علوم و مهندسی سطح
سال:1390 | دوره:- | شماره:12 |تعداد مقالات:13

لایه های نازک سولفید کادمیم، با استفاده از روش تبخیر آنی با نرخ لایه نشانی 2.5 nm/s و ضخامت تقریبی nm 800 در خلاء (6-5´10 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 سانتی گراد 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.

در این پژوهش لایه های نازک اکسید روی (ZnO) از طریق اکسیداسیون حرارتی لایه های نازک روی (Zn)، که به روش کندوپاش مگنترون بر زیر لایه نیوبات لیتیم انباشت شده، تولید گردیدند. 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 نانومتر نسبت 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 (Co 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 Co 800 با ازدیاد زمان حرارت دهی انرژی گاف اپتیکی فزونی یافته و در این شرایط نفوذ لایه به درون نیوبات لیتیم فراهم می گردد.

در این تحقیق تاثیر دمای زیر لایه در محدوده 100-450oC برخواص ساختاری لایه های نیترید زیرکونیوم که به روش کندوپاش شعاع یونی روی زیر لایه شیشه و سیلیکون 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 400oC بر میزان بلوری شدن فاز نیترات زیرکونیوم افزوده شده ولی در دمای بالاتر، کاهش یافته است. در تمامی دماها جهت فاز نیترات زیرکونیوم جهت ترجیحی است. نتایج RBS نشان داد که ضخامت لایه ZrN در دماهای بالاتر نسبت به دمای 100oC افزایش یافته که می تواند به دلیل افزایش تشکیل مونومرهای Zr-N برای تشکیل لایه و افزایش اندازه دانه باشد و نیز کاهش ضخامت در دمای 450oC به افزایش چگالی لایه و کاهش اندازه دانه مربوط است.

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  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.

آزمون جریان گردابی یک آزمون غیرمخرب بوده که به سرعت اجرا شده و پاسخ آن به ترکیب شیمیایی و ریزساختار ماده 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.

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 از میکروساختارهای 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 نانوساختارها 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.

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.

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%V2O2 در زمان های مختلف سی دقیقه تا 22 ساعت در دمای 900 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. مشخصه های ساختاری و فازی پوشش ها 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 قابل ملاحظه ای بر خواص پوشش های 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.

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 184 nm 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  1400oCرا تایید می کند.