علوم و مهندسی سطح
سال:1395 | دوره:12 | شماره:30 |تعداد مقالات:10

هدف از این پژوهش ایجاد پوشش سل ژل زیرکونیا بر روی زیرلایه فولادی API5L جهت بررسی اثر تعداد لایه و نوع پخت بر رفتار مقاومت به خوردگی این پوشش ها است. به همین منظور پوشش سل ژل زیرکونیا به شکل چهار لایه و دو لایه با استفاده از پیش ماده زیرکونیوم پروپوکساید به روش فرآیند غوطه وری بر سطح فولاد کربنی API5L اعمال گردید. برای گروهی از نمونه ها بعد از هر لایه پوشش دهی پخت در دمای 450oC به مدت 1 ساعت انجام گرفت، در حالی که گروهی دیگر پوشش دهی به تعداد لایه مورد نظر انجام گرفته و در پایان پخت نهایی اعمال گردید. به منظور بررسی تحولات فیزیکی و شیمیایی انجام شده و تعیین دمای تبدیل حالت آمورف به کریستالی، آنالیز حرارتی افتراقی بر روی ژل و به دنبال آن آنالیز تفرق اشعه X انجام گرفت. برای اطلاع از گروه های یونی و نوع پیوندهای موجود در ژل از آزمون طیف سنجی مادون قرمز و برای مشاهدات ریزساختاری از میکروسکوپ الکترونی جاروبی استفاده گردید. خواص پوشش توسط آزمایشات خوردگی الکتروشیمیایی و میکروسختی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج XRD نشان می دهد که با پخت پوشش در دمای 450oC فاز تتراگونال و در دمای 550oC فاز تتراگونال و منوکلینیک ظاهر می شود. برای نمونه های چند مرتبه پخت شده برای هر دو حالت 4 و 2 لایه ای ریزساختاری همگن تر و مقاومت به خوردگی و میزان میکروسختی بالاتری نسبت به حالت تک پخت حاصل می شود. صرف نظر از نوع پخت خواص نمونه های با پوشش 4 لایه ای بهتر از نمونه های 2 لایه ای است.

در این تحقیق، از تکنیک جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی جهت اتصال ورق های آلیاژ آلومینیوم 1050 استفاده شده است و با تغییر پارامترهای جوشکاری شامل سرعت چرخش و سرعت پیشروی پین، رفتار خوردگی ناحیه جوش در محلول 3.5 درصد وزنی کلرید سدیم مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور جوشکاری در سرعت چرخش های 250، 500 و 1000 دور بر دقیقه و با سرعت پیشروی های 14 و 56 میلیمتر در دقیقه انجام شد و از تست های مختلف الکتروشیمیایی شامل پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی جهت مطالعه رفتار خوردگی ناحیه جوش و مقایسه آن با فلز پایه استفاده شد. نتایج آزمون های الکتروشیمیایی نشان دادند که بهترین رفتار خوردگی در سرعت چرخش 500 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 56 میلی متر بر دقیقه حاصل می شود، بطوری که برابر نتایج XRD در سرعت چرخش 500 دور بر دقیقه بهترین شرایط برای تبلور مجدد فراهم شده و افزایش بیشتر سرعت چرخش پین باعث رشد دانه های منطقه جوش تحت فرآیند اصطکاکی اغتشاشی شده است و همین امر باعث کاهش مقاومت به خوردگی در سرعت چرخش 1000 دور بر دقیقه شده است. بررسی میکروسختی ناحیه اصطکاکی اغتشاشی نیز حاکی از افزایش سختی ناحیه جوش با افزایش سرعت پیشروی پین و از طرفی افزایش سختی با افزایش سرعت چرخش تا 500 دور بر دقیقه بوده است.

در این تحقیق لایه نازک نانو ساختار اکسید روی دارای آلایش آلومینیوم و تیتانیم (ATZO) به روش سل ژل تهیه گردید. آنالیز فازی توسط تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD)، مشاهدات ریز ساختاری و آنالیز عنصری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و ابزار طیف سنج تفکیک انرژی (EDX) انجام شده و زبری سطح با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج XRD نشان داد که حضور اتمسفر احیایی باعث بهبود بلورینگی لایه نازک ATZO می گردد. همچنین مشخص شد که استفاده از اتمسفر احیایی موجب افزایش متوسط عبور نور از 86.39% به 88.41% و کاهش چشمگیر میزان مقاومت ویژه الکتریکی از 13´106 Wcm تا 0.006´106 Wcm گردیده است. اندازه دانه لایه های نازک مختلف در محدوده 23 nm الی 29 nm بوده و میزان زبری سطح آنها در حدود 8 nm اندازه گیری شد. با توجه به میزان شفافیت و مقدار مقاومت ویژه، ATZO دارای قابلیت کاربرد در ترانزیستور های لایه نازک است.

