مواد و فناوری های پیشرفته
سال:1395 | دوره:5 | شماره:4 |تعداد مقالات:8

ورق آلومینیوم 1050 تغییر شکل شدید یافته تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط مختلف فرآوری بدون نانوذرات در دمای اتاق و فرآوری به همراه نانوذرات در محیط نیتروژن مایع قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که پس از سه پاس فرآوری، توزیع مناسبی از نانوذرات در منطقه اغتشاش یافته حاصل می شود. هم چنین مطالعات پراش الکترون های بازگشتی (EBSD) از منطقه مذکور مبین این مساله است که در مقایسه با نمونه تغییرشکل شدید یافته و فرآوری شده بدون نانوذرات و در دمای اتاق، فرآوری به همراه نانوذرات و در محیط نیتروژن مایع از وقوع رشد دانه شدید در منطقه اغتشاش یافته جلوگیری به عمل می آورد و ساختار بسیار ریزدانه حاصل می کند. به علاوه، استفاده از نانوذرات و محیط خنک کننده تغییری در جهت گیری ترجیحی دانه ها و سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته ایجاد نمی نماید. بررسی ها حاکی از آن است که سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته، بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی پیوسته می باشد و در شرایط فرآوری در محیط نیتروژن مایع، تبلور مجدد دینامیکی ناپیوسته نیز به طور محدودی اتفاق می افتد. نتایج سختی سنجی نشان داد که استفاده هم زمان محیط خنک کننده و نانوذرات تاثیر چشمگیری بر بهبود خواص مکانیکی ناحیه اغتشاش یافته دارد.

امروزه فولادهای نانوساختار بینیتی به دلیل خواص مکانیکی ویژه، از جمله استحکام، سختی بالا، چقرمگی قابل قبول و هم چنین هزینه های تولید نسبی پایین مورد توجه قرار گرفته اند. مشکل اصلی برای صنعتی شدن این نوع فولادها مدت زمان طولانی استحاله هم دمای بینیتی است که به موجب آن، زمان و هزینه های تولید افزایش می یابد. در این پژوهش برای کاهش زمان تولید و تسریع استحاله هم دمای بینیتی از فولاد کربن متوسط به جای فولاد پرکربن، و برای جلوگیری از رشد صفحات ضخیم از عملیات آستمپرینگ دومرحله ای استفاده شده است. برای انجام عملیات حرارتی، نمونه ها ابتدا در دمای 1000 درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه آستنیته شده و سپس در کوره حمام نمک قرار داده شدند تا در بازه های زمانی 1 تا 12 ساعت در دمای بین 250 تا 300 درجه سانتی گراد در طی یک یا دومرحله، استحاله هم دمای بینیتی انجام شود. نمونه ها تحت بررسی های ریزساختاری، آزمون کشش، سختی سنجی ویکرز و پراش پرتو ایکس قرار گرفتند. نتایج این تحقیق نشان داد که کاهش مقدار کربن و اعمال آستمپرینگ دومرحله ای به سبب کاهش زمان استحاله و هم چنین کاهش دمای استحاله در مرحله دوم، موجب می شود صفحات بینیتی هرچه ظریف تر شده و از تشکیل آستنیت های ناپایدار جلوگیری کند که این خود باعث بهبود خواص مکانیکی در این فولاد شد.

فرآیند «فعال سازی مذاب توسط کرنش (SIMA)» یک فرآیند نیمه جامد است که به منظور تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ ها به کار گرفته می شود. در این فرآیند، آلیاژ مورد نظر ابتدا تحت کرنش قرار می گیرد و سپس در دمای نیمه جامد به مدت مشخصی نگه داری می شود. در این پژوهش، از فرآیند SIMA برای تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ آلومینیوم 7075 استفاده شده و تاثیر چهار عامل مقدار کرنش، دمای اعمال کرنش، دمای نگه داری نیمه جامد (کسرحجمی مذاب) و زمان نگه داری نیمه جامد بر روی اندازه متوسط دانه ها و هم چنین ضریب شکل آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج نشان داد که نمی توان یک سازوکار خاص را برای گلبولی شدن دانه ها در فرآیند SIMA در نظر گرفت. بلکه با توجه به مقدار کسر حجمی مذاب و مقدار کرنش، سازوکار غالب متفاوت خواهد بود و بیشترین رقابت بین تبلور مجدد و ذوب داخلی دانه ها اتفاق می افتد. هم چنین نتایج نشان داد که در فرآیند SIMA، درصد ازدیاد طول به طور قابل ملاحظه ای نسبت به حالت T6 افزایش می یابد در حالی که استحکام کاهش زیادی ندارد.

