مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1398 | دوره:38 | شماره:2 |تعداد مقالات:9

در این پژوهش، رفتار تغییر شکل سوپرآلیاژ پایه کبالت Haynes 25 در محدوده دمایی 1200-950 درجه سانتی گراد از طریق آزمایش کشش گرم در نرخ کرنش 1/0 بر ثانیه بررسی می شود. بررسی های ترمودینامیکی نشان داد که دو نوع کاربید M23C6 و M6C به ترتیب در محدوده دمایی زیر 1000 درجه سانتی گراد و بالای 1050 درجه سانتی گراد در آلیاژ Haynes 25 پایدار هستند. منحنی های تنش-کرنش حاکی از یک روند غیرعادی میزان کرنش شکست برای آلیاژ گفته شده بود، بدین ترتیب که با افزایش دما از 950 به 1050 درجه سانتی گراد کرنش شکست کاهش و با افزایش مجدد دما افزایش یافت. ملاحظه شد که در محدوده دمایی حدود 1050 درجه سانتی گراد افزایش کسرحجمی کاربیدهای M6C غنی از تنگستن، سبب کاهش میزان انعطاف-پذیری آلیاژ می شود. همچنین بررسی های ریزساختاری نشان داد که در دمای 1150 درجه سانتی گراد دانه های تبلور مجدد دینامیکی در اطراف کاربیدها و مرزهای اولیه جوانه زده و رشد کرده اند. وقوع تبلور مجدد دینامیکی سبب بهبود انعطاف پذیری از طریق مکانیزم ریزدانه سازی می شود. بنابراین دمای 1150 درجه سانتی گراد بالاترین میزان انعطاف پذیری را نسبت به دیگر دماها از خود نشان داد.

در این پژوهش، اثر دما بر اندازه متوسط مشخصه های سطح شکست و همچنین ارتباط بین مورفولوژی های سطح شکست و انعطاف پذیری شیشه فلز حجمی پایه لانتانیوم، که یک آلیاژ به نسبت ترد محسوب می شود، بررسی شده است. به همین منظور، پس از تهیه آلیاژ، نمونه های آماده شده در دماهای مختلف تحت آزمون خمش سه نقطه ای قرار گرفتند و سپس سطوح شکست آنها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی آنالیز شدند. نتایج نشان می دهد که عرض ناحیه رشد پایدار ترک (Δ W) با بهبود انعطاف-پذیری (δ p) افزایش می یابد. در مقابل، اندازه متوسط مشخصه ها در دو ناحیه رشد پایدار ترک (Ds) و رشد سریع ترک (Df) و همچنین عرض پله برشی (Δ L) با افزایش انعطاف پذیری کاهش می یابند که این حکایت از کاهش ناپایداری نوارهای برشی و توزیع یکنواخت تر کرنش مومسان روی نوارهای برشی دارد. یکسان بودن مقیاس Δ Lو Ds تأکید می کند که تشکیل طرح رگ ه ای ناشی از رفتار لغزش چسبنده و چندمرحله ای در داخل نوار برشی از طریق ناپایداری انحنای جریان است. به علاوه، نتایج به دست آمده درخصوص ارتباط انعطاف پذیری و مورفولوژی سطح شکست شیشه فلز در دماهای مختلف بیانگر کاهش اندازه مشخصه ها با افزایش انعطاف پذیری است.

در این پژوهش، ایروژل های سیلیس آب دوست و آب گریز به روش سل-ژل دو مرحل ه ای و خشک کردن در دمای محیط سنتز شدند و بارگذاری داروی فلوکونازول در آنها به روش غوطه وری ذرات ایروژل حاصل در محلول یک درصد دارو در اتانول بدون نیاز به استفاده از شرایط فوق بحرانی با موفقیت انجام شد. مشخص شد که بیشترین مقدار بارگذاری دارو در ایروژل آب دوست و آب گریز در مدت زمان 24 ساعت غوطه وری حاصل شده که به ترتیب برابر 92/1 و 98/1 درصد است. خواص فیزیکی ایروژل های سنتز شده توسط آزمون جذب و واجذب نیتروژن بررسی شد. حضور دارو در ساختار ایروژل با استفاده از آزمون طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه تأیید شد. نتایج نشان داد که ساختار ایروژل سنتز شده دارای تخلخل بالای 80 درصد، قطر حفرات 6-8 نانومتر و مساحت سطح در حدود 800-100 مترمربع بر گرم است. میزان رهایش دارو با استفاده از دستگاه طیف سنج ارزیابی شد و مشخص شد که سرعت رهایش فلوکونازول در ایروژل سیلیس آب دوست از نمونه آب گریز بیشتر است. همچنین مشاهده شد که رهایش دارو در هر دو نمونه ایروژل آب دوست و آب گریز از سازوکار فیکی پیروی می کند.

