مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1392 | دوره:32 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

ذرات فریت Ni0.6-xCuxZn0.4Fe2O4 (x=0-0.5 با گام 0.1) به روش سل – ژل تهیه شد. عملیات تفجوشی پودرها در سه دمای 600، 800 و 1000oC انجام شد. تاثیر دمای تفجوشی و ترکیب شیمیایی بر خواص ساختاری و مغناطیسی فریت نیکل – روی با مس جانشین شده مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون EDS و تفرق اشعه ایکس، تشکیل تک فاز با ساختار اسپینل را برای هر سه دمای تفجوشی تایید کردند. رفتار حرارتی و اندازه ذرات به ترتیب توسط تحلیل حرارتی TG،DTA و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. منحنی های VSM نشان دادند که مغناطش اشباع نمونه ها تابع مقدار مس و دمای تفجوشی است. طیف های موزبائر نشان دادند که کاتیون های مس در مکان های اکتاهدرال قرار دارند. باافزایش مقدار مس، کاتیون آهن به موقعیت تتراهدرال مهاجرت کرده و در نتیجه مغناطش اشباع کاهش می یابد.

اهمیت و کاربرد کاربیدها به طور گسترده ای در حال رشد است و این نه تنها از جنبه تجاری، بلکه بر اساس کاربردهای دیرگدازی و استحکامی آن هاست. کاربید تیتانیوم سخت ترین کاربید در میان کاربیدهای فلزات واسطه تجاری است. هدف از پژوهش حاضر سنتز نانوذرات کاربید تیتانیوم به روش شیمیایی سل ژل با استفاده از فرآوری سل تیتانیا به کمک آلکوکسید تیتانیوم است. برای ساخت سل از تیتانیوم ایزوپروپوکساید(TTIP) به عنوان پیش ماده تیتانیوم و ساکارز به عنوان منبع تامین کننده کربن استفاده شده است. به کمک تحلیل XRD، تاثیر اتمسفر کلسیناسیون در بسترهای گرافیت و کک و سپس اتمسفر آرگون و هیدروژن بر محصول نهایی مشخص شد. به کمک تحلیل XRD، تاثیر اتمسفر کلسیناسیون در بسترهای گرافیت و کک و سپس اتمسفر آرگون و هیدروژن بر محصول نهایی مشخص شد. هر چه اتمسفر احیایی تر و عاری از اکسیژن و نیتروژن باشد احتمال دستیابی به یک کاربید تیتانیوم با خلوص بالا، بسیار زیادتر می شود. در بستر گرافیتی و کک، فازهای اکسی کاربیدی و اکسید تیتانیوم حاصل می شود اما در اتمسفر آرگون و مخلوط آرگون و هیدروژن محصول نهایی کاربید تیتانیوم است. تاثیر عوامل مختلف مانند نوع ماده اولیه، دما و زمان کلسیناسیون بر استوکیومتری و مقدار کاربید تیتانیوم به کمک تحلیل های XRD و SEM مورد مطالعه قرار گرفته شده است. با افزایش دما از 1100oC به 1400oC، از مقدار فاز اکسی کاربید تیتانیوم (TiCxOy) کاسته می شود و در دمای 1400oC کاربید تیتانیوم خالص سنتز شده است. شرایط بهینه برای سنتز کاربید تیتانیوم نانوساختار در اتمسفر Ar+25%H2 در دمای 1400oC و زمان یک ساعت تعیین شده است.

در این تحقیق یک داربست نانوکامپوزیتی زیست تقلیدی از کیتوسان و ژلاتین و هیدروکسی آپاتیت تهیه شد و با روش های تحلیل مرسوم ارزیابی شد. به این منظور، نانوکامپوزیت هیدروژل/آپاتیت برای کاربرد در مهندسی بافت استخوان به روش زیست تقلیدی به کمک تکنیک خشکایش انجمادی ساخته شد. آپاتیت داخل هیدروژل ژلاتینی در طی فرایند نفوذ دوگانه در شرایط مشابه بدن از نظر دما و pH رسوب کرد. درصد اولیه کیتوسان (20، 30 و 40) به عنوان متغیر در نظر گرفته شد. نمونه ها برای افزایش خواص مکانیکی و عدم حلالیت در آب، در محلول گلوتار آلدهید غوطه ور شدند. نفوذ کلسیم و فسفات از لبه های جانبی هیدروژل به مرکز آن، سبب تشکیل رسوب سفیدرنگ داخل آن شد. بررسی رسوب تشکیل شده در میان هیدروژل، نشان دهنده تشکیل هیدروکسی آپاتیت کربناته و دی کلسیم دی هیدرات (براشیت) بود. همچنین، خواص مکانیکی کامپوزیت در محدوده استخوان اسفنجی قرار داشت. با افزایش درصد کیتوسان، میزان جذب آب از 379% به 661% افزایش یافت. تحلیل فازی، بررسی ریزساختار و تعیین گروه های عاملی توسط XRD،SEM و FTIR انجام شد. در پایان، با توجه به نتایج حاصله، می توان نتیجه گرفت که نمونه 20.80 خواص مناسب تری برای ساخت داربست استخوانی نسبت به دو نمونه دیگر را داراست.

