مواد نوین
سال:1395 | دوره:6 | شماره:4 |تعداد مقالات:8

این پژوهش، به بررسی تاثیر افزودن سولفات مس بر خواص و مقاومت به خوردگی پوشش الکترولس نیکل – فسفر ایجاد شده بر روی زیرلایه آلومینیوم پرداخته است. به این منظور، ابتدا، نمونه های تهیه شده پس از آماده سازی سطحی با افزودن غلظت های متفاوت سولفات مس (0.2 تا 1 گرم بر لیتر) به حمام الکترولس نیکل- فسفر، پوشش داده شدند. جهت بررسی تغییرات ساختار پوشش با غلظت های متفاوت سولفات مس، از آنالیز پراش پرتو ایکس XRD استفاده شد. هم چنین جهت بررسی مورفولوژی سطح نمونه ها از میکروسکوپ نوری و نیز جهت بررسی سطح مقطع و ترکیب شیمیایی پوشش های ایجاد شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر EDS استفاده شد. سختی نمونه ها نیز در مقیاس میکرو به روش ویکرز اندازه گیری شد. مطالعات مربوط به مقاومت خوردگی پوشش ها توسط آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول 3.5%NaCl انجام گرفت. نتایج آزمون ها نشان داد که افزایش میزان سولفات مس به حمام پوشش دهی الکترولس نیکل- فسفر سبب افزایش ثبات حمام، کاهش نرخ رسوب، تغییر مورفولوژی، کریستاله شدن پوشش و کاهش قابل توجه سختی گردید. هم چنین مقاومت به خوردگی پوشش های الکترولس نیکل- فسفر در حضور مس در اثر کاهش تخلخل پوشش به همراه توزیع یکنواخت فسفر در ساختار و ایجاد حالت پاسیو، افزایش یافت.

سایش از مهم ترین عوامل تخریب قطعات و ماشین آلات صنعتی، به ویژه در صنعت معدن و راه سازی است. یکی از معمول ترین و پرکاربردترین آلیاژها در صنایع نامبرده، چدن های نایهارد4 می باشد. در پژوهش حاضر به بررسی افزودن تنگستن به چدن نایهارد4 و اثر آن بر مورفولوژی، ساختار و مقاومت به سایشی پرداخته شده است. در این راستا نمونه هایی حاوی 0، 0.3، 0.7 و 1.1 درصد وزنی تنگستن از طریق ریخته گری تهیه و عملیات حرارتی شدند. سپس اثر تنگستن بر ساختار و رفتار سایشی آلیاژهای گوناگون در هر دو حالت ریختگی و عملیات حرارتی شده مورد بررسی قرار گرفتند. ساختار نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفتند و جهت بررسی توزیع عنصر کروم و تنگستن در فازهای مختلف موجود در ریزساختار از آنالیز EDS استفاده شد. نتایج نشان داد که تنگستن در فازهای موجود در چدن نایهارد4 حل شده و کاربیدهای استخوان ماهی و اسفنجی مانند تنگستن بواسطه جدایش بلند دامنه تنگستن در حین انجماد و نیز به واسطه واکنش یوتکتیک تشکیل می شوند. هم چنین با انجام عملیات حرارتی، کاربیدهای تنگستن در کاربیدهای یوتکتیک حل شده و قسمت های مختلف فاز زمینه از نظر پتانسیل جوانه زنی کاربیدهای ثانویه حالت همگن تری پیدا می کنند. علاوه بر این توزیع رسوبات کاربید ثانویه ریز تر و یکنواخت تر می شود و کسر سطحی کاربیدها را 4.23 درصدافزایش و قطر متوسط کاربیدها از 47.2 به 20.6 میکرومتر کاهش داد. در نتیجه سبب بهبود خواص سایشی می گردد.

در این پژوهش، اثر استفاده از حمام سریع سردی آب نمک بروی رفتار خوردگی فولاد منگنزی هادفیلد مورد بررسی قرار گرفت. برای تهیه فولاد منگنزی بر اساس استاندارد 128 ASTM A -، ابتدا دو مدل Y شکل از جنس آلومینیوم تهیه شده و سپس قالب گیری به روش سیلیکات سدیم CO2 به صورت تغذیه روبسته انجام شد. برای ریخته گری نمونه ها از کوره القایی بدون هسته کمک گرفته شد. پس از ریخته گری، هر دو نمونه تحت عملیات حرارتی آستنیته در دمای 1100oC به مدت 2 ساعت قرار گرفته و سپس یک بلوک در حمام آب خالص و دیگری در حمام آب نمک 3 درصد سریع سردی شد. جهت بررسی رفتار خوردگی هر دو نمونه از روش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 3.5%NaCl استفاده شد. نتایج هردو روش نشان می دهد، نمونه ای که در حمام آب نمک 3 درصد سریع سردی شده، دارای مقاومت به خوردگی بسیار بالاتری نسبت به نمونه سریع سردی شده در حمام آب خالص است. این امر به دلیل این بود که: 1- حمام آب نمک سبب کاهش مقدار کاربیدهای موجود در ریزساختار شده و از تشکیل پیل گالوانیکی جلوگیری می کند. 2- حمام آب نمک سبب افزایش حلالیت کربن در زمینه آستنیت شده که این امر باعث می شود تعداد مرزدانه ها کاهش یابد.

