فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1397 | دوره:12 | شماره:3 (پیاپی 46) |تعداد مقالات:14

در این پژوهش از سامانه های پوششی آستر پایه آلکیدی، آستر اپوکسی غنی از روی، آستر پلی آمید، رویه پلی اورتان، رویه اپوکسی، رویه آلکیدی، آسترآلکیدی-رویه آلکیدی و آستر اپوکسی پلی آمید-رویه آلکیدی جهت بررسی تاثیر پوشش دهی سطح آرماتور، در مقایسه با سایر روش های حفاظت از بتن مسلح استفاده گردید. جهت ارزیابی خواص بتن و لایه های ایجاد شده از آزمون های استحکام فشاری و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در کنار آزمون pull off استفاده شد. نتایج نشان می دهد روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی به عنوان روشی غیر مخرب و دقیق می تواند نقش بسزایی در تحلیل تعداد لایه ها و پیش بینی مقاومت به خوردگی بتن مسلح ایفا نماید. همچنین در محیط های خورنده، سامانه ی پوشش دهی دو جزئی ایزوسیانات-آکلیریک تحت عنوان پلی اورتان با مقاومت کلGΩ . cm2 3/7، به عنوان بهینه ترین سامانه ی پوششی جهت حفاظت از آرماتور قرار گرفته در بتن عمل می نماید.

در این تحقیق تاثیر هافنیوم بر اکسیداسیون و هدایت الکتریکی سوپر آلیاژ پایه نیکل درC o1000 و 75 ساعت بررسی شده است. اکسیداسیون با بررسی ریز ساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه گیری وزن و خواص الکتریکی با اندازه گیری مقاومت ویژه سطحی تحلیل شد. نتایج نشان می دهد نمونه با 0. 4 Wt. % هافنیوم کمترین افزایش وزن را دارد. خاصیت عناصر فعال همانند هافنیوم در افزایش چسبندگی و تشکیل لایه آلومینا پیوسته و بدون تخلخل، سبب کم شدن آلومینیوم مورد نیاز جهت تشکیل لایه پیوسته می شود. بررسی میکروسکوپی نشان می دهد با وجود هافنیوم تمایل به لایه Al2O3 با ضخامت کمتر بیشتر شده، به طوری که در0. 4 Wt. % تنها لایه پیوسته و با ضخامت کم ایجاد شده است، ولی در مقادیر کمتر هافنیوم علاوه بر تشکیل Al2O3 داخلی و غیر پیوسته، لایه اکسیدی اسپینل با ضخامت بالاتر شکل گرفته است. بدون هافنیوم نیز لایه Cr2O3 متخلخل خارجی و لایه اکسیدی داخلی آلومینا ضخیم تشکیل شده است. بهبود مقاومت اکسیداسیون به دلیل انتقال اکسایش داخلی به خارجی آلومینیوم و تشکیل لایه محافظ Al2O3 پیوسته درسطح می باشد. چسبندگی لایه اکسیدی تحت تاثیر قفل مکانیکی در فصل مشترک آلیاژ/ لایه ناشی از تشکیل میخ در طی اکسایش است. دلیل بالاتر بودن مقاومت الکتریکی نمونه حاوی مقادیر کمتر و بدون هافنیوم، نفوذ اکسیژن و تشکیل لایه اکسیدی ضخیم آلومینا، کرومیاو اسپینل می باشد. با توجه به ضخامت کمتر و پیوسته آلومینا به عنوان تنها لایه اکسیدی تشکیل شده در حضور 0. 4 Wt. % مقاومت الکتریکی نسبت به سایر نمونه ها کمتر می باشد.

