مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1398 | دوره:38 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

یکی از موثرترین راه ها برای بهبود مقاومت به اکسیداسیون اتصال دهنده های مورد استفاده در پیل های سوختی اکسید جامد، اعمال یک لایه پوشش رسانای محافظ است. در این پژوهش، فولاد فریتیCrofer 22APU در یک مخلوط پودر پایه تیتانیوم به روش سمانتاسیون فشرده پوشش داده شد. ترکیب پودر برای پوشش دهی تیتانیوم به صورت20 درصد وزنی Ti، 5 درصد وزنی NH4Cl به عنوان فعال کننده و 75 درصد وزنی Al2O3 بود. بهینه دما و زمان برای دست یابی به بهترین کیفیت پوشش از لحاظ چسبندگی و عدم تخلخل 800 درجه سانتی گراد به مدت زمان هفت ساعت بود. پوشش تیتانایز حاصل شامل فاز های TiFe، TiFe2 و TiCr2 بود. نتایج مربوط به آزمون های اکسیداسیون همدما و اکسیداسیون سیکلی در دمای 900 درجه سانتی گراد، نشان داد که نمونه های پوشش داده شده با تیتانیوم مقاومت به اکسیداسیون بهتری نسبت به نمونه های بدون پوشش دارند. مطالعات ساختاری و فازی نمونه های پوشش دار و اکسید شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون پراش پرتو ایکس انجام شد. در طول فرایند اکسیداسیون، پوشش به فازهای TiFe، TiFe2، TiFe2O5، TiO2 و TiCr2O4 تبدیل شده است. افزایش وزن نمونه های پوشش دار نسبت به نمونه های بدون پوشش کمتر بود که نشان می دهد پوشش به طور موثری زیرلایه را در برابر اکسیداسیون حفظ می کند. همچنین، مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار از نمونه های بدون پوشش بالاتر بود.

کاربردهای عملی کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با پارچه به دلیل حساس بودن آنها به تورق ناشی از بارگذاری ضربه ای، محدود است. یک راه حل برای این مشکل، هیبرید کردن کامپوزیت های پلیمری است. در این پژوهش، تاثیر نوع الیاف تقویت کننده، نحوه هیبرید کردن، نحوه چینش لایه ها و نرخ بارگذاری بر رفتار تورق در نوع اول کامپوزیت های بازالت خالص، نایلون خالص و هیبرید (بازالت/ نایلون) بین لایه ای و درون لایه ای بررسی شده است. کامپوزیت ها به روش لایه گذاری دستی (چهار لایه برای هر نمونه) و با استفاده از پارچه های بازالت/نایلون و رزین اپوکسی تولید شدند. طول ترک در حال رشد در نمونه های کامپوزیتی با آزمون نوع اول تورق اندازه گیری شد. مقدار چقرمگی شکست بین لایه ای نمونه ها بر مبنای تئوری اصلاح شده باریکه تیر یک سر گیردار دو لبه اندازه گیری و پس از تحلیل آماری با هم مقایسه شد. چقرمگی شکست بحرانی کامپوزیت های هیبرید درون لایه ای 30 تا 80 درصد نسبت به نمونه های خالص بهبود یافت. همچنین با افزایش نرخ بارگذاری نیروی شروع تورق به مقدار قابل توجهی کاهش یافت.

در این پژوهش، سنتز نانوذرات لیتیوم فلورید (LiF) به روش سل-ژل فلوئورولیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین، اثر نسبت مولی یون های لیتیوم به منبع فلوئور و دمای کلسیناسیون بر اندازه و ریخت نانوذرات LiF مورد بررسی قرار گرفت. از لیتیوم استات (C2H3LiO2)، تری فلوئور استیک اسید (TFA)، اتیلن گلیکول مونوبوتیل اتر و اولئیک اسید به ترتیب به عنوان منابع یون های لیتیوم و فلوئور، حلال و مهارکننده رشد استفاده شد. از آنالیزهای حرارتی، پراش پرتو ایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) به ترتیب برای بررسی رفتار حرارتی ژل اولیه و تعیین فاز و ریخت نمونه ها استفاده شد. نتایج نشان داد نسبت مولی دو به یک Li+/TFA و دمای 400 درجه سانتی گراد، نانوذرات LiF با میانگین اندازه ذرات 100-80 نانومتر به دست می دهد.

در این پژوهش، نانوساختارهای هگزافریت نوع W با فرمول SrCo2Fe16O27 به روش سل-ژل خود احتراقی تهیه شدند. تاثیر دمای پخت بر خواص ساختاری، مغناطیسی و اپتیکی این نانوساختارها، بررسی شد. ریخت شناسی و ساختار بلوری نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و پراش پرتوی ایکس مشخصه یابی شد. براساس نتایج حاصل از الگوهای پراش پرتو ایکس، مشاهده شد که در دمای پخت 1000 درجه سانتی گراد بیشترین میزان فاز اصلی تشکیل شده است. بررسی تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی نشان داد که ریخت شناسی نمونه های ساخته شده، صفحه ای است. برای تایید تشکیل فاز اصلی از آزمون مادون قرمز تبدیل فوریه استفاده شد. نتایج آنالیز مادون قرمز تبدیل فوریه تشکیل جایگاه های چهار وجهی و هشت وجهی به عنوان ویژگی مهم هگزافریت ها را تایید کرد. خواص مغناطیسی نمونه ها توسط مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی اندازه گیری شد و نشان داد که با افزایش دما، مغناطیس اشباع (Ms) افزایش می یابد. همچنین خواص اپتیکی نمونه ها توسط آزمایش طیف سنجی جذب مرئی-فرابنفش و طیف سنجی فوتولومینسانس مورد بررسی قرار گرفتند. طبق نتایج حاصل از هر دو طیف، اندازه شکاف انرژی تقریبا یکسان بوده و با افزایش دما تقریبا ثابت است.

