فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1391 | دوره:6 | شماره:1 (پیاپی 20) |تعداد مقالات:12

برای اتصال نقطه ای لب ه روی هم ورق های آلیاژ آلومینیم 2024-T3 از فرایند جوشکاری اصطکاکی اختلاطی نقطه ای (FSSW) استفاده شد. در این تحقیق اثر جهت چرخش ابزار و زمان توقف بر استحکام برشی اتصال و هندسه منطقه اختلاط بررسی شده است. فصل مشترک اتصال و عرض منطقه اختلاط با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی شد و مشخص شد که با تغییر جهت دوران ابزار، فصل مشترک دو ورق نزدیک لبه پین یا هوک (Hook) تغییر شکل و تغییر جهت می یابد. همچنین با افزایش زمان توقف ابزار، عرض منطقه اختلاط و نیروی شکست آزمون برش افزایش می یابد.

در این مطالعه ابتدا نانوذرات هیدروکسی آپاتیت (nHA) به روش سل-ژل سنتز و سپس داربست نانوکامپوزیتی پلی 3-هیدروکسی بوتیرات/هیدروکسی آپاتیت (PHB/nHA) به روش ریخته گری حلال و انحلال ذره تهیه شد. تهیه داربست ها، با حل کردن PHB 0.8-0.4 گرم در 10 CC کلروفرم انجام شد. مقدار ذرات nHA، 0-10 درصد وزنی نسبت به پلیمر و نسبت PHB:NaCl، 30:70، 20:80 و 10:90 انتخاب گردید. به منظور تعیین ساختار پودر HA سنتز شده و همچنین ساختار داربست ها، تکنیک های پراش پرتو ایکس (XRD)، آنالیز پراش پرتو ایکس بر اساس طول موج (EDS)، طیف زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبور نوری (TEM) مورد استفاده واقع شد. اندازه ذرات HA طبق تصویر TEM، ، 30 تا 40 نانومتروطبق رابطه دبای شرر 35 نانومتر بود. طیف پراش پرتو ایکس پودر هیدروکسی آپاتیت سنتز شده، تشکیل فاز آپاتیت را تایید می کند. طیف زیرقرمز داربست های کامپوزیتی ایجاد برهم کنش شیمیایی بین نانوذرات هیدروکسی آپاتیت وبستر پلیمری را نشان می دهد. که حاصل این برهم کنش افزایش استحکام داربست خواهد بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که مورفولوژی، اندازه و توزیع حفرات در داربست های تهیه شده یکنواخت بوده و اندازه حفرات در محدوده 200-250 mm است. ساختار داربست تهیه شده از محلول 4 درصد وزنی، یکنواخت تراست. تعداد حفرات بازدرسطح داربست، با افزایش مقدار نمک، بیشتر می شود. مقدارتئوری درصد حجمی تخلخل داربست های تهیه شده 84-57 برای 90-70 درصد وزنی نمک محاسبه شد که به مقادیر به دست آمده به روش نفوذ حلال بسیار نزدیک است. آزمون آنالیز اشعه ایکس برحسب طول موج (EDS) نشان داد که نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به طور یکنواخت در ساختارداربست توزیع شده است. این مطالعه نشان می دهد که کامپوزیت (PHB/nHA) کاندیدای خوبی در مهندسی بافت استخوان می باشد.

آلومینا و اکسید روی هر دو به عنوان کاتالیست جاذب سولفور در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار دارد. یک از کاربردهای اصلی اکتیو آلومینا جذب گوگرد از گاز طبیعی در فرآیند کلازه (Clause) می باشد همچنین اکسید روی به عنوان کاتالیست جذب گوگرد در واکنش فیشر تروپس و هیدروژن سازی کاربرد دارد. به غیر از کاربردهای نفت، گاز و پتروشیمی حذف گوگرد در تمیز نمودن محیط زیست نیز بسیار مهم می باشد. در این تحقیق سنتز درجای آلومینا و اکسید روی به صورت هم رسوبی در فرآیند شیمیایی مورد بررسی قرار گرفته است. رسوب آلومینا و اکسید روی به وسیله مخلوط سازی کلرور آلومینیم و استات روی به نسبت های متفاوت انجام گرفت. ترکیبات بدست آمده به وسیله BET، SEM، XRD مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که توزیع فازی نسبت های متفاوت Al2O3-ZnO برای نیل به حداکثر سطح ویژه قابل دستیابی می باشد.

آلیاژهای کروم دار بهترین مواد برای صفحات اتصال دهنده مورد استفاده در پیل های سوختی اکسید جامد هستند. به هر حال مشکل کاهش رسانش الکتریکی در طی اکسایش دمای بالا باید حل شود. هدف از این پژوهش بررسی رفتار الکتریکی فولاد فریتی زنگ نزن AISI 430 پوشش داده شده به روش سمانتاسیون فشرده در یک مخلوط پایه پودری منگنز می باشد. رسانش الکتریکی به عنوان تابعی از زمان اکسایش در دمای 750 oC و به عنوان تابعی از دما به وسیله آنیل کردن نمونه ها از دمای 400 تا 900 oC بررسی شد. نتایج نشان دادند که لایه پوشش داده شده در طی فرآیند اکسایش تبدیل به اسپینل های Mn3O4 و MnFe2O4 شد. این اسپینل ها به بهبود رسانش الکتریکی نمونه های پوشش دار نسبت به نمونه های بدون پوشش می انجامد. 