هدف از انجام این تحقیق ساخت داربست مهندسی بافت استخوان برپایه پلی کاپرولاکتون عامل دار و پلی اتیلن گلایکول دی آکریلات در حضور ذرات هیدروکسی آپاتیت و بررسی خصوصیات مکانیکی و بیولوژیکی داربست حاصل است. در مرحله اول، پلی کاپرولاکتون دی ال (PCL diol) از طریق واکنش با آکریلیک اسید کلراید، آکریلاته شد و آکریلاته شدن آن با استفاده از طیف نگاری مادون قرمز (FTIR) تأیید شد. سپس داربست ها از طریق برقراری اتصال عرضی رادیکالی بین پلی کاپرولاکتون دی آکریلات و پلی اتیلن گلایکول دی آکریلات درحضور ذرات هیدروکسی آپاتیت و خروج ذرات کلرید سدیم به عنوان تخلخل زا ساخته شد. نمونه های تهیه شده با استفاده از روش هایی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف نگاری مادون قرمز (FTIR) و آنالیز حرارتی مکانیکی دینامیکی (DMTA) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت پلی اتیلن گلایکول دی آکریلات (PEGDA) به پلی کاپرولاکتون دی آکریلات (PCLDA) در شبکه پلیمری، پیک منحنی فاکتور اتلافی (Tan δ ) افزایش و مدول فشاری کاهش یافت. به علاوه، با افزودن ذرات هیدروکسی آپاتیت به شبکه های پلیمری PCLDA/PEGDA پیک منحنی Tan δ کاهش و مدول فشاری افزایش یافت. به منظور بررسی سمیت یا عدم سمیت داربست ها از آزمون تماس مستقیم، بررسی سلول های چسبیده شده بر روی داربست و رنگ آمیزی سلولی استفاده شد. نتایج آزمون های بیولوژیکی سمیت سازگار بودن داربست های PCLDA/PEGDA/HA را نشان داد. همچنین سلول های فیبروبلاست و استئوبلاست به خوبی بر روی سطح داربست و دیواره تخلخل های آن چسبیده و گسترده شده اند. نتایج نشان داد داربست های PCLDA/PEGDA/HA پناسیل استفاده در مهندسی بافت استخوان را دارند.

در پژوهش حاضر خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم 6061 فوق ریزدانه پس از سیکل های مختلف فرایند نورد تجمعی به صورت کمّی مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت نیل به این هدف، مدل سازی استحکام تسلیم نمونه ها بر مبنای پارامترهای ریزساختاری مستخرج از الگوهای پراش پرتو ایکس و تصاویر میکروسکوپی و استفاده از روابط ریاضی مربوطه برای محاسبه مکانیزم های استحکام دهی صورت پذیرفت. ریزساختار نمونه ها پس از سیکل های مختلف نورد تجمعی توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری و خواص مکانیکی آنها با آزمون کشش تک محوری بررسی شدند. چگالی نابجایی های ذخیره شده در نمونه ها از الگوهای پراش پرتو ایکس مربوطه با استفاده از رابطه معروف ویلیامسون-هال تعیین گردید. مطالعات ریزساختاری نمایانگر تشکیل تدریجی ساختار فوق ریزدانه همراه با حضور اندک رسوبات برش ناپذیر با افزایش تعداد سیکل ها بود. نتایج بررسی تجربی خواص مکانیکی نشان داد که استحکام تسلیم آلیاژ پس از سیکل های مختلف نورد تجمعی افزایش پیدا کرد تا پس از سیکل سوم به MPa 278 رسید. مکانیزم استحکام دهی ناشی از مرزهای دانه با افزایش استحکام حدود MPa 95 بیشترین سهم را در افزایش استحکام تسلیم پس از سیکل اول داشت و نقش مثبت آن با افزایش تعداد سیکل های نورد افزایش پیدا کرد. همچنین، استحکام تسلیم تجربی تعیین شده توسط آزمون کشش در توافق خوبی با استحکام تسلیم تئوری محاسبه شده از مکانیزم های استحکام دهی بود.

