مواد نوین
سال:1395 | دوره:6 | شماره:3 |تعداد مقالات:12

فرآیند گالوانیزه در محیط پلاسمای الکترولیتی یک روش جدید افزایش مقاومت به خوردگی فولاد است. در این پژوهش فرآیند پوشش دهی فلز روی در محیط پلاسمای الکترولیتی بر سطح نمونه های فولادی ST 12 انجام شد. نمونه کاری مورد نظر به کاتد یک منبع ولتاژ قوی با جریان مستقیم متصل شده و در داخل الکترولیت مربوطه قرار می گیرد. الکترولیت های مورد استفاده، محلول قلیایی 3 درصد وزنی هیدروکسید سدیم (حاوی فلز روی حل شده در اسید کلریدریک اشباع) و محلول آبی سولفات روی 30 درصد وزنی است که هدایت الکتریکی آن با افزودن کلرید سدیم افزایش یافت. مورفولوژی سطح به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز درصد عناصر پوشش با تکنیک آنالیز پراکندگی انرژی اشعه ایکس (EDAX) بررسی شد. رفتار خوردگی این پوشش به وسیله روش های پلاریزاسیون تافلی در محلول کلرید سدیم (NaCl) 3.5 درصد وزنی مطالعه گردید. بررسی های حاصل از مورفولوژی سطح پوشش نشان داد به دلیل جرقه های پلاسما، پوشش دارای ذرات گل کلمی بوده و با توجه به نتایج آزمون پلاریزاسیون، مقاومت به خوردگی فولاد در برابر پوشش فداشونده فلز روی با پتانسیل فعال تر، افزایش می یابد. هم چنین با تغییر الکترولیت از محلول سولفات روی به حالت قلیایی، هدایت الکتریکی محلول افزایش می یابد که سبب افزایش جریان تا 3 آمپر و کاهش ولتاژ جرقه زنی به میزان 50 ولت می شود.

مکانیزم اصلی تخریب پوشش های سد حرارتی، پوسته شدن پوشش میانی است. پوشش میانی نقش حفاظت در برابر اکسیداسیون، خوردگی داغ و افزایش چسبندگی پوشش سد حرارتی را دارد. به کارگیری یک پوشش میانی مناسب، راهکاری مفید برای کاهش پدیده پوسته شدن و افزایش عمر مفید پوشش های پره توربین است. بهبود عملکرد پوشش های پره توربین با استفاده از بکارگیری پوشش های آلومینایدی اصلاح شده به وسیله افزودن عناصر فعال به پوشش، یکی از موضوعاتی است که در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از صنایع نیروگاهی و سازندگان موتورهای جت قرار گرفته است. در این پژوهش، پوشش آلومینایدی اصلاح شده به وسیله زیرکونیم به روش سمانتاسیون پودری روی سوپرآلیاژ پایه نیکلی IN- 738 ایجاد شده و تاثیر مقدار آلومینیم موجود در منبع تامین کننده آن بر مقاومت به اکسیداسیون سیکلی، ریزساختار، ترکیب شیمیایی و فازی این پوشش ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در فرایند پوشش دهی از ZrOCl2.8H2O به عنوان فعال کننده و از Al2O3 به عنوان ماده پرکننده خنثی استفاده شده است.اکسیداسیون سیکلی در دمای 1100oC انجام پذیرفت که هر سیکل شامل یک ساعت نگه داری نمونه در دمای بالا و سپس خنک شدن به مدت 10 دقیقه در دمای محیط بوده است. نتایج حاصله نشان می دهد که پوشش های ایجاد شده در حضور منبع با غلظت بالای آلومینیم، مقاومت به اکسیداسیون بهتری در دماهای بالا دارد.

هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر نرخ کرنش بر رفتار کشش گرم آلیاژ و تعیین معادلات بنیادی این آلیاژ است. این آلیاژ تحت آزمون کشش گرم در محدوده دمایی 850-1150oC و فاصله دمایی 100oC با نرخ های کرنش 0.01s-1، 0.1 و 1 قرار گرفت و سپس نمودار تنش-کرنش، ساختار نواحی شکست آن بررسی شد. بررسی های ساختاری نشان داد که نوع شکست در این آلیاژ شکست بین دانه ای است. هم چنین با افزایش نرخ کرنش، داکتیلیته گرم آلیاژ بهبود یافت. معادلات بنیادی برای این آلیاژ تعیین گردید. انرژی فعال سازی نیز 411.5 kj/molمحاسبه گردید.