در تحقیق حاضر، 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 با استفاده از فرآیند الکتروفورتیک (Electrophoretic) پوشش داده شدند. عملیات پوشش دهی در ولتاژهای مختلفی انجام شد، همچنین از روش کرونوآمپرومتری برای بررسی مکانیزم جوانه زنی و کیفیت سطحی پوشش ها استفاده گردید. از میکروسکوپ نوری به منظور اندازه گیری ضخامت و چسبندگی پوشش ها به زیرلایه استفاده شد. در آزمون اندازه گیری وزن پوشش نشان داده شد که وزن پوشش ایجاد شده با افزایش ولتاژپوشش دهی افزایش می یابد. با اعمال ولتاژهای کم، بیشترین میزان پوشش در حضور سوسپانسیون بوتانولی ایجاد شد در حالی که با افزایش ولتاژ، پوشش های سنتز شده در حضور سوسپانسیون اتانولی از وزن بیشتری برخوردار شدند. 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.

از جمله پوشش های محافظ مورد استفاده در صنایع فضایی و نیروگاهی، پوشش های خودروانکار بوده که در دمای بالا پایداری و عملکرد مناسبی دارند. در این تحقیق، هم رسوبی ذرات آلومینا و نقره همراه با پوشش الکترولس Ni-P بر زیرلایه فولاد کربنی انجام گردید. تاثیر عملیات حرارتی بر سختی پوشش ها بررسی شده و مورفولوژی و سطح مقطع پوشش های کامپوزیتی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ارزیابی شدند. رفتار تریبولوژی پوشش ها در دمای بالا و دمای محیط به روش پین روی دیسک با استفاده از پین های فولادی 52100 بررسی شده و نرخ سایش توسط پروفیلومتری نوری سه بعدی محاسبه گردید. همچنین با استفاده از آنالیز طیف نگاری توزیع انرژی (EDS) و تصاویر میکروسکوپی سطوح سایش، مکانیزم روانکاری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان دادند که مقاومت سایشی و روانکاری در پوشش Ni-P-Ag-Al2O3 بطور همزمان بهبود یافته و خاصیت خودروانکاری دمای بالا در پوشش هیبریدی نانوکامپوزیت بعلت نفوذ گسترده نقره از داخل پوشش و ایجاد لایه های تریبوفیلم غنی از نقره بهبود یافته است.

در این تحقیق، سیلیکون متخلخل به روش نوین حکاکی ترکیبی شیمیایی و الکتروشیمیایی سنتز شد و تغییرات خواص اپتیکی و ساختاری بر اساس درجه تخلخل نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. در این روش سطح زیر لایه های سیلیکونی ابتدا توسط روش اچینگ شیمیایی به مدت Td (زمان تاخیر) آماده سازی گردید. سپس در روش اچینگ الکتروشیمیایی حفره های اولیه تولید شده در مرحله قبل، امتداد یافته و سیلیکون متخلخل یکنواختی ایجاد شد. با بهینه کردن زمان تاخیر Td، میزان تخلخل و یکنواختی حفره ها بهینه شد. مطالعات مورفولوژی و مشخصه یابی الکترواپتیکی نشان داد که نمونه ای که با زمان تاخیر بهینه تولید شده است، خواص فیزیکی بهتری دارد و می تواند در ادوات نوری همچون آشکارسازهای نوری به طور موثری مورد استفاده قرار گیرد. به منظور بررسی خواص الکترواپتیکی نمونه های متخلخل، آشکارسازهای نوری فلز-نیمه هادی-فلز بر پایه سیلیکون متخلخل ساخته شد. برای این منظور، دو الکترود شانه ای شکل از جنس نیکل به روش لایه نشانی تبخیر حرارتی بر روی نمونه ها رشد داده شد و نمودار جریان-ولتاژ نمونه ها تحت تابش نور مرئی و در تاریکی، مورد بررسی قرار گرفت.

