علم و مهندسی سرامیک
سال:1395 | دوره:5 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

در این پژوهش، لایه های اکسید آلومینیوم آندیک نانو متخلخل (NAAO) در محلول اسید اگزالیک به دو روش آندایزینگ نرم و نرم- سخت سنتز و لایه های نانو کامپوزیت اکسید آلومینیم آندی - ساماریم به روش جوشاندن لایه های (NAAO) در نیترات ساماریم تولید شدند. سپس، نمونه ها در دماهای گوناگون تحت اتمسفر آرگون باز پخت شدند. برای مشخصه یابی ریخت نگاری، ساختار فازی، ترازهای انرژی و طول موج های گسیل از لایه های (NAAO) و لایه های نانو کامپوزیت بترتیب از یک میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنج نورتاب (فوتولومینسانس) استفاده شدند. نتایج به دست آمده نشان داده است که افزایش دمای باز پخت منجر به کاهش شدت فوتولومینسانس (PL) در طول موج های397 و 433 نانومتر (مربوط به تهی جاهای اکسیژن) شده است. اما شدت نورتاب از لایه های نانو کامپوزیت اکسید آلومینیوم آندی نانو متخلخل – ساماریم در طول موج 601 نانومتر افزایش شد. با تحریک لایه های نانو کامپوزیت تهیه شده در طول موج 400 نانومتر، چهار باند گسیل اصلی از گذرهای پیکربندی داخلی 4F-4F از یون های Sm3+ به وضوح مشاهده شد. این گذرها به ترتیب 4G5.2®6H5.2 (556 nm) به رنگ سبز و 4G5.2®6H7.2 (601 nm) به رنگ نارنجی و 4G5.2®6H9.2 (647 nm) به رنگ نارنجی مایل به قرمز و 4G5.2®6H11.2 (709 nm) به رنگ قرمز هستند.

سنتز احتراقی به دلیل ویژه گی های مطلوبی همچون نیاز به تجهیزات و هزینه کم روش بسیار کارآمدی برای سنتز انواع مواد مهندسی می باشد. در این پژوهش تاثیر فعال سازی مکانیکی بر سنتز احتراقی سرمت TiB2-TiC-Ni بصورت درجا حاوی wt % 15 نیکل بررسی شد. بدین منظور مواد اولیه به مدت 3 ساعت توسط آسیای ماهواره ای تحت اتمسفر آرگون فعال سازی شدند. سپس پودرهای فعال شده به شکل قرص پرس شدند. فرآیند سنتز درون کوره تیوبی و تحت جریان گاز آرگون در دمای 1000oC انجام شد. نتایج الگوی پراش اشعه ایکس نشان داد که فعال سازی مکانیکی منجر به سنتز محصولی حاوی نانو بلورک ها شده است. اندازه بلورک های TiB2 و TiC محاسبه شده به روش ریتولد برای نمونه فعال شده به ترتیب 68 و 30 nm به دست آمد. همچنین تصاویر SEM سطح شکست نمونه پس از سنتز نشان داد که فعال سازی مکانیکی موجب ریز تر و یکنواخت تر شدن ریزساختار محصول شده است.

زیرکونیای پایدار شده دارای خواص بارزی از جمله سختی بالا، پایداری شیمیایی بالا و ضریب انبساط حرارتی نزدیک به فلزات دارد. بنابراین در این پژوهش پوشش هیبریدی پایه زیرکونیا- ایتریا- بنزوتریازول به روش سل- ژل برروی سطح آلیاژ آلومینیوم AA2024 اعمال شده است. ابتدا محلول های زیرکونیا و زیرکونیا- ایتریا- بنزوتریازول با استفاده از پیش ماده آلکوکسیدی سنتز شده و سپس به روش غوطه وری پوشش مناسب اعمال شده و تحت عملیات حرارتی مناسب در دمای 150ºC قرار گرفته است. خواص فازی، مورفولوژی و نوع پیوندها توسط GIXRD، FESEM و FTIR مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین خواص خوردگی این پوشش ها نیز در محلول 3.5 درصد نمک طعام به وسیله روش های الکتروشیمیایی همانند پلاریزاسیون و امپدانس ارزیابی شده است. نتایج نشان دهنده یکنواختی، همگنی و عاری از ترک بودن پوشش هیبریدی زیرکونیا- ایتریا- بنزوتریازول است، که مقاومت به خوردگی خوبی از خود نشان داده است.

