مهندسی متالورژی و مواد
سال:1401 | دوره:33 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

در این پژوهش هدف بررسی رفتار خستگی کامپوزیت GFRP با جهت گیری الیاف دو جهته [0,90] تحت سطوح تنشی مختلف است. بدین منظور ابتدا آزمون کشش انجام گرفت و مقدار استحکام نهایی برابر با MPa 420 به دست آمد. سپس آزمون خستگی در 4 سطح تنش 70، 50، 42 و 35 درصد استحکام نهایی انجام شد. نتایج خستگی حاصل دارای پراکندگی مطلوبی بود و منحنی برازش شده بر روی داده ها نیز تطابق مناسبی داشت. در نهایت با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، چسبندگی میان الیاف و زمینه و ساختار شکست خستگی نمونه های 70 و 35 درصد استحکام نهایی مورد ارزیابی قرار گرفت. طبق نتایج در هر دو نمونه 70 و 35 درصد، چسبندگی میان الیاف و زمینه مطلوب نبود و جدایش الیاف از زمینه مشاهده گردید. در سطح بار 35 درصد UTS، به دلیل تضعیف پیوند میان رزین و الیاف، جدایش بین آن ها شدیدتر بود. همچنین در  هر دو نمونه 70 و 35 درصد UTS مکانیزم بیرون زدگی الیاف دیده شد اما شدت آن در نمونه 35 درصد بیشتر بود. در نمونه 35 درصد، اعوجاج قابل توجهی مشاهده گردید که در نمونه 70 درصد، دیده نشده بود. از طرفی، شکست ترد زمینه در نمونه 70 درصد نسبت به 35 درصد، وضوح بیشتری داشت. این موضوع را می توان به افزایش نرمی زمینه در اثر اعمال بار سیکلی ربط داد.

چکیده در کار حاضر، سرباره شیشه ای کوره قوس الکتریک شرکت فولاد مبارکه، و ضایعات شیشه سودالایم فلوت شیشه پنجره ، با نسبت وزنی مساوی مخلوط شد و این ترکیب پایه به همراه عوامل فوم زای متعدد پخت شد. پنج نوع عامل فوم زا، شامل کاربید سیلیسیوم ، کربنات کلسیم ، اکسید کروم، گرافیت و کربنات باریم در پنج قسمت وزنی به ترکیب پایه اضافه گردید، کل مخلوط های کامپوزیتی در دمای 1200 درجه سانتی گراد با سرعت 10 درجه بر دقیقه و زمان ماندگاری سه دقیقه پخت شد. فاز کریستالی متبلور شده در کامپوزیت ها با درصد وزنی کم عامل فوم زا، فاز وولاستونیت و با افزایش درصد وزنی عامل فوم زا تا 5% وزنی فاز شبه ولاستونیت بود. بیشترین افزایش حجم در کامپوزیت(2.5 برابر) مربوط به نمونه با 5 درصد وزنی کربنات باریم و بیشترین تخلخل (84درصد) مربوط به کاربید سیلیسیوم با 1 درصد وزنی می باشد . بالاترین استحکام فشاری در بین سه ترکیب تایید شده از لحاظ ریز ساختاری، مربوط به نمونه با یک درصد وزنی کربنات کلسیم بود که 8/4 مگا پاسکال به دست آمد . همچنین توزیع تخلخل ها در تمامی کامپوزیت های فوم دار غیر یکنواخت بوده و تنها نمونه اکسید کروم دار توزیع تخلخل بهتری نسبت به سایرین دارد.