رفتار رسوب گذاری و تغییرات سختی آلیاژ آلومینیوم 2024 حل سازی شده، پس از تغییر شکل پلاستیک شدید و حین پیری طبیعی بررسی شده است. حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید (کرنش در حدود 1)، مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg به صورت دینامیکی تشکیل می شوند. این موضوع با حذف اثر تشکیل مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg از منحنی آنالیز گرماسنجی افتراقی تایید می شود. تشکیل دینامیکی این فازها حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید سبب کاهش سینتیک پیری طبیعی نمونه تغییر شکل پلاستیک شدید یافته، نسبت به نمونه بدون تغییر شکل می شود. از طرفی مقایسه این پژوهش با مطالعات قبلی نشان می دهد که تشکیل فازهای نیمه پایدار در محدوده های کم کرنش فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید اتفاق می افتد، این در حالی است که در کرنش های بالاتر تشکیل رسوبات پایدارتر محتمل تر هستند.

این پژوهش، به مطالعه خواص خمشی کامپوزیت های زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف های آسیاب شده از دو نوع شیشه معمولی (E-glass) و شیشه با استحکام بالا (S-glass) و یک نوع کربن با استحکام بالا پرداخته است. نخست، الیاف اولیه با استفاده از آسیاب ساینده به پودر تبدیل شد و مورفولوژی آن ها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. کامپوزیت های تولیدی، با مخلوط و اضافه کردن 1wt.% پودر حاصل از آسیاب کاری الیاف های یاد شده یک رزین اپوکسی تجاری از نوع پخت در دمای بالا تبدیل شدند. تاثیر انجام عملیات گاز زدایی رزین و هم چنین افزودن گاما آمینو پروپیل تری اکسی سیلین (g-APS) به عنوان عامل اتصال دهنده رزین به فاز تقویت کننده نیز بررسی شد. برای این منظور، خواص خمشی کامپوزیت های تولیدی با یکدیگر مقایسه و سطح شکست نمونه های آزمون خمش و مکانیزم های چقرمگی فعال با استفاده از تصاویر SEM ارزیابی شد. با افزودن 2wt.% از g-APS به رزین اپوکسی حاوی الیاف آسیاب شده شیشه E و سپس گاز زدایی آن، بیش ترین افزایش در استحکام خمشی و مدول کشسان مماسی حاصل شد. این مقادیر به ترتیب به میزان 1.22 و 1.20 برابر نسبت به حالت خالص به دست آمد.

در این پزوهش، رفتار الکتروشیمیایی بازدارنده خود مجتمع ایمیدازول بر روی پوشش هیبریدی حاصل از فرآیند سل-ژل که به وسیله روش غوطه وری بر روی فولاد ساده کربنی لایه نشانی شده، مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد، مقاومت به خوردگی پوشش هیبریدی بر پایه 3- متا اکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (TMSM) در حضور بازدارنده ایمیدازول به طور قابل توجهی افزایش یافت. به منظور تهیه پوشش هیبریدی، 3- متا اکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان به نسبت های مشخص با اتانول و آب دوبار تقطیر ترکیب شد. فولاد ساده کربنی قبل از اعمال پوشش هیبریدی در محلول های 0.001، 0.01 و 0.1 مولار بازدارنده ایمیدازول غوطه ور شد. مورفولوژی پوشش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر حضور فیلم بازدارنده خود مجتمع بر روی خواص ضد خوردگی پوشش برای غلظت های گوناگون بازدارنده در محیط خورنده اسید کلریدریک، توسط آزمون پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و نیز تکنیک SEM مشخصه یابی و با نمونه اولیه مقایسه شد. مشخص شد، با افزودن بازدارنده به سیستم ضد خوردگی، راندمان بازدارندگی تا 98% در محلول 0.5 مولار اسید کلریدریک بهبود یافت.

خواص و ویژگی های ریزساختاری در آلیاژهای آلومینیوم، بسته به شرایط ریخته گری و ترکیب شیمیایی آلیاژها متفاوت خواهد بود. برای دست یابی به ساختار های هم محور در آلیا ژهای آلومینیوم، از جوانه زاهای Al- 5 Ti- 1 B و Al-Ti استفاده می شود. در این پژوهش تاثیر سرعت سرد شدن و مواد جوانه زا بر مشخصه های ریز ساختاری آلیاژهای دوتایی آلومینیوم- مس حاوی 2.2، 3.7 و 4.8wt.% مس، با کمک آنالیز حرارتی منحنی های سرد شدن مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، نمونه هایی از آلیاژ مورد نظر ذوب شده و با سرعت های 0.04، 0.19، 0.42 و 1.08oC/sec سرد شدند. جهت بررسی اثر مواد جوانه زا بر ریز ساختار، برخی از نمونه ها با جوانه زای A1-5Ti-1B جوانه زایی شدند. منحنی سرد شدن در حین انجماد با استفاده از ترموکوپل نوع K و سیستم ثبت داده در رایانه ذخیره گردید. بررسی کمی ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ نوری و پردازش تصاویر با استفاده از نرم افزار «Clemex Vision» انجام گرفت. نتایج بررسی های ریز ساختاری نشان داد که اندازه دانه و فاصله بازوهای دندریتی با افزایش سرعت سرد شدن و جوانه زایی کاهش پیدا می کنند. نتایج بررسی های آنالیز حرارتی نیز نشان داد که در اثراستفاده از مواد جوانه زا تحت تبرید اولیه برای جوانه زایی تقریبا به صفر رسیده است.

