مواد نوین
سال:1397 | دوره:9 | شماره:1 (پیاپی 33) |تعداد مقالات:12

به کار گیری پیل های سوختی اکسید جامد در دماهای بالا به مرور زمان باعث آسیب دیدن پیل ها می گردد، به همین منظور کاهش دمای کاری آن ها بسیار مورد توجه است. اما در بیشتر موارد کاهش دما منجر به افزایش مقاومت اجزاء پیل، مخصوصا کاتد می گردد. به همین منظور به کارگیری مواد کاتدی که در دماهای نسبتاً پایین رسانایی قابل توجهی داشته باشند همواره مورد توجه بوده است. در این پژوهش ترکیب های (Nd0. 9La0. 1)1. 95Sr0. 05Ni0. 75Cu0. 25O4-d (NLSNC0. 05) و (Nd0. 9La0. 1)1. 9Sr0. 1Ni0. 75Cu0. 25O4-d (NLSNC0. 1) با ساختار کریستالی رادلسدن-پاپر برای اولین بار به روش واکنش در حالت جامد سنتز و خصوصیات الکتروشیمیایی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق از آنالیز اشعه ایکس جهت تعیین ساختار کریستالی استفاده شد. از آنالیز SEM نیز جهت بررسی اندازه ذرات پودر و همچین سطح مقطع شکست نیم سل متقارن استفاده شد. هدایت الکتریکی نمونه ها در محدوده دمایی 300 تا 800 درجه سلسیوس در اتمسفر محیط به روش هدایت سنجی چهار پروبی تعیین شد. نتایج این تحقیق نشان داد که هدایت الکتریکی نمونه دارای استرانسیوم به مقدار 1/0 دارای بیشترین رسانایی به میزان 65/117 زیمنس بر سانتیمتر در دمای 500 درجه سلسیوس است. در تحقیق حاضر مقاومت پلاریزاسیون ترکیبات کاتدی فوق به روش آنالیز امپدانس الکتروشیمیایی بر روی نیم سل های متقارن با الکترولیت Sm0. 2Ce0. 8O1. 9(SDC) مورد بررسی قرار گرفت. کمترین میزان به دست آمده برای مقاومت پلاریزاسیونی برای ترکیبات NLSNC0. 05 وNLSNC0. 1 به ترتیب برابر 22/0 و 26/0 اهم سانتی متر مربع در دمای کاری ° C800 تعیین شد.

فوتوآند نیمه هادی حساس شده با رنگینه، نقش مهمی در تبدیل فوتون ها به انرژی الکتریکی ایفا می کند. به منظور رسیدن به سلول هایی با بازده ی بالا، تهیه الکترود با مساحت سطحی بالا که به جذب رنگینه کافی منتهی شود، الزامی است. یک روش موثر برای کنترل تخلخل، مساحت سطحی و چگالی فیلم، روش رسوب دهی الکتروفورتیک ناوذرات اکسید تیتانیوم است. در این مقاله از روش رسوب دهی الکتروفورتیک برای ایجاد لایه متخلخل اکسید تیتانیوم بر روی شیشه شفاف رسانا، به عنوان فوتوآند سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه استفاده شد. ابتدا تاثیر شیمی محلول بر ایجاد و پایداری سوسپانسیون نانوذرات اکسید تیتانیوم و امکان ایجاد پوشش مورد بررسی قرار گرفت. محلول با کارآیی بالا انتخاب شد و پس از آن تاثیر پارامتر های فرآیند الکتروفورتیک مانند ولتاژ و زمان رسوبدهی و نیز غلظت ید و آب در سوسپانسیون نانوذرات بر پوشش ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت از پوشش نانومتخلخل بدست آمده به عنوان فوتوآند سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه استفاده شد و کارآیی آن مورد بررسی قرار گرفت. منحنی ولتاژ-جریان سلول خورشیدی حاصل تحت تابش نور لامپ زنون اندازه گیری و محاسبه گردید. سلول ساخته شده با فتوآندی که تحت ولتاژ 30 ولت و به مدت 8 دقیقه الکتروفورتیک گردید، بهترین عملکرد را از خود نشان داد. ضخامت لایه نانومتخلخل TiO2 این فتوآند 13 میکرومتر بود. چگالی جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز و بازده این سلول به ترتیب 93/0 میلی آمپر بر سانتی متر مربع، 455 میلی ولت و 18/0% برای این سلول مشاهده گردید.

