مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1398 | دوره:38 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

در این پژوهش، ویژگی های ساختاری و مغناطیسی فریت کبالت آلایش داده شده با روی و کروم (Zn وCr)، با فرمول شیمیایی (7/0، 5/0، 3/0، 1/0 x=) Co1-xZnxFe2-xCrxO4، که به روش سل-ژل تهیه شده، مطالعه شده است. ویژگی های ساختاری، ریخت شناسی و مغناطیسی نمونه های تهیه شده با آنالیز های مختلفی از جمله پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنج مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مغناطش سنج ارتعاشی (VSM) بررسی شد. نتایج پراش پرتو ایکس به همراه آنالیز ریتولد نشان داد که نمونه های تهیه شده تک فاز و دارای گروه فضایی Fd-3m هستند. نتایج میکروسکوپ الکترونی نشان داد که اندازه ذرات در محدوده نانومتری هستند. بررسی ویژگی های مغناطیسی نمونه ها نشان داد که به ازای آلایش 1/0x= مغناطش کاهش یافته و به کمترین میزان خود می رسد و سپس افزایش می یابد. این رفتار به توزیع کاتیون ها در جایگاه های چهار و هشت وجهی ساختار اسپینلی مربوط می شود. میدان وادارندگی نمونه ها نیز با آلایش به طرز چشمگیری کاهش یافت که علت اصلی آن کاهش ناهمسانگردی مغناطوبلوری به دلیل جایگزینی یون غیرمغناطیسی روی است.

در این پژوهش، با هدف بهبود ویژگی های مغناطیسی، ترکیب هویسلر Co2FeSi طی فرایندهای آزمایشگاهی مختلف ساخته شد. مقایسه ساختار بلوری نشان داد نمونه های ساخته شده به روش آسیاکاری نسبت به نمونه های ساخته شده از روش ذوب قوسی از نظم بلوری بهتری برخوردارند. پخت نمونه حاصل از آسیاکاری باعث بهبود نظم بلوری و درنتیجه دستیابی به بیشترین مغناطش اشباع برابر با μ B/F. u. 24/5 شد. تفاوت در مغناطش اشباع سایر نمونه ها با توجه به مدل هسته-پوسته توضیح داده شد. بررسی رفتار وادارندگی با توجه به سازوکارهای فعال در این نمونه ها نشان داد کوچک شدن اندازه ذرات مهم ترین نقش را در افزایش وادارندگی در نمونه های آسیا شده دارد.

در این پژوهش با استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر، داربست های نانو لیفی از الکتروریسی دو نازل شامل پلی کاپرولاکتون، پلی وینیل پیرولیدون و پلی کاپرولاکتون، پلی وینیل الکل و بتا تری کلسیم فسفات به طور متناوب و لایه به لایه تولید شد. بعد از تهیه داربست، از آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی ((SEM، تورم، تخلخل، خواص مکانیکی و ارزیابی رفتار زیست تخریب پذیری در محلول نمک فسفات با خاصیت بافری، استفاده شد که نتایج آزمون ها زیست فعالی و خواص مکانیکی مناسب داربست لایه به لایه را تایید می کند. مقادیر جذب آب با افزودن پلیمرهای آب دوست افزایش پیدا می کند و در داربست لایه به لایه به 214± 811 درصد می رسد که اختلاف معناداری نسبت به پلی کاپرولاکتون خالص دارد. آزمون سنجش سمیت سلولی (MTT) روی داربست لایه به لایه بعد از گذشت 3، 5 و7 روز کشت سلول های بنیادی مغز استخوان موش صحرایی (rMSC) درصد بقای سلولی بالای 80 درصد را نشان می دهد و ریخت شناسی سلول ها روی داربست نشان دهنده قابلیت زیست سازگاری مطلوب سلول ها روی داربست است.

در این پژوهش، به منظور بررسی رفتار سیلان گرم و ازدیاد طول نسبی شمش ریختگی آلیاژ تیتانیوم SP-700، آزمایش کشش گرم در مناطق دوفاز β /α و تک فاز β با نرخ کرنش 1/0 بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد که رفتار کشش گرم آلیاژ SP-700 در ناحیه دوفاز β /α (دماهای 900-700 درجه سانتی گراد) به دلیل ماهیت فازهای آلفا و بتا و ساختار بلوری آنها، متفاوت از ناحیه تک فاز β (دماهای 1100-950 درجه سانتی گراد) است. زیرا تعداد سیستم های لغزش و درنتیجه مکانیزم تغییر شکل در ساختار هگزاگونال فشرده متفاوت از ساختار بلوری مکعبی مرکزدار است. از سوی دیگر، تغییرات شدید میزان ازدیاد طول نسبی در محدوده دمایی 900-850 درجه سانتی گراد، ناشی از حذف تدریجی فاز آلفا از زمینه در اثر وقوع استحاله فازی آلفا به بتا بود. بررسی ریزساختار نشان داد که مکانیزم غالب تغییر شکل گرم آلیاژ SP-700 هنگام کشش گرم، بازیابی دینامیکی است. بنابراین علت افزایش میزان ازدیاد طول نسبی آلیاژ با دما، به تضرس مرزدانه ها و وقوع بازیابی دینامیکی نسبت داده شد. درحالی که با افزایش دما در محدوده 1100-1000 درجه سانتی گراد، رشد دانه های بتا و وقوع شکست مرزدانه ای باعث کاهش میزان ازدیاد طول نسبی شده است.

