مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1395 | دوره:35 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

در این پژوهش نه لایه نازک NdFeB و FeCo با ضخامت 10-50 نانومتر بر زیرلایه Si/SiO2 به روش پراکنش امواج رادیویی مگنترونی تهیه شد. سیستم ایجاد شده در کوره عملیات حرارتی مادون قرمز در دمای 800 درجه سانتی گراد به مدت 5 ثانیه تحت عملیات بلوری شدن قرار گرفت. تحلیل فازی لایه ها به وسیله پراش پرتو ایکس بررسی و وجود فاز Nd2Fe14B و Fe65Co35 بدون هیچ نوع فاز ثانویه دیگری تایید شد. سطح مقطع لایه ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. مورفولوژی سطح لایه ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی شد. به کمک مغناطومتر ارتعاشی با میدان مغناطیسی اعمالی 24 kOe خواص مغناطیسی لایه ها شامل نیروی پسماندزدا، مغناطش اشباع، سطح حلقه پسماند، نسبت مربعی شدن و BH)max) مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخص شد که تمام لایه ها ناهمسان گردی مغناطیسی عمودی دارند و با افزایش ضخامت لایه FeCo، مغناطش اشباع و نیروی پسماندزدا و مغناطش پسماند افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضخامت لایه FeCo به 20 نانومتر، برهم کنش تبادلی بین لایه های سخت و نرم مغناطیسی افزایش می یابد و به همین دلیل حداکثر انرژی تولید شده توسط این ساختار ناهمگن افزایش می یابد.

در این مقاله فرایندهای RRA، T73 و T6 با هدف ارتقای خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم 7075 انجام و سختی، استحکام کششی و استحکام خمشی آلیاژ مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. به این منظور محلول سازی در دمای 530 درجه سانتی گراد به مدت 16 ساعت انجام شد. برای عملیات T6، پس از آنیل انحلالی، پیرسازی در دمای 150 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت صورت گرفت. در فرایند T73 پس از آنیل انحلالی، نمونه در دو مرحله به ترتیب در دماهای 120 و 180 درجه سانتی گراد و به مدت 7 و 20 ساعت پیرسازی شد. عملیات RRA در سه مرحله انجام شد. مرحله اول همانند T6، مرحله دوم عملیات بازگشت در دمای 200 درجه سانتی گراد به مدت 20 دقیقه و در مرحله سوم مجددا پیرسازی همانند T6 انجام شد. بررسی ریز ساختار و سطح شکست نمونه ها توسط میکروسکوپ های نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. برای بررسی ترکیب شیمیایی رسوب ها از طیف سنجی با تفکیک انرژی (EDS) استفاده شد. ارزیابی سختی، استحکام کششی و خمشی مطابق با استانداردهایASTM E384-99، ASTM B557-06 و DIN 50121 انجام گرفت. عملیات RRA باعث افزایش استحکام کششی از 466 به 485 مگاپاسکال و سختی از 110 به 165 ویکرز شد. پس از عملیات T6 استحکام کششی از 466 به 505 مگاپاسکال و سختی از 110 به 160 ویکرز افزایش یافت. در فرایند T73 تغییری در استحکام کششی (465 مگاپاسکال) حاصل نشد ولی استحکام تسلیم از 394 به 410 افزایش و سختی از 110 به 84 ویکرز کاهش یافت. استحکام خمشی در فرایندهای T73، RRA و T6 به ترتیب از 797 به 844، 920 و 1030 مگاپاسکال افزایش یافت. با انجام فرایند RRA در دما و زمان بهینه سختی، استحکام کششی و استحکام خمشی فرایندهای T6 و T73 بهبود پیدا کرد.