در این پژوهش، به منظور مشخصه یابی رفتار تغییر شکل یک فولاد ضدزنگ آستنیتی AISI 321 حین فرایند پیلگر، شبیه سازی المان محدود انجام شد و نتایج آن با مقادیر تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. تاثیر پارامترهای فرایند، شامل نرخ تغذیه (چهار و هشت میلی متر) و زاویه چرخش (15، 30 و 60 درجه) در مقدار آسیب ایجاد شده نیز ارزیابی شد. به منظور شبیه سازی رفتار سیلان ماده از مدل جانسون-کوک استفاده شد. در ادامه با درنظر گرفتن تنش های فشاری زیربرنامه بهبود یافته ای از مدل آسیب لاتام-کاککرافت محاسبه و برای تعیین پارامترهای بهینه فرایند مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که کرنش های شعاعی و محیطی در تمامی شرایط فشاری و کرنش محوری کششی است. مقدار کرنش ایجاد شده (صرف نظر از حالت فشاری یا کششی آن) نیز در سطح خارجی لوله در مقایسه با سطح داخلی بیشتر است. با درنظر گرفتن تعداد سیکل های خستگی یک المان لوله حین فرایند، نرخ تغذیه هشت میلی متر، زاویه چرخش 60 درجه و کمترین ضریب اصطکاک به عنوان پارامترهای بهینه تعیین شدند.

در این پژوهش، به منظور بهبود نرخ خوردگی آلیاژ AZ91 در محلول شبیه ساز بدن در مدت زمان های غوطه وری طولانی، کنترل تخریب پذیری و افزایش زیست فعالی آن، پوشش کامپوزیتی پلی کاپرولاکتون-کیتوسان-یک درصد بغدادیت روی AZ91 آندایز شده اعمال شد. پس از اعمال پوشش کامپوزیتی و هفت روز غوطه وری در محلول بافرفسفات، سرعت خوردگی از 21/0 میلی گرم بر ساعت بر سانتی متر مربع (برای نمونهAZ91) به 1/0 میلی گرم بر ساعت بر سانتی متر مربع (برای نمونهAZ91 آندایز شده) کاهش پیدا کرد. تشکیل لایه آپاتیت روی سطح نمونه ها به عنوان معیاری از زیست فعالی درنظر گرفته می شود. به منظور ارزیابی توانایی تشکیل آپاتیت روی نمونه ها، از آزمون مایع شبیه ساز بدن (SBF) استفاده شد. اعمال پوشش کامپوزیتی بالاترین قابلیت تشکیل آپاتیت، رهایش کنترل شده یون ها و کمترین نرخ خوردگی در SBF را به دست داد به گونه ای که می تواند انتخاب مناسبی برای ایمپلنت های استخوانی باشد.

هدف از انجام این پژوهش، ساخت آلیاژهای Mg-Al-Cu حاوی مقادیر مختلف مس (0، 25/0، 5/0 و 1 درصد وزنی) به کمک روش تف جوشی جرقه ای و ارزیابی نرخ تخریب و خواص بیولوژیکی آنها است. نتایج نشان داد که با افزودن 25/0 درصد مس نرخ تخریب از 039/0 سانتی متر بر ساعت در منیزیم خالص به 0058/0 سانتی متر بر ساعت کاهش یافت. به علاوه درصد زیست پذیری سلول های MG63 در تماس با آلیاژ Mg-1Al-0. 25Cu به طور قابل توجهی بالاتر (25/1 برابر) از آن در تماس با منیزیم خالص بود که به دلیل نرخ مناسب رهایش یون عناصر بود. همچنین، آلیاژ Mg-1Al-0. 25Cu مس رفتار ضدباکتریایی قابل توجهی از خود نشان داد. بنابراین آلیاژ Mg-1Al-0. 25Cu با نرخ تخریب مناسب، زیست سازگاری مطلوب و خواص ضدباکتریایی می تواند به عنوان کاشتنی ارتوپدی زیست تخریب پذیر معرفی شود.

سطح خارجی لوله های مبدل حرارتی که در محیط زباله (زیست توده) سوزی با بستر سیال به کار می روند، در معرض آسیب شدید خوردگی فرسایشی دمابالا قرار دارد. به منظور ارزیابی رفتار و افزایش طول عمر لوله ها، شرایط واقعی صنعتی باید در محیط آزمایشگاه شبیه سازی شود. در این تحقیق، دستگاهی با بستری سیال از ماسه داغ طراحی و ساخته شد تا آلیاژ پایه نیکل SFNi4 را مورد خوردگی فرسایشی دمابالا قرار دهد. به منظور تشدید شرایط خورنده، ماسه سیلیسی با مقادیر 0، 5/0 و 1 درصد وزنی از مخلوط نمک های NaCl و KCl با نسبت مولی یک به یک آغشته شد. تغییر شرایط سایشی محیط، با استفاده از نرخ جریان هوای 20 و 25 لیتر بر دقیقه و زاویه برخورد ذرات به نمونه ها از 45 تا 90 درجه حاصل شد. نرخ زدایش ماده با اندازه گیری ضخامت هر نمونه پیش و پس از آزمون به دست آمد. پس از هر آزمون، سطح و مقطع عرضی نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس بررسی شد. در پایان پارامترهای بهینه خوردگی فرسایشی در شرایط واقعی صنعتی به دست آمد.