در این پژوهش، کامپوزیت هیبریدی درجای تقویت شده با ذرات آلومینایدی Al3Zr و Al3Ti با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) تولید شد. از ورق آلیاژ کار شده Al 3003-H14 به عنوان فلز پایه و پودر فلزی خالص زیرکونیم و تیتانیم به عنوان تقویت کننده استفاده شد. تعداد شش پاس فرایند اعمال شد. استحکام کششی و سختی فلز پایه و نمونه های تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط قبل و بعد از عملیات حرارتی آنیل اندازه گیری شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی و همچنین شناسایی فازی توسط آنالیز پراش پرتو ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی منجر به تغییر ریزساختار فلز پایه از دانه های بزرگ و کشیده به دانه های ریز و هم محور می شود. همچنین مشاهده شد که وقوع واکنش شیمیایی در فصل مشترک بین ذرات فلزی با زمینه آلومینیوم باعث تشکیل درجای ترکیبات آلومینایدی Al3Zr و Al3Ti می شود. انجام عملیات حرارتی آنیل منجر به تشدید واکنش های شیمیایی حالت جامد و تشکیل بیشتر ترکیبات آلومینایدی می شود. نتایج همچنین نشان داد که کامپوزیت های هیبریدی پس از اعمال عملیات حرارتی آنیل بالاترین استحکام کششی و سختی را از خود نشان می دهد. استحکام کششی در فلز پایه از 110 مگاپاسکال به حدود 195 مگاپاسکال پس از عملیات حرارتی آنیل ارتقا یافت.

در این پژوهش، پودر تترا بورات کلسیم (CaB4O7) در بازه دمایی 900-800 درجه سانتی گراد به روش واکنش حالت جامدسنتز شد. سنتز با استفاده از ماده خوش رفتار تر آمونیوم تترا بورات به عنوان منبع بور انجام شد. در دماهای 800 و 880 درجه سانتی گراد پودری مرکب از فازهای مختلف تشکیل شد. در دمای بهینه 840 درجه سانتی گراد، پودری تنها مرکب از فاز های متا و تترا بورات تشکیل شد. افزایش دو درصد وزنی آمونیوم تترا بورات نسبت به شرایط استوکیومتری، منجر به تولید محصول تک فاز تترا بورات کلسیم می شود. آزمون پراش پرتو ایکس (XRD)، تشکیل ساختار مونوکلینیک را در دمای بهینه 840 درجه سانتی گراد و با افزایش دو درصد وزنی عنصر بور، تایید کرد. تشکیل واحد های BO3 و BO4 در گروه آنیونی تترا بورات کلسیم، توسط طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FTIR) و رامان (Raman) آزموده شد. ترکیبات عنصری و مورفولوژی ظاهری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی-گسیل میدانی (FE-SEM) مورد مطالعه قرار گرفت. استوکیومتری پودر تولید شده نزدیک به مقدار تئوری آن به دست آمد و ذرات پودر برخی مشخصه های مونوکلینیک از خود نشان داد.

در این مطالعه، مکانیزم تشکیل پوشش بورایدی و سینتیک تشکیل آن روی سوپر آلیاژIn-738 به روش نفوذی جعبه سمانتاسیون مورد بررسی قرار گرفت. فرایند بوردهی در دمای 900 درجه سانتی گراد و در زمان های مختلف کوتاه (5، 15، 45 و 60 دقیقه) انجام شد. فاز شناسی سطح نمونه ها به کمک الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) پس از بوردهی نشان داد علاوه بر فاز Ni3B ابتدا بورایدهایی مانند Cr5B3، AlB2 و W2B و سپس در زمان های بیشتر بوردهی ترکیبات مانند MoB2، VB، TiB، Ni6Si2B وMo2NiB2 تشکیل شدند. با بررسی تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) مشخص شد که با افزایش زمان بوردهی علاوه بر افزایش ضخامت پوشش بورایدی، منطقه تحتانی پوشش تحت نفوذ (IDZ) و مهاجرت عناصر آلیاژی رشد کرد. بررسی سینتیک فرایند بوردهی با اصول تئوری نفوذ در انطباق بود و تایید کرد که مکانیزم نفوذ در منطقه تحتانی پوشش تحت نفوذ در دو بازه زمانی تغییر می کند. ضخامت پوشش بورایدی و سختی سطح نمونه بوردهی شده پس از 60 دقیقه به ترتیب برابر 8/27 میکرومتر و 853 ویکرز بود.

فولاد زنگ نزن فریتی Crofer 22 APU به عنوان ماده ای مناسب برای ساخت اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد مورد استفاده قرار می گیرد. از مشکلات مهم این فولاد، افزایش مقاومت الکتریکی و تبخیر کروم از آن در دمای بالاست. به منظور رفع این مشکلات می توان از یک لایه پوشش محافظ روی آن استفاده کرد. در این پژوهش، از پوشش کامپوزیتی کبالت/اکسید ایتریم تشکیل شده به روش آبکاری الکتریکی استفاده شد. سپس مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر اکسیداسیون روی ریزساختار و ترکیب نمونه ها، از آنالیزهای میکروسکوپی الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس استفاده شد. نتایج نشان داد نرخ اکسیداسیون نمونه بدون پوشش پس از 500 ساعت اکسیداسیون در هوا در 800 درجه سانتی گراد حدود چهار برابر نرخ اکسیداسیون نمونه پوشش داده شده است. تشکیل ترکیبات اسپینلی Co3O4 وMnCo2O4 روی نمونه پوشش دار هدایت الکتریکی را بهبود داد. مقدار مقاومت ویژه سطحی نمونه پوشش دار و بدون پوشش بعد از 500 ساعت اکسیداسیون به ترتیب برابر 8/15 و 9/25 میلی اهم بر سانتی متر مربع اندازه گیری شد.