مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1396 | دوره:36 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

در این پژوهش رفتار سایشی کامپوزیت های تجاری (H10F) WC-10wt%Co، WC-40vol%Co و کامپوزیت WC-40vol%FeAl-B با مقادیر مختلف بور (صفر-1000ppm) در دمای بالا به روش پین روی دیسک بررسی شد. آزمون های سایش تحت بار 40 نیوتن و طی مسافت 100 متر و در سه دمای محیط، 200 و 300 درجه سانتی گراد انجام شدند. سطوح سایش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقاومت سایشی همه کامپوزیت ها با افزایش دمای آزمون، کاهش می یابد. کامپوزیت WC- 40 vol%FeAl بدون بور کمترین مقاومت به سایش را در همه دماها نشان می دهد. با حضور بور تا 500ppm در زمینه آلومیناید آهن، مقاومت سایش دما بالای این کامپوزیت ها بهبود می یابد و مکانیزم سایش از جدایش ذره به خراشان تغییر پیدا می کند. بور با افزایش میزان چقرمگی این کامپوزیت ها و افزایش شکل پذیری آلومیناید آهن منجر به بهبود پیوند فصل مشترک زمینه آهن و ذرات کاربید تنگستن و بنابراین افزایش مقاومت سایشی این کامپوزیت ها می شود. کامپوزیت WC-40vol%(FeAl-500ppmB) مقاومت به سایش در دمای بالای بیش تری نسبت به WC-40vol%Co و WC-10wt%Co تجاری دارد.

در این پژوهش تاثیر نسبت مولی آهن/باریم بر ترکیب فازی، دمای سنتز، ریزساختار و خواص مغناطیسی هگزافریت باریم تهیه شده به روش فعال سازی مکانیکی بررسی شد. به منظور سنتز این ترکیب از نسبت های مولی آهن/باریم 12 و 6 استفاده شد. تاثیر نسبت مولی آهن/باریم، زمان آسیاکاری و دمای عملیات حرارتی در تعیین شرایط بهینه جهت تولید این ترکیب مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی های فازی، موفولوژی و خواص مغناطیسی محصول نهایی به ترتیب از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) استفاده شد. طبق نتایج نسبت مولی آهن/باریم بهینه برابر 6، زمان 10 ساعت آسیاکاری و دمای 800 درجه سانتی گراد به عنوان شرایط بهینه جهت تولید این ترکیب به صورت تک فاز بدست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده ذراتی با مورفولوژی هگزاگونال و تقریبا کروی به ترتیب برای نمونه های تهیه شده با نسبت های مولی آهن/باریم برابر 12 و 6 بود. همچنین طبق بررسی های مغناطیسی بیشترین مقدار مغناطش اشباع (56.48 emu/g) و نیروی وادارندگی (5247.2 Oe) برای نمونه سنتز شده با نسبت مولی آهن/باریم 6 حاصل شد.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر ذرات تقویت کننده سه جزئی AL2O3-TiB2/Fe بر خواص مکانیکی کامپوزیت های زمینه آلومینیم می باشد. در این راستا ذرات تقویت کننده مورد بررسی با انجام واکنش های مربوطه طی فرایند آسیا ب کاری و عملیات حرارتی تهیه شد. در ادامه درصدهای مختلف ذرات (1.25، 2.5 و 5 درصد حجمی) به همراه پودر آلومینیم خالص به مدت زمان 10 ساعت آسیاب کاری گردید و سپس اکستروژن گرم شد. بررسی های ساختاری، فازی و مکانیکی نمونه های حاصل توسط پراش سنج پرتوایکس، میکروسکپ الکترونی روبشی و آزمون کشش انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که رسوبات غنی از آهن در ذرات تقویت کننده کامپوزیتی بخش سرامیکی ذرات را به زمینه فلزی متصل نموده و نقش موثری در بهبود انعطاف پذیری آن ها دارد. بهینه درصد ذرات تقویت کننده مورد بحث برای استحکام بخشی آلومینیم 2.5 درصد حجمی تشخیص داده شد. استحکام و درصد ازدیاد طول حاصل از این نمونه کامپوزیتی به ترتیب 500 مگاپاسکال و 6 درصد تعیین شد.

