مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1394 | دوره:34 | شماره:4 |تعداد مقالات:11

در این پژوهش، اثر افزودن آلومینا به عنوان رقیق کننده بر سنتز احتراقی خود انتشار دما بالای فعال شده مکانیکی کامپوزیت آلومینا- دی بوراید زیرکونیم بررسی شد. بدین منظور، مخلوط ترمیت شامل آلومینیوم، اکسید زیرکونیم، اسید بوریک و مقادیر متفاوت اکسید آلومینیوم (0، 3، 6 و 9 درصد وزنی) به عنوان ماده اولیه استفاده و برای 5 ساعت فعال سازی مکانیکی شد، سپس تف جوشی در کوره در دمای 650 درجه سانتی گراد انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش اکسید آلومینیوم تا 6 درصد وزنی، شدت قله گرماگیر در منحنی های تحلیل گرماسنجی افتراقی افزایش، اما با افزودن مقادیر بیش تر، شدت قله کاهش می یابد. در این حالت، توزیع یکنواخت تر ذرات دی بوراید زیرکونیم با اندازه دانه ظریف تر مشاهده شد.

در این پژوهش اثر متغیرهای مهم مانند زمان آسیاب کاری، دمای عملیات حرارتی، مدت زمان اعمال گرما و سرعت گرمایش در تهیه پودر نیترید سیلیسیم به روش آسیاب کاری مکانیکی بررسی شد. از میکروپودر سیلیسیم به عنوان پیش ماده و از نیتروژن به عنوان گاز اتمسفری و هم چنین ماده اولیه استفاده شد. در ابتدا پودر سیلیسیم در محیط نیتروژن به مدت 30 ساعت آسیاب کاری و درمرحله بعد در دمای 1300 درجه سانتی گراد در جریان گاز نیتروژن عملیات حرارتی شد. فازهای تشکیل شده در این روش، توسط پراش پرتو ایکس و ریخت و اندازه ذرات با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند. تحلیل فلورسانس پرتو ایکس برای بررسی میزان خلوص نیترید سیلیسیم تولید شده استفاده شد. تحلیل پراش پرتو ایکس، فازهای آلفا و بتا نیترید سیلیسیم را نشان داد و هم چنین میانگین اندازه ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی حدود 70 نانومتر به دست آمد. نمونه بهینه در شرایط 30 ساعت آسیاب کاری، عملیات حرارتی تا دمای 1300 درجه سانتی گراد و با سرعت اعمال گرمای 22 درجه سانتی گراد در دقیقه تهیه شد. تحلیل فلورسانس پرتو ایکس نیز خلوص بیش از 98 درصد را نشان داد.

در این پژوهش اثر جانشانی مقادیر مختلفی از کاتیون های منیزیم، کبالت و تیتانیم بر خواص ساختاری، مغناطیسی و ریزموجی نانو ذرات فریت استرانسیم با ترکیب شیمیایی SrFe12-x(MgCo)0.5xTixO19 (x=0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5) تولید شده به روش هم رسوبی مورد مطالعه قرار گرفت. برای ارزیابی های ساختاری، مغناطیسی و ریزموجی نمونه ها، از آزمون های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، تحلیل گرمایی، مغناطومتر ارتعاشی، طیف سنجی موزبائر و تحلیلگر شبکه برداری استفاده شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که در تمامی نمونه ها فاز فریت استرانسیم با خلوص بالا تشکیل شده است. اما با افزایش میزان کاتیون های آلاینده، فاز Fe2O3 ظاهر می شود. هم چنین با افزایش میزان x، قله های الگوی پراش به زوایای پایین تر منتقل می شوند. مطابق با نتایج تحلیل گرمایی نیز مشخص شد که با افزایش میزان کاتیون های آلاینده (2-0=x)، دمای تشکیل فاز فریت استرانسیم از 900 تا 1000 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. نتایج آزمون مغناطومتر ارتعاشی نشان داد که با افزایش میزان کاتیون های جانشینی، مغناطش اشباع فریت استرانسیم از حدود 40emu/g به emu/g 19 کاهش می یابد. براساس نتایج طیف سنجی موزبائر، کاتیون های جانشینی، مکان های 12k در ساختار مگنتوپلومبیت را اشغال کرده اند. بیشترین پهنای باند جذب در گستره فرکانسی باند X، در نمونه جانشانی شده با 2=x و برابر با 4 گیگاهرتز (در زیر -10dB) به دست آمد. این نمونه می تواند به عنوان یک ماده جاذب ریزموج مناسب در گستره باند X، عمل نماید.