در تحقیق حاضر از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی برای پیش بینی خواص الاستیک شامل مدول الاستیک، مدول برشی و ضریب پواسون نانو کامپوزیت زمینه فلزی Al-SiC با درصدهای مختلف تقویت کننده استفاده شده است. برای انجام شبیه سازی از بسته ی نرم افزاری متن باز LAMMPS استفاده گردیده است. پس از قرار دادن اتم های آلومینیوم و سیلیکون کارباید در مکان های اولیه خود، بین آن ها پتانسیل بین اتمی مناسب تعریف شده است. از پتانسیل EAM برای اتم های آلومینیوم، و از پتانسیل Morse برای اتم های Al-C و Al-Si و از پتانسیل Tersoff برای اتم های C-C،Si-C و Si-Si استفاده شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با مدل های میکرومکانیکی فگت، روس و هالپین- تسای نشان داده است که پیش بینی خواص الاستیک با توجه به اصول الاستیسیته حدی به مدل حد بالای فگت نزدیک است.

استفاده از تقویت کننده های سرامیکی، یکی از راه های موثر و شناخته شده برای اصلاح ریزساختار فلزاتی همچون منیزیم است. در این پژوهش تاثیر نانو/میکرو ذرات زیرکونیا بر روی آلیاژ AZ91 ریختگی مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا پودرهای میکرونی و نانومتری زیرکونیا توسط آلیاژسازی مکانیکی با هم مخلوط شدند. در پنج نمونه، مجموع مقدار تقویت کننده های نانومتری و میکرونی با نسبت های متفاوت، برابر با 5 درصد وزنی در نظر گرفته شد. از دو حالت دیگر، یکی شامل 5 درصد وزنی میکرو و دیگری 5 درصد وزنی نانو ذرات زیرکونیا، نیز بهره گرفته شد. مخلوط پودرهای مورد نظر و مذاب در قالب ماسه CO2 ریخته گری شدند. برای مقایسه، از دو نوع نمونه ریختگی، یکی بدون تقویت کننده و دیگری نمونه ریخته شده توسط روش عملیات فوق گداز مذاب استفاده شد. ریزساختار و اندازه دانه تمامی نمونه های کامپوزیتی، نسبت به نمونه شاهد و نیز نمونه تولید شده به روش عملیات فوق گداز مذاب بهبود یافت و بهترین نتایج مربوط به نمونه کامپوزیتی حاوی 5 درصد وزنی نانو ذرات زیرکونیا بود.

در این پژوهش، تاثیر پارامترهای اصلی فرایند ریخته ریسی (PFC) بر مشخصات ابعادی فویل های آمورف آلیاژ نرم مغناطیس Co68.15Fe4.35Si12.5B15 بررسی شد. آزمایشات ریخته ریسی تحت اتمسفر آرگن انجام گرفت و ارتباط بین پارامترهای فرایند از جمله: سرعت خطی دیسک، فاصله نازل تا دیسک و فشار تزریق مذاب با ضخامت فویل های تولیدی تعیین و مشخص شد که ضخامت فویل ها با معکوس سرعت خطی دیسک، ریشه چهارم فاصله نازل تا دیسک و ریشه دوم فشار تزریق مذاب رابطه خطی دارد. همچنین از رابطه ی ارائه شده توسط فیدلر برای پیش بینی و محاسبه ضخامت فویل های آمورف پایه کبالت تولیدی استفاده و معلوم شد که نتایج حاصل از تحقیق حاضر انطباق بسیار خوبی با رابطه فیدلر دارند.