در این پژوهش مراحل تشکیل پوشش پرم الوی نانوکریستالی به روش آبکاری الکتریکی بررسی شد. آبکاری الکتریکی آلیاژ پرم الوی (80 %wt. نیکل و 20 %wt. آهن) در دمای 25 درجه سانتی گراد با اعمال دانسیته جریان 100mA/cm2 پس از گذشت زمان 8 ساعت و با استفاده از همزن مکانیکی با دور 160rpm در pH=3.8 انجام شد. جهت کنترل pH حمام در حین آبکاری الکتریکی از بوریک اسید به عنوان بافر استفاده گردید. برای بررسی مراحل ایجاد (جوانه زنی، رشد سه بعدی و پیوستگی) ساختار گل کلم شکل پوشش، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی در زمان های گوناگون تهیه گردید. هم چنین به منظور بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر زبری سطح، پوشش دهی در دما (25، 45 و 75 درجه سانتی گراد)، زمان (3 و 8 ساعت) و مقادیر مختلف ساخارین موجود در حمام آبکاری الکتریکی (10، 5، 3 و 1 گرم بر لیتر) و نوع همزدن (مغناطیسی و مکانیکی)، صورت گرفت. نتایج تست زبری سنجی نشان داد که کاهش میزان ساخارین موجود در حمام، استفاده از همزن مغناطیسی، کاهش زمان آبکاری و افزایش دما، سبب کاهش زبری سطح پوشش های آلیاژی پرم الوی شد. نتایج آزمون کوانتومتری بیان می کند که افزایش دما علاوه بر کاهش زبری پوشش، سبب تغییر میزان عناصر آلیاژی نیز می شود. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که افزودن ساخارین علاوه بر ایجاد ساختار نانویی، سبب کاهش تنش در زمان های طولانی آبکاری می شود.

دراین پژوهش، کامپوزیت سطحی توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر روی تسمه از نوع آلیاژ آلومینیوم 5086 با ذرات تقویت کننده زیرکونیا ایجاد شد. هم چنین اثر نسبت ترکیبی پودر های ZrO2 /Graphite بر ریزساختار و سختی کامپوزیت هیبریدی سطحی ایجاد شده برروی آلیاژ فوق، توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بررسی شد. به منظور انجام فرآیند، ابزاری از جنس فولاد گرم کار H 13 و با پین به شکل مخروط ناقص استفاده شد. در این میان فرآیند به وسیله دستگاه فرز با سرعت چرخشی 1250 PPM و سرعت انتقالی (mm/min) 50 بر روی نمونه ها انجام شد. ریز ساختار مواد در مناطق گوناگون با میکروسکوپ نوری و نحوه توزیع ذرات به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. سختی لایه کامپوزیت تولید شده نیز با روش سختی سنجی ویکرز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که انجام فرآیند اصطکاکی اغتشاشی موجب اصلاح ساختار دانه ها شده و هم چنین با افزایش تعداد مراحل فرآیند تا سه مرحله در تولید کامپوزیت سطحی، توزیع ذرات تقویت کننده زیرکونیا در زمینه یکنواخت تر خواهد شد. شایان ذکر است که با تولید کامپوزیت هیبریدی سطحی با نسبت حجمی (15%ZrO2/15%Gr)، بالاترین میزان سختی حاصل می شود. هم چنین آنالیز فازی توسط پراش پرتوی ایکس برای ارزیابی فازهای تشکیل شده در ناحیه اغتشاشی بر روی نمونه ها صورت گرفت. نتایج نشان داد که واکنش خاصی بین زمینه آلومینیومی و ذرات تقویت کننده، طی سه مرحله فرآیند اصطکاکی اغتشاشی رخ نداده است.