در این تحقیق غشای شیشه-سرامیک جدید با ساختار نوع ناسیکون و فرمول کلی (Li1+x+yAlxCryGe2-x-y(PO4)3, x+y=0.5) با روش سرد سازی سریع شیشه مذاب و تبدیل به شیشه-سرامیک از طریق عملیات حرارتی، سنتز شده است و اثر اضافه نمودن غلظت های متفاوتی از عناصر آلومینیوم و کروم به ساختار LiGe2(PO4)3 جهت بهبود هدایت یونی مورد بررسی قرار گرفت. جایگزینی جزیی یون های Ge4+ موجود در ساختار ناسیکون با یون های AL3+ و Cr3+ منجر به القای مقادیر بیشتری از یون های لیتیم در سایت های خالی A2 جهت موازنه بار و همچنین تغییر در پارامترهای شبکه کریستال می شود. این دو عامل باعث افزایش هدایت یونی شیشه-سرامیک سنتز شده، گردید. مشخصه یابی و بررسی ساختارهای آمورف و کریستاله در این تحقیق باروش های پراش اشعه ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX)، گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و طیف سنجی امپدانس مختلط (CIS) انجام گرفت. بیشترین هدایت یونی برابر با 8.82´10-3 زیمنس بر سانتی متر برای نمونه با x=0.4 و y=0.1، (Li1.5Al0.4Cr0.4Ge1.5(PO4)3) که در دمای 850 درجه سانتی گراد برای مدت 8 ساعت کریستاله گردید، حاصل شد. این نمونه همچنین کمترین انرژی اکتیواسیون معادل با 0.267 الکترون ولت را از خود نشان داد.

هدف از این تحقیق، محاسبه و تعیین توزیع دما در فرایند گرمایش خطی با منبع اکسی گازی جهت کاربرد در ورق های فولادی است. برای محاسبه توزیع دما، از روش تحلیلی به وسیله حل معادلات ریاضی استفاده شد. توزیع دما در روش عددی به کمک نرم افزار «متلب» مدل سازی شد. جهت انجام فرایندها از دستگاه گرمایش خطی CNC و برای اندازه گیری دما از دوربین گرمانگار ITI استفاده شد. اثر فاصله مشعل، دبی گاز و سرعت مشعل بر توزیع دما در سطح بالایی و زیرین ورق بررسی شد. تغییرات توزیع دما در سرعت های حرکت مشعل 120، 200 و 300 میلی متر بر دقیقه، دبی های 10، 9 و 8 لیتر بر دقیقه و در فاصله های مشعل 30، 40 و 50 میلی متر به دست آمد. در سرعت های مشعل 120، 200 و 300 میلی متر بر دقیقه، دمای بیشنه محاسبه شده به ترتیب 900، 810 و 720 کلوین و دمای بیشینه اندازه گیری شده 885، 785 و 690 کلوین به دست آمد. دمای بیشینه محاسبه شده در دبی های 10، 9 و 8 لیتر بر دقیقه به ترتیب 900، 810 و 750 کلوین و دمای اندازه گیری شده 885، 795 و 740 کلوین حاصل شد. در فاصله های مشعل 30، 40 و 50 میلی متری، بیشینه دمای محاسبه شده به ترتیب 900، 880 و 810 کلوین و دمای اندازه گیری شده 885، 840 و 790 کلوین به دست آمد.

استحکام بخشی مس با توزیع اکسید در آن به عنوان یک روش کارآمد برای افزایش استحکام مس بدون کاهش جدی در هدایت الکتریکی و گرمایی آن، شناخته شده است. چنین کامپوزیتی می تواند دماهای خیلی بالا را تحمل کند و خواص خود را حفظ کند. اینگونه آلیاژها کاربردهای زیادی علی الخصوص در دماهای بالا شامل الکترودهای جوشکاری مقاومتی، موتورهای الکتریکی و سویچ ها دارند. در تحقیق حاضر، ابتدا محلول جامد مس %1- آلومینیوم با آلیاژسازی مکانیکی تحت 48 ساعت آسیاکاری، آماده شد. سپس 0.66 گرم پودر اکسید مس به محلول جامد مس - 1% آلومینیوم اضافه شد و در زمان های 0، 16، 32 و 48 ساعت مورد آسیاکاری قرار گرفت. مخلوط پودری آسیا شده با تکنیک های پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت، پارامتر شبکه مس با افزایش زمان آسیاکاری ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. روند تغییرات کرنش کاملا افزایشی و روند تغییرات اندازه کریستال کاملا کاهشی بود. اندازه ذرات روند کاملا کاهشی نشان داد. میکروسختی نمونه ها با افزایش دمای عملیات حرارتی از 450 درجه سانتی گراد به 750 درجه سانتی گراد روند کاهشی-افزایشی نشان داد. مجموعه این نتایج دلیلی بر تشکیل نانو ذرات آلومینا در زمینه مس است.

