مواد نوین
سال:1389 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

پوشش های بیوسرامیکی حاوی تیتانیای متخلخل در کنار سطح پوشیده از هیدروکسی آپاتیت باعث افزایش چشم گیر مقاومت به خوردگی و زیست سازگاری آلیاژهای تیتانیم می شود. در این پژوهش ابتدا از فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) در زمان ها و ولتاژهای گوناگون جهت ایجاد تیتانیای حاوی کلسیم و فسفر روی آلیاژ  Ti-6Al-4V استفاده شد. سپس نمونه بهینه، در زمان های گوناگون مورد عملیات گرمابی قرار گرفت، تا کریستال های هیدروکسی آپاتیت در تخلخل های تیتانیا جوانه زند. ریخت شناسی و سطح مقطع پوشش ها به وسیله میکروسکوپی الکترونی روبشی، ترکیب شیمیایی به وسیله تجزیه پراش پرتو ایکس، پستی و بلندی به وسیله میکروسکوپی نیروی اتمی و سختی به وسیله نانوسختی سنجی تعیین شدند. هم چنین، رفتار خوردگی پوشش ها به وسیله آزمایش های پلاریزاسیون و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی ها نشان دادند که عملیات گرمابی روی نمونه بهینه، به تشکیل فاز کریستالی هیدروکسی آپاتیت روی تخلخل های تیتانیا منجر می شود. کریستال های ایجاد شده دارای شکل کلوخه ای و ابعاد نانومتری هستند. هم چنین، پوشش های ایجاد شده مقاومت به خوردگی زیرلایه تیتانیمی را در محیط شبیه سازی شده بدن به مقدار شایان توجهی افزایش می دهند.

یکی از روش های ایجاد ناهمگنی هدفمند در ریزساختار مواد، روش ریخته گری گریز از مرکز است که در آن نیروی گریز از مرکز منجر به توزیع درجه بندی شده ای از فازهای ریزساختاری در حین ریخته گری و انجماد می شود. بر این اساس، در این پژوهش با آماده سازی مذاب هیپویوتکتیک با ترکیب  Al-11 wt.% Mg2Si و ریخته گری گریز از مرکز آن، استوانه هایی با شیب ترکیبی و فازی، در راستای شعاعی ریخته گری شدند. با بررسی ریزساختار استوانه های ریختگی در جهت شعاعی، دو لایه متمایز ریزساختاری به ترتیب با کسر حجمی بالای دانه های  a-Alدر سطوح خارجی و درصد بالای ریزساختار یوتکتیکی  Al/Mg2Siدر سطوح داخلی قابل تشخیص بودند. در مرحله بعد، نمونه های ریخته شده در دمای 530oC به مدت 10 ساعت محلول سازی شده و پس از تبرید در آب، به مدت 8 ساعت در 175oC پیرسازی شدند. بررسی ریزساختار نمونه ها نشان می دهد که عملیات حرارتی باعث تبدیل ذرات Mg2Si لایه ای موجود در ساختار یوتکتیکی سطوح داخلی به ساختار ریز شبه یوتکتیکی نقطه ای می شود. ساز و کار تشکیل چنین ساختار مرکب یوتکتیکی موضوعی است که در مقاله به آن پرداخته می شود.

در این پژوهش، آلیاژهایی متفاوت با مقدار ثابت نسبت Cr/C=6، ولی مقادیر غلظت متفاوت کروم و کربن به روش جوشکاریGTAW  روی فولاد ساده کربنی  AISI 1010ایجاد گردید. نتایج آزمون پراش پرتو X و متالوگرافی نوری و الکترونی مشخص کرد که ریزساختار نمونه ها متشکل از آستنیت و کاربید هستند. افزون بر این، مشخص شد که با افزایش کربن و کروم محتوی لایه های سخت، درصد حجمی کاربیدهای افرایش، درصد حجمی آستنیت کاهش و سختی سطحی افزایش می یابد. هم چنین، نتایج آزمون سایش مشخص نمود که با افزایش مقدار کروم و کربن در آلیاژهای هیپویوتکتیکی مقاومت به سایش افزایش می یابد. بررسی SEM سطوح ساییده شده نمونه ها مشخص نمود که ساز و کار سایش در نمونه های هیپویوتکتیکی از نوع شخم زنی در نمونه یوتکتیکی از نوع کندگی و در نمونه هایپریوتکتیکی از نوع ترک خوردن است.

در این کار پژوهشی، ترکیبات Ni50Al50 و Ni25Cr25Al50 (at%) مورد آلیاژسازی مکانیکی قرار گرفتند. تغییرات ساختاری ذرات پودر در طول آلیاژسازی مکانیکی به وسیله آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی گردید. نتایج حاکی از تشکیل ترکیب بین فلزی نانوکریستال NiAl منظم از ترکیب Ni50Al50 پس از آلیاژسازی مکانیکی و ترکیب بین فلزی نانوکریستال (NiCr)Al از ترکیب Ni25Cr25Al50 پس از آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی بود. ریخت شناسی و ریزساختار ذرات پودر با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشخصه یابی شدند. نتایج نشان داد در مراحل نخستین آلیاژسازی مکانیکی ساختار لایه ای از Ni،Cr  و Al تشکیل شده که با ادامه فرایند آلیاژسازی، این ساختار به محصول نهایی تغییر فاز داد.