در این مقاله تاثیر دمای پیرسختی بر ریزساختار، خواص مکانیکی و الکتریکی آلیاژ مس- 4/0 % کروم مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند محلول سازی در دمای 950 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت و پیرسازی در دماهای مختلف 200، 300، 400، 500 و 600 درجه سانتی گراد به مدت 5 انجام گرفت. ریزساختار نمونهها توسط میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی بررسی گردید. علاوه بر این، یک مدل تحلیلی جهت تعیین میزان رسوب عناصر آلیاژی و استحکام تسلیم نمونه ها بکمک آنالیز کمی تصاویر ریزساختار و هدایت الکترکی آنها ارایه شده است. با افزایش دمای رسوب سختی تا 500 درجه سانتی گراد تعداد رسوبات افزایش و اندازه آنها کاهش می یابد. استحکام تسلیم، استحکام کششی و توان کارسختی در دماهای 200 و 300 درجه سانتی گراد نسبت به نمونه محلول سازی شده کاهش، در دمای 400 و 500 درجه سانتی گراد افزایش و مجددا در دماهای بالاتر کاهش می یابند. استحکام کششی و استحکام تسلیم در شرایط بهینه رسوب سختی نسبت به نمونه محلولسازی شده به ترتیب 7/21 و 7/51 % افزایش داشته اند. با افزایش دمای رسوب سختی تا دمای 500 درجه سانتیگراد هدایت الکتریکی بطور پیوسته افزایش یافته و در دمای بالاتر از 500 درجه تقریبا ثابت می ماند. همچنین مقایسه نتایج تست کشش با نتایج مدل نشان داد که مدل ارایه شده در این مقاله با دقت خوبی قادر به پیش بینی تنش تسلیم نمونه های پیر سخت شده است.

در تحقیق حاضر، تاثیر افزودن میکروذرات کاربید بور (B4C) و نانوذرات دی بورید تیتانیم (TiB2) بر ریزساختار، استحکام کششی و سختی کامپوزیت زمینه آلومینیوم A356 مورد مطالعه قرار گرفت. تقویت کننده B4C با درصدهای حجمی 5/2، 5 و 5/7 و تقویت کننده TiB2 با %5/2 حجمی به روش ریخته گری گردابی در دمای C° 1000 تحت فرآیند درجا به زمینه اضافه شدند. نانوذرات TiB2 با روش درجا به وسیله پیش مواد کریولیت (Na3AlF6) و اکسید تیتانیم (TiO2) و پتاسیم تترا فلورو بوراید (KBF4) در مذاب آلومینیوم فرآوری شد و میکروذرات B4C بصورت مستقیم وارد مذاب شد. به منظور بررسی ریزساختار و فرایند شکست، از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. همچنین از آزمون کشش و سختی به منظور بررسی رفتار مکانیکی کامپوزیت استفاده شد. نتایج نشان داد افزودن B4C ابتدا باعث کاهش و سپس باعث افزایش استحکام کششی نهایی نسبت به نمونه بدون تقویت کننده شد. همچنین، بیشترین میزان استحکام کششی مربوط به نمونه حاوی %5/2 حجمی B4C و %5/2 حجمی TiB2 است که نسبت به نمونه بدون تقویت کننده 235 درصد بهبود نشان داد. اما استحکام کششی نمونه حاوی فقط %5/2 حجمی B4C نسبت به نمونه بدون تقویت کننده 35 درصد کاهش یافت. نتایج حاصل از آزمون سختی افت خواص در کامپوزیت حاوی %5/2 حجمی B4C را نشان داد. بیشترین بهبود سختی نیز مانند استحکام کششی در نمونه حاوی %5/2 حجمی B4C و %5/2 حجمی TiB2 بود که در مقایسه با نمونه بدون تقویت کننده 33 درصد افزایش پیدا کرد.

یکی از روشهای کاربردی جهت توسعه فولادهای استحکام بالا با انعطاف پذیری مناسب، عملیات حرارتی کوئنچ و پارتیشن بندی به منظور ایجاد یک ریزساختار میکروکامپوزیتی (مارتنزیت+آستنیت باقیمانده) است. به کمک این روش می توان با هزینه اندک، ترکیبی فوق العاده از خواص مکانیکی را در یک فولاد کم آلیاژ بوجود آورد. در پژوهش حاضر، فولاد متوسط کربن پرسیلیسیم 7102/1 با اعمال فرآیندهای کوئنچ و پارتیشن بندی مورد مطالعه قرار گرفته است و تاثیر پارامترهای مختلف از جمله دمای کوئنچ (محدوده دمایی 170 الی 230 درجه سانتیگراد) و زمان پارتیشن بندی (3 الی 30 دقیقه) روی ریزساختار و خواص کششی بررسی شده است. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری بررسی شده و کسر حجمی آستنیت باقی مانده، توسط تکنیک پراش پرتوی ایکس اندازه گیری شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ریزساختار میکروکامپوزیتی پس از عملیات حرارتی بوجود آمده است. افزایش زمان پارتیشن بندی باعث کاهش آستنیت باقیمانده و تشکیل رسوبات کاربیدی می گردد همچنین با افزایش دمای کوئنچ در زمان پارتیشن بندی 3 دقیقه ، درصد آستنیت باقی مانده و پایدارشده افزایش یافته است. بهترین خواص کششی مربوط به نمونه کوئنچ شده در 170 درجه سانتیگراد و پارتیشن بندی شده در 300 درجه سانتیگراد به مدت 8 دقیقه با استحکام کششی 1997 مگاپاسکال، استحکام تسلیم 1730 مگاپاسکال، ازدیاد طول 3/10 درصد و میزان کاهش سطح مقطع 48 درصد می باشد.