در این پژوهش دو فولاد میکروآلیاژی X65 و X70 مورد استفاده در خطوط انتقال نفت و گاز که از فرآیند نورد گرم همراه با سرد کردن سریع تولید شده اند، مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا تحلیل چرخه های حرارتی منطقه متاثر حرارتی، بر مبنای شرایط عملی جوشکاری زیرپودری چهار سیمه صورت گرفت. برای شبیه سازی چرخه های حرارتی منطقه متاثر حرارتی جوشکاری از دستگاه دیلاتومتری استفاده شد. با اعمال چرخه های حرارتی گرم و سرد کردن تا دماهای قله 950، 1150 و ° C1350، رفتار دگرگونی و ساختار میکروسکوپی مورد مطالعه قرار گرفت. با تحلیل نتایج دیلاتومتری، دیاگرام گرم کردن، رشد دانه آستنیت و سینتیک تشکیل آستنیت بررسی شد. مدل سازی تشکیل آستنیت با استفاده از معادله کلاسیک Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) صورت گرفت. مشاهده شد که پارامتر n وابستگی زیادی به دما ندارد؛ در حالی که پارامتر k به شدت به دما، مقدار دگرگونی و اندازه دانه آستنیت وابسته است.

در دهه ی اخیر سیستم های جذبی به خصوص سیستم های شامل کربن فعال از توجه بسیاری در فرایندهای تصفیه و جداسازی در مقیاس صنعتی برخوردار شده است. کربن فعال ماده ای متخلخل است که با روش های ویژه ای برای مصارف خاص تولید می شود. خواص ویژه ی کربن فعال از جمله، سطح ویژه بالا، ساختار متخلخل، ظرفیت جذب بالا و واکنش پذیری بالای سطح موجب شده است که از آن در مراکز صنعتی به عنوان جاذب استفاده شود. در این پژوهش به تولید کربن فعال از هسته ی زیتون به روش فعال سازی شیمیایی با فسفریک اسید و بدون استفاده از محیط خنثی و همچنین بررسی عوامل موثر (غلظت اسید و دمای فعال سازی) بر خواص کربن فعال به ویژه مساحت سطح ویژه ی آن برای یافتن نقطه ی بهینه پرداخته و از روشهای پراش اشعه ایکس، SEM و BET برای مشخصه یابی محصول بدست آمده بهره برده شد. طبق نتایج بدست آمده، مشخص شد که برای تهیه کربن فعال از هسته ی زیتون حضور گازهای آرگون و نیتروژن الزامی نیست و می توان کربن فعال را با سطح ویژه مناسب در محیطی غیر خنثی نیز تولید کرد. همچنین مشخص شد که در میان عوامل تاثیر گذار بر روی خواص کربن فعال (از جمله مساحت سطح ویژه)، غلظت محلول آغشته سازی بیش ترین تاثیر را داشته است. شرایط بهینه برای رسیدن به کربن فعالی با بیش ترین مقدار سطح ویژه (m2/g 94/1194) عبارت است از: محلول اسیدی آغشته سازی با غلظت 85% وزنی و دمای عملیات حرارتی ° C500.

در این تحقیق، نانوکامپوزیت ZrB2-SiC به روش زینتر بدون فشار تولید گردید که در ترکیب اولیه کامپوزیت از 20 درصد حجمی SiC نانو استفاده شد. به منظور ساخت نمونه ها، پودر ZrB2 و پودرهای SiC نانو و میکرون در درصدهای حجمی مختلف در آسیاب سیاره ای آسیاب شده و مخلوط پودری گرانوله شده پس از پرس گرم اولیه در دمای oC80و فشار MPa100 تحت فرآیند پرس ایزواستاتیک سرد (CIP) قرار گرفت. در نهایت عملیات زینتر در دمای 2150 درجه سانتیگراد انجام شد. برای مقایسه ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف سنج EDS، آنالیز XRD، تست سختی و تافنس شکست استفاده شد. دانسیته نسبی نمونه ها نیز به روش ارشمیدس محاسبه گردید. نتایج حاصل شده از تمامی نمونه ها در ترکیبات مختلف نشان می دهند که با تغییر درصد حجمی SiC نانو از 20 درصد حجمی به 15 درصد و 5 درصد میکرون، افزایش در دانسیته تا 1/95 درصد رخ می دهد. با بررسی ریز ساختاری و اندازه گیری خواص مکانیکی نمونه ها بیشترین سختی و تافنس شکست نیز، در ترکیب دارای به ترتیب 15 و 5 درصد حجمی SiC نانو و میکرون و با مقادیر Gpa9/15 و Mpa. m1/29/4 مشاهده شد.

