان داد که دما و غلظت تاثیر معناداری بر روی میزان هدایت حرارتی نانوسیال دارند.

در این پژوهش، تاثیر افزودن ذرات کاربید سیلیسیم بر رفتار خوردگی کامپوزیت SiC–A356 مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، نمونه ها پس از غوطه وری به مدت 30 دقیقه در محلول 5/3 درصد کلرید سدیم برای رسیدن به حالت پایا، تحت آزمون های پلاریزاسیون تافل و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی قرار گرفتند. برای انجام آزمون های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، از پتانسیل تحریک 10 میلی ولت و دامنه فرکانسی 100 کیلو هرتز تا 10 میلی هرتز استفاده شد. نتایج منحنی های پلاریزاسیون تافل نشان داد که با افزودن درصد حجمی کاربید سیلیسیم، چگالی جریان خوردگی افزایش می یابد. هم چنین نتایج آزمون های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی نیز آشکار ساخت که افزایش درصد حجمی ذرات کاربید سیلیسیم باعث کاهش مقاومت پلاریزاسیون می شود.

در این تحقیق تاثیر لایه نازک نیتریدزیرکونیوم (ZrN) بر روی آلیاژ منیزیم AZ91 به عنوان ماده زیست سازگار مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور لایه نازک ZrN به روش کندوپاش فعال پرتو یونی بر روی زیرلایه از جنس آلیاژ منیزیم AZ91 در زمان های 30، 60، 120، 180 و 240 دقیقه ایجاد گردید. به منظور تعیین ضخامت لایه ها از دستگاه پروفایل متر و جهت ساختار پوشش از پرتو پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده گردید. چسبندگی لایه به روش نفوذ فررونده خارجی تعیین شد. رفتار خوردگی نمونه های لایه نشانی شده به روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک بررسی گردید. نتایج حاصل نشان داد که با افزایش زمان لایه نشانی، ضخامت لایه افزایش یافته و چسبندگی لایه به زیرلایه و مقاومت به خوردگی نمونه ها، کاهش می یابد.

در این پژوهش امکان ساخت ایمپلنت حافظه دار از جنس NiTi برای کاشت در ریشه دندان و امکان تثبیت خودبخودی ایمپلنت با استفاده از خاصیت حافظه داری مورد بررسی قرار گرفت. ایمپلنت مورد نظر از طریق روش متالورژی پودر با طراحی و ساخت قالب مناسب و روش تف جوشی پودرهای نیکل و هیدرید تیتانیم ساخته شد. بر اساس نتایج آزمون XRD قسمت عمده ساختار قطعات شامل ترکیب NiTiبوده و مقدار ترکیبات ناخواسته اندک است. با بکارگیری اوره به عنوان عامل فضاساز در تعدادی از نمونه ها، شکل حفرات و درصد تخلخل آنها به مقادیر مناسب برای رشد بافت استخوانی رسانده شد. درصد تخلخل و میانگین اندازه حفرات در نمونه بدون عامل فضاساز به ترتیب 30 درصد و 100 میکرون و درنمونه ساخته شده با 70 درصد حجمی عامل فضاساز 70 درصد و 400 میکرون بدست آمده است. همچنین نوع حفرات قطعات از حالت بسته به حالت باز تبدیل شده است. با انجام عملیات پیرسازی دماهای دگرگونی آستنیتی و مارتنزیتی برای بکارگیری نمونه در دمای بدن تنظیم شد. به طوری که دمای شروع تشکیل آستنیت (As) برابر°C11/25 و دمای مربوط به پیک دگرگونی آستنیتی (Ap) برابر°C5/37 و دمای پایان دگرگونی آسیتنیتی(Af)، برابر°C77/49 میباشد. نتایج آزمون های مکانیکی، بازیابی کرنش به میزان دو درصد را پس از تغییرشکل و افزایش دما نشان می دهد.