در این پژوهش، ریز ساختار وخواص مکانیکی آلیاژ AZ91 در شرایطی که به آن مقادیر مختلف عنصر سرب (0، 5/0، 1 و 3 درصد وزنی ) افزوده شده بود، مورد بررسی قرار گرفت. ریز ساختار و خواص مکانیکی هر یک از آلیاژها، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و تست کشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان داد که با افزودن سرب، کسر حجمی فاز Mg17Al12 در آلیاژ کاهش یافته است. همچنین با افزایش سرب تا 1 درصد وزنی، تمایل به تشکیل رسوبات Mg17Al12 جدا شده (divorced) کمتر شده و اندازه دانه ها، بیش ترین کاهش را پیدا می کند. علاوه بر این مشاهده شد که بیش ترین استحکام کششی و درصد ازدیاد طول بهینه، در آلیاژ AZ91 به همراه 1 درصد وزنی سرب رخ می دهد. با افزایش سرب از 0 تا 1 درصد وزنی، استحکام کششی از MPa 100 به MPa 160 و میزان درصد ازدیاد طول از 7/2 به 7 درصد، افزایش می یابد. همچنین با افزایش سرب تا 3 درصد وزنی، استحکام کششی از MPa 160 به MPa 124 و میزان درصد ازدیاد طول از 7 به 5/6 درصد، کاهش می یابد. بررسی سطح شکست نیز نشان داد که شکست در این آلیاژها به صورت کلیواژ (ترد) می باشد و با افزوده شدن سرب تغییری در نوع سطح شکست به وجود نمی آید و تنها در برخی از مناطق تغییر فرم پلاستیک به صورت موضعی دیده می شود.

چکیدهپوشش نانوکریستال اکسید تیتانیوم (TiO2) با فرآیند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی(Plasma Electrolytic Oxidation) تحت عملیات جریان ثابت در فرکانس-های 1000 و 1500 هرتز و سیکل کاری 10 و 15 درصد طی مدت زمان 10 دقیقه بر روی سطح تیتانیوم خالص تجاری (Commercially Pure ( CP ) Titanium) تشکیل شد. بررسی ساختار سطح و ترکیبات شیمیایی موجود در پوشش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش سنج اشعه ایکس انجام شد. همچنین رفتار خوردگی فلز پایه و پوشش ها از طریق پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی در محلول 5/3% سدیم کلرید در دمای محیط بررسی گردید. بررسی فازی پوشش ها نشان داد که پوشش ها از فازهای اکسیدی روتیل و آناتاز تشکیل شده اند. سطح نمونه های پوشش داده شده همگی دارای ساختار متخلخل پنکیکی هستند ولی قطر حفرات ایجاد شده بر روی سطح آنها به دلیل تغییر پارامتر فرکانس و سیکل کاری متفاوت است. تصاویر میکروسکوپی در بزرگنمایی بالا اندازه بلورک های بدست آمده از پوشش ها را زیر 50 نانومتر اندازه گیری نموده است. بررسی رفتار خوردگی مشخص کرد که اعمال پوشش با فرکانس بالا، سبب افزایش مقاومت به خوردگی، کاهش دانسیته جریان خوردگی و بازدهی حفاظتی 95 درصدی نسبت به دیگر نمونه های پوشش دار و تیتانیوم بدون پوشش می شود. کلمات کلیدی: نانوکریستال، اکسید تیتانیوم، PEO، ساختار متخلخل، رفتار خوردگی، فرکانس بالا.