در این پژوهش، اصلاح ریزساختار و رفتار مکانیکی فولاد عملیات حرارتی پذیر کم آلیاژ سیلیسیم متوسط 35CHGSA در شرایط عملیات حرارتی کوئنچ مستقیم در آب و تمپر شده (Q&T) در مقایسه با شرایط کوئنچ در حمام نمک مذاب و پارتیشن بندی (Q&P) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این هدف، نمونه هایی از فولاد کم آلیاژ سیلیسیم متوسط 35CHGSA در دمای ˚C900 به مدت 15 دقیقه حرارت داده شده و سپس به دو روش عملیات حرارتی ادامه پیدا کرد. در روش اول، نمونه ها ابتدا در آب کوئنچ و سپس در دمای ˚C500 به مدت 60 دقیقه تمپر شدند (Q&T). در روش دوم، نمونه ها ابتدا در حمام نمک مذاب با دمای ˚C230 کوئنچ و برای مدت 1 دقیقه جهت تشکیل مقدار جزئی مارتنزیت نگهداری شدند و آنگاه به منظور پارتیشن بندی کربن از مارتنزیت به نواحی آستنیت مجاور، در دمای ˚C400 برای مدت 12 دقیقه حرارت داده شده و در نهایت در آب کوئنچ شدند (Q&P). آزمون های سختی سنجی و کشش به همراه آنالیز فازی به روش XRD و مشاهدات ریزساختاری با میکروسکوپ های نوری، الکترونی روبشی گسیل میدانی FESEM مجهز به EDS و الکترونی عبوری TEM در کنار پراش سنجی الکترونی انجام شد. نتایج نشان می دهد انجام فرایند عملیات حرارتی Q&P باعث اصلاح شگرف ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد 35CHGSA در مقایسه با شرایط Q&T شده است. حاصل ضرب استحکام کششی نهایی در ازدیاد طول که معیار خوبی از ارزیابی طراحی و توسعه فولادهای استحکام بالای پیشرفته است در نمونه های Q&T در مقایسه با نمونه های Q&P بطور شگرفی به ترتیب از 4/16 به GPa.% 5/25 افزایش یافته است.

در طول سالیان متمادی، اکسیدهای منگنز (MnO2,Mn2O3,Mn3O4,MnO) به طور قابل توجهی، علاقه ی محققان زیادی را به خاطر خواص فیزیکی-شیمیایی و کاربردهای بالقوه ای که دارند، جذب کرده اند. در میان اکسیدهای منگنز، دی اکسید منگنز در چندین حالت بلوری مختلف (α, β, γ, δ, λ) وجود دارد که ساختار بلوری به مقدار زیادی، خواص کاربردی MnO2 شامل خواص مغناطیسی، شناسایی های الکتروشیمیایی، جذب مولکولی و خواص را تعیین می کند. تاکنون، روش های متفاوتی جهت سنتز این مواد استفاده شده است. در تحقیق حاضر، روش تک مرحله ای سنتز احتراقی در محلول به منظور سنتز اکسید های مختلف منگنز و به ویژه MnO2 پیشنهادشده است. هدف از تحقیق، بررسی تأثیر نوع سوخت، مقدار φ، دمای آدیاباتیک و مقدار افزودنی ها بر پایداری ساختار اکسیدهای منگنز، است. سپس آنالیز پراش پرتوایکس (XRD) و آنالیز ریزساختاری FE-SEM از ذرات سنتز شده، گرفته شدند. تحقیقات انجام شده بیانگر این است که شرایط بهینه برای سنتز استفاده از سوخت اوره و 1˂ φ است. همچنین به منظور بررسی تأثیر عملیات حرارتی بر بلورینگی ذرات سنتز شده در شرایط مختلف، عملیات حرارتی انجام شد که منجر به افزایش بلورینگی نمونه ها می شود. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که سنتز اکسید های مختلف منگنز به ویژه MnO2 بصورت خالص، با چالش هایی روبرو است، که خوشبختانه در تحقیق حاضر به صورت تک مرحله ای و با کمک سنتز احتراقی در محلول، با موفقیت انجام شد.

