فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1390 | دوره:5 | شماره:3 (پیاپی 18) |تعداد مقالات:8

در این تحقیق پوشش دهی فولاد گرمکارکوئنچ تمپر شده AISI H13 با سوپر آلیاژ اینکونل 718 به روش جوشکاری انفجاری انجام گرفت. آزمون های انفجاری توسط ماده منفجره آماتول در فاصله های توقف و بارهای انفجاری متفاوت صورت پذیرفته و بررسی های متالوگرافی، میکروسکوپ الکترونی روبشی، ریز سختی سنجی و استحکامی بر روی کلیه نمونه های اتصال یافته انجام گرفت. شکل فصل مشترک حاصله به سه صورت موجی، مسطح و موجی همراه با گردابه در فصل مشترک اتصال ایجاد شده است. طول امواج فصل مشترک بر اثرتغییرات زاویه دینامیکی برخورد در هنگام اتصال ورق ها تغییر نموده و سختی و استحکام برشی فصل مشترک تابع مورفولوژی فصل مشترک و دامنه امواج تغییر یافت.

اخیرا تکنیک های جدید و پیشرفته ای در جهت سنتز پودرها نانو متری مطرح شده است که تکنیک سل ژل یکی از روش های جدید و نو جهت سنتز نانو پودرها سرامیکی می باشد. در این روش می توان SIC-b را با استفاده از آلکوکسید ها و منابع کربنی سنتز نمود. مزیت ها این روش شامل خلوص بالا، افزایش اکتیویته شیمیایی، عدم نیاز به امکانات پیچیده و امکان مخلوط سازی در حد ابعاد مولکولی می باشد. در این تحقیق فرایند سنتز نانو پودر SiC با استفاده از TEOS و رزین فنولیک بررسی گردید. همچنین به منظور بررسی خواص سل اثر pH بر زمان ژلاسیون بررسی گردید.در ادامه پس از سنتز نمونه های لازم، عملیات حرارتی در دماهای 700، 1400 و 1500oC در کوره تیوپی و اتمسفر آرگون انجام گردید. توزیع اندازه ذرات با استفاده از دستگاه آنالیز لیزری بررسی شد. همچنین با استفاده از بررسی ها فازی و ریز ساختاری توسط پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از نمونه ها عملیات حرارتی شده، دمای بهینه واکنش سنتز پودر نانو SiC و اندازه آگلومره ها احتمالی به دست آمد و در آخر اندازه و شکل ذرات در مطالعات تصاویر توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) بررسی گردید.

در این تحقیق تاثیر نوع دولومیت و مقدار AL2O3 بر روی فازهای تشکیل شده در سیمان آلومینایی حاوی اسپینل مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از دولومیت خام و کلسینه شده به همراه آلومینای کلسینه شده با نسبت های مختلف برای فرآوری سیمان استفاده گردید. ترکیبات مختلف در دمای 1350 درجه سانتی گراد با استفاده از روش سینترینگ واکنشی، فرآوری شدند و سپس به کمک پراش پرتو ایکس آنالیز فازی ترکیبات مشخص گردید. همچنین بررسی های ریزساختاری نیز به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. نتایج نشان داد که مواد اولیه مورد استفاده تاثیر زیادی بر روی نوع و مقدار فازهای تشکیل شده در ترکیب سیمان دارد. مستقل از نوع دولومیت مورد استفاده، ترکیب سیمان حاصل شامل فاز اسپینل به همراه فازهای CA و CA2 می باشد. با افزایش مقدار AL2O3 و در نتیجه کاهش مقدار CaO در ترکیب مواد اولیه از مقدار فاز CA در ترکیب سیمان کاسته و به مقدار فاز CA2 افزوده می شود. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از دولومیت کلسینه شده باعث تشکیل فاز C12A7 در ترکیب سیمان می گردد.

مکانیزم حفره دار شدن آلیاژ آلومینیوم 7075 عملیات حرارتی شده در محلول آبی شامل یون های کلراید با استفاده از آزمون امپدانس بررسی شد. این آزمون در پتانسیل حفره دار شدن، 100 و 200 میلی ولت بالاتر از آن انجام شد. نمودار نایکویست برای عملیات حرارتی محلول جامد و حداکثر پیر سختی در فرکانس های بالا، دارای دو حلقه شبه خازنی و در فرکانس های پایین یک حلقه القایی نشان داد. برای عملیات حرارتی (T7) یک حلقه شبه خازنی در فرکانس های بالا و یک حلقه القایی در فرکانس های پایین دیده شد. نتایج نشان دادند که در پتانسیل 200 میلی ولت بالاتر از پتانسیل حفره دار شدن، مکانیزم کنترل جریان خوردگی در فرکانس های بالا، بیشتر تحت تاثیر انتقال جرم قرار دارد. بعد از انجام آزمون امپدانس در هر پتانسیل، نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین، نقش ترکیبات بین فلزی در شروع حفره دار شدن برای هر عملیات حرارتی بررسی شد.