امروزه کاربرد پوشش های سرمت به روش پاشش حرارتی با سوخت اکسیژن در سرعت بالا، HVOF، در صنایع مختلف، بسیار مورد توجه است. زبری سطح پوشش های کاربیدی پس از فرآیند پاشش حرارتی، بالاتر از مقادیر قابل قبول در شرایط کاربردی است، بنابراین به منظور دستیابی به زبری سطح مطلوب، سطح پوشش توسط فرآیند سنگ زنی پرداخت می شود. در این مقاله، تاثیر تغییرات همزمان سه پارامتر اصلی فرآیند سنگ زنی شامل سرعت برش، نرخ پیشروی و عمق برش بر استحکام چسبندگی و پیوستگی پوشش WC-10Co-4Cr به روش HVOF مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، برای اولین بار از طراحی آزمایش به روش فاکتوریل کامل برای انجام فرآیند سنگ زنی نمونه های آزمایشگاهی و از آنالیز واریانس برای تعیین پارامترهای موثر فرآیند سنگ زنی استفاده شد. استحکام پوشش، توسط تعیین تافنس شکست به روش ایجاد نقطه اثر با فرورونده ویکرز تعیین گردید. نتایج نشان داد، استحکام چسبندگی و پیوستگی پوشش پس از فرآیند سنگ زنی بهبود یافته و با افزایش عمق برش و نرخ پیشروی و کاهش سرعت برش، خواص چسبندگی و پیوستگی پوشش افزایش می یابند. همچنین ترتیب میزان تاثیر پارامترهای سنگ زنی بر این خواص عبارتند از: عمق برش، نرخ پیشروی و سرعت برش. در پایان رابطه بین پارامترهای سنگ زنی و خواص چسبندگی و پیوستگی پوشش توسط رگرسیون مدلسازی شد.

در این پژوهش بس لایه های Co-Cu/Cu و Fe-Co-Cu/Cu بر روی زیر لایه شیشه /طلا به روش الکتروانباشت لایه نشانی گردید. ناهمواری های سطحی این لایه ها به وسیله میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی شده و سپس با رسم نمودار ناهمواری سطحی بر حسب طول اسکن در مقیاس لگاریتمی نوع و اندازه ناهمواری های سطحی مورد محاسبه قرار گرفت. ساختار بس لایه ها توسط پراش اشعه ایکس مورد مطالعه قرار گرفت و پیک های مشخصه و ساختار بلوری لایه ها بدست آمد. رابطه بین ضخامت لایه های مغناطیسی و میزان درصد جرمی کبالت انباشت شده در هر دو بس لایه توسط آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس بررسی شد. پس از آن اندازه و شکل دانه ها و رابطه آن با ضخامت و مواد سازنده بس لایه ها در هر یک از بس لایه های مغناطیسی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی گردید. در نهایت خواص مغناطیسی بس لایه ها و منحنی پسماند آن ها در حالت موازی بر سطح مورد مطالعه قرار گرفت.

در این مقاله، سیستم چند لایه ای نانوساختار رسانای شفاف SnO2/Ag/MoO3 (SAM) طراحی و شبیه سازی شده و ضخامت بهینه هر یک از لایه ها به گونه ای محاسبه شد که بطور همزمان تراگسیل اپتیکی بالا و مقاومت الکتریکی پایین داشته باشیم. پوشش های نانوساختار SAM با استفاده از روش لایه نشانی تبخیر حرارتی بر روی بستره های شیشه ای انباشت شدند و سپس در هوا در دمای 150 درجه سلسیوس به مدت 1 ساعت بازپخت شدند. برخی خواص الکتریکی، اپتیکی و ساختاری این سیستم چند لایه ای از قبیل مقاومت الکتریکی سطحی، تراگسیل اپتیکی، بازتاب و ناهمواری های سطحی اندازه گیری شدند. سیستم چندلایه ای SAM دارای مقاومت الکتریکی سطحی پایین 12.5 (W/ð) و تراگسیل در ناحیه مرئی %90 هستند. با استفاده از تحلیل خطوط پراش پرتوهای X، اندازه نانوبلورک های SnO2 و Ag به ترتیب (1) 27 و (5) 19 نانومتر تخمین زده شد. مقاومت الکتریکی پایین و تراگسیل بالا استفاده از این لایه ها را به عنوان الکترود رسانای شفاف در کاربردهای اپتوالکترونیک مقدور می سازد. نتایج نشان می دهد که سلول های فتوولتاییک ساخته شده بر روی سیستم چند لایه ای SAM بازده تبدیل توان بالاتری نسبت به سلول های ساخته شده بر روی لایه های تجاری مرسوم ITO از خود نشان می دهند.