مواد نوین
سال:1392 | دوره:3 | شماره:4 (پیاپی 12) |تعداد مقالات:8

در این پژوهش ترکیب حافظه دار Ni40Ti50Cu10 نانوبلوری به گونه ای موفقیت آمیز با روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات تابکاری پسین سنتز شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) مشخص کرد که آسیاب کاری مخلوط پودرهای عنصری با خلوص بالای اولیه در دستگاه آسیاب مکانیکی به مدت 60 ساعت، منجر به انحلال مس در شبکه آستنیت و تشکیل ترکیب بین فلزی NiTiCu (B2) شده است. تابکاری مخلوط پودرها در دمای 1173 کلوین و برای مدت زمان 15 دقیقه تشکیل فازNiTiCu (B19') ، وقوع پدیده رشد دانه و رهایش کرنش های داخلی را در پی داشته است. جهت ارزیابی ریزساختاری فرآورده ها از مشاهدات با میکروسکوپ های الکترونی روبشی (SEM) و عبوری (TEM) سود برده شد. مطالعات صورت گرفته دلالت بر ریخت شناسی مناسب و توزیع همگن عناصر آلیاژی در ترکیب سنتز شده را داشته است. بر اساس نتایج آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) ایجاد ساختار نانومتری به دلیل کاهش چشمگیر هیسترزیس گرمایی به بهبود رفتار گرما کشسانی و حافظه داری ترکیب منجر شده است.

در این پژوهش تاثیر درصد منیزیم زمینه بر رفتار سایش خشک کامپوزیت زمینه آلومینیومی بررسی شده است. فوم زیرکونیایی با اندازه تخلخل 10 و 30 ppi مورد عملیات نفوذدهی بدون فشار با مذاب آلومینیوم قرار گرفت. از آلومینیوم با 2، 6 و 10 درصد وزنی منیزیم به عنوان آلیاژ زمینه استفاده شد. نمونه های دیسکی، مورد آزمون سایش خشک به روش پین بر روی دیسک قرار گرفتند و کاهش وزن نمونه ها اندازه گیری شد. نمونه ها مورد اثر سه نیروی 6.5، 26 و 52N و در طول یک مسافت 900 متری، در تماس با پین فولادی 52100 AISI مورد لغزش قرار گرفتند. بر اساس نمودارهای نرخ فرسایش و تصاویر بدست آمده، مشخص شد که نمونه های کامپوزیتی در قیاس با آلیاژ زمینه مقاومت به سایش بسیار بالاتری دارند. هم چنین، در بارهای کم، سایش به واسطه تشکیل لایه محافظ پایدار در سطح کامپوزیت، ازتماس مستقیم سطوح جلوگیری کرده و نرخ فرسایش پایین بوده، اما با افزایش بار عمودی اعمال شده، این لایه تخریب شده و فرسایش با شدت بیش تری صورت می پذیرد. مشخص شد با افزایش درصد منیزیم زمینه رفتار سایشی کامپوزیت بهبود می یابد.

در این پژوهش اثر عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم بر خواص مکانیکی فولاد AISI 4140 از خانواده فولادهای کم آلیاژ، عملیات حرارتی پذیر بررسی شد. جوشکاری این فولاد در سه حالت بدون پیش گرم و پس گرم، با پیش گرم و بدون پس گرم و نیز با پیش گرم و پس گرم انجام گرفت. از روش جوشکاری SMAW استفاده شد و تاثیر عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم بر خواص نهایی اتصال جوشکاری به کمک آزمایش های ضربه و کشش و سختی سنجی و خمش بررسی گردید. نتایج نشان دادند که با عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم می توان خواص نهایی اتصال را کنترل کرد و عملیات حرارتی پس گرم بهبود چقرمگی و استحکام در برابر ضربه را در پی خواهد داشت.

در این پژوهش تغییرات ریزساختاری و خواص فیزیکی و مکانیکی آلیاژهای برنجی تولید شده به روش متالورژی پودر با تغییر درصد وزنی عنصر روی موجود در آلیاژ، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور دو نوع پودر پیش آلیاژی Cu-20Zn و Cu-28Zn به روش اتمیزاسیون آبی تولید و پس از فشرده سازی، نمونه های آزمایش ضربه با چگالی خام به ترتیب 6.63 و 6.74 گرم بر سانتی متر مکعب تهیه و سپس در دمای 930 درجه سانتی گراد به مدت 45 دقیقه تحت اتمسفر آرگون تف جوشی شدند. بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش های چگالی سنجی نمونه های تف جوش شده، پارامتر چگالش برای نمونه های Cu-20Zn و Cu-28Zn به ترتیب برابر 52.6% و 5% تعیین گردید که نشان دهنده چگالش بیش تر در نمونه های Cu-20Zn می باشد. هم چنین، با تعیین سختی و استحکام ضربه، چگونگی تغییرات خواص مکانیکی نمونه ها با افزایش عنصر روی نشان داده شد. با توجه به بررسی های ریزساختاری و شکست نگاری نیز مشخص شد که در آلیاژ Cu-28Zn تبخیر روی موجب ایجاد حفرات کاملا گرد و بسیار درشت تری نسبت به آلیاژ Cu-20Zn شده است. از یافته های این پژوهش می توان نتیجه گیری کرد که اگر پارامترهای موثر در فرآیند تف جوشی آلیاژهای برنجی با درصد روی بالا، مناسب انتخاب شوند، می توان از مزایای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی در اثر افزایش عنصر روی و اجتناب از تبخیر روی بهره مند شد.