در پژوهش حاضر ترکیب سیلیسید تنگستن با استفاده از پودرهای سیلیسیم و تنگستن توسط روش سنتز احتراقی فعال شده مکانیکی تولید شد و سپس، به کمک فرآیند جوش کاری قوسی تنگستن-گاز روی زیرلایه فولادی 37st روکش کاری گردید. بررسی فازهای تشکیل شده پس از زمان های مختلف آسیا نمودن پودرهای اولیه به کمک پراش پرتو ایکس مشخص گردید که بهترین زمان برای فعال سازی مخلوط پودرهای اولیه برای سنتز سیلیسید تنگستن 10h می باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از پوشش نمایانگر ساختاری شامل دو فاز زمینه غنی از آهن و دندریت های غنی از تنگستن و سیلیسیم است. اندازه گیری تغییرات سختی از سطح به عمق پوشش بیانگر افزایش چهار برابری سختی سطح از 200 به 850 HV است که در نتیجه آن مقاومت به سایش زیرلایه بیش از شش برابر افزایش یافته است.

کورسیتین یک متابولیت گیاهی ایمن است که به عنوان عامل مهار کننده شیمیایی در مهار سلول های توموری و پیشرفت بسیاری از سرطان ها نقش موثر دارد. در این تحقیق به منظور بهبود کارایی و دسترسی زیستی مولکول کورسیتین از نانوحفرات مزوپور سیلیکا با پوشش کیتوسان به عنوان یک بیوپلیمر حساس به pH استفاده شد. برای این منظور ابتدا نانوحفرات مزوپور سیلیکا به روش سل-ژل سنتز شد. سپس، در یک محیط اسیدی با استفاده از گلیسیدیل اکسی پروپیل تری متوکسی سیلان، لایه ای از کیتوسان به دور نانوحفرات سیلیکا پوشش داده شد. برای مشخصه یابی نانوحامل سنتز شده از روش های مختلفی نظیر FESEM، BET و FTIR استفاده شد. نتایج FESEM و BET به ترتیب حاکی از اندازه ذرات و حفرات در محدوده نانومتر بود. هم چنین حضور پیک های موجود در آنالیز FTIR نشان داد که دارو با موفقیت در نانو حامل قرار گرفته است. از طرفی نتایج محاسبه ظرفیت بارگیری دارو در نانوحامل و هم چنین میزان رهایش دارو در دو pH اسیدی و فیزیولوژی بدن نشان داد نانوحامل از کارایی و پایداری مناسب در بارگیری و رهایش دارو برخوردار است. میزان سمیت سلولی فرمولاسیون دارویی در غلظت های مختلف بر روی رده سلولی سرطانی HeLa با کمک روش MTT بررسی شد. نتایج نشان داد میزان سمیت سلولی فرمولاسیون دارویی نسبت به داروی آزاد به شکل معناداری افزایش می یابد و مقدار IC50 در رده سلولی سرطانی HeLa از 58 میکرومولار برای کورسیتین آزاد به 36 میکرومولار برای کورسیتین بارگذاری شده در نانوحامل کاهش یافت. در نهایت، این تحقیق نشان داد نانوحامل مزوپورسیلیکا-کیتوسان قادر است به عنوان سیستم دارورسانی هوشمند و زیست سازگار برای انتقال داروی کورسیتین به سلول های سرطانی در نظر گرفته شود.

