مواد نوین
سال:1392 | دوره:4 | شماره:1 (پیاپی 13) |تعداد مقالات:8

در این پژوهش خواص ریزساختاری کامپوزیت سرامیکی سه تایی SiO2-Al2O3-ZnO تهیه شده به روش سل- ژل، با هدف افزایش سطح ویژه اکسید روی نشانده شده بر پایه آلومینا- سیلیکا، مورد مطالعه قرار گرفت. مقادیر 20، 50 و 70 درصد وزنی اکسید روی و نیز نسبت وزنی مساوی آلومینا به سیلیکا، با استفاده از واکنش همزمان نیترات روی (Zn(NO3)2.6H2O)، تترا اتیل اورتوسیلیکات (TEOS) و نیترات آلومینیوم (Al(No3)3.9H2O) سنتز شد. ساختار کامپوزیت های تهیه شده به وسیله مطالعات XRD، SEM، و BET مشخصه یابی شد.نتایج نشان داد که فاز کریستالی اکسید روی در زمینه آمورف آلومینا - سیلیکا تشکیل و پراکنده شده است. وجود زمینه آلومینا - سیلیکا باعث کاهش در رشد بلورهای اکسید روی، جلوگیری از آگلومره شدن و افزایش سطح ویژه کامپوزیت می گردد.

چدن خاکستری یکی از مهم ترین مواد مهندسی می باشد که در صنایع کاربردهایی گوناگون دارد. با توجه به نیاز به کاهش وزن در سازه های صنعتی، روز به روز کاربرد این ماده رو به کاهش می باشد و پیش بینی می شود که با سبک تر شدن این محصول، کاربرد آن افزایش یابد. بدین منظور، به چدن خاکستری ذوب شده به وسیله کوره دوار، 6.2 درصد آلومینیوم درون بوته مذاب اضافه شده است. پس از ریخته گری مذاب تولیدی در قالب ماسه خشک، تعیین ترکیب شیمیایی و بویژه درصد آلومینیوم، بررسی های ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی، بررسی های خواص مکانیکی شامل سختی سنجی، آزمون کشش و آزمون فشار و بررسی های فازی به وسیله تحلیل گر تفرق اشعه ایکس (XRD) انجام شد. نتایج حاکی از آن است که افزودن آلومینیوم به چدن خاکستری سبب کاهش مقدار ورقه های گرافیت می شود و یک فازی ثانویه حاوی مقادیر زیاد کربن و آلومینیوم در زمینه حاوی مقادیر زیاد آهن و سیلیسیم ایجاد می کند. ایجاد چنین فازهایی و کاهش درصد گرافیت منجر به افزایش سختی و کاهش استحکام کششی و فشاری می شود.

در این پژوهش، رفتار ضدباکتریایی نانوذرات تیتانیا و نانوذرات تیتانیا دوپ شده با نقره در مقابل باکتری استریپتوکوکوس موتانس مورد ارزیابی گرفت و نتایج با سه باکتری بیماری زای دیگر مقایسه شد. ابتدا نانوذرات تیتانیا و نانوذرات تیتانیا دوپ شده با نقره به روش سل - ژل سنتز شده و با تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی همراه با طیف سنجی تفکیک انرژی و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس رفتار ضدباکتریایی نانوذرات سنتز شده در مقابل باکتری استرپتوکوکوس موتانس و سه باکتری بیماری زای دیگر با روش آگار دایلوشن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی فازی، حضور فاز آناتاز را در تمامی نمونه ها نشان داد. اندازه نانوذرات تیتانیا و نانوذرات نقره به ترتیب 30 و 15 نانومتر تعیین شد. نتایج آزمون های ضدباکتریایی نشان داد که نانوذرات تیتانیا دوپ شده با سه درصد گوناگون نقره، در حداقل غلظت بازدارندگی 3 میلی گرم بر میلی لیتر باعث عدم رشد باکتری می شوند درحالی که نانوذرات تیتانیا در حضور نور فلوئورسنت و در حداقل غلظت بازدارندگی 5 میلی گرم بر میلی لیتر، تنها کاهش رشد باکتری را از خود نشان می دهند. افزون بر این، حداقل غلظت بازدارندگی برای سه باکتری بیماری زای دیگر 4 میلی گرم بر میلی لیتر بدست آمد که این مقدار مربوط به نانو ذرات تیتانیا دوپ شده با 5 درصد مولی نقره بود و در دیگر نانوذرات رشد باکتری مشاهده شد. نتایج بدست آمده نشان دهنده افزایش خاصیت ضدباکتریایی نانوذرات تیتانیا در اثر حضور نقره است. علت این افزایش هم حضور نانوذرات نقره با خاصیت ضدباکتریایی و هم اثر نقره بر خاصیت فوتوکاتالیستی نانوذرات تیتانیا می باشد.

