فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1398 | دوره:13 | شماره:2 (پیاپی 49) |تعداد مقالات:9

هدف از این پژوهش بررسی رفتار شکست و پدیده ی تبدیل نرمی به تردی در یک شیشه فلز حجمی آلیاژ پایه ی زیرکونیم است. همچنین به-طور خاص ارتباط بین مورفولوژی های سطح شکست و چقرمگی و انعطاف پذیری بررسی شده است. به همین منظور با استفاده از فرآیند ذوب قوسی و ریخته گری مکشی در خلأ، آلیاژ آمورف تولید و در نرخ mm/min 2/0 و دماهای 77 و 298 کلوین تحت آزمون خمش سه-نقطه ای قرار گرفت. سطوح شکست به کمک SEM مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفتند و با استفاده از مدل ناپایداری انحنای جریان، ضمن تعیین چقرمگی آلیاژ مورد مطالعه از طریق محاسبه ی اندازه ی مورفولوژی سطح شکست، ساز و کار شکست ترد و نرم بررسی شد. در ادامه، شرایط و دلایل تشکیل مورفولوژی های مختلف در این دو حالت به صورت کمّی تعیین گردید. نتایج نشان می دهد که آلیاژ پایه ی زیرکونیم علی رغم نرم بودن در دمای اتاق، در دماهای بسیار پایین (77 کلوین) به شدت ترد و بیان گر رفتار تبدیل نرمی به تردی است. تحت این شرایط میزان متوسط چقرمگی شکست از حدود MPa. m1/2 16 در دمای اتاق به حدود MPa. m1/2 5/3 در دمای 77 کلوین کاهش یافت. همچنین با کمک مدل ناپایداری انحنای جریان و اطلاعات سطح شکست، طول موج اعوجاج بحرانی (λ c) برای این آلیاژ nm 127 محاسبه شد. درصورتی که طول موج اعوجاج اولیه (λ I) کمتر از این مقدار بحرانی باشد، مشخصه ی سطح شکست به صورت نانو شیارهای موازی و متناوب خواهد بود. در صورتی که λ I بزرگتر از مقدار بحرانی باشد شرایط برای تشکیل طرح دیمپل و طرح رگه ای فراهم خواهد شد.

این مقاله قابلیت کاربرد فوم نیکل-اکسید نیکل را به عنوان جمع کننده ی جریان برای ابرخازن بررسی می کند. فوم Ni-NiO با یک روش ساده ی آلیاژ زدایی (واکنش جابجایی گالوانیک) ایجاد شد که در طی آن مس از فوم Ni-Cu زدوده شد و در طی عملیات حرارتی فوم Ni-NiO حاصل شد. مشخصه یابی کامل شامل مشخصه یابی های آنالیزی، ساختاری، شیمیایی و الکتروشیمیایی برای فوم مورد نظر انجام می شود. این مشخصه یابی ها با استفاده از XRD، SEM، امپدانس الکتروشیمیایی و تست شارژ و دشارژ انجام می شود. نتایج XRD حضور فازهای نیکل و اکسید نیکل را تایید می کند. همچنین در تست SEM وجود تخلخل های در گستره ی میکرو و دندریت های در گستره ی نانو مشاهده شد. فوم حاصله در محلول KOH M1، ظرفیت خازنی F/g 924 در دانسیته جریان A/g 1 را دارا بود. علاوه بر این سیکل پذیری این الکترود نیز مناسب بود، به طوری که بعد از 3000 سیکل در دانسیته جریان A/g20، 8/81% ظرفیت خود را حفظ کرده است. الکترود فوم ایجاد شده می تواند به عنوان بستر جریان برای رسوب نشانی لایه های بعدی مورد استفاده قرار بگیرد و کاندیدایی برای استفاده در ابرخازن باشد.

