علوم و مهندسی سطح
سال:1396 | دوره:12 | شماره:31 |تعداد مقالات:11

در این تحقیق ابتدا با استفاده از روش هم رسوبی شیمیایی، نانوذرات مغناطیسی مگهمایت سنتز و سپس با بهره گیری از روش اسپری پایرولیز، نمونه های لایه نشانی شده روی شیشه سفید در دماهای 400، 450، 500، 550 و 600 درجه سلسیوس بازپخت شدند. خواص اپتیکی، ساختاری و مورفولوژی سطح آنها به ترتیب توسط طیف سنجی ماورای بنفش – مرئی (UV-vis)، طیف مادون قرمز (IR)، آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج بیانگر این هستند که با افزایش دمای بازپخت، اندازه ی نانوذرات رشدیافته، گاف انرژی و درصد جذب در لایه های نازک بازپخت شده کاهش می یابد. همچنین ساختار بلوری مواد، از حالت کلوخه ای به شکل کروی نزدیکتر شده است.

در این تحقیق پوشش های کامپوزیتی استلایت6 - کاربید تنگستن به روش HVOF بر زیرلایه فولاد ساده کربنی اعمال شد. برای این منظور پودر کامپوزیتی کاربید تنگستن با درصدهای 0، 10، 20 و 30 درصد وزنی به پودر استلایت6 اضافه گردید. برای ارزیابی پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه ایکس، میکرو سختی سنج و زبری سنج استفاده شد. یافته های آزمایشی نشان داد که ریزساختار پوشش های کامپوزیتی شامل دندریت های محلول جامد کبالت و کروم و فازهای بین دندریتی شامل فاز غنی از کبالت و کاربید و ذرات کاربید تنگستن بوده است. بر اساس الگوی پراش پرتو ایکس، پوشش ها شامل فازهای غنی از کبالت، Co3W3C، CoCx بوده و همچنین حاوی فازهای کاربیدی Cr23C6 و Cr7C3 بوده است. نتایج نشان داد که با افزایش درصد فاز تقویت کننده کاربید تنگستن، سختی پوشش ها افزایش، چسبندگی پوشش ها افزایش و تخلخل پوشش ها کاهش می یابد.

در تحقیق حاضر، پوشش کامپوزیتی Cu-TiO2 به روش آبکاری پالسی با استفاده از محلول سولفات مس حاوی نانوذرات TiO2 با اندازه میانگین20nm به مدت 60 دقیقه در دمای اتاق روی زیرلایه فولادی ایجاد شد و تاثیر پارامترهای فرکانس و چگالی جریان متوسط بر ریزساختار و مقدار ذرات TiO2 موجود در پوشش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز EDS مورد بررسی قرار گرفت. اندازه دانه های کریستالی به کمک آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و رابطه شرر محاسبه شد. میکروسختی پوشش ها با استفاده از دستگاه میکروسختی سنج ویکرز اندازه گیری شد. مقاومت به خوردگی پوشش ها نیز به روش پلاریزاسیون پتانسیواستاتیک تعیین شد. شرایط بهینه از نقطه نظر مقدار ذرات هم رسوب شده در پوشش و میکروسختی تعیین شد. نتایج نشان داد که پوشش کامپوزیتی Cu-TiO2 تولید شده در فرکانس20Hz و چگالی جریان متوسط 2A/dm2 به عنوان پوشش تولید شده در شرایط بهینه، دارای 1.9 wt.% نانوذرات TiO2، اندازه دانه کریستالی 27nm، میکروسختی 180HV و نرخ خوردگی 0.56 mpy بود.