سمانتاسیون مس از محلول سولفاتی به وسیله پودر آلومینیوم با وجود تمایل ترمودینامیکی بالا، به علت وجود لایه غیرفعال اکسیدی در سطح آلومینیوم از سرعت نسبتا کندی برخوردار است. مطالعات پیشین بر تاثیر مثبت حضور مقادیر اندک یون کلرید در کاهش این مشکل تاکید داشته است. در این مقاله تاثیر شرایط گلوله زنی هم زمان بر سینتیک این فرآیند مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های سمانتاسیون با به کارگیری آسیای سیاره ای در یک جام پلی آمید حاوی گلوله های آلومینایی به انجام رسید. متغیرهای آزمایش عبارت بودند از تعداد گلوله (0 و 4)، دما (55-25 درجه سانتی گراد) و زمان (240-0 ثانیه). تمام آزمایش ها در شرایط ثابت غلظت یون مس 6 گرم بر لیتر، غلظت یون کلرید 75 میلی گرم بر لیتر، سرعت گردش آسیا 160 دور در دقیقه، میانگین اندازه ذرات آلومینیوم 279 میکرومتر و غلظت یون هیدروژن برابر 1.94´10-3 مول بر لیتر انجام شدند. نتایج نشان داد با انجام گلوله زنی، مرحله انگیزش فرآیند سمانتاسیون به کمتر از 120 ثانیه کاهش می یابد. محاسبه ثابت سرعت ظاهری سمانتاسیون در شرایط گلوله زنی نشان از تاثیر مثبت گلوله زنی هم زمان روی سینتیک فرآیند مورد بررسی دارد. همچنین انرژی فعال سازی برای دوره انگیزش و دوره اصلی واکنش، به ترتیب 86 و 26 کیلوژول به دست آمد و این کاهش چشم گیر انرژی فعال سازی، به تغییر مکانیسم فرآیند از کنترل شیمیایی به انتقال جرم نسبت داده شد.

فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی به دسته ای از فولادهای زنگ نزن دو فازی گفته می شود که عدد مقاومت بر حفره دار شدن آن بالاتر از 40 باشد. فولاد (unified numbering system) UNS S32750 یکی از معروف ترین فولادهای زنگ نزن سوپر دو فازی می باشد، که به علت خواص مطلوب استحکام و خوردگی در صنایع پالایشگاهی همچون نفت و گاز کاربرد عمده ای پیدا کرده است. با توجه به کاربرد این فولاد اتصال دائم آن ها به روش جوشکاری اهمیت بالایی می یابد و مشکل عمده در این رابطه افت خواص مکانیکی و خوردگی پس از جوشکاری می باشد. در این تحقیق جوشکاری فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی UNS S32750 با روش اصطکاکی اغتشاشی انجام شده است. ابزار مورد استفاده در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی کاربید تنگستن رنیوم دار با قطر شانه 16 میلی متر و قطر بزرگ پین 5 میلی متر به ارتفاع 1.9 میلی متر می باشد. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتوی ایکس نشان داد فازهای مضر نظیر سیگما (sigma) و چی (chi) به علت کنترل حرارت ورودی تشکیل نشده اند. بررسی های ریزساختاری مشخص کرد اندازه دانه ها در منطقه اغتشاش نمونه های جوشکاری شده کاهش یافته است. آزمون ریز سختی بر روی نمونه های جوشکاری شده به روش ویکرز انجام پذیرفت. متوسط سختی فلز پایه در حدود 285 ویکرز بدست آمد. آزمون ریز سختی مشخص کرد که در منطقه اغتشاش به دلیل کاهش اندازه دانه سختی تا حدود 360 ویکرز افزایش یافته است. آزمون پلاریزاسیون سیکلی در مورد نمونه های اتصال یافته به روش اصطکاکی اغتشاشی نشان داد که پتانسیل و جریان خوردگی مشابه با فلز پایه می باشد. همچنین مشاهده شد در اثر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی درصد فریت در مقطع جوش به دلیل پایین بودن حرارت ورودی و بالا بودن سرعت سرد شدن تغییر قابل ملاحظه ای نشان نداده است.