نانو ذرات مورد استفاده در مواد مرکب زمینه فلزی دارای انواع مختلف و خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی متفاوتی می باشند که باعث بهبود سختی، مقاومت مکانیکی، سایش و خواص دمایی می شوند و قابلیت های ماشینکاری مواد را تغییر می دهند. در این تحقیق به بررسی پارامترهای ماشینکاری تخلیه الکتریکی ماده مرکب الومینیوم تقویت شده با نانوذرات اکسید تیتانیوم پرداخته می شود. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر شدت جریان، ولتاژ، زمان روشنی و خاموشی پالس و نانو ذرات اکسید تیتانیوم بر نرخ براده برداری، سایش ابزار و زبری سطح می باشد. از نفت سفید به عنوان دی الکتریک و الکترود مسی به عنوان ابزار و تجزیه و تحلیل واریانس برای اعتبار سنجی آزمایشگاهی استفاده می شود. نتایج نشان داد نانو ذرات سرامیکی اکسید تیتانیوم با توجه به ایتکه غیر هادی هستند تاثیر زیادی بر پارامترهای ماشینکاری ندارند و حین فرایند ماشینکاری تخلیه الکتریکی ذوب نمی شوند و شدت جریان و زمان روشنی بیشترین تاثیر بر نرخ براده برداری، سایش ابزار و زبری سطح دارند. با افزایش شدت جریان و زمان روشنی پالس سایش ابزار و زبری سطح زیاد شده و با افزایش زمان خاموشی پالس سایش ابزار کم می شود. به طور متوسط نرخ سایش الکترود ابزار در آلومینیوم 2024 تقویت شده با نانو ذرات اکسید تیتانیوم 5 درصد به میزان 46/3 درصد معادل 346/0گرم بیشتر از نمونه آلومینیوم 2024 از نظر وزنی است.

به منظور بررسی فرآیندهای ترمیم دینامیکی و استاتیکی آلیاژ SP-700، در این تحقیق آزمایش پیچش گرم پیوسته و منقطع در دماهای 850 و º C1000 با کرنش ها و زمان های بین پاسی مختلف انجام شد. مکانیزم غالب تغییرشکل در دمای º C1000، تبلورمجدد دینامیکی (DRX) است. درحالیکه در دمای º C850، تضرس و درهم تنیدگی مرزدانه ها مشاهده شد. با این وجود ریزساختار نمونه پیچش گرم در دمای º C850 حاوی دانه های ریز (10-3 میکرون) بوده که بیانگر وقوع تبلورمجدد دینامیکی است. دانه های تبلورمجدد یافته در اطراف مرزدانه ها و نقاط سه گانه از طریق مکانیزم تحدب تشکیل شده اند. با افزایش کرنش پاس اول (5/0ε =) در دمای º C1000، بدلیل افزایش نیرو محرکه جوانه زنی و رشد دانه های جدید، سینتیک فرآیند ترمیم استاتیکی نیز افزایش می یابد. اما در کرنش های حالت پایدار (1ε =) بدلیل وقوع تبلورمجدد دینامیکی کامل حین تغییرشکل، نیرو محرکه و در نتیجه سینتیک فرآیند ترمیم استاتیکی کمتر است. در واقع، در دمای º C850 علاوه بر ترمیم استاتیکی، وقوع استحاله فازی α به β نیز در کسر نرم شدگی تاثیر دارد.