در این مقاله نتایج اولیه پژوهشی در مورد تاثیر نوع ریزساختار و زبری سطح بر زاویه ترشوندگی یک چدن هیپویوتکتیک با آب ارائه می شود. به این منظور ابتدا چدن مذاب با سرعت های متفاوت سرد شد و یک نمونه چدن خاکستری با توزیع گرافیت A و یک نمونه چدن سفید با ترکیب مشابه به دست آمد. سپس دو نمونه چدن در حالت های پولیش شده، چهار مرحله الکترواچ شده و چهار مرحله سنباده زده شده، تهیه و پس از اندازه گیری پروفیل زبری، زاویه ترشوندگی آن ها اندازه گیری شد. بیشترین و کمترین مقادیر زاویه ترشوندگی به دست آمده، بر روی سطح نمونه چدن سفید که در مراحل سنباده زنی با سنباده 80 و 800 مشاهده شد به ترتیب برابر با 42 و 13 درجه بود. در مورد سطوح الکترواچ شده، برای نمونه چدن سفید زاویه ترشوندگی با تغییر زبری سطح بین 25 تا 31 درجه تغییر کرد و بیشترین و کمترین مقدار زاویه ترشوندگی سطوح نمونه چدن خاکستری به ترتیب در مرحله اول (40 درجه) و مرحله سوم (25 درجه) الکترواچ به دست آمد. زوایای ترشوندگی سطوح سنباده زده شده این نمونه بین 27 تا 31 درجه متغیر بود. در ادامه فاکتور زبری سطوح با استفاده از رابطه ونزل و فاکتور کسر جامد در تماس با آب با استفاده از رابطه کسی-بکستر محاسبه و زوایای ترشوندگی ونزل و کسی-بکستر مربوط به این سطوح تعیین و با زوایای ترشوندگی که به وسیله آزمون ترشوندگی به دست آمده بود، مقایسه شد. نتایج نشان داد که ریزساختار و نوع فازهای سطحی، روش زبر کردن سطح و میزان زبری بر ترشوندگی سطوح چدن ها تاثیرگذار است و امکان تغییر زاویه ترشوندگی فلزات با اصلاح ساختار فازی، روش زبر کردن و میزان زبری سطح آن ها وجود دارد. هم چنین نشان داده شد که در نمونه چدن خاکستری، سطح نمونه پس از مراحل اول و دوم الکترواچ از رابطه کسی-بکستر و با افزایش زبری سطح پس از مراحل سوم و چهارم الکترواچ از رابطه ونزل پیروی می کند. سطح این نمونه در همه مراحل زبر شدن با سنباده از رابطه ونزل تبعیت نمود. نتایج نشان دهنده پیروی سطح نمونه چدن سفید از رابطه ونزل در همه مراحل الکترواچ بود. در حالت سنباده زده شده، رفتار ترشوندگی سطح چدن سفید بسته به زبری سطح متغیر بوده، روند ثابتی نشان نداد.

در این پژوهش از روش انفجار الکتریکی سیم برای تولید نانوکامپوزیت آلومینیوم-CNT در محیط استون استفاده شد. به منظور سنتز نانوکامپوزیت آلومینیوم-CNT، ابتدا نانولوله های کربنی توسط دستگاه فراآوا در استون پخش شدند. سپس سیم آلومینیومی در این محیط منفجر شد. نمونه های سنتز شده به منظورمشخصه یابی تحت آزمون های طیف سنجی FTIR و TEM قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانوذرات سنتز شده کروی شکل و دارای میانگین اندازه ذرات 4 نانومتر هستند. هم چنین نانوذرات تولید شده در استون پایدار ماندند. نتایج نشان داد که برهم کنش خوبی بین نانوذرات آلومینیوم و نانولوله های کربنی در محیط استون وجود دارد. در نهایت می توان نتیجه گرفت که استون، محیطی مناسب برای سنتز نانوکامپوزیت آلومینیوم-CNT است چون در این محیط کامپوزیتی یکپارچه با توزیع مناسب نانوذرات به دست می آید.

در این پژوهش آسیاب کاری به عنوانی روشی برای ساخت آلیاژهایی دوتایی Mn-Ga و تاثیر آسیاب کاری بر فرایند تشکیل فاز نمونه های Mn:Ga با نسبت 2:1 و 3:1 در زمان های 1، 2 و 5 ساعت مورد مطالعه قرار گرفت. در نمونه های Mn:Ga با توجه به نتایج حاصل شده، ترکیب Mn1.86Ga با ساختار تتراگونال و گروه فضایی I4/mmm فاز پایدار بود و هم چنین مقادیری از ترکیب Mn3Ga با ساختار اورتورومبیک و گروه فضایی Cmca در محصول شناسایی شد. اثر افزودن Ge نیز با هدف جانشین کردن اتم Ge با اتم Ga، با مطالعه در نمونه Mn:Ga:Ge با نسبت 0.5: 0.5: 3 مطالعه شد. با این که بهبود ویژگی های مغناطیسی با افزودن Ge قابل انتظار است، اما برای نمونه مورد بررسی افزایش وادارندگی رخ داد و مغناطش اشباع نمونه تغییر محسوسی نداشت. افزایش Ge سبب از بین رفتن شانس تولید فاز نامتقارن اورتورومبیک Mn3Ga شد و در مقابل دو ساختار جدید Mn11Ge8 و MnGaGe در نمونه ایجاد شد. این تحول فازی با مطالعه رفتار مغناطیسی نمونه ها تایید شد. این رفتار می تواند از نیروهای نامتوازن الکترواستاتیک مرتبط با برهم کنش تبادلی منگنز در ترکیب ساختار اورتورومیبک Mn3Ga و جایگزین شدن برخی اتم های Ge با Ga ناشی شده باشد.