در این تحقیق، رفتار شکست و رفتار انتقال از مود شکست فصل مشترکی به مود محیطی در اتصالات مشابه و نامشابه جوش مقاومتی نقطه ای فولاد ساده کم کربن (CS) و فولاد زنگ نزن آستنیتی (SS) تحت آزمون کشش-برش بررسی شده است. نتایج نشان داد که ریزساختار منطقه ذوب شده و توزیع سختی در محل اتصال تاثیر قابل توجهی بر رفتار شکست دارد. بررسی ها نشان داد که جوش مقاومتی نقطه ای مشابه SS/SS در مقایسه با اتصال مشابه CS/CS و اتصال نامشابه SS/CS تمایل بیشتری به شکست فصل مشترکی دارد. این رفتار با توجه به محل شکست در مود محیطی و پروفیل سختی اتصالات توضیح داده شد. نشان داده شد که انتقال مود شکست بوسیله نسبت سختی منطقه ذوب شده به سختی محل شکست در مود محیطی کنترل می شود.

این تحقیق به بررسی فرآیند، ریز ساختار و رفتار تف جوشی کامپوزیت TiC در زمینه NiFe، شامل 5 ,10 ,20 و 30 درصد وزنی TiC، می پردازد. از فرآیند های آلیاژسازی مکانیکی و متالورژی پودر برای ساخت کامپوزیت استفاده شده است. ارزیابی پودر های آسیاب کاری شده و نمونه های تف جوشی شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس انجام شد. مطالعات ریزساختاری نشان داد که ذرات TiC به طور یکنواختی در زمینه NiFe توزیع شده اند. همچنین سختی کامپوزیت با افزایش مقدار TiC افزایش یافت.

تحقیق حاضر بررسی شیشه سرامیک SiO2-CaO-MgO-Al2O3 با مقادیر 5، 10 و 20 %wt نانوذرات زیرکونیا به عنوان تقویت کننده در حضور افزودنی  CaF2به عنوان کمک سینتر مورد مطالعه قرار گرفته است. کامپوزیت ها از طریق سینتر - تبلور تهیه شدند. سینترپذیری از طریق اندازه گیری چگالی نسبی مورد بررسی قرار گرفت.فازهای بلورین توسط دستگاه پراش گر پرتو ایکس (XRD) شناسایی شد. چقرمگی شکست کامپوزیت ها با روش اثرگذار (microindentation) تعیین شد. ریزساختار نمونه ها توسط SEM مورد مطالعه قرار گرفت. شیشه سرامیک تقویت شده با10 %wt  زیرکونیا بیشترین چقرمگی شکست را نسبت به شیشه سرامیک داشت. مقدار تنش های پسماند در اثر انبساط حجم ناشی از استحاله زیرکونیا منجر به افزایش چقرمگی شد. افزودن 20 %wt زیرکونیا نسبت به 10 %wt تغییر قابل ملاحظه ای در چقرمگی به دلیل عدم سینترینگ کامل در اثر افزایش ویسکوزیته ایجاد نکرد.

در تحقیق حاضر با استفاده از دستگاه دیلاتومتری، رفتار فولادسردکار 1.2304 در حین سرد کردن پیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. عملیات حرارتی نمونه ها شامل آستنیته کردن تحت خلاء و به دنبال آن کوئنچ با سرعت های مختلف با استفاده از گاز نیتروژن بود. بررسی نمودارهای دیلاتومتری منجر به رسم نمودار CCT (استحاله در سرد کردن پیوسته) فولاد گردید. با توجه به نتایج به دست آمده بازه دمایی استحاله های فازی فریت - پرلیت، بینیت و مارتنزیت به ترتیب 596-713 oC، 360-468 oC، 253-268 oC تعیین گردید. همچنین استحاله فریت - پرلیت در سرعتهای سرد کردن بیشتر از 720 ثانیه، استحاله بینیت در سرعتهای سرد کردن 720 تا 1200 ثانیه و استحاله مارتنزیت در سرعتهای سرد کردن کمتر از 1200 ثانیه رخ می دهد. هم چنین از آنجا که دمای پایان استحاله مارتنزیتی در این فولاد کمتر از صفر درجه سانتیگراد است، با طراحی سیکلهای عملیات حرارتی زیر صفر، دمای پایان استحاله مارتنزیتی در فولاد مذکور 87- درجه سانتیگراد مشخص گردید.