در این تحقیق کامپوزیت سازی سطحی هیبریدی با ذرات تقویت کننده TiC و MoS2 روی زیر لایه آلومینیوم 7075 آنیل شده با استفاده از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفته است. ذرات TiC و MoS2 در شیاری بر روی سطح فلز پایه قرار گرفت و سپس عملیات اصطکاکی اغتشاشی طی سه پاس روی آن انجام شد. برای بررسی رفتار سایشی کامپوزیت های تولید شده از آزمون سایش رفت و برگشتی استفاده شد. به منظور تعیین مکانیزم های غالب سایش، مسیر سایش و ذرات آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مشاهده قرار گرفت. نتایج ریزساختار توزیع خوب و یکنواخت ذرات تقویت کننده پس از انجام سه پاس فرآیند اصطکاکی اغتشاشی را نشان می دهد. دلیل این امر میزان حرارت ورودی و سیلان ماده در حین فرآیند است. همچنین با توجه به اثرات فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر سختی و رفتار تریبولوژیکی آلیاژ آلومینیوم 7075 و کامپوزیت های تولیدی می توان گفت که به دلیل حضور ذرات تقویت کننده MoS2 به عنوان روان کار جامد در کامپوزیت سطحی Al7075/TiC/MoS2 مقاومت سایشی به طور قابل ملاحظه ای نسبت به Al7075/TiC بهبود یافت. مکانیزم سایش غالب در کامپوزیت سطحی Al7075/TiC به صورت سایش خراشان بود که با افزودن ذرات تقویت کننده MoS2 و تشکیل کامپوزیت سطحی هیبریدی Al7075/TiC/MoS2 مقاومت سایشی به طور قابل ملاحظه ای بهبود یافت. بیشترین سختی مربوط به نمونه Al7075-TiC بود که علت این پدیده حضور ذرات روانکار MoS2 با سختی کمتر در کامپوزیت هیبریدی Al7075/TiC/MoS2 است.

در این پژوهش نانوذرات آلومینا- تیتانیا به صورت لایه نازک در محیط های الکلی مختلف از جمله الکترولیت های اتانولی، بوتانولی و ایزوپروپانولی بر روی زیرلایه های فولادی St12 با استفاده از فرآیند الکتروفورتیک پوشش داده شده و عملیات پوشش دهی در ولتاژهای مختلفی انجام شده، همچنین از روش کرونوآمپرومتری برای بررسی مکانیزم جوانه زنی و کیفیت سطحی پوشش ها استفاده گردیده است. در آزمون اندازه گیری وزن پوشش نشان داده شد که وزن پوشش ایجاد شده با افزایش ولتاژ پوشش دهی افزایش می یابد. همچنین در نتایج اندازه گیری وزن پوشش ها و مشاهده کیفی آن ها نشان داده شد که تغییرات وزن پوشش با ولتاژ (شدت میدان الکتریکی) و زمان از رابطه هاماکر پیروی می کنند. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) مورفولوژی پوشش های سنتز شده بررسی و مقدار میانگین ضخامت آن ها از طریق نرم افزار متالوگرافی MIP تعیین شد. رفتار خوردگی نمونه فولادی بدون پوشش و نمونه های فولادی پوشش دار با آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی گردیده است.

در این مقاله ویژگی های ساختاری و الکترونی ترکیب های سه تایی AgGaS2 و AgGaSe2 در حالت انبوهه و نانولایه های آن در جهت [112] با استفاده از نظریه تابعی چگالی و امواج تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل، تحت برنامه Wien2k، مورد بررسی قرار گرفته اند. محاسبات بادرنظر گرفتن ابرسلول های اورتورومبیک و شرایط مرزی دوره ای، میزان خلا مناسب و کاهش نیروهای کل وارد بر اتم ها انجام شده اند. برای بررسی ویژگی های ساختاری و الکترونی در هردو حالت انبوهه و نانولایه از تقریب های مختلف استفاده شده است. به منظور بررسی خواص الکترونی، چگالی حالت های کل و چگالی ابر الکترونی برای حالت انبوهه و نانولایه ها رسم شده اند. هر دو ساختار در حالت انبوهه و نانولایه ها دارای گاف در نقطه G هستند که با تجربه در توافق است. برای بررسی پایداری این ساختارها انرژی همدوسی محاسبه شده است. همچنین نقش پیوندهای آویزان و ضخامت نانولایه ها در پایداری و میزان گاف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است.