هدف از این پژوهش بررسی اثر پارامتر pH اولیه محلول، اندازه ذرات جاذب و مدت زمان تماس ماده جاذب بر میزان جذب یون های فلزی مس از محلول سولفات مس به وسیله پودر چوب ذرت طبیعی می باشد. ریخت شناسی سطح جاذب پیش و پس از جذب به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مطالعه گردید. سطح متخلخل و لوله ای شکل چوب ذرت نشان دهنده قابلیت آن در جذب یون های فلزی موجود در محلول است. جهت بررسی میزان جذب تعادلی از مدل لانگمویر و مدل فرندلیچ استفاده شد. میزان qmax بدست آمده نشان داد که با افزایش pH اولیه محلول و کاهش اندازه ذرات جاذب، جذب یون مس به میزان بیش تری رخ می دهد. هم چنین، نتایج نشان داد که از دیگر پارامترهای موثر بر میزان جذب، زمان تماس محلول شامل یون های فلزی مس با ذرات پودر چوب ذرت می باشد، به گونه ای که بیش ترین میزان جذب در بیست دقیقه نخست بوده و پس از آن روند جذب چندان رو به افزایش نیست و پس از گذشت مدت زمان 2 ساعت به مقدار ثابتی رسید.

کیفیت قطعات ریخته گری در قالب گیری ماسه به گونه ای چشم گیر به خواص ماسه مورد استفاده از قبیل استحکام فشاری، نفوذپذیری، سختی قالب و... بستگی دارد که این خواص نیز به پارامترهایی مانند رطوبت، اندازه و شکل دانه ماسه، میزان چسب و ... بستگی دارند. در این مقاله، تعداد 84 آزمایش عملی برای بدست آوردن داده های مورد نیاز برای شبیه سازی که همان استحکام فشاری ماسه در درصد رطوبت های معین بودند، انجام گرفته است و روش پژوهش بر مبنای استفاده از مدل های شبکه عصبی بمنظور برآورد استحکام در درصدهای رطوبت دیگر می باشد. مقایسه نتایج بدست آمده از مدل با نتایج آزمایش های عملی جدید نشان می دهند که با استفاده از شبکه عصبی می توان با دقت بالایی استحکام فشاری ماسه را پیش از استفاده برای قالب گیری تا میزان خطای کم تر از 1% تخمین زد.

