مواد نوین
سال:1390 | دوره:1 | شماره:4 |تعداد مقالات:8

آلومینیم و آلیاژهای آن به دلیل دارا بودن چگالی پایین نسبت به سایر فلزات، در دسترس بودن و سهولت تبدیل به فوم، به عنوان پرکاربردترین مواد در تولید فوم های فلزی استفاده می شوند. در این پژوهش بمنظور تولید فوم از فرآیند اتصال نوردی تجمعی (ARB) برای توزیع ذرات فوم ساز هیدرید تیتانیم، درون ساختار ورق های آلومینیمی استفاده شده و با اعمال یک رژیم عملیات حرارتی مناسب، امکان تجزیه ذرات فوم ساز در دمای بالا فراهم گردیده است. هم چنین، استحکام فشاری فوم های آلومینیمی تولید شده در جهت های گوناگون با استفاده از آزمون فشار تک محوری ارزیابی شده و بستگی رفتار فشاری فوم های آلومینیمی به درصد تخلخل فوم و جهت بارگذاری، مورد بررسی قرار گرفته است. بیش ترین استحکام فشاری فوم های با 30 درصد تخلخل در جهت نورد (RD) برابر Mpa 21.08 اندازه گیری شده است. هم چنین، افت استحکام فشاری با افزایش درصد تخلخل و رفتار فشاری متفاوت در جهت های گوناگون بارگذاری، مشاهده گردیده است. 

سنتز کامپوزیت های نیترید آلومینیوم - کاربید سیلیسیم از روش واکنش احتراقی بین پودرهای آلومینیوم، کربن و نیترید سیلیسیم (منبع جامد نیتروژن) مورد بررسی قرار گرفت. واکنش احتراق با شعله ور ساختن مخلوط پودری، درون یک فر خانگی بوسیله حرارت دهی میکروویوی، آغاز گردید و از این روش، سرامیک مورد نظر در محصول سنتز، مشاهده شد. برای دست یابی به محصول بیش تر، چندین فراسنج در مراحل گوناگون سنتز، تغییر داده شد. این فراسنج ها شامل زمان آسیاکاری، مقدار کربن موجود در مخلوط واکنش دهنده و جرم مخلوط واکنش دهنده فشرده شده، بود. تغییر دو فراسنج نخست، تاثیر چشم گیری روی افزایش میزان تولید نداشت، اما افزایش اندازه نمونه، احتراق کامل تر و میزان تبدیل بیش تری را امکان پذیر ساخت. دمای احتراق سیستم به گونه تئوری و تجربی بررسی گردید. ریز ساختار و نوع فاز محصولات به ترتیب به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس، مورد تحلیل قرار گرفت.

فولادهای TWIP، فولادها ی با درصد منگنز بالا (35-17 درصد) هستند که در بدنه خودرو مورد استفاده قرار می گیرند و در دمای اتاق نیز آستنیتی بوده و ساز و کار غالب تغییر شکل در آن ها به دلیل کمبود انرژی در چیده شدن پایین، ایجاد دوقلویی در داخل دانه هاست که سبب استحکام بیش تر در فولاد می شود. با توجه به نقش عملیات حرارتی در ویژگی های مکانیکی فولادهای TWIP، در این پژوهش به بررسی عملیات حرارتی آنیل کامل و تاثیر مولیبدن بر دمای آنیل کامل این فولادها پرداخته شده است. بدین منظور، فولاد پس از ریخته گری و نورد گرم، در دماهای گوناگون آنیل شده و سپس به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی و عبوری مورد مطالعه ساختاری قرار گرفت. نتایج نشان داد که دمای آنیل کامل این فولادها، بدون مولیبدن 1100 درجه سانتیگراد بوده و افزودن مولیبدن به این فولادها دمای آنیل کامل را 150 درجه سانتیگراد کاهش می دهد.