هدف از این تحقیق بدست آوردن پودر کامپوزیت WC-Co از اکسیدهای فلزی WO3 و Co3O4 به روش درجا و احیای کربوترمیک است که از کربن فعال به عنوان عامل احیا کننده استفاده شده است. در این مطالعه پودر اکسیدهای فلزی کبالت و تنگستن به همراه 17 درصد کربن (30 درصد اضافه بر مقدار استوکیومتری) در یک آسیای گلوله ای ماهواره ای، با گاز محافظ آرگون به مدت 20 ساعت مورد مخلوط سازی قرار گرفتند. نتایج آزمون حرارتی افتراقی و آزمون توزین حرارتی بر روی نمونه مخلوط پودری نشان می دهد که در دمای 1050 درجه سانتیگراد اکسیدها بطور کامل احیا شده و کاربید تنگستن و کبالت شکل می گیرند. نمونه های فشرده شده مورد عملیات احیای کربوترمیک در دمای 1050 درجه سانتی گراد و به مدت زمان مختلف 1، 2 و 4 ساعت تحت لایه پوششی محافظ از مخلوط پودر کربن + آلومینا با نسبت 1 به 1 قرار گرفتند. طبق نتایج مطالعات پراش پرتوی ایکس، بهترین زمان نگهداری در کوره 4 ساعت است که در این شرایط واکنش های احیا و کربنیزه شدن تنگستن کامل می شود. ارزیابی نمونه های احیا شده در سه شرایط لایه محافظ مخلوط پودری آلومینا + کربن، لایه محافظ فویل نسوز فولادی و اتمسفر آرگون، نشان دهنده وجود اکسیدهای احیا نشده و فازهای اضافی در اتمسفر آرگون و لایه محافظ فویل نسوز در مقایسه با لایه محافظ مخلوط آلومینا + کربن می باشد. نتایج اندازه گیری خواص فیزیکی و مکانیکی بر روی نمونه کامپوزیت زینتر شده در شرایط حرارت دهی با سرعت 5 درجه سانتی گراد در ثانیه تا دمای 1500 درجه سانتی گراد و زمان نگهداری 2 ساعت تحت لایه محافظ آلومینا + کربن نشان دهنده کسب خواص بهینه شده (چگالی نسبی 80 درصد، چقرمگی 8.1 مگاپاسکال، میکروسختی ویکرز معادل 15.67 گیگاپاسکال) که قابل مقایسه با روش های پیشرفته و در عین حال پر هزینه می باشد.

آلیاژهای آمورف پایه کبالت جهت کاربردهای مختلفی شامل استفاده در صنایع الکترونیک و حسگرها و حافظه های مغناطیسی با توجه به خواص مغناطیسی ویژه خود شامل مغناطوتنگش نزدیک به صفر، نفوذ پذیری مغناطیسی و مغناطش اشباع بالا مورد توجه بسیاری از محققان برای انجام تحقیقات بنیادی هستند. هدف از انجام این پژوهش ساخت و بررسی خواص مغناطیسی آلیاژ آمورف پایه کبالت با استفاده از فرایند ذوب ریسی مذاب و آلیاژسازی مکانیکی است. آلیاژ تولیدی به هر دو روش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، دستگاه پراش سنج پرتو ایکس و دستگاه مغناطوسنج ارتعاشی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب تولید شده به روش ذوب ریسی با دیسک مبرد دارای خواص نرم مغناطیسی مناسب تری می باشد.