روش تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) به عنوان یکی از روش های تولید مواد با اندازه دانه نانومتری مطرح می باشد. برای ایجاد یک ساختار با دانه های نسبتا ریز لازم است از راه اعمال کرنش های پلاستیک زیاد دانسیته بالایی از نابه جایی ها بدست آید. فرآیند نورد تجمعی ARB به عنوان یکی از پرکاربردترین روش های اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید و دستیابی به ساختارهای نانومتری بویژه در ورق ها و در بعد صنعتی مطرح می باشد. در این پژوهش از فرآیند نورد اتصالی تجمعی برای تولید کامپوزیت Cu/MoSi2 استفاده شده است. برای این منظور، از مس خالص تجاری و نانو ذرات MoSi2 استفاده شده است. تعداد پنج مرحله نورد در شرایط بدون روانکار همراه با پیش گرمایش 300oC پیش از هر مرحله نورد بر نمونه ها اعمال شده است. نمونه های استاندارد از درون قطعات نورد شده تهیه و ریزساختار آن ها توسط میکروسکوپ الکترونی و خواص مکانیکی آن ها به وسیله آزمون های سختی و کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین نقش همزمان ذرات تقویت کننده دی سیلیساید مولیبدن و نورد بر مقاومت الکتریکی کامپوزیت لایه ای به وسیله روش پراب چهار نقطه مورد بررسی قرار گرفت.

افزودن برخی عناصر آلیاژی مانند مس و روی به آلومینیوم و اعمال عملیات رسوب سختی، باعث می شود این آلیاژها در محیط های اتمسفری دریایی حساس به انواع خوردگی شوند. رسوب ها تشکیل شده در زمینه و مرزدانه ها، عامل اصلی خوردگی بشمار می روند. بمنظور بررسی رفتار خوردگی فلزات در محیط های اتمسفری دریایی نیاز به محیطی شبیه سازی شده است تا شرایط مخرب اتمسفری کلریدی را فراهم کند. در این پژوهش از روشی جدید برای بررسی خوردگی اتمسفری استفاده شد. در ابتدا نمونه ها با شرایط خاص آماده سازی شده و در مدت زمان های گوناگون درون سلول های خوردگی قرار گرفتند به گونه ای که بلورهای نمک کلرید سدیم، روی سطح نمونه ها قرار داده شد و نواحی انتهای دانه واقع در ضخامت نمونه ها بررسی شد. در این شرایط رطوبت نسبی 100% بود. مطالعات میکروسکوپی نشان دادند، آلیاژ 7075 به دلیل حضور رسوبات در مرزدانه ها در کم تر از 72 ساعت دچار خوردگی بین دانه ای شده و پس از گذشت زمان، خوردگی بین دانه ای به خوردگی حفره ای و پوسته ای شدن تبدیل شده است. خوردگی یکنواخت همراه با حفرات ریز برای آلیاژ 2024 رخ داده و آلیاژ 6061 میزان خوردگی به مراتب کم تری نسبت به  2024و 7075 داشته است. در پایان بمنظور مقایسه رفتار خوردگی روی سطح، آلیاژها بر اساس استاندارد ASTM B117 به مدت 672 ساعت مورد آزمون مه نمکی قرار گرفتند. در این شرایط، آلیاژ 2024 بیش ترین مقدار خوردگی را داشته است.

در این پژوهش، نانوکامپوزیت دو جزیی زمینه آلومینیومی به روش آلیاژسازی مکانیکی و اکستروژن داغ تولید گردید. برای این منظور، ابتدا پودر آلیاژ آلومینیوم 2024 درآسیاب سایشی تحت اتمسفر آرگون به مدت 50 ساعت آسیاب شده و سپس با پودر آلومینیوم اولیه در دو درصد وزنی 30 و 50 درصد مخلوط گردید. مخلوط حاصل به روش پرس گرم شکل داده شده و سپس تحت فرآیند اکستروژن داغ قرار گرفت. برای بررسی ریزساختار و سطوح شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ نوری (OM)، آنالیز XRD و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مجهز به طیف سنج EDS و برای مقایسه خواص مکانیکی از آزمون کشش، فشار و سختی استفاده شد. نتایج حاصل نشان می دهند که با افزایش درصد وزنی پودر آلومینیوم اولیه، استحکام و سختی کامپوزیت کاهش یافته، اما انعطاف پذیری آن افزایش می یابد. افزایش انعطاف پذیری ناشی از افزایش تحرک نابه جایی ها و افزایش استحکام ناشی از محدود شدن تغییر شکل پلاستیک به وسیله نواحی نانوساختار می باشد.