برای مدل سازی منحنی های سیلان مواد مختلف طی فرآیندهای تغییر شکل گرم از مدل های جامع گوناگونی استفاده می شود. در این مدل ها منحنی سیلان ماده به عنوان تابعی از دما، نرخ کرنش و کرنش بیان می شود. در این تحقیق از مدل قانون نمایی با ثابت های وابسته به کرنش برای مدل سازی منحنی های سیلان فولاد خط لوله ایکس شصت و پنج در شرایط تغییر شکل گرم استفاده شده است. نتایج حاصل از این مدل با نتایج حاصل از مدلی که اخیرا بر مبنای یک تابع توانی از پارامتر زنر-هولومون و یک تابع چند جمله ای درجه سوم از کرنش به توان m (m یک ثابت است) توسعه داده شده، مقایسه گردیده است. از معیار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) جهت مقایسه و ارزیابی عملکرد مدل های مورد مطالعه استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، مشاهده شد که مدل قانون نمایی با ثابت های وابسته به کرنش عملکرد بهتر یا به عبارت دیگر ریشه میانگین مربعات خطای کم تری دارد. ولی به هر حال تعیین ثابت های مدل قانون نمایی با ثابت های وابسته به کرنش به حجم محاسبات بالاتری نیاز دارد. از نتایج تحقیق حاضر می توان برای شبیه سازی عددی فرآیندهای تغییر شکل گرم فولاد مورد مطالعه استفاده کرد.

در دهه گذشته، توجه محققان به کامپوزیت های نانویی و میکرونی برای بهبود خواص سایشی اپوکسی متمرکز شده است. پژوهش حاضر نیز به مطالعه خواص سایشی کامپوزیت های زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف آسیاب شده میکرونی شیشه E، شیشه S و کربن با استحکام بالا پرداخته است. برای این منظور، نخست الیاف اولیه با استفاده از آسیاب ساینده به پودر تبدیل شدند و مورفولوژی آن ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. کامپوزیت های تولیدی، با مخلوط و اضافه کردن 1wt.% پودر حاصل از آسیاب کاری الیاف، به یک رزین اپوکسی تجاری تبدیل شدند. جهت ارزیابی خواص سایشی کامپوزیت های تولیدی، از آزمون پین بر روی دیسک استفاده و میزان ضریب اصطکاک و نرخ سایش آن ها تعیین شد. بر اساس تصاویر SEM سطح سایش نمونه ها، مکانیزم حاکم بر سایش نیز مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین از آزمون سختی سنجی برای مقایسه تغییرات سختی استفاده شد. با توجه به نتایج آزمون های یاد شده، از یک سو ضریب اصطکاک به گونه قابل ملاحظه از حدود 0.524 مربوط به نمونه خالص، به میزان 0.066 مربوط به کامپوزیت های زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف آسیاب شده شیشه S کاهش یافت و از سوی دیگر نیز با وجود سختی بالاتر این نمونه های کامپوزیتی، نرخ سایش آن ها مشابه با حالت خالص به دست آمد. هم چنین نرخ سایش کامپوزیت های زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن آسیاب شده، 13 درصد کمتر از حالت تعیین شد. ضریب اصطکاک کامپوزیت های زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه E، به میزان جزئی کمتر از نمونه خالص به دست آمد، اما نرخ سایش یکسانی با آن از خود نشان داد.

