فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1390 | دوره:5 | شماره:2 (پیاپی 17) |تعداد مقالات:8

امروزه پوشش های کربنی، برای کاربردهای تریبولوژیکی و سایش، الکترونیک، مواد زیستی و پیل های سوختی مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق که تلاش شده است خواص پوشش های کربنی لایه نشانی شده بر روی سطح فولاد زنگ نزن 316 L با روش رسوب فیزیکی فاز بخار کندوپاش مگنترونی، مورد بررسی قرار بگیرد، به جز زمان لایه نشانی سایر پارامترهای لایه نشانی ثابت در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که پوشش های کربنی ایجاد شده ساختار آمورف تا نانوبلوری دارند. با افزایش زمان لایه نشانی اندازه خوشه های گرافیتی در زمان های طولانی به دلیل پدیده چیدمان مجدد و برخورد ذرات پر انرژی کاهش می یابد. بر اساس مدل نواحی ساختاری (SZM) و تصاویر AFM ساختار پوشش های کربنی در ناحیه یک یا ستونی قرار دارد. همچنین با افزایش زمان لایه نشانی، مقاومت الکتریکی سطحی به شدت زیاد می شود که احتمالا ناشی از وجود تنش های ذاتی فشاری است که تحرک ناقل های الکتریکی را کاهش می دهد. تاثیر زمان لایه نشانی بر روی خواص خوردگی پوشش های کربنی کم و یا قابل چشم پوشی است.

اخیرا با توجه به روند رو به رشد استفاده از کامپوزیت های هوشمند NiTi/ پلیمر در کاربردهای صنعتی و پزشکی، بهبود استحکام چسبندگی در فصل مشترک دو جزء سازنده توجه محققین زیادی را به خود جلب نموده است. اصلاح شیمیایی سطح یکی از راه حل های پیشنهادی است که در پژوهش حاضر در مورد کامپوزیت NiTi/ سیلیکون بررسی شده است. نتایج آزمایش Pull-Out انجام شده بر نمونه ها نشان می دهد که استفاده از محلول های اسیدی و بازی H2O2 و NaOH می تواند اتصال بین زمینه پلیمری و نوارهای فلزی را به میزان 11% افزایش دهد. تصاویر SEM و آنالیز EDS گرفته شده از سطح آلیاژ نشان می دهد حضور لایه تیتانات سدیم عامل افزایش استحکام چسبندگی بوده است. ایجاد لایه اکسیدی روی سطح هم اثری مشابه دارد و موجب افزایش استحکام چسبندگی از 332.90 به 625.58 کیلو پاسکال شده است. افزایش زبری سطح و اصطکاک در فصل مشترک در اثر اصلاح شیمیایی سطح فلز می تواند در ساخت کامپوزیت های هوشمند NiTi/ سیلیکون برای استفاده در ماهیچه های مصنوعی مورد بهره برداری قرار بگیرد.

کامپوزیت های پایه مس تقویت شده با ذرات اکسید کروم به سبب هدایت الکتریکی و گرمایی مناسب و استحکام در دمای بالا، ماده مناسب برای کنتاکت های الکتریکی است. در این پژوهش، این کامپوزیت ها به روش آلیاژسازی مکانیکی و اکسیداسیون داخلی تهیه شده است. به منظور تخمین زمان و نسبت گلوله به پودر بهینه در آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودرهای مس و کروم و اطمینان از اکسیداسیون داخلی کروم پس از زینتر، آنالیز الگوی پراش پرتو X نمونه های پودری و بررسی مورفولوژی ذرات با میکروسکوپ الکترونی، به کار گرفته شد. با توجه به نتایج، خواص فیزیکی کامپوزیت مانند چگالی و مقاومت الکتریکی ویژه پس از اکسیداسیون داخلی، نسبت به محلول جامد مس- کروم تغییر می کند. بر اساس تست سایش پین بر روی دیسک با افزایش مسافت لغزش، کاهش حجم نمونه افزایش می یابد و از تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطوح سایش برمی آید که مکانیزم های غالب سایش، سایا، تورقی و اکسیداسیونی است.

در این تحقیق، یک فرآیند سه مرحله ای شامل آسیابکاری اسپکس، احیا هیدروژنی و تفجوشی برای سنتز نانوکامپوزیت W-15wt%Cu استفاده شد. پودرهای اکسید تنگستن و مس تحت محیط اسید استئاریک/ هوا برای زمان های 1، 2 و 3 ساعت آسیابکاری شدند. سپس احیا هیدروژنی در دماهای 650، 700 و 750 درجه سانتی گراد برای زمان های 15 تا 90 دقیقه و تفجوشی در دماهای 1100، 1150، 1200 و 1250 درجه ‪سانتی گراد به مدت 60 دقیقه انجام شد. مورفولوژی و اندازه ذرات محصولات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، تفرق اشعه ایکس و تعیین توزیع اندازه نانو ذرات مورد بررسی دقیق قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دادند که اندازه میانگین ذرات همگن نمونه های آسیاب کاری شده تحت محیط اسید استئاریک در حدود 63 نانو متر بود. اندازه میانگین ذرات و خوشه های نمونه های احیا شده تحت هیدروژن در دمای 700 درجه سانتی گراد برای زمان های نمونه 90 دقیقه به ترتیب براب 72.9 و 445 نانومتر بودند. نتایج نشان می دهند که وقتی تفجوشی در دمای 1200 درجه سانتی گراد برای 60 دقیقه انجا م می شود، نانو کامپوزیت تنگستن- مس با ساختار همگن با چگالی برابر 16.1 گرم بر سانتی متر مکعب به دست می آید.