فولاد میکروآلیاژی استحکام بالا را قبل از جوشکاری به صورت نورد گرم یا سرد تهیه می کنند. پس از جوشکاری، فلز جوش برای تامین خواص مکانیکی مناسب تحت عملیات حرارتی قرار خواهد گرفت. عملیات حرارتی مورد نظر، تابکاری همراه با حرارت دهی مجدد فلز جوش، سپس سرد کردن بسیار آهسته در کوره برای دستیابی به استحکام شکست مناسب می باشد. در این پژوهش از آزمون ضربه شارپی برای بررسی مقاومت در برابر شکست این فولاد استفاده گردید. هم چنین برای بررسی دقیق تر ریزساختارها قبل و پس از اعمال سیکل های حرارتی از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. با توجه به نتایج، انرژی شکست بهینه مربوط به سیکل تابکاری شده در دمای 950oC و حرارت دهی مجدد در دمای 650oC است. در این سیکل حرارتی، ریزساختار نهایی شامل پرلیت/بینیت در کنار فریت چندوجهی و حضور تعداد زیادی از ناخالصی های اکسید فلزی بوده است. بررسی سطح شکست نشان دهنده آن است که ریزساختار پرلیت/بینیت در کنار فریت چندوجهی در مقایسه با نمونه صرفا فریتی/پرلیتی، شکست نرم تری را از خود نشان می دهد. در نمونه ای با بیش ترین انرژی شکست، کم ترین مقدار سختی در مقایسه با دیگر نمونه های عملیات حرارتی شده مشاهده گردید.

با افزایش دمای تف جوشی و تشکیل فاز مایع بیش تر، به دلیل نیروی جاذبه زمین، مذاب به سمت نواحی پایین تر کشیده شده و سبب پر شدن حفرات و تخلخل ها در این نواحی می شود. تفاوت در کسر حجمی مذاب، باعث ایجاد گرادیان ریزساختاری از بالا به پایین قطعات در حین تف جوشی می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر نیروی جاذبه زمین بر شکل ظاهری و هم چنین تحولات ریزساختاری قطعات تف جوشی شده است. به این منظور، قطعات برنزی با ترکیب شیمیایی Cu- 10 Sn- 10 Pb در محدوده دمایی 890-970oC به مدت 20 دقیقه تف جوشی شدند. از قطعات برنزی در شرایط گوناگون تف جوشی به صورت درجا عکس برداری شد. از این پژوهش نتیجه شد که به دلیل کاهش ویسکوزیته در نواحی پایینی قطعات تف جوشی شده و همین طور نیروی وزن قسمت های بالایی، میزان تغییرشکل از بالا به پایین افزایش می یابد. می توان دلیل این موضوع را افزایش کسر حجمی مذاب به دلیل افزایش دمای تف جوشی دانست که در نواحی پایینی این مقدار بیش تر بوده و در نتیجه تغییر در شکل ظاهری قطعات و مشاهده پدیده پاشنه فیلی را در پی دارد. عنصر سرب نقش مهمی در خردایش و آرایش مجدد ذرات برنزی ایفا می کند که همین موضوع روی ریزساختار و شکل ظاهری قطعات در حین تف جوشی تاثیر می گذارد.

در پژوهش حاضر، سنتز SiC نانو ساختار از پیش سازه زئولیت طبیعی (کلینوپتیلولیت) توسط فرآیند منیزیوترمال و در حضور کربن مزوحفره با سطح ویژه بالا (CMK- 1) مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا از زئولیت طبیعی فرآوری شده (شسته شده و تعویض کاتیونی شده) به همراه ساکاروز و کربن مزوحفره CMK- 1 استفاده گردید. نمونه ها بر اساس میزان کربن، نوع کربن و نوع زئولیت طبیعی فرآوری شده در دمای 750-700oC به همراه منیزیم و با نرخ گرمایش 5oC/min و زمان نگهداری ماکزیمم 3 ساعت تحت عملیات پخت جهت تشکیل و بررسی نانو ساختار SiC قرار گرفتند.از زئولیت طبیعی (کلینوپتیلولیت) آنالیزهای XRD، XRF و از نمونه کربن مزوحفره آنالیزهای XRD، BET و SEM/ EDX صورت پذیرفت و آنالیزهای XRD و SEM/ EDX از نمونه هایی که با استفاده از زئولیت شسته شده و تعویض کاتیونی شده ایی که تحت عملیات پخت نهایی قرار گرفته بودند، صورت پذیرفت. نتایج بررسی های XRD نشان داد که تغییر در میزان کربن مزوحفره عامل اصلی در سنتز با خلوص بالا کاربید سیلیسیوم است و هم چنین نوع فرآوری پیش سازه زئولیت نقش اساسی در مقدار SiC حاصله ایفا می کند. نتایج بررسی های ریز ساختاری SEM/TEM و XRD نشان دهنده نانو ساختار بودن SiC حاصله می باشد.