در این تحقیق از یک روش سل- ژل اصلاح شده برای تهیه نانوذرات تیتانات باریم استفاده شد. آنالیز حرارتی ژل های خشک شده با چهار روش آنالیز DTA/TG، FT-IR، XRD و SEM صورت پذیرفت که هر کدام علاوه بر اطلاعات مشترک، اطلاعات مخصوص به خود را نیز فراهم می آورد. در حالت کلی می توان گفت که نتایج این چهار آنالیز از هماهنگی بسیار خوبی با هم برخوردار بود. در حین گرمایش ژل خشک با افزایش دما، در ابتدا خروج ترکیبات فرار و ظهور فاز آناتاز و در ادامه تخریب ساختار ژل رخ می دهد و پس از این مرحله استحاله از حالت آمورف به کریستالی رخ داده و فازهای کربناتی ظاهر شده و در دماهای بالاتر نانوذرات تیتانات باریم فرآوری می شوند و در ادامه استحاله پلی مورفی تیتانات باریم رخ می دهد. نتایج بررسی های مختلف نشان می دهد که نانوذرات بسیار خالص تیتانات باریم در دما و زمان کمتری نسبت به تحقیقات مشابه و تنها با یک ساعت کلسیناسیون در دمای Co 800 فرآوری می شوند. نانوذرات فرآوری شده دارای خلوص بالا و گستره توزیع اندازه ذرات باریک اند و برای تولید اقتصادی مواد و دستگاه های پیشرفته مبتنی بر تیتانات باریم مناسب اند.

رزین های وینیل استر، از معروف ترین پلیمر های گرماسخت محسوب می شوند. این رزین ها از واکنش یک نوع اسید کربوکسیلیک غیر اشباع نظیر آکریلیک یا متاکریلیک و یک واحد رزین اپوکسی تولید می گردند. به منظور بهبود خواص و نیز بهینه سازی آن ها برای شرایط بارگذاری مختلف، این مواد را با عوامل تقویت کننده ای از جمله الیاف کوتاه (مانند شیشه یا کربن) و یا ذرات سرامیکی تقویت می کنند. در تحقیق حاضر از نانولوله کربنی چند دیواره به عنوان عامل تقویت کننده جهت بهبود رفتار کششی رزین وینیل استر استفاده شده است. نقش نانو لوله های کربنی بر رفتار تغییر شکل و شکست نانو کامپوزیت با استفاده از نمونه های کششی تقویت شده با 0، 1/0، 2/0، 3/0، 75/0 و 1 درصد وزنی نانو لوله های کربنی طبق استاندارد ASTM D638 بررسی شده است. جهت تعیین نقش نانو لوله های کربنی بر روی مکانیزم تغییر شکل و شکست وینیل استر، سطح شکست نمونه ها مورد ارزیابی میکروسکوپی بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان می دهد که مدول یانگ، استحکام تسلیم و چقرمگی شکست وینیل استر وابسته به درصد نانولوله کربنی می باشد. بطوریکه با افزودن 1% وزنی نانو لوله کربنی به رزین وینیل استر، حدود 28% کاهش استحکام کششی، 16/53% افزایش مدول یانگ و 30% کاهش تافنس شکست ایجاد شد. ارزیابی میکروسکوپی بیانگر وابستگی رفتار شکست نانو کامپوزیت ساخته شده به حضور و میزان این نانو لوله ها بوده و همچنین به رابطه ی منطقی بین خواص و آرایش سطح شکست نانو کامپوزیت اشاره دارد. علاوه بر تشکیل حفرات و پدیده ی بهم پیوستن حفرات، مکانیزم های پل زدن، شکست، جدایش و بیرون آمدن نانو لوله ها و فیبری شدن رزین وینیل استر در سطوح شکست این نانو کامپوزیت ها بوضوح مشاهده شد.