مخلوط هایی از اکسیدنیکل-کربن فعال (99%کربن) با نسبت استوکیومتری تهیه و در یک آسیای سیاره ای در زمانهای گوناگون آسیا شدند. مخلوطی از نمونه بدون فرآیندآسیاکاری نیز تهیه شد. آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) در اتمسفر آرگن برای نمونه های بدون آسیاکاری و آسیاکاری انجام شد و باقی مانده های جامد واکنش احیا توسط دستگاه XRD آنالیز شدند. نتایج آزمونهای TGA نشان داد واکنش احیا کربوترمیک اکسیدنیکل در مخلوط های بدون آسیاکاری و یک ساعت آسیاکاری به ترتیب از دمای حدود 800 و 720 درجه سانتیگراد آغاز می شود اما در نمونه 25 ساعت آسیاکاری، این دما به حدود 430 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. افزایش مقدار کربن بیشتر از مقدار استوکیومتری تغییری در سینتیک و مسیر احیا ایجاد نکرد. محاسبات ترمودنیامیکی نیز برای سیستم اکسیدنیکل-کربن با استفاده از نرم افزار HSC انجام شد. نتایج آزمونهای تجربی و محاسبات ترمودینامیکی نشان دهنده نقش موثر واکنش بودوارد در واکنش احیاکربوترمیک اکسیدنیکل بود. نتایج نشان داد تشکیل گازمنوکسیدکرین (CO) و افزایش مقدار آن منجر به تغییر مکانیزم احیا به حالت جامد-گاز می شود و این مورد تاثیر بسیار زیادی در افزایش سرعت احیا دارد. ریز شدن اندازه کریستالیت های (ذرات) اکسیدنیکل در نمونه های آسیاشده علاوه بر این که در کاهش دمای احیا کربوترمیک اثر داشت، منجر به کاهش اندازه ذرات محصول احیا (نیکل فلزی) شد. بنابراین با انجام عملیات فعال سازی مکانیکی مخلوط اکسیدنیکل-کربن، می توان به محصول نیکل فلزی با اندازه ذرات کمتر از میکرون و حتی در حد نانومتری در واکنش احیاکربوترمیک اکسیدنیکل رسید.

در این مطالعه، به تولید نانو ذرات فریت مس منگنز دوپه شده با کادمیم و بررسی حساسیت آنها پرداخته شده است. روش به کار رفته برای ساخت نانو حساسه روش همرسوبی است که برای این ترکیب روش جدیدی است. برای بررسی ساختار این نانو حساسه از آزمایشاتی نظیر پراش پرتو ایکس (XRD)که تک فاز بودن ترکیب و نانو بودن آن را نشان می دهد؛ وآزمایش میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)که اندازه نانو ذرات را مشخص کرده (کمتر از 50 نانومتر) و همین طور یکنواختی آن ها را نمایش می دهد، استفاده شده است. برای آزمون حساسیت پذیری این نانو حساسه از یک دستگاه آزمایشگاهی با قابلیت کنترل دما بهره برده شد که مجهز به یک گرم کن حساسه با کنترل دما بوده و حساسه روی آن قرار می گیرد و یک محفظه برای تزریق گونه های مورد آزمایش، و یک برد الکترونیکی رابط که اطلاعات نانوحساسه را به سیستم رایانه انتقال و توسط نرم افزار مربوطه مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. در مورد این نانو حساسه که باگاز متان موردآزمایش قرار گرفت؛ حساسیت پذیری دما مناسب برای پاسخ این نانو حساسه 300 درجه سانتیگراد بود.

در این مقاله، خواص حسگری نانوهیبرید SnO2-PdPt نسبت به گاز متان و تاثیر افزوده شدن اکسید گرافن کاهش یافته بر بهبود خواص حسگری این نانوحسگر، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا به روش هیدروترمال SnO2 سنتز شد و سپس با کاتالیستهای Pd، Pt و PdPt هیبرید شد. برای بررسی اثر اکسید گرافن کاهش یافته بر بهبود خواص حسگری، به جای SnO2 از SnO2-rGO سنتز شده به روش هیدروترمال درجا، استفاده شد. نتایج نشان دادند که نانوحسگر هیبریدی با آلیاژ دوفلزی نسبت به ساختارهای هیبریدی تک فلزی، پاسخ بالاتری در دمای پایین تر دارد و از طرف دیگر، اضافه شدن اکسید گرافن کاهش یافته، سبب کاهش دمای بهینه حسگری SnO2-PdPt و افزایش میزان پاسخ آن نسبت به متان شد. نانوحسگر SnO2-PdPt در دمای oC 200، به ppm1000 متان به میزان 52. 22% پاسخ داد. زمان پاسخ و بازیابی آن به ترتیب 94 ثانیه و 3. 5 دقیقه است، در حالیکه نانوحسگر SnO2-rGO-PdPt، به این مقدار از متان در دمای oC 150، 69. 5% پاسخ با زمان پاسخ و بازیابی 50 ثانیه و 4. 5 دقیقه نشان داد.