فوم های فلزی دسته ای از مواد نوین هستند که با توجه به وجود تخلخل در ساختار، خواص منحصر به فردی مانند نسبت سطح به حجم بالا، قابلیت جذب انرژی بالا و نسبت استحکام به وزن بالایی دارند. از میان فوم های فلزی، فوم های نیکلی یکی از پرکاربردترین مواد در ساخت انواع کاتالیست ها، فیلترها و صداخفه کن ها در صنایع مختلف هستند. در این تحقیق فوم نیکلی تخلخل باز به روش رسوب دهی الکتروشیمیایی بر روی زیر لایه ی پلیمری تولید شد. فوم های تولید شده به منظور حذف فوم پلی اورتانِ زیر لایه و افزایش داکتیلیتی تحت عملیات حرارتی تفجوشی در محیط خنثی، در دو دمای ℃ 600 و ℃ 1000 قرار گرفتند. بررسی ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی و همچنین آنالیز EDS نمونه ها پس از تفجوشی بیانگر نفوذ اتم های کربن در دمای ℃ 600 و اکسیداسیون نمونه ها در دمای ℃ 1000 است. نتایج آزمون فشار نشان دادند که عملیات تفجوشی موجب داکتیل شدن فوم های نیکلی می شود. فرایند داکتیل شدن همراه با کاهش استحکام مسطح از MPa 79/4 به 6/3 و 65/1 بترتیب برای تفجوشی در دمای ℃ 600 و ℃ 1000 است. نتایج بدست آمده، نشان دادند که علی رغم عدم تاثیر عملیات حرارتی بر کرنش چگالش فوم نیکلی، قابلیت جذب انرژی آن ها نیز از MJ/cm2 51/1 به 21/1 و 55/0 بترتیب برای تفجوشی در دمای ℃ 600 و ℃ 1000 کاهش می یابد.

هدف از انجام این تحقیق، ساخت فیلم های نانوکامپوزیتی بر پایه پلی ال-لاکتیک اسید حاوی نانولوله های کربنی جهت استفاده در ترمیم ضایعات عصب است. برای ساخت فیلم های نانوکامپوزیتی از روش تبخیر حلال و برای دستیابی به پخش مطلوب نانولوله کربنی در زمینه نیز از امواج فرا صوتی و عمل هپارینه کردن نانولوله ها استفاده شد. اثر پارامترهای مختلف: نوع و درصد نانولوله کربنی، روی مورفولوژی فیلم ها با استفاده از میکروسکوپی الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. چگونگی پخش و توزیع نانولوله های کربنی در زمینه با استفاده از میکروسکوپی الکترونی عبوری بررسی شد. برای بررسی میزان آب دوستی فیلم ها از اندازه گیری زاویه تماس با آب و برای اندازه گیری بارسطحی از آزمون زتا پتانسیل استفاده شد. مطالعات درون تنی نیز به مدت دو هفته با استفاده از کشت سلول های 19 P موشی و تمایز آنها به سلول های عصبی بر روی فیلم ها انجام شد و با استفاده از میکروسکوپی الکترونی روبشی و آزمون ایمونوفلوئورسانس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مطالعات مربوط به فیلم ها حاکی از خواص مطلوب فیلم های حاوی نانولوله کربنی هپارینه شده جهت استفاده درترمیم بافت عصب و قابلیت این فیلم ها برای تمایز و رشد سلول های عصبی می باشد.