در پژوهش حاضر، از روش احتراقی در محلول جهت سنتز ترکیب آمورف بوراتی زیست فعال.استفاده شد. آنالیز XRD، FTIR و PSA با هدف مشخصه یابی فازی، تشخیص پیوند و تعیین اندازه ذرات انجام شد. از آزمایش های MTT و Migration به منظور تعیین زیست سازگاری پودرها استفاده شد. پودر سنتز شده دارای ابعاد نانو، ساختار آمورف و تاثیر مثبت بر تکثیر و مهاجرت سلول ها است. ترکیب آمورف بوراتی با نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به منظور ایجاد داربست های کامپوزیتی، در درصدهای وزنی متفاوت ترکیب شده و در دماهای 600، 650 و oC700 به مدت زمان های 0.5 و 1 ساعت زینتر شدند. مطالعه الگوی تفرق اشعه ایکس به منظور تشخیص فازها و تست استحکام کششی قطری به منظور سنجش استحکام مکانیکی انجام شد. تصویربرداری FESEM از نمونه های شکسته شده در تست استحکام کششی قطری به منظور مشاهده ی مسیر ترک، میزان تخلخل و نحوه تاثیر شیشه بوراتی بر زینتر انجام شد. نمونه با wt.% 20 هیدروکسی آپاتیت و wt.% 80 شیشه بوراتی، زینتر شده در oC700 به مدت 1 ساعت، دارای بالاترین استحکام به مقدار 0.02±4.87 است. آنالیز ICP-OES نمونه با wt.% 20 هیدروکسی آپاتیت زینتر شده در oC700 به مدت 1 ساعت بعد از 7 روز غوطه وری در مایع شبیه سازی شده ی بدن، نشان دهنده افزایش رهایش یون در مقایسه با هیدروکسی آپاتیت خالص زینتر شده است. همچنین کنترل و کاهش رهایش یونی قابل ملاحظه شیشه بوراتی از طریق کامپوزیت و زینتر شدن در مشاهده شد. کامپوزیت ساخته شده دارای قابلیت پیوند با بافت نرم و سخت است.

اتصال قطعات مختلف به یکدیگر به عنوان یک نیاز مهم در صنایع مختلف مطرح شده است. به دلیل پیچیدگی روش های اتصال متداول، تمایل زیادی به پژوهش و توسعه ی روش های اتصال جدید در سال های اخیر به وجود آمده است . از این رو این پژوهش با هدف بررسی استحکام اتصال آلومینیوم آلیاژی 5083 به کامپوزیت زمینه پلیمری تقویت شده با ذرات کربن بلک انجام شده است. در این پژوهش خواص مکانیکی شامل استحکام کششی برشی و تاثیر درصد وزنی ذرات تقویت کننده بر مدت زمان مورد نیاز جهت ایجاد اتصال مطلوب بین کامپوزیت زمینه پلیمری و آلومینیوم بررسی گردید. در این پژوهش اتصال با فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی انجام و استحکام نقطه ی جوش با آزمون کشش برشی مورد بررسی قرار گرفت. درصد فاز تقویت کننده ی افزوده شده به زمینه ی پلی اتیلن، مدت زمان ماندگاری ابزار دستگاه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای به عنوان متغیرهای تأثیرگذار بر استحکام کششی برشی در این پژوهش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که با افزایش زمان ماندگاری برای پلی اتیلن خالص در مدت زمان 15 ثانیه و برای نمونه های کامپوزیتی زمینه پلی اتیلن تقویت شده با کربن بلک در بازه زمانی 10 ثانیه، اتصال مطلوب را سبب می شود و با افزایش زمان ماندگاری تا 20 ثانیه به دلیل افزایش بیش از حد مذاب پلی-اتیلن استحکام و تنشهای پسماند در طی فرایند انجماد روند نزولی استحکام اتصال مشاهده شد.