مقدار بشکه ای شدن در آزمایش فشار نسبت به شرایط اصطکاکی بسیار حساس است. بر این اساس، این آزمایش می تواند به عنوان یک روش ساده برای برآورد فاکتور اصطکاک بکار گرفته شود. از سوی دیگر، علم بر اثر پارامتر های دیگر از جمله خواص ماده بر مقدار بشکه ای شدن، موجب افزایش دقت اندازه گیری این آزمایش در برآورد مقدار اصطکاک می شود. در این پژوهش اثر خواص مکانیکی ماده از قبیل توان کارسختی، n، ضریب استحکام، k، و تنش تسلیم، σ0، بر پدیده بشکه ای شدن در آزمایش فشار تک محوری با استفاده از روش اجزای محدود مورد ارزیابی قرار گرفته است و بدین ترتیب، اثر پارامترهای یاد شده بر چگونگی توزیع تنش و کرنش در ماده، بررسی شده است. آزمایش های فشار انجام شده نتایج ناشی از شبیه سازی را تایید می کنند.

هدف از این پژوهش، افزایش مقاومت به خوردگی فولاد زنگ نزن 316 ال که به عنوان ماده کاشتنی در بدن استفاده می شود، می باشد. این کار به وسیله اعمال پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت و اکسید تیتانیوم همزمان با عملیات نیتروکربوره کردن الکترولیتی پلاسمایی روی سطح فولاد زنگ نزن 316 ال انجام گرفت. نمونه ها با اعمال جریان مستقیم و اختلاف پتانسیل (145 ولت) پوشش داده شدند. سطح روی نمونه ها و سطح مقطع آن ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. هم چنین، آنالیزهای پراکنش انرژی و تفرق اشعه ایکس روی نمونه ها، حضور عناصر تیتانیوم، کلسیم، فسفر، نیتروژن و کربن را نشان داد. مقاومت به خوردگی پوشش بدست آمده نیز به وسیله آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول رینگر بررسی شد. نتایج نشان داد که پوشش کامپوزیتی باعث نجیب تر شدن پتانسیل خوردگی فولاد زنگ نزن و کاهش دانسیته جریان آن می شود که در نتیجه، نرخ خوردگی کاهش یافته و مقاومت به خوردگی آن بهبود می یابد.

آمیزه های نانو کامپوزیتی پخت شده بر پایه لاستیک اتیلن پروپیلن دی ان مونومر (EPDM)، لاستیک طبیعی (NR) و نانو ذرات اصلاح شده خاک رس (Cloisite 15A) بمنظور بررسی اثر ترکیب درصدهای گوناگون نانو خاک رس (0، 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی) و هم چنین اثر ترکیب درصدهای گوناگون ماتریس الاستومری (NR/EPDM) (100.0، 75.25، 50.50، 25.75، 0.100) بر ریز ساختار و خواص مکانیکی به وسیله غلتک آزمایشگاهی (mill) تهیه شدند. بمنظور ارزیابی مقدار بین لایه ای شدن یا ورقه ای شدن لایه های سیلیکاتی از آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. نانو کامپوزیت بوجود آمده ترکیبی از ساختار لایه لایه و ورقه ورقه دارد. این پدیده با مشاهده مستقیم ریز ساختار به وسیله میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نیز تایید گردید. هم چنین، خواص مکانیکی، مانایی فشار و اعوجاج گرمایی آمیزه های تهیه شده با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس بهبود یافت. افزایش درصد لاستیک اتیلن پروپیلن دی ان مونومر در ماتریس، مقاومت کششی و استحکام پارگی را کاهش، ولی مقاومت فشاری، مدول و مقاومت در برابر مانایی فشار را افزایش می دهد. از سوی دیگر، افزودن نانو ذرات خاک رس به آمیزه ها و افزایش درصد لاستیک اتیلن پروپیلن دی ان مونومر باعث افزایش مقاومت در برابر زمان دهی (aging) آمیزه ها می گردد.

روش تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) به عنوان یکی از روش های تولید مواد به اندازه دانه نانومتری مطرح می باشد. برای ایجاد یک ساختار با دانه های ریز (با اندازه دانه کم تر از یک میکرون) لازم است از راه اعمال کرنش های پلاستیک زیاد دانسیته بالایی از نابه جایی ها ایجاد شود. فرآیند نورد تجمعی ARB به عنوان یکی ازپرکاربردترین روش های اعمال تغییر شکل شدید پلاستیک و دستیابی به ساختارهای با اندازه دانه نانومتری در ورق ها در بعد صنعتی مطرح می باشد. در این پژوهش از فرآیند اتصال نورد تجمعی برای تولید کامپوزیت لایه ای Cu/Ni استفاده شده است که تعداد هفت مرحله نورد در شرایط بدون روان کار همراه با پیش گرمایش 500oC پیش از هر مرحله نورد بر نمونه ها اعمال شده است. برای این منظور، از مس و نیکل خالص تجاری استفاده شد. نمونه های استاندارد از درون قطعات نورد شده تهیه و ریزساختار آن ها به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی وخواص مکانیکی آن ها به وسیله آزمون های سختی و کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. این آزمایش ها نشان دادند که سختی، تنش تسلیم و استحکام با افزایش مراحل ARB به گونه ای چشمگیر افزایش می یابد. هم چنین، تاثیر حضورلایه های نیکل در افزایش خاصیت مغناطیسی در مراحل گوناگون با دستگاه مغناطیس سنج (VSM) مورد بررسی قرار گرفت.