خواص منحصر به فرد پودرهای بور، دورنمای قابل توجهی را برای کاربردهای عملی این ماده در بسیاری از زمینه های صنعتی به وجود می آورد. بنابراین، بررسی عوامل موثر بر تولید این ماده، بسیار مهم است. در این پژوهش، اثر اتمسفر آسیاب کاری بر فرآیند سنتز نانو پودرهای بور و ویژگی های محصولات نهایی، در یک آسیاب گلوله ای سیاره ای بررسی شده است. فرآیند به کمک مقادیر استوکیومتری از اکسید بور و منیزیم به عنوان مواد واکنش گر انجام شد (7.3 گرم). آسیاب کاری در دمای اتاق با نسبت وزنی گلوله به پودر (22:1) و با سرعت چرخشی rpm 520، در اتمسفرهای آرگون و هوا به صورت مجزا به مدت 9 ساعت صورت پذیرفت. پودرهای آسیاب شده توسط اسید کلریدریک (25% وزنی) و آب مقطر تصفیه گردیدند (دو مرتبه) و محصولات نهایی پس از عملیات خشک کردن، تهیه شدند. بر اساس نتایج به دست آمده، میزان محصول نهایی و خلوص آن در محیط آرگون بیش تر از هوا بوده است. نتایج آنالیزهای عنصری نشان داد که پودر بور در شرایط بیان شده با خلوصی در حدود 90% در فضای آرگون می تواند تهیه شود.. افزون بر این، آنالیز XRD، نشان داد که این محصول دارای ساختاری غیر کریستالی است. هم چنین مشاهدات SEM، توزیع اندازه ذره ای در حدود 48 تا 81 نانومتر را تایید کردند.

در این پژوهش فرایند نورد ساندویچی و معمولی نوعی ورق نازک فولادی با لایه های آلومینیومی، بررسی و مقایسه شده است. ورق از جنس فولاد ضدزنگ SUS 304 و لایه های آلومینیومی از جنس آلومینیوم 1050 است. هر دو روش نورد به روش المان محدود با رفتار مکانیکی کرنش سخت تحلیل و سپس با استفاده از نتایج تجربی، صحت سنجی شده است. هم چنین دو روش نورد از لحاظ توزیع کرنش، فشار، نیرو و گشتاور لازم مقایسه و اثر درصد تغییر شکل، نیروهای کششی، فاکتور اصطکاک و شعاع غلتک ها در نورد ساندویچی بررسی گردیده است. بررسی ها نشان می دهد که نتایج تحلیل المان محدود تطابق خوبی با نتایج تجربی دارد. نورد ساندویچی در مقایسه با نورد معمولی، درلایه فولادی توزیع کرنش ها یکنواخت تر است و نیز فشار و نیروی وارده بر غلتک ها کاهش قابل توجهی دارد، اما گشتاور نورد مقداری افزایش می یابد. هم چنین در نورد ساندویچی با افزایش درصد کارسرد، ضخامت لایه های خروجی به صورت خطی کاهش می یابد. با اعمال تنش کششی، نیروی نورد کاهش یافته و تاثیر نیروی کشش از عقب در کاهش نیرو، بیش تر می شود. با افزایش مقدار فاکتور اصطکاک، نقطه ماکزیمم فشار (نقطه خنثی) به سمت ورودی نورد جابجا شده و توزیع کرنش ها غیریکنواخت تر می شود. هم چنین با افزایش شعاع غلتک ها، فشار نورد افزایش یافته و نقطه خنثی به سمت ورودی نورد جابجا می شود و ضخامت لایه ها تغییر قابل توجهی نمی کند.

چرخدنده های نانوکامپوزیتی بر پایه آمیخته پلی آمید 6-پلی پروپیلن (با نسبت وزنی 67.33 PA 6 /PP) حاوی نانوکربنات کلسیم (2.5 تا 10 قسمت وزنی) و سازگارکننده PP-g-MAH (5 قسمت وزنی) به روش قالب گیری تزریقی تولید گردیدند. با استفاده از یک دستگاه آزمون دوام چرخدنده، مقدار سایش و دمای سطحی دندانه ها برحسب زمان و هم چنین عمر کاری چرخدنده ها تا لحظه تغییر شکل دائمی و توقف انتقال حرکت، تحت گشتاور خروجی 14.8 Nm اندازه گیری شد. حضور نانوذرات کربنات کلسیم، دمای کاری چرخدنده ها را تا 5 درجه سانتیگراد کاهش داد. حداکثر عمر چرخدنده های نانوکامپوزیتی تحت گشتاور 14.8 Nm، در آمیخته محتوی 2.5 قسمت وزنی از نانو کربنات کلسیم مشاهده شد که این مقدار تقریبا 2.5 برابر بیش تر از عمر چرخدنده های پلی آمیدی خالص است. افزایش دوام چرخدنده های پایه پلیمری در اثر وجود نانوذرات کربنات کلسیم به بهبود مقاومت خمشی و سایشی دنده ها نسبت داده شد.