فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1388 | دوره:3 | شماره:3 (پیاپی 10) |تعداد مقالات:8

در مقاله حاضر فرآیند ساخت پودر نانوکامپوزیت Cu-5wt%Al2O3 و Cu-3wt%Al2O3 به روش ترموشیمیایی، مطالعه شده است. فازهای تولید شده در مراحل مختلف عملیات حرارتی توسط آنالیزDTA-TGA ، XRD،  SEMو TEM شناسایی شدند. پودرهای نانوکامپوزیت از طریق مراحل زیر تولید شدند، آماده سازی محلول آبی نیترات مس و نیترات آلومینیوم برای دستیابی به ترکیب نهایی، حرارت دادن محلول آبی و ساخت پودر اولیه، عملیات حرارتی نمک زدایی، عملیات حرارتی برای تشکیل آلومینا در دماهای مختلف و احیای اکسید مس به مس در دماهای مختلف در اتمسفر هیدروژن. دمای بهینه برای تشکیل آلومینا و احیای پودرها، به ترتیب در 850 و 820 درجه سانتی گراد به دست آمد. اندازه ذرات آلومینای تشکیل شده به روش ترموشیمیایی حدود 20-50 نانومتر بود.

اگر چه استفاده از پوشش ها در صنعت سابقه ای طولانی دارد ولی با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی و نیاز به تولید پوشش ها با خواص و کاربرد جدید همواره نیاز به استفاده از پوشش های جدید احساس می شود. یکی از انواع این پوشش ها که به تازگی کاربرد زیادی یافته اند، پوشش های پایه پلیمری می باشند. در تحقیق حاضر، پودر سرامیکی آلومینا با چسب پلیمری سیانواکریلات مخلوط شده و سپس با ایجاد شرایط مناسب، مخلوط خمیری حاصل روی زیر لایه پوشش داده می شود. به منظور کنترل فرآیند مخلوط سازی و تولید یک مخلوط مناسب برای پوشش دهی، از پاراتولوئن سولفونیک اسید به عنوان پایدار کننده و از کافئین به عنوان آغازگر پلیمر شدن چسب سیانواکرلیت استفاده شده است. در این پژوهش از دو نوع چسب اتیل سیانواکریلات و آلکوکسی اتیل سیانواکریلات به همراه پودر سرامیکی آلومینا و زیر لایه آلومینیوم استفاده و خواص مکانیکی، ساختاری و رفتار حرارتی پوشش مورد بررسی قرار گرفته است. مشخص شد با افزایش میزان آغازگر پلیمراسیون در مخلوط، تخلخل ها در پوشش حاصله افزایش و سختی و استحکام چسبندگی فصل مشترک کاهش پیدا می کنند. به علاوه افزایش درصد حجمی پودر در مخلوط موجب افزایش سختی و کاهش استحکام چسبندگی فصل مشترک می شود. همچنین دمای کاری پوشش زیر 140 درجه سانتی گراد پیشنهاد می شود.

مقاله حاضر به بررسی ریزساختار و رفتار شکست اتصال ناهمجنس جوش های مقاومتی نقطه ای فولاد دوفازی فریتی  مارتنزیتی DP600 و فولاد ساده  کم کربن St14 می پردازد. تاثیر جریان جوشکاری در محدوده  7.5 تا 9.5 کیلوآمپر بر مشخصه های متالورژیکی و مکانیکی جوش بررسی شد. بررسی های متالوگرافی نوری، ریزسختی سنجی و آزمون کشش برش انجام شد. برای توصیف رفتار شکست جوش ها از پارامترهای نیروی ماکزیمم، انرژی شکست و مود شکست استفاده شد. نتایج نشان داد که ریزساختار دکمه  جوش متشکل از مارتنزیت، بینیت، فریت آلوتریمورفیک و فریت ویدمن اشتاتن است که منجر به افزایش قابل توجه سختی دکمه جوش نسبت به فلزات پایه می شود. با افزایش جریان جوشکاری مود شکست جوش ها از فصل مشترکی به محیطی تغییر می کند. نشان داده شد که اندازه  دکمه  جوش مهمترین پارامتر کنترل کننده  ظرفیت تحمل نیرو و قابلیت جذب انرژی اتصال ناهمجنس DP600.St14 است.