با توجه به اهمیت نانوذرات مغناطیسی در کاربردهایی همچون ذخیره مغناطیسی، زیستی، مواد با فرکانس بالا، کاتالیست ها و صنایع نفتی، در این تحقیق نانوذرات فریت نیکل (NiFe2O4) توسط روش همرسوبی (co-precipitation)، بر سطح نانولوله های کربنی پلیمره شده توسط فرآیند پلیمریزاسیون بذرافشانی که حاوی مکان های مناسب جوانه زنی می باشند ایجاد گردیده اند. آنالیز ساختاری ماده توسط دستگاه پراش پرتو اشعه ایکس (XRD) صورت گرفت. با استفاده از رابطه شرر، متوسط اندازه کریستالیت، 11.6 نانومتر حاصل گردید. تست طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، در محدوده 300 cm-1 تا 4000cm-1 صورت گرفت. دو باند جذب در 594cm-1 و 416cm-1 مربوط به ارتعاش یون های فلزی در ساختار اسپینل و پیک های مربوط به نانولوله های کربنی عامل دار و پلی آنیلین هادی نیز شناسایی گردیدند. نتایج حاصل از منحنی های مرئی- فرابنفش موید ساخته شدن نانولوله های پلیمره گردیده می باشد. طبق تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، نانوکامپوزیت ساخته شده حاوی نانولوله های کربنی با پوشش یکنواخت پلیمر و نانوذرات فریتی کروی با قطر متوسط 8.31 نانومتر می باشند.

در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر افزودن اکسیدکروم، اکسیدزیرکونیوم و اکسیدنیوبیوم بر رفتار تف جوشی و ریزساختار سرامیک های آلومینا از روش آسیاکاری مکانیکی استفاده گردید. بدین منظور از پودر آلومینا به عنوان مواد اولیه و از پودرهای اکسیدکروم، اکسیدزیرکونیوم و اکسیدنیوبیوم به عنوان ماده افزودنی استفاده شد. اکسیدکروم در حد 6/0 درصدوزنی، اکسید زیرکونیوم در حد10 درصدوزنی و اکسیدنیوبیوم در حد 1 درصد وزنی به نمونه آلومینایی افزوده شد. پودرهای کامپوزیت به صورت محوری تحت فشار MPa300 درون قالب فلزی شکل دهی قرار گرفت، سپس نمونه ها در دمای 1300oC تا 1500oC به مدت دو ساعت درون کوره تحت تف جوشی قرار گرفتند. در شناسایی فازها از پراش اشعه ایکس و برای بررسی ریزساختارها از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج بررسی ها نشان داد که با افزودن این اکسیدها به نمونه چگالی تف جوشی و سختی افزایش یافته و به حداکثر مقدار خود در دمای 1500oC می رسد. بیشترین چگالی و سختی مربوط به نمونه آلومینا- اکسیدنیوبیوم و به ترتیب برابر با 3.78g/cm3 و 1292HV است. از طرفی دیگر اندازه دانه های زمینه آلومینا پس از تف جوشی در اثرحضور اکسیدهای مختلف افزایش می یابد و بیشترین افزایش اندازه دانه را اکسیدنیوبیوم و برابر با 3.68 mm ایجاد می کند.

در این تحقیق پوشش های نانوساختار کاربید زیرکونیم (ZrC) بر روی زیرکونیم با روش الکترولیز از نمک مذاب در دمای ºC 772 در چگالی جریان های مختلف (380 mA/cm2 و 120) تهیه شده است. مشخصه یابی پوشش ها با روش های طیف پراش اشعه X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنج تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDX) و طیف سنج مادون قرمزتبدیل فوریه (FTIR) انجام شد. مطالعات خوردگی نمونه ها با استفاده از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی در محلولی حاوی بوریک اسید و لیتیم هیدروکسید با pH=6.85 انجام شد. ایجاد پوشش کاربید زیرکونیم با استفاده از روش های XRD، FTIR و EDX تایید گردید. نتایج نشان می دهد که ایجاد پوشش کاربید زیرکونیم در سطح زیرکونیم باعث افزایش مقاومت خوردگی و گسترده تر شدن محدوده روئین شدگی آن می شود. چگالی جریان رسوب دهی الکتروشیمیایی تاثیر زیادی بر الکتروکریستالیزاسیون، ساختار و در نتیجه مقاومت خوردگی پوشش کاربید زیرکونیم دارد. به طوری که پوشش تهیه شده در چگالی جریان 120mA/cm2 کم ترین سرعت خوردگی را از خود نشان می دهد. این رفتار متاثر از ساختار نانومتری این پوشش به دلیل پیوستگی ذرات کاربید زیرکونیم و عدم وجود ترک در ساختار پوشش است.

در این پژوهش پوشش های زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) و سریا (CSZ) با هدف ارتقای خواص ترمومکانیکی پوشش-های سد حرارتی بر پایه زیرکونیای پایدار شده با ایتریا از طریق جایگزینی YSZ با CSZ، به روش پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) برروی نمونه هایی از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل (IN738LC) اعمال شدند. رفتار انبساط حرارتی سوپرآلیاژ IN738LC، NiCrAlY، YSZ و CSZ مورد ارزیابی قرار گرفت. برای تعیین مشخصه های ساختاری و فازی پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که پوشش CSZ دارای ضریب انبساط حرارتی بالاتری نسبت به پوشش YSZ است. همچنین بررسی های ریزساختاری پوشش ها نشان داد که پوشش CSZ با ساختاری لایه ای و متخلخل تشکیل شده، ولی تخلخل های آن نسبت به پوشش YSZ کوچک تر و یکنواخت تر است.