هدف این پژوهش ارزیابی قابلیت شیشه ای شدن در نسل جدیدی از آلیاژهای آمورف پایه آهن و رویکرد اصلی، ارزیابی تاثیر افزودن عنصر آلیاژی نایوبیم بر افزایش قابلیت شیشه ای شدن آلیاژهای Fe55-XCr18Mo7B16C4NbX (X=0, 3, 4, 5) است. شمش های اولیه در کوره ذوب القایی تحت خلا و نوارهای مورد نیاز برای بررسی های سینتیکی و ساختاری با استفاده از فرایند ذوب ریسی1 تهیه شدند. بررسی های سینتیکی به کمک داده های حاصله از آزمون های اسکن گرمایی افتراقی 2 (DSC) صورت گرفت. نتایج نشان داد که افزودن عنصر آلیاژی نایوبیم به ترکیب شیمیایی آلیاژها، سبب افزایش گرانروی و هم چنین قابلیت شیشه ای شدن آلیاژها می شود. ضمنا مشخص شد که استحاله غیرشیشه ای شدن در آلیاژها از طریق مکانیزم جوانه زنی و رشد صورت می پذیرد.

در پژوهش حاضر فرایند ریخته گری گریز از مرکز برای تولید جفت فلزی منیزیم-آلومینیم مورد استفاده قرار گرفت. مذاب منیزیم در دمای 700 درجه سانتی گراد با نسبت های حجمی مذاب-جامد 1.5 و 3 درون جامد آلومینیمی پیش گرم شده تا دمای 450 درجه سانتی گراد و در حال دوران در سرعت های 800، 1200، 1600 و 2000 دور بر دقیقه ریخته گری شد. نمونه ها درون دستگاه ریخته گری گریز از مرکز تا رسیدن به دمای 150 درجه ی سانتی گراد به آرامی سرد شدند. بررسی های تاثیر نسبت حجمی مذاب-جامد نشان داد که افزایش نسبت حجمی از 1.5 به 3، به دلیل غلبه نیروی انقباضی بر برایند نیروهای وارد بر فصل مشترک، منجر به از بین رفتن اتصال متالورژیکی در فصل مشترک منیزیم-آلومینیم می شود. بررسی های تحلیل میکروسکوپی الکترونی مجهز به طیف سنج پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) و پرتو ایکس (XRD) نشان داد که ترکیبات بین فلزی Al3Mg2 و Al12Mg17 و ساختار یوتکتیک d+Al12Mg17 (d محلول جامد منیزیم در آلومینیم) در فصل مشترک تشکیل می شوند. تصویر میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) از سطح آلومینیم نشان داد که سطح در ابعاد اتمی دارای پستی و بلندی است که می تواند منجر به تشکیل حفره های گازی در فصل مشترک شود.

در این پژوهش به بررسی خواص فولاد زنگ نزن کروفر تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی که به عنوان صفحات اتصال دهنده پیل های سوختی اکسید جامد استفاده می شود، پرداخته شده است. این آلیاژ پس ازمخلوط شدن پودرهای مورد نظر و آلیاژسازی به مدت 40 ساعت تولید شد. برای ایجاد نمونه ای با چگالی بالا از روش سینتر کردن جرقه-پلاسما در دمای 1100 درجه سانتی گراد و با اعمال تنش 50 مگاپاسکال در مدت 10 دقیقه استفاده شد. برای رسیدن به خواص مطلوب شامل مقاومت الکتریکی پایین و مقاومت به اکسیداسیون بالا، تعدادی از نمونه ها به روش رسوب دهی الکتریکی با چگالی جریان 150 میلی آمپر بر سانتی متر مربع در مدت 40 دقیقه پوشش منگنز-کبالت داده شدند. در ادامه با توجه به خواصی که یک صفحه اتصال دهنده در پیل سوختی اکسید جامد باید داشته باشد، مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش مورد بررسی قرار گرفت. رفتار اکسیداسیونی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش در مدت زمان اکسیداسیون 100 ساعت در هوا در دمای 800 درجه سانتی گراداز هیچ قانونی پیروی نکرد و نمودار آن به صورت سینوسی بود. مقاومت الکتریکی نمونه های بدون پوشش در محدوده ی 0.2-0.1 میلی اهم سانتی مترمربع بود، لیکن مقاومت الکتریکی نمونه های پوشش دار بعد از 100 ساعت اکسیداسیون به مقداری کم تر از نمونه متناظر بدون پوشش خود رسید.آلیاژ تولید شده به روش آلیاژ سازی مکانیکی در مقایسه با آلیاژ تجاری تولید شده به روش ریخته گری، رفتار اکسیداسیون مشابهی را پس از 100 ساعت اکسیداسیون از خود نشان داد، اما نمونه تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی مقاومت الکتریکی سطحی به مراتب کم تری از نمونه ی تجاری خود دارا بود.