در این مقاله کامپوزیت زمینه فلزی Al-Al2O3 با استفاده از فرآیند ریخته گری گردابی تولید گردید. با استفاده از این روش پودر آلومینا با اندازه ذرات μm300، μm50 و nm50 به آلیاژ مذاب A356 اضافه و سپس مخلوط حاصل در دو دمای 750 و 850 درجه سانتی گراد در قالب فلزی ریخته گری شد. تاثیر اندازه ذرات تقویت کننده و دمای بارریزی بر سختی، استحکام کششی و ریزساختار کامپوزیت در شش حالت مختلف مورد بررسی قرار گرفت. جهت ارزیابی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی خواص مکانیکی از آزمون کشش و سختی در هر شش حالت استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که افزایش دمای بارریزی تاثیر چندانی بر سختی ندارد اما باعث افت استحکام کششی نمونه ها می شود. علاوه بر این، کاهش سایز ذرات تقویت کننده در هر دو دما باعث افزایش سختی و استحکام کششی گردید.

در این تحقیق، رفتار الکتروشیمیایی فولاد زنگ نزن 304 کم کربن در یک محیط قلیایی بررسی شد. منحنی های پلاریزاسیون نشان دادند که این فولاد زنگ نزن در محیط قلیایی، رفتار رویین قابل قبولی را ارائه می دهد. نتایج آزمون های موت- شاتکی نشان داد که رفتار نیمه هادی لایه رویین فولاد زنگ نزن 304 کم کربن از نوع p-می باشد. هم چنین نتایج آزمون های موت- شاتکی نشان داد که چگالی گیرنده های الکترونی در محدوده 1021 بر سانتی متر مکعب قرار دارد و با افزایش زمان کاهش می یابد. نتایج طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی آشکار ساخت که با افزایش زمان تشکیل لایه رویین از 1 به 12 ساعت، مقاومت لایه رویین و مقاومت انتقال بار و در نتیجه مقاومت پلاریزاسیون افزایش می یابند که به واسطه افزایش ضخامت لایه رویین است.

همواره ایجاد ساختارهایی با قابلیت جذب انرژی از موارد حائز اهمیت در صنعت امروز به شمار رفته است و در این میان استفاده از پنل های ساندویچی با هسته فوم آلومینیوم به عنوان ساختاری سبک، دسته مهمی از تولیدات این حوزه را تشکیل می دهد. در این پژوهش با استفاده از روش فوم سازی مستقیم مذاب و به کارگیری مقادیر مختلف از عامل فوم ساز کربنات کلسیم و عامل پایدارکننده کاربید سیلیسیوم، محصولات فوم آلومینیومی تولید گردید. با توجه به پارامترهای تولید، دانسیته فوم های تولیدی بین 38/0 تا 63/0 گرم بر سانتیمتر مکعب اندازه گیری شد. در ادامه، بررسی های ریزساختاری و خواص فشاری محصولات نیز انجام گرفت. مطالعات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی بیانگر توزیع یکنواخت سلول ها می باشد. با توجه به خواص فشاری محصولات و اندازه گیری ظرفیت جذب انرژی فشاری از روی سطح زیر منحنی تنش-کرنش حاصل، بهترین محصول از نقطه نظر میزان جذب انرژی استاتیک انتخاب و آزمون های سقوط پرتابه بر روی آن محصول ادامه یافت. آزمون سقوط پرتابه به منظور بررسی تغییرشکل پنل های ساندویچی با هسته فوم آلومینیومی تولیدی و صفحات رویی آلومینیومی با میزان انرژی اعمالی 3/97 ژول انجام شد. در این آزمون تاثیر ضخامت هسته فوم آلومینیوم و ضخامت صفحات رویی بر عمق نفوذ پرتابه، طول جدایش صفحه پشتی از هسته فومی و کرنش ایجاد شده در صفحه پشتی مورد مطالعه قرار گرفته است. مشخص گردید که با افزایش ضخامت صفحات، عمق نفوذ پرتابه، طول جدایش صفحه پشتی و کرنش صفحه پشتی کاهش می یابد. علاوه بر این با افزایش ضخامت هسته فومی عمق نفوذ پرتابه افزایش یافته اما طول جدایش صفحه پشتی و کرنش صفحه پشتی کاهش می یابد.

