مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1395 | دوره:35 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

هدف از انجام این پژوهش، بررسی خسارت هیدروژنی آلیاژ آلومینیوم 7075، پس از انجام آنیل انحلالی و پیرسازی دومرحله ای است. آنیل انحلالی در دماهای 500 تا 575 درجه سانتی گراد به مدت 1 تا 20 ساعت انجام شد. مرحله اول پیرسازی دومرحله ای، در دماهای 180، 200 و 220 درجه سانتی گراد به مدت 30 دقیقه و مرحله دوم پیرسازی در دماهای 120 و 150 درجه سانتی گراد به مدت 10، 15 و 20 ساعت انجام گرفت. بررسی ساختاری به روش SEM و بررسی ترکیب شیمیایی رسوب ها به روش EDS صورت گرفت. افت استحکام کششی در فرایند  T6پس از هیدروژن دهی 150 مگاپاسگال بود ولی در فرایند دومرحله ای این کاهش به 50 مگاپاسگال رسید. در مجموع، استحکام کششی پس از شارژ هیدروژن، در فرایند پیرسازی دومرحله ای نسبت به فرایند  T6به شدت افزایش یافت.

در این پژوهش، خواص ریزساختاری و مکانیکی اتصالات نفوذی آلیاژهای 5754، 6061 و 7039 آلومینیوم به آلیاژ AZ31 منیزیم بررسی شد. اتصالات نفوذی بین آلیاژهای مورد نظر در دمای 44 درجه سانتی گراد، زمان 60 دقیقه، فشار 29 مگاپاسکال و خلاء 4-10×1 تور صورت گرفتند. فصل مشترک اتصالات با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مجهز به تحلیلگر نقطه ای و خطی بررسی شدند. طبق نتایج تحلیل نقطه ای حضور ترکیبات بین فلزی Al12Mg17 و Al3Mg2 و مخلوطی از این دو فاز در ناحیه نفوذ مربوط به تمامی اتصالات انجام شده، مشاهده شد. هم چنین طبق نتایج تحلیل خطی، مقدار سختی آلیاژ آلومینیوم تاثیر به سزایی در نفوذ هر چه بیش تر اتم های منیزیم به سمت آلیاژ آلومینیوم داشت و بیشترین نفوذ منیزیم در حالت استفاده از آلیاژ آلومینیوم 6061 مشاهده شد. نفوذ بیش تر منجر به ایجاد پیوند قوی تری بین اتم های منیزیم و آلومینیوم شد و درنتیجه بیشترین میزان استحکام در حدود 42 مگاپاسکال در حالت استفاده از آلیاژ 6061 آلومینیوم حاصل شد.

در این پژوهش نانو ذرات شیشه زیست فعال (NBG) با موفقیت توسط روش سل- ژل تهیه شد. سپس به منظور بهبود قابلیت پراکنده شدن ذرات، عملیات اصلاح سطحی آن ها توسط عامل زوجی تری متوکسی سیلیل پروپیل متااکریلات انجام گرفت. بدین منظور از روش شیمی تر استفاده گردید که طی آن ذرات شیشه زیست فعال به همراه تولوئن(حلال) و ماده اصلاح ساز تحت اتمسفر نیتروژن و به مدت 6 ساعت هم زده شد. سپس به منظور بررسی اتصال عامل زوجی سیلانی به سطح NBG، قبل و بعد از انجام عملیات اصلاح سطحی، آزمون هایFTIR  و AFM انجام گرفت. تصاویر  AFMنشان داد که قابلیت پراکنده شدن ذرات پس از اصلاح سطحی به طور چشمگیری افزایش یافته است. در طیف  FTIRذرات اصلاح شده، پیک های مشخصهCH3 ،  CH2و C=O آشکار شد. آنالیزهای مذکور، ایجاد پیوند کوالانسی گروه های خاص تری متوکسی سیلیل پروپیل متااکریلات به سطح نانو ذرات شیشه زیست فعال را تایید کرد. در ادامه با استفاده از مواد اولیه فوم پلی یورتان و نانو ذرات شیشه زیست فعال سنتزشده، داربست کامپوزیتی پلیمر/ سرامیکی ساخته شد و مورفولوژی و اندازه تخلخل و نیز استحکام فشاری و زیست فعالی توسط های داربست کامپوزیتی حاصله، بررسی گردید. نتایج نشان داد که داربست های زیستی با دارا بودن نیازهای اساسی برای استفاده در مهندسی بافت استخوان (90% تخلخل و قطر حفره 600-200 میکرومتر) با موفقیت ساخته شده اند. جزء پلیمری پوشش، بر ارتباط حفرات داربست و همچنین زیست فعالی نانو ذرات شیشه زیستی تاثیری نداشت. افزایش استحکام فشاری داربست و همچنین زیست فعالی مناسب داربست حاوی نانوذرات شیشه زیست فعال اصلاح سطحی شده در مایع شبیه سازی شده بدن نشان داد که این داربست، کاندید مناسبی جهت استفاده به عنوان داربست زیستی است.