در این پژوهش آلیاژ آلومینیم نانوساختار و کامپوزیت های پایه آلومینیمی حاوی مقادیر مختلف نانولوله های کربنی ( wt. %5/1-5/0) به روش ترکیبی آلیاژسازی مکانیکی و پرس داغ تولید گردید. آزمایش ها نشان داد که افزودن نانولوله کربنی تا 1 درصد وزنی به میزان جزئی دانسیته نسبی کامپوزیت آلومینیم – نانولوله کربنی را افزایش می دهد. این در حالی است که مقادیر سختی کامپوزیت فوق با افزایش نانولوله های کربنی به دلیل قرارگیری نانولوله های کربنی در فضای خالی بین ذرات پودر و پر شدن میکرو حفرات به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. مقدار سختی از HV 3/93 مربوط به آلومینیم درشت دانه به HV 18/219 رسید. مقادیر بیشتر نانولوله های کربنی موجب کاهش سختی و دانسیته نسبی کامپوزیت تولیدی گردید. رفتار سایشی کامپوزیت های آلومینیومی حاوی نانولوله های کربنی به روش پین روی دیسک موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اضافه کردن نانولوله های کربنی تا میزان 1 درصد وزنی به کامپوزیت موجب کاهش ضریب اصطکاک و کاهش وزن گردیده است. مقدار ضریب اصطکاک آلومینیم درشت دانه در محدوده (91/0-33/0) و برای نمونه حاوی 1 درصد وزنی، ضریب اصطکاک حالت پایدار در محدوده (45/0-42/0) تغییر کرد. همچنین کاهش وزن نیز از 1/44 به 4/7 میلی گرم رسید. این در حالی است که افزایش مقادیر بیش از آن به دلیل ایجاد پدیده توده ای شدن موجب افزایش ضریب اصطکاک و کاهش وزن کامپوزیت آلومینیمی می گردد. نتایج آزمون های سایش برای آلومینیوم درشت دانه، نانوساختار و کامپوزیت آلومینیم حاوی 1 درصد وزنی نانولوله کربنی نشان داد که مکانیزم سایش به ترتیب چسبان، ورقه ورقه شدن و خراشان است.

در این تحقیق پوشش نیتروکربوره به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی روی فولاد ساده کربنی Ck45 در الکترولیت حاوی اوره و سدیم کربنات اعمال گردید. به منظور بررسی اثر غلظت افزودنی سدیم کربنات روی مشخصات ساختاری و نیز خواص لایه تولیدی، از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. در ادامه نیز رفتار خوردگی این پوششها با دو روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و نیز امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در محلول 5/3 % سدیم کلرید بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت سدیم کربنات در الکترولیت از 10 به 30 گرم بر لیتر، ولتاژ شروع جرقه زنی حدود 150 ولت کاهش یافت و حفرات درشت تری در مورفولوژی سطحی این پوششها مشاهده شدند. بعلاوه در اثر این افزایش غلظت، مقدار زبری سطحی پوشش اعمالی حدود 5/1 برابر افزایش پیدا کرد. همچنین، فازهای نیتریدیε-Fe2-3N و γ '-Fe4N، کاربیدی Fe3C و کربونیتریدی Fe[Fe(CN)6]3 در الگوی پراش پرتو ایکس این پوششها شناسایی شدند. نتایج آزمون های خوردگی از هر دو روش پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که پوشش نیتروکربوره تهیه شده در غلظت 20 گرم بر لیتر سدیم کربنات، کمترین مقدار دانسیته جریان خوردگی (A/cm2 6-10×25/2) و بالاترین مقاومت پلاریزاسیون ( Ω . cm233000) را در بین بقیه نمونه های پوشش داده شده داشت.

هدف از این پژوهش، بررسی رفتار خستگی فولاد Mo40 با ریزساختارهای دو فازی فریتی-مارتنزیتی و کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده است. بدین منظور ابتدا نمونه هایی از این فولاد تحت عملیات حرارتی نرماله در دمای C° 860 به مدت 60 دقیقه قرار گرفتند و در هوا خنک شدند. سپس نمونه های دو فازی توسط عملیات حرارتی آنیل میان بحرانی در دمای C° 740 به مدت 40 دقیقه تهیه شدند. برای مقایسه نمونه های کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده بعد از حرارت دادن در دمای C° 860 و کوئنچ در آب در دمای C° 600 به مدت 30 دقیقه تحت عملیات حرارتی بازگشت قرار گرفتند. آزمون های مکانیکی به همراه بررسی های متالوگرافی نوری و الکترونی نمونه ها انجام گردید. نتایج سختی نشان می دهد که سختی نمونه ی دوفازی از سختی نمونه ی کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده بیشتر است. همچنین بررسی نتایج نشان می دهد استحکام کششی نمونه ی کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده بیش از نمونه ی دوفازی است، درحالیکه استحکام خستگی نمونه ی دوفازی از نمونه ی کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده بیشتر است. این نتایج ناشی از استحکام دهی فاز سخت مارتنزیت بازگشت داده نشده در نمونه ی دوفازی فریتی-مارتنزیتی در مقایسه با نمونه ی کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده با مارتنزیت بازگشت داده شده است.