نانو ذرات نقره، با استفاده از برگ های گیاه سیاه دانه به کمک روش های جدید بیولوژیکی ساخته شد. بدین منظور ابتدا برگ های این گیاه در هوا خشک و سپس در آب مقطر جوشانده شد. نتیجه آن مایعی بود که پس از فیلترکردن، برای احیای یون های نقره از محلول هایی با غلظت متفاوت از نیترات نقره و با pH ثابت به کار رفت. اندازه گیری های اسپکتروفتومتری، به کمک بررسی میزان تغییر رنگ محلول به سمت قهوه ای، شکل گیری نانو ذرات نقره را در هنگام ساخت نشان داد. نمونه های پودری به دست آمده بعد از مرحله سانتریفیوژ، به وسیله پراش پرتو ایکس (XRD)، تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FESEM) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج اندازه گیری های شیمیایی و فازی به همراه تصاویر میکروسکوپی نشان دهنده ساخت نانو ذرات نقره کلوخه ای شکل با خلوص بالا است. افزون بر این، اثرات تغییر غلظت نمک نقره اولیه بر اندازه نانو ذرات نقره به وسیله اندازه گیری لیزری بررسی شد. نتایج تحلیل تبدیل فوریه فروسرخ نیز نقش گروه های عاملی موجود در عصاره گیاه را بر فرایند ساخت مشخص نمود.

اکسید تیتانیوم (TiO2) از جمله موادی است که به علت دارا بودن خواص مختلف از جمله زیست سازگاری، مقاومت اکسیداسیون قوی و خواص مکانیکی نسبتا خوب در مصارف زیستی و پزشکی کاربرد فراوان یافته است. امروزه با هدف افزایش کارایی اکسید تیتانیوم، ازآلایش این ماده با عناصری مانند نقره، روی و آهن استفاده می شود. در این پژوهش، آلایش اکسید تیتانیوم با استفاده از نقره و روی از طریق فرایند سل-ژل انجام شد و نانو ذرات ترکیبات به دست آمده، مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفتند. برای شناسایی فاز های تشکیل شده در ترکیبات Ag-TiO2 و ZnO-TiO2 در دماهای مختلف از آزمون پراش پرتوی ایکس استفاده شد. هم چنین برای مشخصه یابی نانو ذرات از طیف سنجی جذب الکترونی مرئی- فرابنفش (UV-Vis)، توزیع انرژی پرتوی ایکس (EDS)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و پتانسیل زتا استفاده شد. فعالیت آنتی باکتریال نانو ذرات نیز ارزیابی و مقایسه شد. نتایج نشان داد که نانو ذرات Ag-TiO2 و ZnO-TiO2 با ترکیب مورد انتظار به روش سل-ژل با موفقیت ساخته شدند. بررسی خواص آنتی باکتریال نشان داد که ترکیب Ag-TiO2 در غلظت-های بازدارندگی پایین تر، فعالیت آنتی باکتریال بالاتری نسبت به نانو ذرات ZnO-TiO2 ارائه می دهد.

در این پژوهش کامپوزیت TiAl/Al2O3به روش فعال سازی مکانیکی مخلوط پودری TiO2-Al و گرمایش ریزموجی (مایکروویو) به دست آمد. مخلوط پودری اولیه به همراه مقادیر مختلف آلومینیوم اضافی آسیاب کاری و پس از فشرده سازی به شکل قرص های استوانه ای، تحت گرمایش ریزموجی قرار گرفت. اثر میزان آلومینیوم اضافی و هم چنین نوع ماده کمکی جاذب امواج ریزموج (گرافیت و کاربید سیلیسیم) بر زمان اشتعال نمونه ها و ترکیب فازی کامپوزیت ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. از تحلیل های XRD و SEM برای بررسی محصولات ساخته شده استفاده شد. نتایج تحلیل های فازی نشان داد که بدون حضور آلومینیوم اضافی در مخلوط پودری اولیه، فاز TiAl به مقدار بسیار کم تشکیل می شود و به جای آن فاز Ti3Al شکل می گیرد، در حالی که با حضور 10 درصد وزنی آلومینیوم اضافی، می توان به فاز TiAl دست یافت. هم چنین نتایج نشان داد که دفن کردن قرص نمونه در پودر گرافیت نسبت به قرار دادن آن میان دو بلوک کاربید سیلیسیم، موجب ساخت سریع تر کامپوزیت با تکرارپذیری بالاتر می شود.