در این پژوهش، نانوکامپوزیت Al2O3/Cu-Cr به روش مکانوشیمیایی و از مخلوط اولیه CuO،Al ،Cu  و Cr2O3 با درصدهای گوناگون و با استفاده از آسیاکاری پر انرژی تولید شد. اساس تولید این نانوکامپوزیت واکنش های احیایی بود. به گونه ای که در حین فرایند اکسیدهای کرم و مس به وسیله آلومینیوم احیا شده و محصول نهایی یک کامپوزیت زمینه فلزی شامل محلول فوق اشباع کرم در مس به عنوان زمینه و اکسید آلومینیوم به عنوان فاز تقویت کننده بود. استفاده از مس فلزی اضافی در مخلوط اولیه به عنوان رقیق کننده، امکان کنترل دمای آدیاباتیک و نرخ واکنش را فراهم آورد. نتایج محاسبه پارامتر شبکه بر اساس داده های XRD نشان داد که این پارامتر برای مس در طول فرایند آسیاکاری تغییر نمود. این تغییرات در ثابت شبکه به پدیده حل شدن کرم و تشکیل محلول فوق اشباع کرم در مس مربوط بود. نتایج XRD هم چنین، نشان داد که با تغییر ترکیب اولیه مخلوط پودری و در نتیجه تغییر دمای آدیاباتیک در نمونه های مورد آزمایش، نرخ پیشرفت واکنش ها تغییر نمود. نتایج SEM نشان داد که در زمان های 30 تا 48 ساعت آسیاکاری، پدیده شکست ذرات (ریز شدن ذرات) بر جوش سطحی ذرات (پدیده اگلومره شدن ذرات) غالب بود. پس از 48 ساعت آسیاکاری، نانوکامپوزیتی حاوی ذرات با اندازه حدود 30 نانومتر بدست آمد.

در این پژوهش پوشش نانوکریستالی نیکل - کبالت از حمام واتس به وسیله جریان پالسی رسوب داده شد. پوشش دهی در چگالی جریان های 2 و 4 و 6 آمپر بر دسی متر مربع و در بسامدها و زمان های روشنایی متفاوت در حمام های حاوی 0.5، 1 و 3 گرم بر لیتر ساخارین انجام شد. ریخت شناسی، تجزیه شیمیایی و کریستالوگرافی پوشش به ترتیب به وسیله میکروسکپ الکترونی روبشی و تجزیهEDS  بررسی شد. نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل انجام شده در محلول 3.5 درصد کلرید سدیم نشان داد که با افزایش میزان کبالت پوشش در اندازه دانه ثابت، اگرچه پتانسیل خوردگی کمی به سمت مقادیر منفی تر متمایل شده، ولی شدت خوردگی کاهش یافت که این مساله به دلیل فعال تر بودن کبالت نسبت به نیکل می باشد. نرخ خوردگی با کاهش اندازه دانه افزایش یافت و پتانسیل خوردگی با کاهش اندازه دانه به سمت مقادیر مثبت تر میل نمود.

در این پژوهش، نانوکامپوزیت NiO-YSZ جهت استفاده به عنوان لایهAFL  آند SOFC به روش لایه نشانی الکتروفورتیک ساخته شد. برای این منظور، ابتدا سوسپانسیون حاوی ذرات NiO و YSZ با نسبت 50:50 و با غلظت 10gr/Lit در محیط های غیر آبی متعددی تهیه شد. بررسی ها نشان داد که سوسپانسیون تهیه شده در ایزوپروپانول، با افزودن ید دارای بهترین شرایط برای انجام فرآیند الکتروفورتیک است. سپس این سوسپانسیون جهت لایه نشانی الکتروفورتیک در ولتاژ ثابت مورد استفاده قرار گرفت. اثر تغییر پارامترهای فیزیکی شامل میدان الکتریکی و زمان بر تغییر ترکیب کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. پس از آن، اثر تغییر ترکیب سوسپانسیون بر تغییر ترکیب کامپوزیت نشانده شده در صورت 1) کاربرد اکسید نیکل میکرومتری و 2) کاربرد همزمان اکسید نیکل نانومتری و میکرومتری مطالعه شد. نتایج هم چنین نشان داد که افزودن اکسید نیکل نانومتری به سوسپانسیون سبب افزایش درصد وزنی NiO در کامپوزیت می شود.

در این پژوهش، ریزجدایش در انجماد جهت دار دندریتی با کاربرد شبیه سازی به وسیله روش میدان فازی و شبیه های تحلیلی موجود مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی و حل معادله های تحلیلی نشان داد که در شرایط مورد بررسی، روابط تحلیلی مقادیری بیش از آن چه از راه شبیه سازی بدست آمده را پیش بینی کرده اند. این امر هم برای شرایط وجود نفوذ در جامد هم عدم وجود آن صادق بوده است. هم چنین، در محدوده ای از کسر جامد، نتایج شبیه سازی و شبیه های تحلیلی تطابق مناسبی دارند که با زیاد شدن کسر جامد اختلاف بین آن ها افزایش می یابد.