پوشش آلیاژی کبالت-فسفر به روش آبکاری الکتریکی با استفاده از جریان مستقیم بر روی فولاد St37 اعمال شد. با تغییر میزان فسفر در ترکیب پوشش آلیاژی ساختار فیلم ترسیب شده تغییر کرد و بصورت آمورف، نانوکریستالی و یا ترکیبی از این دو ترسیب شد. علاوه بر میزان فسفر، عملیات حرارتی پوشش نیز باعث تغییر ساختار شد. تاثیر ساختار فازی در مقادیر مختلف فسفر قبل و بعد از عملیات حرارتی بر روی سختی و رفتار سایشی مورد مطالعه قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی با حد تفکیک بالا (HR-SEM) مجهز به دستگاه طیف سنج توزیع انرژی ایکس (EDS) به منظور بررسی مورفولوژی و ترکیب شیمیایی و همچنین از دستگاه پراش سنج پرتوی ایکس (XRD) جهت تعیین ساختار فازی پوشش ها استفاده شد. میکروسختی پوشش ها به وسیله دستگاه میکروسختی سنج ویکرز اندازه گیری شد و بررسی رفتار سایشی پوشش های Co-P با استفاده از دستگاه سایش پین روی دیسک انجام گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش میزان فسفر، میکروسختی پوشش در اثر سخت سازی محلول جامد افزایش یافت و این مساله برای پوشش ها بعد از عملیات حرارتی نیز به دلیل تشکیل فازهای میانی قابل تعمیم بود. در ابتدا قبل از عملیات حرارتی با افزایش میزان فسفر تا مقدار 5.6 درصد وزنی رفتار سایشی پوشش ها بهبود یافت اما با افزایش بیشتر میزان فسفر مقاومت به سایش کاهش یافت ولی پس از عملیات حرارتی رابطه ی مستقیم بین مقاومت به سایش، با میزان فسفر پوشش مشاهده شد. همچنین بیشترین سختی و بهترین مقاومت به سایش مربوط به نمونه آمورف پس از عملیات حرارتی بود.

آلیاژ تیتانیومTi-6Al-4V به دلیل دارا بودن خواصی نظیر نسبت استحکام به وزن زیاد و مقاومت به خوردگی دارای کاربردهای مهمی در صنایع هوافضا است. در مقابل، این آلیاژ مقاومت به سایش ضعیفی به ویژه تحت بارهای زیاد نشان می دهد. در این مقاله، با هدف بهبود سختی و در نتیجه افزایش مقاومت سایشی آلیاژ Ti-6Al-4V، ذرات سرامیکی و بسیار سخت B4C به حوضچه مذاب در فرآیند جوشکاری TIG، افزوده شد. بررسی های میکروساختاری با روش های پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ذرات کاربید بور تقریباً به طور کامل در زمینه تیتانیومی حل شده و با ورود بور و کربن به مذاب تیتانیوم و واکنش با آن، فازهای بر مبنای TiB و TiC تشکیل شدند. مورفولوژی های فاز بر مبنای TiB به دو صورت تیغه ای و یوتکتیک شکل و فاز بر مبنای TiC کروی مانند بود. نتایج نشان داد که مقدار سختی سطحی ایجاد شده، به مقدار 1020 ویکرز رسید که حدود 3 برابر بیشتر از آلیاژ پایه بود.

فرآیند رسوب نشانی الکتروفورتیک (EPD) به عنوان یک فرآیند سریع در شکل دهی سرامیک ها توجهات زیادی را در سال های اخیر به خود جلب کرده است و روابط سینتیکی زیادی از سال 1940 تلاش کرده اند تا بازده این فرآیند را پیش بینی کنند. دو محور اصلی در توسعه این روابط مورد توجه قرار گرفته است؛ 1- استفاده از جریان الکتریکی ثابت، 2- استفاده از پتانسیل الکتریکی ثابت؛ که هر کدام از این دو محور منجر به مجموعه ای از فرضیات در توسعه هر رابطه شده است. در تمام این تلاش ها صحه گذاری روابط بدست آمده بر اساس یک سری آزمون های رسوب نشانی با فواصل زمانی معین انجام شده است (به صورت غیر بر خط یا Off line). با توسعه سیستم های جدید می توان این آزمون ها را به صورت بر خط (On line) انجام داد که این روش منجر به حذف برخی خطاها در سیستم خواهد شد. با حذف این خطاها مشخص شد که برخی فرضیات در نظر گرفته شده در توسعه روابط سبب می شود تغییرات در زمان های طولانی نادیده گرفته شود. در این بین روابطی که بر اساس دخالت دادن جریان الکتریکی مدار توسعه پیدا کرده اند از خطای کمتری برخوردار خواهند بود. دلیل این موضوع نیز حساسیت فرآیند رسوب نشانی الکتروفورتیک به تغییرات میدان الکتریکی در داخل سوسپانسیون است که محرک اصلی فآایند رسوب نشانی است. در نهایت مشخص شد با در نظر گرفتن جریان الکتریکی لحظه ای مدار و وارد کردن آن در رابطه بیان شده توسط فراری و همکاران می توان رابطه سینتیکی جدیدی را مطرح کرد که در هر دو شرایط پتانسیل الکتریکی ثابت و جریان الکتریکی ثابت صادق باشد.