تقاضای روز افزون به فلز روی باعث شده است که بازیابی آن از منابع ثانویه اهمیت زیادی پیدا کند. با توجه به مشکلات متعدد روش پیرومتالورژی از جمله مسائل زیست محیطی و اقتصادی، فرآیندهای هیدرومتالورژی بیشتر مد نظر قرار گرفته اند. مهمترین مزایای روشهای هیدرومتالورژی مانند هزینه پایین، آلودگی کمتر، زمان کمتر و خلوص بالاتر محصول محققان را به خود جلب کرده است. بر این اساس در این مطالعه، بازیابی فلز روی از باطله کوره القائی تولید آلیاژهای روی که حاوی بیش از %30 اکسید روی است توسط فرآیند هیدرومتالورژی مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند مورد استفاده شامل خردایش و آنالیز ذرات باطله، حل سازی باطله در اسید سیتریک بعنوان یک اسید آلی و بررسی پارامترهای مؤثر بر انحلال می باشد. غلظت اسید، زمان حل سازی، دمای حل سازی و مقدار باطله پارامترهای مورد مطالعه بودند. با توجه به نتایج بدست آمده، شرایط بهینه فرآیند بصورت غلظت اسید سیتریک: 1. 5M، زمان: 60min، دما: ° 60C و مقدار باطله: 1. 5g اعلام شد. با اعمال این شرایط نرخ بازیابی فلز روی %82 بدست آمد. در ضمن سینتیک و ترمودینامیک فرآیند نیز بررسی شد و نتایج نشان داد که انحلال با واکنش شیمیایی کنترل می شود و مقدار انرژی فعالسازی 17. 2KJ می باشد.

الکتروریسی روشی ساده و مناسب برای تولید پیوسته نانو الیاف با ویژگی های برجسته می باشد. در این پژوهش الکتروریسی محلول پلی اکریلونیتریل با چند نازل با بررسی تأثیر پارامترهایی مانند غلظت محلول، ولتاژ و دبی بر روی قطر نانوالیاف تولیدی و همچنین نرخ تولید نانوالیاف در مقایسه با روش تک نازل مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد با افزایش غلظت محلول از 8% به 10% وزنی، به علت افزایش ویسکوزیته و مشکل تر شدن کشیدن جت، قطر متوسط الیاف از 135 به 191 نانومتر و نرخ تولید در غلظت های مشابه در چند نازل در مقایسه با تک نازل افزایش می یابد. در حالت چند نازل در ولتاژهای پایین تر با افزایش ولتاژ به ازای هر 5 کیلو ولت، نرخ تولید 2 برابر و در ولتاژهای بالاتر 6/1برابر افزایش می-یابد. همچنین ولتاژ تا یک مقدار بهینه باعث افزایش متوسط قطر الیاف و بیش از این میزان باعث کاهش آن می شود. بررسی تأثیر دبی محلول نشان داد که نرخ تولید با افزایش دبی محلول از 5/0 به ml/h 1 دو برابر و قطر متوسط الیاف از 164 به 191 نانومتر افزایش می یابد. در حالیکه با افزایش بیشتر دبی از 1 به ml/h2، به دلیل عدم توانایی نیروی الکترواستاتیک در تبدیل تمامی محلول به الیاف باعث کاهش قطر الیاف و نیز کاهش نرخ تولید می شود. به نظر می رسد در الکتروریسی چند نازله، می توان با افزایش ولتاژ و غلظت، نرخ تولید را تا میزان چندین برابر افزایش داد. همچنین دبی تأثیر مشخصی در افزایش نرخ تولید ندارد.

هیدروکسی آپاتیت با ترکیب Ca10 (PO4)6OH2به دلیل خاصیت زیست سازگاری و زیست فعالی که دارد، به صورت گسترده در کاربردهای درمان استخوان و دندان و به عنوان بافت سخت مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش، هیدروکسی آپاتیت به دو روش طبیعی(استخراج از استخوان قلم گاو) و سل-ژل تهیه شد. پودر هیدروکسی آپاتیت استخراج شده طبیعی ابعادی در حدود 5 میکرومتر و پودر هیدروکسی آپاتیت سنتز شده به روش سل-ژل ابعادی در حدود زیر 100 نانومتر داشت. داربست ها به روش فشار ایزواستاتیک سردساخته شدند و در دمای ° C1300 تحت عملیات تف جوشی قرار گرفتند. به منظور بررسی ویژگی های هیدروکسی آپاتیت تولید شده و تعیین مورفولوژی آن، از آنالیزتفرق اشعه ایکس(XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز(FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی ( AFM) کمک گرفته شد. تست های فشار روی داربست های استاندارد ساخته شده انجام گرفت و چگالی آنها اندازه گیری شد. استحکام فشاری و چگالی نمونه ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت سنتز شده به روش سل-ژل بیشتر از نمونه ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت طبیعی بود. همچنین به منظور بررسی زیست سازگاری داربست ها کشت سلولیبا سلول های بنیادی استخوان انسان انجام شد. به این صورت که، داربست ها به مدت 14 روز در محیط کشت قرار گرفتند و بر اساس نتایج بدست آمده، تکثیر سلول ها روی داربست های ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت ساخته شده به روش سل-ژل بیشتر از داربست های ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت طبیعی بود.