در این مقاله نحوه اعمال پوشش کروم سیاه از بهینه حمام آبکاری کروم بر روی لوله های فولادی مورد استفاده در نیروگاه های خورشیدی بررسی گردید. کروم سیاه یکی از انواع پوشش های انتخاب کننده، بوده که معمولا در نیروگاه های خورشیدی از آن استفاده می شود. اصولا جذب به لایه سیاه و نشر حرارتی به زیر لایه پوشش مربوط می شود و برای اینکه زیر لایه بتواند خواص نوری خود را بروز دهد و باعث کاهش مقدار نشر حرارتی شود، ضخامت لایه جاذب بسیار مهم می باشد. از طرفی مس به دلیل رسانایی بالا و سطح صاف و صیقلی که دارد، دارای کمترین میزان نشر حرارتی می باشد که به همین دلیل در این تحقیق مس به عنوان زیر لایه انتخاب گردید. نتایج نشان داد که آبکاری الکتریکی مس بر روی فولاد از طریق حمام اسیدی مس علی رغم گزارش ها امکان پذیر می باشد. جهت پوشش دهی مس بر روی لوله های فولادی، محلول اسیدی مس در غلظت های مختلف از سولفات مس تهیه شد و عملیات پوشش دهی در دمای اتاق و در زمان های مختلف صورت گرفت تا بهترین پوشش با حداقل میزان سولفات مس شناسایی گردد. سپس بر روی مس، کروم سیاه پوشش داده شد. عملیات پوشش دهی کروم سیاه نیز در دماها و زمان های مختلف و در pH طبیعی حمام انجام شد تا هیچگونه نیازی به کنترل و تنظیم pH حمام نباشد. در انتها چسبندگی و یکنواختی پوشش ها توسط استانداردهای مربوطه و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت.

در این تحقیق اثر تشکیل سیلیکون نیترید (Si3N4) بر روی تغییرات ریزساختاری بدنه های کوردیریتی با اتصال نیتریدی با استفاده از نانوذرات سیلیکون مورد بررسی قرار گرفته است. پودر سیلیکون به روش مکانیکی در آسیاب سیاره ای پر انرژی تحت اتمسفر آرگون آسیاب شد و سپس مخلوط های متفاوتی از پودر نانوسیلیکون و کوردیریت سنتز شده آماده و در دماهای مختلف در کوره لوله ای تحت اتمسفر نیتروژن به منظور تشکیل باند نیتریدی در زمینه کوردیریت، تفجوشی شدند. نتایج حاصله نشان می دهند که با استفاده از نانوذرات سیلیکون مقدار تشکیل باند نیتریدی افزایش یافته که این موضوع به دلیل کاهش درجه حرارت تشکیل فاز نیتریدی قبل از تشکیل فاز مذاب کوردیریت می باشد. همچنین نتایج نشان داد که با استفاده از نانوذرات سیلیکون و بدون افزودنی، امکان دستیابی به بدنه متخلخل با شوک پذیری مناسب وجود دارد.

به کارگیری فولادها در کاربردهای صنعتی مستلزم انتخاب صحیح پارامترهای عملیات حرارتی است. در فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی فرآیند حل شدن کاربیدها در حین گرمایش مداوم و رسوب آن ها در حین سرد شدن پیوسته، نقش عمده ای در خواص آن ها ایفا می کند. در این تحقیق توسط تکنیک دیلاتومتری سیکل های حرارتی در دماها و سرعت های سرد کردن مختلف بر روی فولاد AISI 420 اعمال شد. نتایج دیلاتومتری همراه با بررسی های میکروسکوپی نشان داد که ریزتر بودن اندازه دانه های آستنیت و غلظت بالای عناصر آلیاژی در آستنیت به ترتیب قبل و بعد از حل شدن کاربیدها عواملی هستند که باعث تغییرات دمای شروع مارتنزیت (Ms) در دماهای مختلف آستنیته کردن می شوند. به علاوه رسوب کاربیدها در حین سرمایش مداوم از فاز آستنیت با افزایش دمای آستنیته و نرخ سرمایش کاهش می یابد.

در تحقیق حاضر ریزساختار و خواص کششی فولاد ماراجینگFe-Ni-Mn-Mo-Ti  حاوی 6 درصد وزنی کروم طی فرآیند نورد سرد و عملیات حرارتی پس از آن (آنیل محلولی و پیرسازی) مورد بررسی قرار گرفته است. از میکروسکوپ های نوری، الکترونی روبشی، الگوی پراش اشعه ایکس، آزمایش کشش و سختی سنجی برای مطالعه ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که انجام عملیات حرارتی آنیل محلولی در نمونه نورد سرد شده، سبب تشکیل رسوبات فاز ثانوی لاوه از نوع Fe2(Mo,Ti) در زمینه مارتنزیتی می گردد. ریزساختار آنیل محلولی حاوی کسر حجمی بالایی از آستنیت باقیمانده می باشد. آستنیت باقیمانده از نظر مکانیکی ناپایدار بوده و حین بارگذاری کششی به مارتنزیت استحاله می یابد و به ازدیاد طول نسبی آلیاژ کمک می کند. استحکام کششی این فولاد در شرایط پیر سخت شده در حدود 900 Mpa و درصد ازدیاد طول نسبی آن 30 درصد می باشد که بیشتر آن به صورت تغییر شکل یکنواخت قبل از گلویی می باشد.