در این مقاله واکنش Cr2O3, MgO, Al2O3 جهت اسپینل سازی در سیستم سه تایی مورد بررسی قرار گرفت. در صد های مختلفی از Cr2O3 (1و2و3%) بر خواص و ریز ساختار جرم های دیرگداز اسپینلی ULCC مطالعه و بررسی گردید. در این بررسی تشکیل اسپینل و اثر مقدار افزودنی Cr2O3 توسط آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) در دماهای 110 و 1400 و 1600 درجه سانتیگراد بر خواص و ریزساختار جرم های دیرگداز اسپینلی تحت بررسی قرار گرفته است. نتایج آنالیز فازی نشان می دهد که استفاده از مقادیر کم Cr2O3 منجر به انحلال کامل کرومیا در آلومینا شده (Encapsulation) به گونه ای که به طور کامل جذب شده و به صورت آزاد وجود ندارد. از نظر فازی Cr+3 وارد شبکه اسپینل شده و جانشین یونهای Al+3 شده و Cr2O3 با Al2O3 تشکیل محلول جامد می دهد. در نتیجه حضور کرومیا، فرایند تشکیل اسپینل را تسریع و موجب افزایش انتقال جرم و تراکم خواهد شد.

در تحقیق حاضر با استفاده از سیم توپودری پایه بور عملیات روکش کاری سخت توسط فرآیند جوشکاری FCAW بر روی فولاد ساده کربنی ST52 انجام گردید. نتایج آزمایش آنالیز شیمیایی حکایت از جذب عنصر بور در نمونه جوشکاری شده دارد. نتایج آزمایش پراش پرتو (XRD) X، متالوگرافی نوری، SEM و EDX بیانگر حضور فازهای اولیه پرویوتکتیکی Fe2B و رسوبی FeB در زمینه یوتکتیکی (مارتنزیت + آستنیت + Fe2B) در نمونه روکش کاری شده می باشد. نتایج سختی سنجی راکول C از سطح نمونه بیانگر افزایش چشمگیری در سختی لایه روکش شده نسبت به فلز پایه می باشد. همچنین نتایج آزمون های سایش خشک و مرطوب مشخص نمودند که لایه روکش سخت پایه بورایدی دارای مقاومت به سایش بسیار بالاتری نسبت به فلز پایه می باشد. همچنین بررسی انجام شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی سطوح ساییده شده مشخص نمود که مکانیزم سایش لایه روکش سخت در شرایط سایش خشک شخم زنی همراه با کندگی جزیی بوده و در شرایط سایش مرطوب از نوع شخم زنی جزیی همراه با کندگی (اکسیدها) می باشد.

این تحقیق ایجاد پوشش های نانو کامپوزیتی Ni-SiC-Gr با استفاده از روش آبکاری الکتریکی بررسی شد. برای ایجاد این پوشش ها از حمام واتس استفاده گردید. بدین منظور، پودر های SiC و گرافیت به حمام اضافه شدند و اثر پارامتر مقدار نانو ذرات SiC در حمام واتس بر پوشش تشکیل شده، مورد بررسی قرار گرفت. ساختار پوشش های ایجاد شده با استفاده از روش پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) بررسی گردیدند. نتایج بدست آمده نشان داد، با افزایش مقدار نانو ذرات SiC از 10 به gr/lit))25 ، میکروسختی و درصد وزنی Si در پوشش ها افزایش می یابد. بیشترین سختی پوشش در مقدار نانو ذرات (25 (gr/lit بدست آمد. نتایج حاصل شده نشان داد که خواص مورفولوژیکی و سختی پوشش های نانو کامپوزیتی Ni-SiC-Gr حاصل از فرآیند الکتروشیمیایی، با افزایش مقدار نانو ذرات SiC در حمام، بهبود می یابد. همچنین مشخص گردید که سختی پوشش های مذکور، ارتباط زیادی با مقدار گرافیت راسب شده در پوشش های کامپوزیتی ندارد.

در این تحقیق از یک روش سل-ژل اصلاح شده برای تهیه نانوذرات تیتانات باریم استفاده شد. در این مسیر، یک روشی مقرون به صرفه و سریع نسبت به روش های مشابه به کارگرفته و با استفاده از آن نانوذارت بسیار خالص فرآوردی گردید. عواملی چون انتخاب دقیق و اصلاح شده مواد آغازگر، استفاده از نسبت های بهینه انتخاب شده مواد آغازگر و همچنین کنترل شرایط هیدرولیز منجر به فرآوری نانوذرات ریزتر تیتانات باریم در زمان کمتر و دمای پایین تر در مقایسه با تحقیقات قبلی شد. در مقایسه با تحقیقات مشابه، سل مناسب ظرف 90 دقیقه تهیه شد ولی محققین دیگر آن را در بیشتر از 8 ساعت تهیه کرده اند. همچنین نانوذرات تیتانات باریم با کلسیناسیون ژل خشک به مدت یک ساعت در دمای 800 درجه سانتی گراد فرآوری شدند که نمونه های مشابه در این دما حاوی فازهای کربناتی بودند. به نظر می رسد روش پیشنهاد شده در این تحقیق در مقایسه با روش های مشابه برای تولید در مقیاس صنعتی برتری محسوس داشته باشد.