هدف از این پژوهش تهیه، توسعه و مشخصه یابی سه نوع پوشش نانو ساختار شیشه زیست فعال به روش سل  ژل برای اصلاح زیست سازگاری فولاد زنگ نزن 316 L به منظور به کارگیری در مصارف پزشکی و دندانپزشکی بود. سه نوع فیلم زیست فعال45 S ،49 S  و 58 S به روش سل  ژل و با استفاده از ترکیبات مختلف از شیشه زیست فعال بر روی صفحات فولاد زنگ نزن 316 L تهیه شد. خواص فیزیکی  شیمیایی شامل ریخت شناسی سطح، بلورینگی، ابعاد بلور و چسبندگی به زیر لایه فولادی سه نوع فیلم توسط تکنیک های میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ، پراش اشعه(XRD) X ، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و آزمون خراش متقاطع مورد بررسی قرار گرفت. فیلم های شیشه زیست فعال بدون ترک و هموژن بدون هیچگونه نقص قابل مشاهده، آمورف، با ابعاد ذره کوچکتر از 100 نانومتر و یک چسبندگی عالی بین فیلم ها و زیر لایه  فولاد زنگ نزن (5 B) به دست آمد. زیست فعالی پوشش های شیشه زیست فعال به وسیله فروبردن پوشش ها در مایع شبیه سازی شده بدن (SBF) به مدت 30 روز مورد بررسی قرار گرفت. بعد از 30 روز غوطه وری، یک لایه کامل کربناتی حاوی آپاتیت بر روی سطح فیلم 45 S تشکیل شد، در حالی که بر روی فیلمهای 49 S و 58 S این لایه به صورت ناقص تشکیل می شود.

خواص مکانیکی فولادها علاوه بر آنالیز شیمیایی به مقدار قابل توجهی به عملیات حرارتی انجام شده روی فولاد بستگی دارد و فرآیندهای مختلف حرارتی باعث ایجاد طیف وسیعی از خواص در فولادها خواهند شد. دو پدیده انتقال حرارت و نفوذ در قطعات فولادی تعیین کننده ریزساختارهای حاصل در اثر عملیات حرارتی می باشند. با دانستن نرخ سرد شدن فولاد و نمودار CCT آن، می توان ریزساختار حاصل را در اثر سرد شدن پیوسته فولاد از دمای آستنیته پیش بینی نمود. از طرفی بدست آوردن نرخ سرد شدن قسمت های داخلی قطعات کار مشکلی می باشد. در پژوهش حاضر نرخ سرد شدن نقاط داخلی یک مکعب فولادی از جنس CK45 از طریق شبیه سازی معادلات انتقال حرارت به روش اختلاف محدود محاسبه شده است. سپس نمودارهای حاصل بر نمودار CCT فولاد انطباق داده شده و ریزساختار هر نقطه پیش بینی شده است. پس از انجام عملیات حرارتی بر فولاد، قطعه برش داده شده و سختی نقاط مورد بررسی، اندازه گیری شده است که نتایج سختی سنجی تاییدی بر صحت محاسبات شبیه سازی می باشد.