هدف از این مقاله، بررسی تشکیل ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک دوفلزی آلومینیوم و مس است که از روش ریخته گری مرکب مذاب آلومینیوم درون لوله مسی جامد تولید می شوند. مکانیزم تشکیل ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک و اثرات دمای بارریزی مذاب آلومینیوم و دمای پیشگرم لوله مسی جامد بر نوع و ضخامت ترکیبات بین فلزی بررسی شد و ریزساختار فصل مشترک Al/Cu به وسیله میکروسکوپ نوری و رِیزتحلیلگر پروب الکترونی (EPMA) شناسایی شد. نتایج مبین این است که فصل مشترک از سه لایه اصلی شامل لایه I ترکیب یوتکتیک a-Al/Al2Cu، لایه II ترکیب بین فلزی (Al2Cu(θ و لایه III شامل چندین ترکیب بین فلزی مانند AlCu، Al3Cu4، Al2Cu3 و Al4Cu9 تشکیل شده است. با توجه به ترکیب هایپریوتکتیک مذاب، در فصل مشترک ابتدا لایه II با مکانیزم جوانه زنی و رشد فاز θ، سپس لایه I با مکانیزم انحلال و انجماد و در انتها لایه III با مکانیزم استحاله فازی حالت جامد به وجود آمده است. افزایش دمای مذاب آلومینیوم و پیشگرم مس جامد منجر به افزایش ضخامت ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک و در نتیجه افزایش مقاومت الکتریکی ویژه و کاهش استحکام پیوند Al/Cu شد که با توجه به نتایج آزمون تجربی به نظر می رسد استحکام پیوند تحت تاثیر ضخامت لایه های II و III باشد.

هدف از اجرای پژوهش حاضر، بررسی مقایسه ای اثر افزودن نانوذرات بیوسرامیک دیوپسید و سیلیکا سولفوریک اسید به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر، به منظور ارتقاء خواص مکانیکی آن بود. به این منظور، ابتدا نانوذرات دیوپسید (DIO) با ترکیب شیمیایی (CaMgSi2O6)، به روش سل- ژل ساخته و مشخصات ساختاری و مورفولوژی نانوذرات دیوپسید تعیین شد. نتایج بررسی میکروسکوپی الکترونی (SEM) و اندازه گیری توزیع ذرات لیزری (PSA)، ابعاد نانومتری دیوپسید و آگلومره بودن ذرات آن را نشان داد. هم چنین نتایج آزمون پراش پرتو ایکس، خالص بودن ترکیب نانو ذرات دیوپسید را تایید نمود. نانوذرات سیلیکا سولفوریک اسید (SSA)، نیز از طریق اصلاح شیمیایی سطح نانوذرات سیلیس توسط کلروسولفونیک اسید ساخته شده و از آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) برای تایید حضور گروه های (SO3H) بر روی سطح این نانوذرات استفاده شد. در ادامه، با افزودن نانوذرات دیوپسید و سیلیکا سولفوریک اسید در مقادیر 0.01، 3 و 5 درصد وزنی به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر تجاری (Fuji II GIC)، نانوکامپوزیت های سیمان گلاس آینومر ساخته شد و از آزمون های استحکام فشاری، خمشی به روش سه نقطه ای و کششی قطری برای بررسی خواص مکانیکی آن ها استفاده شد. نتایج آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ، حضورگروه های (SO3H) را در سطح نانوذرات سیلیس نشان داد. مقادیر استحکام فشاری، استحکام خمشی و استحکام کششی قطری سیمان گلاس آینومر بدون افزودنی به ترتیب 42.5، 15.4 و 6 مگاپاسکال بود. اگرچه افزودن یک درصد سیلیکا سولفوریک اسید در حدود 122 درصد این خواص را بهبود داد اما بیشترین میزان افزایش در خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های حاوی 3 درصد دیوپسید بود که رشد 160 درصدی را نشان داد.