در این پژوهش به بررسی تاثیر اندازه دانه بر رفتار خوردگی فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 ال در محلول اسید کلریدریک 0.1 مولار پرداخته شده است. برای این کار، ساختارهایی با اندازه دانه -های 0.5، 3 و 12 میکرومتر از طریق دگرگونی مارتنزیتی با 80 درصد نورد سرد و بازگشت آن به آستنیت با آنیل بازگشتی در دمای 900 درجه سانتیگراد و زمان های 1، 5 و 180 دقیقه تولید شد. برای ارزیابی رفتار خوردگی از آزمون های الکتروشیمیایی پلاریزاسیون سیکلی و غوطه وری استفاده شد. نتایج نشان داد که نمونه های با اندازه دانه های مختلف نرخ خوردگی یکنواخت یکسانی دارند. با وجود این، بر اساس آزمون های پلاریزاسیون سیکلی مشخص شد که با کاهش اندازه دانه، مقاومت در برابرحفره دار شدن بهبود یافته است به طوری که پتانسیل حفره دار شدن از 290 میلی ولت برای اندازه دانه 12 میکرومتر به 420 میلی ولت برای اندازه دانه 0.5 میکرومتر افزایش یافت.

در پژوهش حاضر، یک نوع فولاد ساده کربنی با ساختار فوق ریز دانه با اعمال یک فرایند ترمومکانیکی موثر در گستره دمایی آستنیت شبه پایدار (Ae3-Ar3) و با استفاده از روش تلفیقی اکستروژن - پرس در کانال های زاویه دار با مقاطع همسان فراوری شد. در ابتدا با استفاده از تحلیل المان محدود سه بعدی دما - جابه جایی، تاثیر دمای پیشگرم در توزیع کرنش و دما در نمونه های تغییر شکل داده شده مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج به دست آمده، دمای 930 درجه سانتی گراد به عنوان مناسب ترین دمای پیشگرم برای دستیابی به ساختار فوق ریز دانه از طریق وقوع دگرگونی دینامیکی آستنیت به فریت انتخاب شد. با اعمال تغییر شکل بر روی فولاد مورد نظر در این دمای پیشگرم و بررسی ریزساختار نهایی، نتایج حاصل از تحلیل المان محدود مورد تایید قرار گرفت. نتایج نشان داد که در اثر این فرایند ترمو مکانیکی اندازه دانه های فریت از 32 میکرومتر در ساختار اولیه به 1 تا 3 میکرومتر پس از اعمال فرایند کاهش پیدا می کند.

در این پژوهش، پوشش های فوق آب گریز نیکل و نیکل- کبالت با ساختار مخروطی میکرو- نانومتری توسط یک و دو مرحله رسوب دهی با جریان های مستقیم روی زیرلایه مسی تولید شدند. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون اندازه گیری زاویه تماس، آزمون امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون تافل، ساختار، ترشوندگی و مقاومت به خوردگی نمونه ها ارزیابی شد. نتایج نشان داد که با قرارگیری نمونه ها در معرض هوا به مدت دو هفته، رفتار ترشوندگی پوشش های میکرو- نانو ساختار پایه نیکل از حالت فوق آب دوستی به فوق آب گریزی تغییر می کند. نتایج حاصل از آزمون های خوردگی نشان داد که تغییر رفتار ترشوندگی از حالت آب دوستی به آب گریزی سبب افزایش مقاومت به خوردگی پوشش نیکل (10 برابر) و پوشش نیکل- کبالت (100 برابر) نسبت به پوشش های اولیه آن ها شده است. مقایسه رفتار دو نوع پوشش نشان داد که پوشش فوق آب گریز نیکل از مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به پوشش فوق آب گریز نیکل-کبالت برخوردار است.

در این پژوهش، امکان تشکیل و اتصال لایه نازکی از Zn-MOF-5 بر روی زیرلایه اکسید روی و سولفید کادمیم برای بهبود خواص، انرژی و برهمکنش های شیمیایی بین فصل مشترک MOF/ZnO و MOF/CdS با استفاده از محاسبات تابع چگالی مورد مطالعه قرارگرفت. نتایج این مطالعه، افزایش پایداری و بهبود خواص را به دنبال اصلاح ساختار از طریق هیبریداسیون با چارچوب آلی- فلزی، نشان می دهد. هم چنین مقایسه سیستم اکسید روی و سولفید کادمیم، کارایی بهتر چارچوب آلی- فلزی (MOF) بر روی زیر لایه اکسید روی را پیش بینی می کند.