در تحقیق حاضر تاثیر انقطاع خطوط لیزر در حین فرایند حکاکی لیزر در حضور/عدم حضور یک میدان مغناطیسی خارجی بر روی تلفات هسته و ساختار حوزه های مغناطیسی در ورقهای فولاد سیلیکونی جهتدار بررسی شد. با اعمال الگوهای مختلف انقطاع، تاثیر طول انقطاع، یک طرفه یا دو طرفه اعمال کردن لیزر و نیز همپوشانی یا غیرهمپوشانی خطوط لیزر (برای ورقهای حکاکی شده دو طرفه) بر روی ساختار دامین ها و تلفات هسته ورقهای فولاد سیلیکونی ارزیابی شد. بر اساس نتایج این آزمایشها، شرایط بهینه حکاکی لیزر منقطع روی سطح ورقها بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان می دهد اگرچه در طولهای انقطاع کوچک نظیر 2 میلیمتر، تاثیر فرایند لیزر روی کاهش تلفات ورقها ناچیز است، اما با افزایش طول انقطاع به حدود 6 میلیمتر، تلفات مغناطیسی ورقها تا حد زیادی بهبود می یابد. با افزایش مجدد طول انقطاع تا حدود 10 میلیمتر، تلفات ورقها دوباره افزایش می یابد و این نشان می دهد که طول انقطاع 6 میلیمتر، تلفات مغناطیسی بهینه را در ورقها ایجاد می نماید. استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی طولی همراه با تابش لیزر منقطع با الگوی انقطاع بهینه، منتج به کاهش تقریبا 16 درصد تلفات هسته در فولادهای سیلیکونی جهتدار می شود.

از واکنش سیستم پودری آهن و سیلسیم، انواع مختلف سیلیسیدهای آهن شکل می گیرد که بسته به ساختارشان رفتار فلزی ، نیمه هادی یا عایق را می توانند از خود نشان دهند. هر چه میزان آهن این مواد بیشتر باشد، خواص مغناطیسی آنها قویتر خواهد بودیکی از مسائل تکنیکی استفاده از پودر برای تولید انواع مختلف سیلسیدها، پیش بینی نوع سیلسید نهایی است. تا کنون تحقیق جامعی بر روی این هدف تدوین نشده است. از این رو در این تحقیق ابتدا بر اساس داده های ترمودینامیکی و به کمک نرم افزار HSC، پیش بینی شد که در هر نسبت مولی آهن و سیلسیم کدامیک از فازهای سیلسید آهن تشکیل خواهد شد. در ادامه به صورت آزمایشگاهی سه درصد مختلف مولی برای بررسی عملی این پیش بینی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت مولی سیلسیم از 5/0 به 1 و 2 ، به ترتیب، فازهای Fe3Si، FeSi و FeSi2 فازهای غالب موجود در ساختار خواهند بود که تا حد زیادی پیش بینیهای ترمودینامیکی با نتایج واقعی موافقت داشت. علت تفاوتهای موجود نیز مورد بحث قرار گرفت.

در این پژوهش تاثیر افزودن مس بر ریزساختار فولاد زنگ نزن s410 با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج پراش انرژی پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین فازهای در تعادل در ریزساختار و کسر وزنی آنها در دمای ℃1000 با استفاده از نرم افزار مت کلک ورژن 6 محاسبه شده است. نمونه ها در دمای ℃1000 آستنیته شده و درون روغن کوئنچ شدند. با توجه به نتایج حاصل از محاسبات ترمودینامیکی و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، فولاد دو فازی با ریزساختاری شامل فریت و مارتنزیت تشکیل شد. مشخص شد که با افزایش مقدار مس در ترکیب شیمیایی فولاد، کسر وزنی فاز فریت در ریزساختار کاهش چشمگیری می یابد. کاهش کسر وزنی فاز فریت با اضافه شدن مقدار مس، منطبق بر نتایج حاصل از محاسبات ترمودینامیکی است. اضافه شدن حدود 5 درصد وزنی مس، موجب حذف شدن فاز فریت و تشکیل ریزساختار کاملا مارتنزیتی در نمونه های کوئنچ شده گردید.