در این پژوهش، پوشش های خودگداز NiCrBSi به روش پاشش پلاسمایی ایجاد شدند. تأثیر هم زمان دما و زمان عملیات حرارتی گداخت بر ریزساختار، زبری سطح، ریزسختی و همچنین عملکرد سایشی این پوشش ها ارزیابی شد. فرآیند گداخت در دماهای 1000، 1050 و ˚ C1100 و به مدت 5، 15 و 25 دقیقه انجام شد. برای بررسی ریزساختار و مورفولوژی پوشش ها، تعیین ترکیب فازی آن ها و نیز مشاهده ی رد سایش از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش سنجی پرتوی ایکس استفاده شد. عملکرد سایشی پوشش های گداخت شده توسط آزمون پین روی دیسک مطالعه شد. با توجه به نتایج این پژوهش، فرآیند گداخت باعث کاهش ضخامت، تخلخل و زبری سطح پوشش، حذف مرز بین اسپلت ها، افزایش ریزسختی، ایجاد یک پیوند متالورژیکی بین پوشش و زیرلایه و تشکیل رسوبات سخت کاربیدی و بورایدی (Cr7C3 و CrB) شد. همچنین تجاوز از پارامترهای بهینه ی فرآیند گداخت باعث ایجاد پدیده ی گداخت بیش از حد و در نتیجه افت خواص پوشش شد. مشخص شد که دمای ˚ C1000 و زمان پنج دقیقه، پارامترهای بهینه ی گداخت در این تحقیق هستند؛ زیرا کمترین تخلخل، بیشترین ریزسختی و نیز بهترین عملکرد سایشی در نمونه ی گداخت شده در در این پارامترها به-دست آمد. مکانیسم سایشی غالب در این نمونه سایش خراشان بود.

پایداری حرارتی شیشه های فلزی حجمی (BMGs) Zr56Co28Al16، Zr56Co24Ag4Al16 و Zr56Co22Cu6Al16 به وسیله گرماسنجی تفاضلی روبشی (DSC) در چهار نرخ گرمایش متغیر K/min10، 20، 30 و 40 ارزیابی شد. تغییر پارامترهای انرژی فعال سازی موثر، انرژی فعال-سازی موضعی، حساسیت دماهای مشخصه به نرخ گرمایش با افزودن عناصر نقره و مس به آلیاژ پایه به همراه آنالیز فازی و ساختاری آنها بررسی شد. تحولات ساختاری و فازی نمونه ها توسط آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مطالعه شد. انرژی فعال سازی دماهای مشخصه با مدل کیسینجر و اوزاوا و همچنین وابستگی دماهای مشخصه به تغییرات نرخ گرمایش به کمک قانون تجربی لاسوکا اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که انرژی فعال سازی دماهای انتقال شیشه، جوانه زنی مرحله اول و دوم تبلور در آلیاژ حاوی نقره به ترتیب با kJ/mol 402، 336 و 395 نسبت به آلیاژهای دیگر بیشتر و وابستگی دماهای مشخصه به نرخ گرمایش کمتر است. افزایش پایداری حرارتی آلیاژ آمورف حاوی نقره به دلیل شکل گیری ساختار با چینش فشرده است که حاصل خوشه های مستحکم با نظم کوتاه برد بیست وجهی (ISRO) در داخل ساختار است.