در این پژوهش سنتز درجا پودر نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت - نانولوله کربن به روش سل-ژل بررسی شد. بمنظور پخش مناسب نانولوله های کربنی (CNTs) در زمینه هیدروکسی آپاتیت، از سورفکتنت (SDS) استفاده شد و ریزساختار نانوکامپوزیت سنتز شده مورد بررسی قرارگرفت. چگونگی پراکنده شدن نانولوله ها با استفاده از روش های UV-Vis، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز و رامان بررسی شد. بمنظور سنتز پودر نانوکامپوزیت، نخست با ایجاد سل های یکنواختی از منابع کلسیمی و فسفری در محیط آبی و سپس به آن محلول ها نانولوله های کربنی پراکنده شده به وسیله SDS در حالی که التراسونیک شدند، افزوده شد. در نهایت اختلاط این دو سل، با هم زدن در دمای محیط، به مدت 2 ساعت، ژل سیاه رنگی ایجاد و در نهایت پس از خشک نمودن ژل و عملیات حرارتی در دمای 600 درجه سانتی گراد تحت اتمسفر آرگون سنتز شدند. بمنظور ارزیابی ویژگی های بدست آمده از روش های آنالیز XRD، SEM، TEM/SAED/EDX، FTIR و DSC استفاده شد.نتایج نشان داد که استفاده از SDS بمنظور پراکنده کردن نانولوله ها در زمینه هیدروکسی آپاتیت، از رسوب آن ها جلوگیری می کند. هم چنین، سطح نانولوله ها به وسیله بلورک های هیدروکسی آپاتیت به خوبی پوشش داده شده است.بررسی های XRD نشان داد که اندازه بلورک های هیدروکسی آپاتیت سنتز شده در حدود 50 nm می باشد که این نتیجه را TEM نیز، تایید نمود و آنالیز حرارتی DSC شروع پدیده کریستالیزاسیون بلورهای هیدروکسی آپاتیت را به دلیل وجود نانولوله های کربنی در دمای پایین تر اثبات کرد.

در این پژوهش تنش شکست نمونه های لوله ای مواد مرکب با تقویت کننده فیبری با روش های آزمایشی مرتبط مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که در طی فرایند باردهی، کشش بیشینه همیشه در نوک ترک پدیدار می شود و سپس با دور شدن از نوک ترک کاهش می یابد. هم چنین، در نمونه های مورد آزمایش پس از این که بار اعمالی از 405 نیوتن بزرگ تر می شود، یک ناحیه تبدیل پلاستیکی که بسیار نزدیک نوک ترک می باشد، در ناحیه سخت شونده بوجود می آید که آغاز شکافت لوله ها از این ناحیه شروع می شود. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با روش های اجزا محدود نیز با آزمایش های تجربی تطابق بسیار خوبی دارند. هم چنین، نتایجی که از این پژوهش بدست آمده است می تواند بمنظور تامین رهیافتی برای تحلیل رفتار و طراحی لوله های مواد مرکب مورد استفاده قرارگیرد.

در این پژوهش، نانوذرات دی الکتریک تیتانات کلسیم - مس (CCTO) به روش مکانو شیمیایی تولید شده است. ترکیب شیمیایی پودر آسیا شده با استفاده از آنالیز فلورسانس اشعهX  (XRF) و آنالیز ساختاری کمی و کیفی فازها با پراش اشعه (XRD) X و با استفاده از روش رتویلد صورت گرفت. افزون بر این، بررسی اندازه ذرات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) انجام شد. نتایج آنالیز XRF نشان داد که میزان آلودگی وارد شده در حین فرآیند سنتز مکانیکی به سیستم، بسیار اندک بوده است. نتایج XRD نشان داد که در مراحل گوناگون آسیاکاری، به ترتیب کاهش اندازه ذرات، تشکیل ساختار نانو و به میزان زیادی آمورف شدن رخ می دهد و هم چنین، مشخص گردید که سرعت آمورف شدن در مورد فازهای گوناگون، متفاوت است. با تبدیل تمامی فازهای بلورین به فاز آمورف و با نزدیک شدن ترکیب این فاز به ترکیب استوکیومتری فاز CCTO، این فاز از زمینه فاز آمورف، جوانه زنی و رشد می کند. تصویر TEM نشان داد که اندازه ذرات فاز CCTO پس از 256 ساعت آسیاکاری در محدوده 10 الی 35 نانومتر است.