در سال های اخیر کامپوزیت های سیمانی بر پایه کلسیم سیلیکات ها برای کاربردهای پزشکی مورد توجه قرار گرفته اند. سیمان های کلسیم سیلیکاتی جزء دسته سیمان هایی هستند که در ترمیم ریشه دندان استفاده می شوند. هدف از انجام این پژوهش تهیه سیمان کامپوزیتی کلسیم سیلیکاتی جدیدی جهت حفظ و تقویت خواص مطلوب این سیمان ها می باشد. در این تحقیق، کامپوزیت سیمان دندانی بر پایه کلسیم سیلیکات تهیه گردید و اثر افزودن پلیمر زیست تخریب پذیر و زیست سازگار کیتوسان بر خواص گیرشی و ساختاری آن مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش از ترکیب کلسیم سیلیکاتی، دی کلسیم فسفات (DCP) و اکسید بیسموت (Bi2O3) به عنوان فاز پودری و از پلیمر کیتوسان به صورت محلول 2% حل شده در اسید استیک 1% به عنوان فاز مایع، استفاده گردید. هم چنین نمونه کنترل از طریق مخلوط کردن فاز پودری با آب مقطر به عنوان فاز مایع به دست آمد. بر اساس نتایج به دست آمده، با افزودن پلیمر کیتوسان، زمان گیرش سیمان کامپوزیتی از 51 دقیقه به 67 دقیقه تغییر یافت. هم چنین حضور کیتوسان باعث کاهش جزئی استحکام فشاری گردید. میزان زیست فعالی این سیمان ها به مدت 14 روز در محلول شبیه سازی بدن (SBF) مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها در قبل و بعد از غوطه وری در محلول SBF، توسط دستگاه SEM مورد بررسی ریزساختاری و توسط دستگاه XRD مورد شناسایی فازی قرار گرفتند. ترکیب سیمان در قبل از غوطه وری شامل فازهای اولیه (فازهای کلسیم سیلیکاتی و کلسیم فسفاتی) بود که با گذشت 14 روز غوطه وری در محلول SBF، به فازهای لایه ای شکل هیدروکسی آپاتیت تبدیل شدند و افزودن کیتوسان، تاثیری بر تشکیل فاز نهایی آپاتیت نداشته است.

پوشش های MCrAlY نقش ویژه ای در چگونگی عملکرد موتورهای توربینی دارند. نقش اصلی این پوشش ها مقاومت در برابر اکسایش است، بنابراین مطالعات گسترده ای در شناخت سازوکار اکسایش این پوشش ها صورت گرفته است. علی رغم اهمیت ویژه مراحل ابتدایی اکسایش، تاکنون چندان به آن پرداخته نشده است. در تحقیق حاضر اثر اسپلت های سطحی بر سازوکار مراحل اولیه اکسایش پوشش CoNiCrAlY مطالعه گردید. نتایج تجربی نشان می دهد که پوسته اکسیدی تولید شده بر روی اسپلت ها در لحظات اول اکسایش دارای مقادیر قابل توجهی از عناصر سنگین (کبالت، کروم و نیکل) است، که به تدریج با نفوذ آلومینیوم به سطح پوشش، با اکسید غنی از آلومینیوم جایگزین می شود. نفوذ آلومینیوم به سطح پوشش در زمان های طولانی تر، علاوه بر افزایش ضخامت پوسته اکسیدی، منجر به تخلیه سطح اسپلت از فاز β نیز می شود که این موارد به ترتیب می تواند باعث ایجاد ترک و رشد موضعی اکسید شود. در نهایت، به علت نسبت زیاد سطح به حجم اسپلت و محدودیت آلومینیوم موجود در آن (بالاخص اسپلت های فاقد اتصال مناسب)، سرعت اکسایش و تخریب اسپلت ها به طور مشهودی بیشتر از دیگر سطوح پوشش است.

در این پژوهش به بررسی تاثیر عنصر آلیاژی آلومینیوم بر KIC و ac فولاد هایپریوتکتوئید هادفیلد با استفاده از نتایج آزمایش ضربه پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا دو بلوک از فولاد هادفیلد (%0 Al و %1.68 Al) به وسیله کوره القایی ریخته گری شدند. سپس، هر دو بلوک تحت عملیات حرارتی آستنیته در دمای 1100oC به مدت 2 ساعت قرار گرفته و بلافاصله در حمام آب خالص سریع سرد شدند. در مرحله بعد، آزمایش های کشش تک محوره، سختی سنجی به روش ویکرز و ضربه شارپی بر روی هر دو نمونه در دمای محیط انجام شد. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و برای بررسی سطوح شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. سپس، برای بررسی KIC و ac از روابط تجربی بین چقرمگی شکست و نتایج آزمایش ضربه شارپی، استفاده گردید. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد که با افزایش میزان آلومینیوم در ترکیب شیمیایی فولاد آستنیتی منگنزدار هادفیلد، اندازه دانههای آستنیت از 111.9 به 142.5 میکرومتر افزایش یافته است. نتایج آزمایش کشش، سختی و ضربه بیانگر افزایش استحکام تسلیم، افزایش سختی، کاهش کرنش شکست و انرژی ضربه فولاد هادفیلد در اثر افزودن آلومینیوم به ترکیب آن بود. محاسبات چقرمگی شکست و طول ترک بحرانی برای فولاد هادفیلد نشان داد که افزودن آلومینیوم به ترکیب آن منجر به کاهش چقرمگی شکست از 163.7 به 104.5 (Mpa.(m)1.2 و کاهش طول ترک بحرانی در سطح از 0.014 به 0.007m می شود.