در این پژوهش، تغییرات زبری سطح سوپرآلیاژ Rene80 پوشش داده شده توسط پلاتین آلومیناید، تحت تأثیر مشخصه های ریزساختار و ترکیب شیمیایی پوشش بررسی شده است. بدین منظور لایه پلاتین با ضخامت های 2، 4، 6 و 8 میکرومتربه روش رسوب دهی الکتریکی ایجاد و سپس پوشش نفوذی آلومینیم به دو روش دما بالا-اکتیویته پایین و دما پایین-اکتیویته بالا روی سطح اعمال شد. در ادامه عملیات حرارتی پیرسازی روی آلیاژ پوشش دار انجام گرفت. نتایج بررسی های ساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی و آنالیز پراش اشعه ایکس، نشان دهنده وجود ساختار سه لایه ای در تمامی ضخامت ها از پلاتین و در دو روش آلومینایزینگ بود. زبری سطح در سه مرحله و بعد از 1-اعمال لایه پلاتین 2-عملیات حرارتی این لایه و 3-فرایند آلومینایزینگ و پیرسازی، اندازه-گیری شد. نتایج بیانگر رابطه مستقیم افزایش زبری سطح با افزایش ضخامت پلاتین و ضخامت نهایی پوشش بوده است، به نحوی که کمترین زبری در ضخامت دو میکرومتر از پلاتین و در حالت اکتیویته پایین-دما بالا به میزان 6/2 میکرومتر و بیشترین زبری سطح در ضخامت 8 میکرومتر از پلاتین و در حالت اکتیویته بالا-دما پایین و به میزان 8/8 میکرومتر مشاهده شد.

فرایند شکل دهی خزشی از جمله فرایند های نوینی است که به دلیل بهبود خواص مکانیکی و کاهش هزینه های تولید در صنایع هوایی توسعه یافته است. شکل دهی خزشی بر اساس پدیده خزش و آزادسازی تنش در حین عملیات پیرسازی آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر آلومینیوم رخ می دهد. در این پژوهش، شکل دهی خزشی آلیاژ آلومینیوم 7075 در دماهای 120، 150 و 180 درجه سانتی گراد و زمان های 6، 24 و 48 ساعت انجام شد و از آزمون های کشش و سختی برای مشخصه یابی نمونه ها استفاده شد. با اندازه گیری میزان برگشت فنری مشخص شد که این پاسخ تابع دما و زمان بوده و با افزایش دما و زمان شکل دهی خزشی، از 1/54 درصد به 51/39 درصد کاهش می یابد. خواص مکانیکی نمونه ها نشان داد که با افزایش زمان شکل دهی، استحکام و سختی افزایش می یابد که دلیل آن، می تواند تحولات ریزساختاری ناشی از فرایند رسوب گذاری در حین شکل دهی خزشی باشد. با توجه به نتایج، دو نمونه به عنوان نمونه های بهینه از نظر برگشت فنری و خواص مکانیکی انتخاب شدند و رفتار کارسختی و مورفولوژی سطح شکست آنها بررسی شد.

از آنجایی که فولاد زنگ نزن رسوب سخت شونده مارتنزیتی pH4-17 کاربرد وسیعی در محیط های خورنده دارد، مطالعه رفتار خوردگی خستگی این آلیاژ حائز اهمیت است. در این پژوهش، پس از مطالعات ریزساختاری، آزمون های مکانیکی، خوردگی، خستگی و خوردگی خستگی روی نمونه های pH4-17 در چرخه بهینه حرارتی انجام شده است. آزمون های خستگی و خوردگی خستگی در نسبت تنش 1-و فرکانس اعمال تنش 42/0 هرتز (جهت افزایش تأثیر محلول خورنده) و آزمون خوردگی خستگی در حضور محلول خورنده 5/3 درصد وزنی NaCl مشابه محیط خورنده آب دریا انجام گرفت. حد خستگی آلیاژpH 4-17 در هوا 700مگاپاسکال و در محیط خورنده 415 مگاپاسکال است. مقایسه نمودار S-N این آلیاژ در چرخه بهینه حرارتی در دو حالت خستگی و خوردگی خستگی، کاهش حد خستگی در حدود 40 درصد را در محیط خورنده مشخص کرد. بررسی ها نشان داد این امر ناشی از تأثیر منفی حفرات خوردگی مشاهده شده در سطح و آسیب دیدن لایه رویین تشکیل شده بر سطح این فولاد زنگ نزن است.

نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2) به عنوان یک ماده فوتوکاتالیست پرکاربرد شناخته شده است. برای بهبود کارایی این نانوذرات باید بازترکیب زوج الکترون– حفره کاهش داده و همچنین میزان جذب به ناحیه مرئی گسترش داده شود. یک روش برای افزایش کارایی این نانوذرات، آلائیدن آنها با عناصر گروه لانتانیدها مانند سریم است. در تحقیق پیش رو نانوذرات TiO2 خالص و آلائیده شده با سریم از روش تخلیه الکتریکی ساخته شدند. تاثیر سریم بر خواص ساختاری، مورفولوژیکی و اپتیکی آنها با آنالیزهای پراش پرتو X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، طیف بازتاب پخشی (DRS) و فتولومینسانس (PL) مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه ساختاری پراش پرتوایکس نشان داد که اندازه نانوذرات TiO2 با وجود Ce، تا 7/27 نانومتر کاهش می-یابد. مورفولوژی سطح نانوذرات نشان داد که یکنواختی نانوذرات در نمونه با ناخالی سریم کاهش می یابد. نتایج طیف بازتابش پخشی نشان داد که گاف نواری با وجود سریم تا 24/2 الکترون ولت کاهش می یابد. نتایج آنالیز فتولومینسانس نشان داد که برای نمونه ناخالص، شدت فتولومینسانس کاسته می شود که این باعث کاهش بازترکیب زوج الکترون-حفره و افزایش فعالیت فتوکاتالیستی در نانوذرات می شود.

در این پژوهش، لایه نازک نانوکامپوزیتی فلورید منیزیم-سیلیکا(دو درصد وزنی)/فلورید منیزیم روی زیرلایه شیشه ای اعمال شد. به منظور رسیدن به خواص ضد بازتابی، ابتدا لایه های نازک فلورید منیزیم با ضخامت اپتیکی روی زیرلایه شیشه ای پوشش-دهی شد و سپس لایه نشانی لایه نازک نانوکامپوزیتی MgF2-2%SiO2 صورت گرفت. درنهایت اصلاح سازی سطح به کمک محلول PFTS انجام شد. مشخصه یابی لایه نازک با استفاده از روش های پراش سنجی پرتو ایکس، طیف سنجی بازتاب کلی تضعیف شده مادون قرمز با تبدیل فوریه، طیف سنجی مرئی-فرابنفش و میکروسکوپی نیروی اتمی انجام شد. همچنین خواص آبگریزی نمونه توسط اندازه گیری زاویه تماس آب بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد لایه نشانی لایه نازک فلورید منیزیم شش لایه بر دو طرف زیر لایه شیشه ای منجر به افزایش عبور تا 4/96 درصد شده است. برای شیشه پوشش داده شده با لایه نازک نانوکامپوزیتی MgF2-2%SiO2، میزان عبور به مقدار 4/94 درصد کاهش یافته که نسبت به شیشه خام عبور بالاتری را حاصل کرده است. همچنین آنالیز اندازه گیری زاویه تماس آب مشخص کرد که زاویه تماس قطره آب روی شیشه پوشش داده شده با لایه نازک نانوکامپوزیتی MgF2-2%SiO2 کاهش می یابد. از طرفی زاویه تماس قطره آب روی شیشه پوشش داده شده با لایه نازک نانوکامپوزیتی MgF2-2%SiO2 اصلاح شده با PFTS، تا حد 119 درجه افزایش یافت. لذا لایه نازک نانوکامپوزیتی MgF2-2%SiO2 می تواند به عنوان پوشش ضد بازتاب و خودتمیز شونده روی سطح قطعات اپتیکی مورد استفاده قرار گیرد.