هدف از این پژوهش ساخت نانوالیاف الکتروریسی شده کیتوسان (CS)/ پلی وینیل الکل (PVA) حاوی نانولوله کربنی (CNT) و نانوذرات شیشه زیست فعال (BG) (در مقادیر 5 و 10 درصد وزنی) برای کاربردهای مهندسی بافت عصب بود. شکل، ساختار و خواص مکانیکی نانوالیاف کامپوزیتی ریسیده شده، به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون های سنجش خواص مکانیکی مشخص شد. در آزمون کشت سلولی برون تنی، سلول های بنیادی کارسینومای جنینی (رده (P19 بر روی داربست الکتروریسی شده کشت داده شد. نتایج نشان داد که وجود نانولوله کربنی و نانو ذرات شیشه زیست فعال بر شکل نانوالیاف کیتوسان/ پلی وینیل الکل تاثیر چندانی نمی گذارد. بیشترین استحکام کششی (7.9 مگاپاسکال) در نمونه کامپوزیتی با 5 درصد وزنی نانوذرات شیشه زیست فعال، مشاهده شد. هم چنین نتایج این پژوهش نشان داد که نانولوله های کربنی و نانوذرات شیشه زیست فعال ترکیب شده در داربست های نانوالیاف کیتوسان/ پلی وینیل الکل با قطر نانومتری و تخلخل بالا می تواند ضمن تامین خواص مکانیکی مناسب، بستر مناسب برای رشد سلولی را نیز فراهم کند و به طور بالقوه گزینه ای بسیار مناسب برای استفاده در مهندسی بافت عصب باشد.

پروسکایت ها به دلیل داشتن عیوب ذاتی اکسیژن از مهم ترین غشاهای هادی اکسیژن هستند که در ساخت راکتورهای غشایی اکسیداسیون جزئی متان مد نظر قرار می گیرند. بررسی اثر دپه کردن فاز پروسکایت برای داشتن عیوب اکسیژن بیش تر و افزایش سرعت انتشار اکسیژن از غشا، در کنار حفظ پایداری ساختار همواره از محورهای اصلی پژوهش در این زمینه بوده است. در این پژوهش بر اساس محاسبه اثر دپانت بر میزان انحراف از ساختار ایده آل، کاتیون تانتالم به عنوان دپانت مناسب فاز پروسکایت Ba(Co0.8Fe0.2)O3-d انتخاب شد. بررسی ها اثر این دپانت را در افزایش حجم عیوب با وجود بهبود ضریب انبساط حرارتی و بدون کاهش قدرت پیوند نشان می دهد. بر اساس نتایج، ترکیب Ba(Co0.7Fe0.2Ta0.1)O3-d ترکیب مناسبی در ساخت غشاهای راکتورهای اکسیداسیون جزئی متان است.

الیاف شیشه زیست فعال بر پایه ترکیب (64 درصد مولی سیلیکا، 31 درصد مولی اکسید کلسیم و 5 درصد مولی اکسید فسفر) به روش سل ژل و با استفاده از فرایند الکتروریسی تهیه شدند. برای بررسی ترکیب فازی شیشه، پیوندهای موجود در ترکیب، ریخت (مورفولوژی) و سطح ویژه الیاف به ترتیب از تکنیک های پراش پرتو ایکس، طیف سنجی مادون قرمز و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. تصاویر به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، نانومتری بودن قطر الیاف بعد از عملیات حرارتی را تایید کرد. آزمون های پراش پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز به ترتیب غیربلورین (آمورف) بودن ساختار و حضور گروه های سیلانول در ترکیب شیشه را اثبات کرد. برای بررسی زیست فعالی و تخریب پذیری، الیاف شیشه زیست فعال درون مایع شبیه سازی شده بدن برای دوره های زمانی گوناگون غوطه ور شدند. تشکیل لایه هیدروکسی آپاتیت بر روی سطح الیاف، به کمک روش های شناسایی مختلف تایید شد. میزان تخریب پذیری نیز با اندازه گیری وزن نمونه ها قبل و بعد از غوطه وری در مایع شبیه سازی شده بدن صورت گرفت که نتایج آن نیز تشکیل هیدروکسی آپاتیت روی الیاف را تایید کرد. در ادامه سلول های استئوبلاست استخوانی انسان از نوع  MG-64بروی سطح الیاف شیشه زیست فعال کشت داده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی اتصال و چسبندگی سلول ها استفاده شد. نتایج تصاویر حاصل، اتصال و چسبندگی مناسب سلول ها بر روی سطح نمونه را نشان داد. نتایج آزمون های تکثیر سلولی و فعالیت آلکالین فسفاتاز حاکی از آن بود که سلول ها از قابلیت رشد و تکثیر مناسبی بر روی الیاف برخوردار بودند.