مخلوط هایی شامل 18.72% درصد وزنی پودر آلومینیم، 17.67% درصد وزنی پودرآلومینا و 63.6% درصد وزنی پودر زیرکن، تهیه و در یک آسیاب سیاره ای در زمان های یک تا ده ساعت در اتمسفر هوا آسیاب کاری شدند. کلیه نمونه های آسیاب کاری شده پس از آهن زدایی در محدوده دمایی 1450-1300 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت در اتمسفر هوا گرم شده و پس از سرد شدن مورد تحلیل (XRD) قرار گرفتند. نتایج (XRD) و تحلیل اندازه نشان داد با افزایش زمان آسیاب کاری مقدماتی روی مخلوط مواد اولیه، اندازه ذرات در مخلوط مواد ریز شده و مواد به سمت آمرف شدن پیش می روند. آزمایش های گرمایش همدما نشان داد که انجام آسیاب کاری مقدماتی روی مخلوط مواد اولیه بسیار موثر است به طوری که حتی با انجام یک ساعت آسیاب کاری، دمای تجزیه فاز زیرکن و تشکیل فاز مولیت به حدود 1300 درجه سانتیگراد می رسد. مقدار فاز زیرکونیای تتراگونال در دمای 1300 درجه سانتیگراد با افزایش زمان آسیاب کاری بیشتر شد اما با افزایش دما به 1450 درجه سانتیگراد از مقدار آن کاسته شد. در هر حال مقدار فاز زیرکونیای تتراگونال درنمونه های آسیاب کاری شده به مدت سه ساعت و انجام گرمایش همدما در 1300 درجه سانتیگراد، بیشترین مقدار را داشت.

در این تحقیق، تاثیر پتانسیل بر ترکیب شیمیایی و پروفیل غلظتی عناصر در لایه رویین تشکیل شده روی فولاد زنگ نزن 316 کم کربن در محلول 0.05 مولار اسید سولفوریک با استفاده از تحلیل طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس بررسی شد. برای تشکیل لایه رویین در بازه رویین شدن، چهار پتانسیل 0.2-، 0.2، 0.5 و0.8 VSCE انتخاب و نمونه ها در پتانسیل های تشکیل مربوطه به مدت 60 دقیقه نگه داری شدند. نتایج آزمون های طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس نشان داد که غلظت اتمی آهن و کروم در ابتدا با افزایش پتانسیل تا0.5 VSCE افزایش و پس از آن کاهش می یابد. این کاهش، نشان دهنده انحلال سطحی کاتیون های آهن و کروم از لایه رویین به درون محلول است. برای دو عنصر آلیاژی نیکل و مولیبدن تغییر آشکاری در غلظت اتمی با افزایش پتانسیل لایه مشاهده نمی شود. نتایج نشان داد که با افزایش پتانسیل و نزدیک شدن به منطقه رویین گذرا، اکسید شدن کاتیون کروم سه ظرفیتی به شش ظرفیتی در لایه رویین اتفاق می افتد.

برای تولید پوشش های نانوساختار کامپوزیتی زمینه سرامیکی در فرایند پاشش پلاسمایی، پودرهای اولیه از نانوذرات تشکیل شده و باید مشخصات ویژه ای داشته باشند. در این پژوهش نحوه تولید پودر کامپوزیتی متشکل از نانوذرات اکسیدکروم و نقره به روش آگلومراسیون برای توسعه پوشش های نانوساختار Cr2O3-Ag مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا نانوپودرهای اکسیدکروم و نقره با درصدهای حجمی متفاوت نقره (صفر، 2، 5 و 10% حجمی) در مخلوط آبی همگن مخصوص فرایند خشک کردن پاششی توزیع شد، سپس پودر کامپوزیتی Cr2O3-Ag با استفاده از روش آگلومراسیون تولید شد وسرانجام پوشش های نانوساختار کامپوزیتی به روش پاشش پلاسمایی تولید شدند. پودر کامپوزیتی تولید شده دارای مورفولوژی کاملا کروی و توزیع یکنواخت فاز تقویت کننده در زمینه است به نحوی که هم از نانوذرات تشکیل یافته و هم ذرات آن دارای کریستالیت های نانومتری هستند. نتایج نشان داد حضور مناطق متشکل از نانوذرات در ریزساختار پوشش موجب ایجاد تخلخل ناهمگن بین اسپلت ها و این مناطق می شود. نانوساختار شدن پوشش موجب کاهش ضخامت لایه ها نسبت به پوشش میکروساختار شده است.

از تکنیک آلیاژسازی مکانیکی برای تولید آلیاژهای مغناطیسی نرم نانوساختار استفاده می شود. در این مقاله از شبکه عصبی مصنوعی پس انتشار برای مدل سازی تاثیر پارامترهای مختلف آلیاژسازی مکانیکی (زمان آسیا کاری و ترکیب شیمیایی) بر روی مشخصات ساختاری و خواص مغناطیسی پودرهای نانوساختار آهن- نیکل استفاده شد. پارامتر شبکه کریستالی، اندازه دانه، کرنش شبکه، نیروی مغناطیس زدا و چگالی شار ذاتی اشباع به عنوان خروجی برای 5 مدل شبکه پس انتشار در نظر گرفته شد. نتایج به دست آمده به طور واضح کارایی شبکه های طراحی شده به منظور پیش بینی ویژگی های پودرهای آهن- نیکل را نشان می دهد.