در این پژوهش، اثر درجه رقت لایه های رسوبی جوشکاری بر فولاد ساده کربنی (ST52) به روش FCAW با استفاده از سیم توپودری حاوی فرومنگنز بر ریزساختار و مقاومت به سایش آلیاژ روکش سخت پایه Fe-C-Mn مورد بررسی قرارگرفته است. بمنظور جوشکاری در 3 حالت گوناگون از نظر لایه های رسوبی به صورت تک لایه، دو لایه و سه لایه روی فولاد کربنی انجام و سپس آزمون های متالوگرافی نوری، SEM، ترکیب شیمیایی، سختی سنجی و سایش روی پاس های گوناگون هر لایه انجام گرفت. نتایج متالوگرافی مشخص کرد که ریزساختار لایه های رسوبی نخست و دوم شامل مارتنزیت و آستنیت بوده، ولی به دلیل تغییر درجه رقت در لایه های رسوبی، درصد فازهای مارتنزیت و آستنیت آن ها با یکدیگر متفاوت است. ریزساختار لایه های رسوبی سوم نیز از آستنیت تشکیل شده بود. نتایج آزمون ترکیب شیمیایی نیز مشخص کرد که با افزایش شمار لایه ها اندازه رقت تغییر کرده در نتیجه، ترکیب شیمیایی لایه های رسوبی با یک دیگر متفاوت است. نتایج آزمون های سختی و سایش خراشان روی نمونه های گوناگون مشخص کرد که با افزایش تعداد لایه ها، سختی و مقاومت به سایش کاهش می یابد. بررسی سختی سنجی پس از آزمون سایش، نشانگر افزایش دست کم 10 درصد در اندازه سختی نمونه ها بود که دلیل این موضوع ناشی از تغییرات ایجاد شده در ریزساختار ناشی از کار سختی موضعی در نمونه های مورد سایش تشخیص داده شد. هم چنین، بالاترین سختی و بهترین مقاومت به سایش خراشان، به لایه رسوبی نخست مربوط بود. بررسی SEM سطوح سایش نیز مشخص کرد که ساز و کار سایش تمامی نمونه های جوشکاری شده از نوع شخم زنی بوده، ولی با این تفاوت که عمق خطوط سایش مربوط به لایه رسوبی نخست کم تر از سایر نمونه ها بود.

این پژوهش، تاثیر افزودن 2 درصد وزنی اکسید مس بر رفتار زینترینگ، ریز ساختار نهایی و هدایت پروتونی ترکیب خالص زیرکونات باریم مورد بررسی قرار گرفته است. ترکیب زیرکونات باریم حاوی 2 درصد وزنی اکسید مس به روش سنتز در فاز جامد و از مواد اولیه کربناتی و اکسیدی تهیه شد. بمنظور بررسی ساختار کریستالی فاز سنتز شده از روش تجزیه XRD استفاده شد. عملیات زینترینگ نمونه های خامی که به روش فشردن در قالب، تهیه شده بودند، در محدوده دمایی 1300 تا 1500 درجه سانتیگراد و به مدت 5 تا 20 ساعت انجام گرفت. بررسی ریز ساختار نمونه ها بمنظور تعیین کیفی اندازه تخلخل های برجا مانده و اندازه تقریبی دانه ها، با استفاده از تصویر برداری به روش SEM از سطح مقطع شکست نمونه ها انجام گرفت. هدایت پروتونی ترکیبات سنتز شده پس از انجام عملیات زینترینگ در اتمسفر احیا کننده (مرطوب و خشک) و با استفاده از روش تجزیه امپدانس تعیین گردید. نتایج این پژوهش نشان دادند که کاربرد افزودنی اکسید مس نقشی بسیار موثر در کاهش دمای زینترینگ و رشد دانه های ترکیب زیرکونات باریم دارد، به گونه ای که در حضور 2 درصد اکسید مس، دمای زینترینگ ترکیب یاد شده تا حدود 1400 درجه سانتیگراد کاهش یافته و اندازه دانه های آن بیش از 5 برابر افزایش می یابد. این نتایج هم چنین، نشان دادند که کاربرد افزودنی اکسید مس، به دلیل تاثیر قابل ملاحظه بر رشد دانه ها، بر افزایش هدایت پروتونی نیز تاثیری مثبت دارد.