در این پژوهش پوشش های نانوبلوری آلیاژ نیکل- مولیبدن به روش رسوب دهی الکتریکی و از حمام سیترات- آمونیاکی، با اعمال چگالی جریان های 30، 60 و100 mA/cm2  بر روی زیر لایه فولادی ایجاد شدند. نتایج نشان داد که پوشش های ایجاد شده یکنواخت و فشرده هستند و افزون بر آن با افزایش چگالی جریان پوشش دهی، مقدار مولیبدن آلیاژ و بازده جریان کاهش پیدا می کنند. تحلیل پراش پرتو ایکس نشان داد که تمامی پوشش ها، محلول جامدی از مولیبدن در نیکل و با اندازه دانه 5- 9 نانومتر بودند. هم چنین صفحه بلوری (111) برای نیکل بیشترین شدت در طیف پراش پرتو ایکس را داشت. بررسی زبری پوشش های به دست آمده نشان داد که با افزایش چگالی، زبری این پوشش ها افزایش یافته است. بررسی رفتار خوردگی گویای کاهش چگالی جریان خوردگی زیرلایه با اعمال پوشش های آلیاژی نیکل- مولیبدن بود. افزون بر این با افزایش مقدار مولیبدن پوشش، چگالی جریان خوردگی کاهش یافت که کمترین مقدار مربوط به پوشش با مقدار 13 درصد اتمی مولیبدن بود.

در این پژوهش، یک مدل سه بعدی اجزاء محدود برای نانولوله های کربنی تک دیواره آرمچیر، زیگزاگ و کایرال پیشنهاد شده است. برای ایجاد مدل اجزاء محدود، گره ها در محل اتم ها جایگزین شده، پیوندها به عنوان جزء تیر الاستیک سه بعدی مدل سازی شده است. با استفاده از این مدل تاثیر کایرالیتی و عیب استون- ولز بر استحکام نهایی (تنش نهایی و کرنش نهایی) نانولوله کربنی تک دیواره بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که این عیب استحکام نهایی نانولوله آرمچیر را به شدت کاهش می دهد، اما تاثیر بسیار کمی بر استحکام نهایی نانولوله زیگزاگ می گذارد. بر اساس نتایج، مسیر رشد ترک در نانولوله های زیگزاگ و آرمچیر به ترتیب دارای زاویه 90 و 45 درجه نسبت به محور طولی نانولوله است.

در این پژوهش از فرایند جوش کاری قوسی تنگستن برای روکش کاری و ترمیم سطح آلیاژ ریختگی منیزیم AZ91C استفاده شد. در ادامه برای بررسی تاثیر بهبود خواص ریزساختاری بر خواص سایشی، فرایند اصطکاکی اغتشاشی و عملیات حرارتی T6 بر ناحیه روکش کاری شده، اعمال شد. نتایج ریزسختی سنجی گویای افزایش میانگین سختی با فرایند روکش کاری و سپس افزایش سختی ناحیه روکش کاری شده با فرایند اصطکاکی اغتشاشی و در نهایت افزایش بیشینه میانگین سختی در ناحیه روکش کاری شده پس از اعمال عملیات حرارتی T6 بود. نتایج آزمون سایش نشان داد فرایند روکش کاری موجب بهبود خواص سایشی آلیاژ شده است. پس از اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر ناحیه روکش کاری شده، بهبود بیش تری در مقاومت سایش ناحیه روکش کاری شده حاصل شد. در نهایت بهترین خواص سایشی با اعمال عملیات حرارتی به دست آمد.

در این پژوهش لایه های نازک نئودمیوم آهن بور با لایه بافر و لایه محافظ تنگستن بر زیرلایه Si/SiO2 به روش پراکنش امواج رادیویی مگنترونی تولید شد. سیستم ایجاد شده در دماهای 450، 500، 550، 600 و 650 سانتی گراد در خلاء تحت عملیات بلوری شدن قرار گرفت. آنالیز فازی لایه ها توسط پراش پرتو ایکس بررسی شد و وجود فاز Nd2Fe14B بدون هیچ نوع فاز ثانویه دیگری تایید شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی سطح مقطع پوشش و دانه بندی لایه ها به طور دقیق مورد بررسی قرار گرفت. ریخت سطح لایه ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی شد. خواص مغناطیسی لایه شامل نیروی پسماندزدا، مغناطش اشباع و سطح حلقه پسماند توسط مغناطومتر ارتعاشی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که با آنیل در دمای 400 درجه سانتی گراد، ساختار لایه غیربلورین است. با افزایش دمای آنیل به 550 درجه سانتی گراد بالاترین شدت قله به دست می آید و با افزایش بیش تر شدت کاهش می یابد. با افزایش دمای آنیل اندازه دانه افزایش می یابد که بر میزان نیروی پسماندزدا موثراست. با افزایش دمای آنیل به 600 درجه سانتی گراد نیروی پسماندزدا عمودی افزایش می یابد و با ازدیاد بیش تر دمای آنیل مقدار این متغیر به علت افزایش بیش از حد اندازه دانه ها کاهش می یابد. با توجه به خواص مغناطیسی و ساختاری لایه ها می توان نتیجه گرفت که لایه آنیل شده در دمای 600 درجه سانتی گراد دارای دلخواه ترین خواص مغناطیسی و ساختاری است.