در تحقیق حاضر تاثیر عملیات حرارتی آنیل و هم چنین عملیات پیرسازی پس از عملیات حرارتی آنیل بر روی رفتار سوپرالاستیسیت ه آلیاژ 40 و 60 درصد کارسرد شده نیکل- تیتانیم غنی از نیکل مورد تحقیق و مطالعه قرار گرفت. برای ارزیابی رفتار سوپرالاستیسیته، آزمایش کشش در دمای 37oC با سرعت حرکت فک برابر با 0.1 mm/min و تا کرنش اعمالی 5.5 درصد استفاده شد. نتایج نشان داد که در حضور دانه های ریز ناشی از تبلور مجدد در ریز ساختار آلیاژ، رفتار سوپرالاستیسیته بهبود می یابد ولی همواره مقدار تقریبی 2% کرنش باقی مانده در منحنی تنش- کرنش نمونه ها مشاهده می شود. در حضور تلفیقی از دانه های ریز تبلورمجدد یافته، ناشی از عملیات حرارتی آنیل، هم چنین رسوبات Ni4Ti3، ناشی از عملیات پیرسازی پس از فرآیند آنیل، بهترین رفتار سوپرالاستیسیته بدون هیچ کرنش باقی مانده ای مشاهده می گردد. نتایج نشان دادند که تغییر اندازه دانه ها موجب تغییر توزیع رسوبات درون ریزساختار شده که این امر باعث تغییر در دماهای استحاله می گردد. بنابراین می توان بیان کرد که با تغییر اندازه دانه ها در طی فرآیند آنیل و با انجام پیرسازی متعاقب آن، می توان دماهای استحاله را کنترل نمود.

ساخت توده چگال کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت (HA) از جمله روش های مناسب برای رفع محدودیت های مکانیکی این ماده زیست فعال جهت به کارگیری آن در نواحی تحت بارهای بالا در بدن می باشد. در این تحقیق، تف جوشی دو مرحله ای به منظور جلوگیری از رشد بی رویه دانه های هیدروکسی آپاتیت و تیتانیا (TiO2) در دماهای بالا و رفع محدودیت های تف جوشی سنتی به کار گرفته شد. بدین منظور مورفولوژی و تغییرات فازی توده چگال حاصل از تف جوشی، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوی تفرق اشعه ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد برای رسیدن به توده چگال با دانسیته بالاتر از 97% دانسیته تئوری توسط این روش، اندازه نهائی دانه های جز ء ناپیوسته کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- پانزده درصد وزنی تیتانیا در حد زیر 100نانومتر باقی می ماند در حالی که با به کار گیری تف جوشی سنتی این مقدار به بالاتر از 100 نانومتر می رسد. فرآیند بهینه شامل حرارت دادن توده خام تا 1150 درجه سانتی گراد در مرحله اول تف جوشی، سرد کردن سریع تا 1050 درجه سانتی گراد و نگهداری به مدت زمان 25 ساعت در این مرحله می باشد.

پودر نانو کامپوزیت Al-5vol%SiC وپودر آلومینیم خالص نانوساختار به کمک آسیاب سایشی و استفاده از پودر آلومینیم خالص با ابعاد 20 تا 50 میکرومتر و نانو ذرات SiC با ابعاد 20 تا 50 نانومتر تولید گردید. سپس پودرهای تولید شده با روش اکستروژن گرم، منسجم سازی و مستحکم شدند. به کمک ماشین برش با سیم، نمونه های کششی مسطح از محصول فشار کاری شده تهیه گردید. نتایج آزمایشات کشش در دمای 25 تا 300 درجه سانتی گراد نشان دادند که استحکام نمونه های آلومینیم نانوکامپوزیت در هر دمایی بیشتر از نانو ساختار هستند و با افزایش دما استحکام آن ها کاهش می یابد. نتایج شکست نگاری مقاطع شکست، نشانگر شکست ترد برای نانوکامپوزیت و شکست نرم برای آلومینیم خالص نانوساختار است.

هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر افزایش ضخامت بر خواص لایه های نازک تیتانیم ایجاد شده روی زیرلایه فولاد زنگ نزن AISI 316L با استفاده از فرآیند پراکنش مگنترونی DC است. به این منظور، عملیات رسوب دهی در مدت زمان های مختلف 5، 10، 15 و 20 دقیقه انجام شد تا لایه هایی با ضخامت های مختلف ایجاد شود. سپس ضخامت لایه های نازک تیتانیم با استفاده از دستگاه پروفیل سنج اندازه گیری شد. همچنین مورفولوژی لایه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) بررسی و اندازه میانگین نانوذرات تیتانیم تعیین شد. توپوگرافی لایه های نازک تیتانیم نیز با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بررسی و مقدار زبری میانگین سطح لایه ها تعیین شد. به علاوه مقاومت به خوردگی ضخیم ترین لایه نازک تیتانیم ایجاد شده توسط آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول فیزیولوژیک SBF در دمای 37oC مورد ارزیابی قرار گرفت و مقادیر پتانسیل خوردگی و دانسیته جریان خوردگی آن تعیین شد. نتایج حاصل از این آزمون ها نشان داد که لایه نازک تیتانیم با ضخامت nm 298 از متراکم ترین و یکنواخت ترین ساختار برخوردار بوده و دارای بیشترین مقادیر اندازه میانگین نانوذرات تیتانیم (65 nm) و زبری میانگین سطح (3.767 nm) است. همچنین ایجاد لایه نازک تیتانیم با ضخامت 298 nm روی فولاد زنگ نزن AISI 316L باعث افزایش پتانسیل خوردگی آن از -0.313 به -0.279 V و کاهش دانسیته جریان خوردگی از 451.1 به 163.4 nA/cm2 می شود که در نتیجه مقاومت به خوردگی آن بهبود می یابد.