در این مطالعه، خواص ریزساختاری و سختی جوش اصطکاکی اغتشاشی فولاد کم آلیاژ استحکام بالای API-X70 در حضور ذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2) مطالعه شده است. در این راستا، مخلوط همگنی از پودر TiO2 و پودر فولاد X70 به درزجوش اضافه شده و جوشکاری اعمال شده است. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی روی فولاد X70 در دو حالت حاوی ذرات و بدون ذرات TiO2 انجام شده است. جهت بررسی های ریزساختاری از میکروسکوپ نوری و اندازه گیری سختی از ابزار سختی سنجی ویکرز استفاده شده است. نتایج نشان داده است که در نمونه ی حاوی ذرات TiO2، سختی نواحی مختلف فلزجوش وابستگی شدیدی به ریزساختاردارد؛ ریزساختار نیز تحت تأثیر گرمای ورودی و عملیات اغتشاشی است. قابل ذکر است که ذرات پودر TiO2 در منطقه ی اغتشاشی بصورت همگن توزیع یافته و ریزساختار و سختی را تغییر داده اند. به طورخاص، ریزساختار از حالت غالب فریت سوزنی با سختی حدود 300HV در نزدیکی سطح نمونه به فریت چندوجهی (PF) با سختی 180HV در نزدیکی ریشه ی جوش تبدیل شده است.

در این تحقیق، پوشش دهی ذرات فوتوکاتالیستی تیتانیا بر روی کامپوزیت مغناطیسی SrFe12O19/SiO2 با موفقیت به روش سل-ژل انجام پذیرفت. بدین منظور، ابتدا ذرات هگزا فریت استرانسیم به عنوان هسته مغناطیسی سخت در این کامپوزیت، به روش هم رسوبی با استفاده از نسبت های مولی Fe3+/Sr2+، 11 و 12 و سپس انجام کلسیناسیون در دماهای مختلف تهیه گردید. دیده شد که ذرات تک فاز بلور هگزا فریت استرانسیم با بهره گیری از نسبت مولی Fe3+/Sr2+=12 و پس از کلسیناسیون در دمای 950 درجه سانتی گراد به دست می آیند. در مرحله بعدی، پوشش دهی سیلیس با استفاده از پیش ماده تترا اتیل اورتو سیلیکات (TEOS) و به روش استوبر انجام شد. در مرحله نهایی، پوشش دهی تیتانیا بر روی کامپوزیت SrFe12O19/SiO2 با استفاده از پیش ماده تیتانیم n-بوتوکساید (TNBT) حاصل گردید. کامپوزیت های تهیه شده با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM) مشخصه یابی شدند. نتایج، ساختار هسته/ پوسته/ پوسته کامپوزیت SrFe12O19/SiO2/TiO2 را تأیید نمود. آنالیز خواص مغناطیسی نشان داد که مغناطش اشباع (Ms) پودر هگزا فریت استرانسیم به صورت emu/g 58 به دست آمده است که بر اثر پوشش دهی پی در پی پوشش های SiO2 و TiO2، این مقدار به ترتیب به emu/g 56 و emu/g 37 رسید.

در این پژوهش، نانوکامپوزیت TiO2-CNT به روش سل-ژل درجا تهیه شده است. نقش پارامترهای این فرآیند بر روی مورفولوژی پودر نهایی در سه بخش حضور بنزیل الکل، مرحله افزودن آب و درصد CNT بررسی شد. جهت مشخصه یابی از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و دستگاه پراش اشعه ایکس استفاده شد. در مرحله اول تاثیر کلسیناسیون انجام شده بر روی ساختار پودر ارزیابی شد. نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس نشان داد که پودرهای کامپوزیتی قبل از کلسیناسیون دارای ساختار آمورف است و بعد از آن به TiO2 با ساختار آناتاز تبدیل می شود. نتایج تصاویر مربوط به میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی نشان می دهند که در صورت استفاده نکردن از بنزیل الکل، پودری با مورفولوژی غیریکنواخت و آگلومره شده بدست می آید. علاوه بر این، حضور آب از ابتدای فرآیند منجر به واکنش هیدرولیز با سرعت آرام تر شده و لذا پودر نانوکامپوزیتی با ساختار ریزتر و پوشش مطلوب تر TiO2 روی CNT به دست می آید. همچنین با کاهش درصد CNT از 10 به 1 درصد، پودر کامپوزیتی با اندازه ذرات درشت تر تشکیل می شود که به دلیل کاهش سطح CNT در دسترس برای تشکیل ذرات TiO2 است.