در این پژوهش شبیه سازی منطقه متاثر حرارتی جوشکاری، بر مبنای شرایط عملی جوشکاری زیرپودری چهار سیمه در دو فولاد میکروآلیاژی X65 و X70، صورت گرفت. در ابتدا تحلیل چرخه های حرارتی منطقه متاثر حرارتی صورت گرفت. با اعمال چرخه های حرارتی گرم و سرد کردن تا دماهای قله 950، 1150 و ° C1350، در دستگاه دیلاتومتری، رفتار دگرگونی و ساختار میکروسکوپی مورد مطالعه قرار گرفت. با افرایش دمای قله در دگرگونی، با وجود ثابت بودن سرعت سرد کردن (° C/s 23) در محدوده 800 تا° C 500، دماهای شروع و پایان دگرگونی به تاخیر می افتند و ساختارهای برشی جایگزین ساختارهای چندوجهی می گردد. علت این امر، درشت شدن دانه آستنیت و انحلال رسوبات کاربید نایوبیم و اثر تاخیری نایوبیم محلول در آستنیت است. اندازه بسته های برشی و اندازه دانه آستنیت اولیه نیز به طور محسوسی بزرگتر می شوند. با تحلیل نتایج دیلاتومتری، دیاگرام سرد کردن پیوسته و نیز سینتیک تجزیه آستنیت بررسی شد. مدل سازی تجزیه آستنیت با استفاده از معادله کلاسیک JMAK صورت گرفت. مشاهده شد که پارامتر n وابستگی زیادی به دما ندارد؛ در حالی که پارامتر k به شدت به دما، مقدار دگرگونی و اندازه دانه آستنیت وابسته است. نتایج مدل سازی دگرگونی های فازی با استفاده از معادله JMAK توافق خوبی با نتایج دیلاتومتری داشت.

هدف از این پژوهش بررسی تاثیر اعمال همزمان لرزش الکترومغناطیس تحت ولتاژهای 0، 15، 30 ولت همزمان با انجام فرآیند جوشکاری روی فولاد زنگ نزن 304 بر خواص ریزساختار، خواص مکانیکی و حساسیت به ترک گرم بوده است. بررسی های ریزساختاری انجام شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ روبشی الکترونی نشان داد که اعمال لرزش الکترومغناطیس همزمان باعث ریزتر شدن دانه ها و تغییر ساختار انجمادی از ستونی به هم محور و همچنین گسترش ناحیه دندریتی هم محور در فلز جوش گردیده است. دلیل این رویداد شکسته شدن نوک دندریت ها و افزایش مراکز جوانه زنی غیر همگن در مذاب و در نتیجه افزایش تعداد جوانه ها در حین انجماد مذاب جوش تشخیص داده شد. اندازه گیری سختی در فلز جوش حاکی از افزایش سختی در اثر اعمال لرزش حین انجماد بوده است. همچنین نتایج آزمون ضربه روی نمونه های جوش نشان داد که در اثر اعمال لرزش الکترومغناطیس تحت ولتاژهای متفاوت انرژی ضربه ای از 112 ژول به 136 ژول افزایش یافته است و به عبارت دیگر بهبود چقرمگی شکست در نمونه های با لرزش رخ داده است. نتایج آزمون وارسترینت طولی نشان داد که با اعمال لرزش الکترومغناطیس در حین فرآیند جوشکاری این فلز حساسیت به ترک داغ فلز جوش کاهش و به عبارت دیگر جوش پذیری بهبود یافته و همچنین مجموع طول ترک ها در آن و طول بزرگترین ترک در جوش نیز کمتر گردیده است.