امروزه پوشش های نانوساختار مزیت های خود را بر پوشش های میکروساختار دیکته کرده اند. بعلاوه، موتورهای توربینی در کاربردهای مختلفی مانند صنایع انرژی مورد استفاده قرار گرفتند. به علت دمای کاری بالای موتورهای توربینی، میزان طول عمر پره های توربین کاهش می یابد که مهمترین عیب موتورهای توربینی محسوب می گردد. پوشش های سد حرارتی به عنوان یک تکنیک برای کاهش دمای پره های توربین مورد استفاده قرار می گیرد. در پژوهش حاضر پودر YSZ در ابعاد نانومتری و میکرومتری بعنوان لایه ی سد حرارتی به روش الکتروفورتیک بر روی سوپر آلیاژ اینکونل -LC 713 پوشش داده شد. ارزیابی فازی و مورفولوژیکی مواد به ترتیب توسط پراش اشعه X، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری انجام گردید. نتایج بیانگر برتری پوشش نانو از نظر مورفولوژیکی، سختی سطح و اتلاف حرارتی نسبت به پوشش با ساختار میکرون می باشد.

آلیاژسازی مکانیکی (MA) بوسیله آسیاب گلوله ای به یکی از کارآمدترین روش ها در فرآیند آلیاژسازی مواد برای تولید ترکیبات غیر تعادلی نظیر فازهای نانوساختار و آمورف تبدیل شده است. در پژوهش حاضر، اثر زمان آسیاب کاری بر میزان آمورف شدن و پایداری حرارتی سیستم آلیاژی چهارتایی (%at10،5x=) Ti50Cu35Ni15-xAlx مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ارزیابی آمورف شدن در طول آسیاب کاری از روش های آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و گرماسنجی افتراقی (DSC) استفاده شد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که آلیاژهای Ti50Cu35Ni10Al5 و Ti50Cu35Ni5Al10 پس از 20 ساعت آسیاب کاری آمورف شدند، اما با توجه به الگوهای پراش، آلیاژ حاوی 10 درصد Al پس از 5 ساعت آسیاب کاری به فاز آمورف رسید. آنالیز گرماسنجی افتراقی نشان داد که آلیاژ حاوی 10 درصد Al با داشتن دمای انتقال شیشه و دمای تبلور مجزا و ناحیه مذاب فوق تبریدی برابر با k 69 از پایداری حرارتی بالایی برخوردار بوده و قابلیت بالایی برای تشکیل فاز آمورف از خود نشان می دهد.

در این پژوهش پوشش نانوکامپوزیتی نیکل- فسفر- کاربید سیلیسیوم (Ni-P-SiC) با استفاده از روش الکترولس روی زمینه ای از جنس آلومینیم آلیاژAl6061 رسوب داده شد. مشخصه یابی پوشش ها به کمک طیف نگاری تفکیک انرژی EDS)) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) انجام گرفت. سختی پوشش ها به روش ریزسختی سنجی ویکرز و رفتار تریبولوژیکی پوشش ها با آزمون پین روی دیسک مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی رفتار خوردگی پوشش ها از آزمون های پلاریزاسیون تافل و امپدانس الکتروشیمیایی(EIS) در محلول 5/3 درصد وزنی استفاده شد. نتایج نشان دادندکه مشارکت نانو ذرات کاربید سیلیسیوم در پوشش نانوکامپوزیتی، سبب بهبود خواص خوردگی و تریبولوژیکی پوشش می شود که این امر را می توان به پایداری شیمیایی و استحکام مکانیکی منحصر به فرد نانوذرات کاربید سیلیسیوم نسبت داد.