برای سنتز نانومواد هیبریدی نقره و اکسیدمس با فرآیند مایکروویو-سولوترمال/هیدروترمال از آب دیونیزه، اتانول و اتیلن گلیکول به عنوان حلال استفاده شده است. اثر نوع حلال بر خواص ساختاری و نوری مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه های بدست آمده با استفاده ازآنالیزهای الگوی پراش، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنجی نورتابناکی و جذبی مورد مشخصه یابی قرار گرفتند. برای تمام نمونه ها دمای تابش دهی ° C 120 و زمان تابش دهی min 5 استفاده شده است. مطالعات الگوی پراش نمونه ها نشان داد که محصول بدست آمده دارای فاز های نقره و اکسیدمس می باشد. آنالیز عنصری نمونه ها حضور عناصر نقره، مس و اکسیژن را در نمونه ها نشان داد. تصاویرمیکروسکوپ الکترونی عبوری حکایت ازشکل های غیر منظم و بهم چسبیده نقره و اکسیدمس دارد. لبه جذب در مقایسه با حالتی که از آب دیونیزه استفاده شد یک جابجایی بسمت طول موج های کمتر (جابجایی آبی) را نشان داد. یک کاهش در شدت باند گسیلی برای نانوساختارهای سنتز شده در اتانول و اتیلن گلیکول در مقایسه با نمونه ساخته شده در آب دیونیزه وجود دارد.

هگزاآلومینات لانتانیم(LaMgAl11O19) به عنوان یک پوشش سد حرارتی جدید به دلیل خواص و ویژگی های برتر، جایگزین مناسبی برای زیرکونیای پایدارشده با ایتریا( YSZ) می باشد. در این پژوهش ابتدا به سنتز پودر به روش حالت جامد و سپس به بررسی و فرآوری آن جهت انجام پوشش دهی پلاسما اسپری پرداخته شد. جهت ارزیابی خواص پودر سنتز شده از میکروسکوپ الکترونی، الگوی پراش اشعه ایکس و آنالیز حرارتی استفاده شد. برای سنتز هگزا آلومینات لانتانیم، ابتدا از α-Al2O3 به عنوان مواد اولیه استفاده شد که نتایج نشان دهنده عدم تشکیل فاز مورد نظر بود. سپس از پودر-Al2O3γ استفاده شد که در نتیجه آن ترکیبی به صورت تکفاز با مورفولوژی صفحه ای تشکیل شد و همچنین دمای سنتز این ترکیب Cº 1330 تعیین گردید. در محدوده دمای Cº 1100-850 ترکیبات LaAlO3، MgAl2O3 و α-Al2O3 تشکیل گردیدند که استحاله فاز نهایی ناشی از واکنش این سه ترکیب می باشد. از نتایج آنالیز فازی می توان نتیجه گرفت که نقش اصلی فاز-Al2O3γ ، کاهش دمای سنتز فاز اسپینل MgAl2O4 در دمایی کمتر از Cº 1100 می باشد. آنالیز شیمیایی پودرهای گرانول شده و پوشش اعمالی به روش پلاسما اسپری تحت پارامترهای بهینه سازی شده، حاکی از وجود یک سیستم تکفاز و عدم تجزیه ترکیب می باشد.