در تحقیق حاضر صفحاتی از فولاد ST37-2 تهیه شد و بعد از آماده سازی اولیه با مخلوط پودر گرافیت (مقدار ثابت) و فرونیوبیم (مقدار متغیر) پوشش داده شدند. عملیات جوشکاری با روش GTAW طی 2 پاس (رفت و برگشت) با حرارت ورودی و میزان رقت ثابت به صورت رویه انجام شد، نتایج آزمایش آنالیز شیمیایی مشخص نمود که می توان لایه هایی با مقادیر متفاوت نیوبیم (از 0.16 تا 1.34 درصد) و مقدار کربن ثابت (به طور متوسط 1.2 درصد) ایجاد نمود، نتایج آزمایش های سختی سنجی مشخص نمودند که با افزایش نیوبیم سختی سطح افزایش می یابد به نحوی که بالاترین سختی مربوط به نمونه حاوی  Nb=%1.34می باشد، نتایج آزمون های متالوگرافی نشان دادند که با افزایش نیوبیم از مقدار فاز مارتنزیت کاسته و به مقدار فاز آستنیت افزوده می شود، همچنین با افزایش نیوبیم مقدار کاربید NbC در زمینه افزایش و شکل کاربیدها از حالت میله ای در نمونه حاوی  Nb=%0.16به حالت مستقل در نمونه حاوی   Nb=%1.34تغییر می کند، همچنین نتایج آزمون سایش مشخص نمودند که بالاترین مقاومت به سایش مربوط به نمونه حاوی  Nb=%1.34می باشد.

فولاد مورد استفاده در این تحقیق، فولاد کم کربن 1.5920 نام دارد که عملیات کربوراسیون جامد بر روی آن قرار گرفت. با انجام این عملیات و سپس کوئنچ، ساختار مارتنزیتی در سطح فولاد تشکیل شده که باعث افزایش سختی سطح می گردد. مغز این فولاد به دلیل داشتن کربن کمتر دارای سختی کمتر و انعطاف پذیری بیشتری است. یکی از پارامترهای مهم در متالورژی این فولاد که بسیار مورد توجه صنعت می باشد، استفاده از ماده انرژی زا جهت افزایش سختی پذیری است. در این تحقیق نمونه های فولاد کم کربن در پودر گرافیت قرار گرفته و در زمانهای 3، 5، 8 و 12 ساعت در دمای 925 درجه سانتی گراد حرارت داده شده و سپس در روغن کوئنچ شدند. محفظه های کربوره دارای مقادیر صفر، 5، 10 و 15 درصد وزنی ماده انرژی زا بودند. ماده انرژی زای مورد استفاده در این آزمایش کربنات سدیم بود. جهت محاسبه سختی پذیری، آزمون میکروسختی بر روی سطح مقطع نمونه های کربوره شده انجام شد. با رسم منحنی سختی  فاصله در نمونه های مختلف، ضخامت لایه کربوره در زمان های مختلف و ماده انرژی زای متفاوت اندازه گیری شد. با ترسیم رابطه بین عمق لایه کربوره با مقدار ماده انرژی زا و زمان کربوراسیون، شرایط لازم برای ایجاد ضخامت لایه کربوره مشخص در این فولاد به دست آمد. علاوه بر این شرایط مرزی وقوع پدیده های کربوراسیون و دکربوراسیون نیز مورد مطالعه قرار گرفت.

تغییر سختی سنگ معدن در آسیاهای نوع خودشکن باعث نوسان چشمگیر در ظرفیت و نهایتا تولید کارخانه می شود. در این ارتباط، یکی از مهمترین پارامترها سختی سنگ معدن است. در این مقاله منظور از سختی سنگ معدن، میزان مقاومتی است که سنگ معدن در مقابل خردایش از خود نشان می دهد. در آسیاهای خودشکن به روش خشک هوای گرم به داخل آسیا دمیده می شود، در حالی که در آزمایش سختی مواد در دمای محیط آزمایش می شوند. در تحقیقات گذشته به تاثیر حرارت بر سختی سنگ آهن اشاره ای نشده بود. در این تحقیق تاثیر حرارت بر سختی سنگ معدن مورد بررسی قرار گرفت. از نتایج به دست آمده این بود که با افزایش درجه حرارت تا 500 درجه سانتی گراد، سختی نمونه سنگ آهن 4.9 دقیقه کاهش یافت. همچنین مشاهده شد که حرارت دادن سنگ آهن تا 500 درجه سانتی گراد تاثیر آنچنانی بر ترکیب شیمیایی و عیار سنگ آهن ندارد.