فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1399 | دوره:14 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

در این پژوهش از پودر نانوکامپوزیتی ZrB2-SiC-ZrC سنتز شده به روش MA-SPS که روش سنتز جدیدی برای این کامپوزیت محسوب می شود، جهت سینتر کامپوزیت ZrB2-SiC-ZrC به روش SPS استفاده شد. در این پژوهش سازکار سینترشدن یه وسیله ی نمودارهای مستخرج از فرایند SPS شامل نمودار جایجایی-دما-زمان، سرعت جابجایی – دما و سرعت جابجایی – زمان بررسی شد. فرایند سینتر شدن کامپوزیت در دمای C° 1750 و زمان min 17 کامل شد. با استفاده از الگوی پراش اشعه X و روش ریتولد میانگین اندازه کریستالیت های فازهای ZrB2، SiC و ZrC به ترتیب 77، 62 و 56 نانومتر به دست آمد. سینتر این کامپوزیت با پودرهای سنتزی جدید موجب ساخت قطعه ای با دانسیته ی نسبی % 3/99، استحکام خمشی MPa 563، سختی ویکرز GPa 18 و چقرمگی شکست MPa. m1/2 9/4 شد. تصاویر FESEM از نمونه ی سینتر شده نیز ساختاری چگال و یکنواخت را نشان داد که سه فاز ZrB2، SiC و ZrC به خوبی به یکدیگر متصل شده و پیوستگی مناسبی دارند.

کاربید بور به دلیل خواصی مانند سختی بالا، مدول الاستیک بالا، چگالی پایین و غیره، بسیار مورد توجه است. با این حال کاربرد آن به علت مشکل در زینتر پذیری و چقرمگی شکست پایین، محدود است. در این تحقیق از روش پرس تک محوری با فشار MPa 140 برای فرآیند ساخت پیش فرم های متخلخل کاربید بور استفاده گردیده است. مواد اولیه مورد استفاده، پودر B4C با اندازه 43 میکرون، افزودنی کربن اکتیو به میزان 0، 5 و10 درصد وزنی و پودر رزین فنولیک به عنوان بایندر و عامل ایجاد تخلخل به میزان 9% وزنی می باشد. عملیات رخنه دهی با مذاب سیلیسیم و تولید سرامیک RBBC در کوره خلأ، در دمای 1600 درجه سانتیگراد انجام شد. در طی فرآیند فلزخورانی، فاز β-SiC تشکیل شده از سیلیسیم و کربن، موجب افزایش دانسیته حجمی و خواص استحکامی نمونه ها شد. با افزایش کربن اکتیو، مقدار سیلیسیم باقی مانده از 35% حجمی به 18% حجمی کاهش یافته و در مقابل فاز کاربید سیلیسیم ثانویه از 10% حجمی به 21% حجمی افزایش یافته است. کاهش سیلیسیم باقی مانده و افزایش فاز β-SiC توسط نرم افزار آنالیز تصویری مشخص شده است.

در این پژوهش، سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور اکسیدمنیزیم مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های پودری با نسبت استوکیومتری(مولیبدنیت: اکسیدمنیزیم: گرافیت 2: 2: 1) تهیه و تحت آزمون آنالیز حرارتی هم زمان (STA)، با سه نرخ حرارتی10، 15 و20 درجه بر دقیقه، قرار گرفتند. به منظور تعیین فازهای میانی تشکیل شده در طول فرآیند، یک سری آزمایش های هم دما تحت اتمسفر آرگون صورت گرفت. نتایج نشان داد که فرآیند در محدوده دمایی º C 900 تا º C1400 امکان پذیر بوده و با تشکیل فازهای میانی اکسید مولیبدن (MoO2) و مولیبدات منیزیم (MgMoO4) پیش می رود. بررسی های سینتیکی با روش های بدون مدل فریدمن، اوزاوا، کسینجر و روش برازش مدل کوتز-ردفرن انجام شد. نتایج حاصل از تمامی روش ها تطابق خوبی با یکدیگر داشته و حاکی از آن بودند که مکانیزم حاکم بر واکنش کنترل شیمیایی و مقدار انرژی اکتیواسیون آن در حدود kJ/mol 425 می باشد.

هنگام استفاده از آجرهای منیزیا کربن در خط سرباره(° C1600) اکسیداسیون کربن باعث ایجاد تخلخل و کاهش پایداری در مقابل خوردگی در این نسوزها میشود. در این پژوهش بررسی نقش افزودنی میکروسیلیس در ایجاد پیوند های نانو فورستریت درجا در نسوزهای منیزیا-فورستریت-کربن و افزایش این فاز با افزودن فروسیلیسیم در دمای بالا بوده که در شرایط کنترل شده، نانو فورستریت درجا (Mg2SiO4) درون آجر ایجاد گردد و به صورت یک پل ارتباطی ذرات MgO را به هم پیوند دهد. در این دسته از نسوزها، افزودن سیلیس جهت ایجاد فورستریت، باعث افزایش استحکام برزیلی (مقاومت در برابر رشد ترک) و کاهش اختلاف پتانسیل سیلیس در آجر-سرباره شده و نفوذ از سرباره به آجر را کاهش می دهد. در این راستا به ترکیب پایه منیزیا-کربن حاوی 3 درصد سیلیسیم(آنتی اکسیدان) و درصدهای مختلف میکروسیلیس(%10-1)، 3 درصد فروسیلیسیم اضافه شد که در دمای بالا باعث افزایش میزان فورستریت با توجه به نتایج پراش پرتو ایکس بوده است. خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه ها در دو دما پس از تمپر ° C 250 و زینتر ° C1600 بررسی شد. با بررسی نتایج در هر دو دما، استحکام مقاومت در برابر پیشرفت ترک افزایش نشان داد. اندازه دانه های کریستال های فورستریت با روش شرر اصلاح شده برابر 32 نانومتر و میزان فورستریت ایجاد شده به روش نسبت شیب ها هنگام افزودن فروسیلیسیم به ترتیب در 3، 5 و 10 درصد میکروسیلیس مقادیر 10، 14 و 22 درصد بوده است.

عملیات زیر صفر در سالهای اخیر جهت بهبود مقاومت سایشی و سختی فولادهای ابزار توصیه شده است. این عملیات قبل از عملیات تمپر و بعد از کوئنچ بر روی فولاد انجام میگردد. در تحقیق حاضر تاثیر عملیات زیرصفر عمیق بر روی فولاد GOST9HF بررسی میگردد. بدین منظور دو نمونه کوئنچ-تمپر و کوئنچ-زیر صفر به مدت 48 ساعت-تمپر آماده سازی شده و تاثیر عملیات زیرصفر بر میزان آستنیت باقیمانده، رسوب کاربیدهای ریز، سختی، استحکام و مقاومت سایشی با انجام آزمایشهای پراش پرتو ایکس، بررسی ساختار توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، سختی سنجی، کشش و سایش به روش پین بر روی دیسک بررسی میگردد. نتایج نشان داد در نمونه های زیر صفر شده در مقایسه با نمونه کوئنچ-تمپردر تمام دماهای تمپر (150 درجه سانتیگراد تا 650 درجه سانتیگراد ) سختی، مقاومت سایشی و خواص کششی بالاتر است. ضمن آنکه با افزایش دمای تمپر در هر دو نمونه سختی، مقاومت سایشی و خواص کششی به دلیل نرم شدن ساختار و رشد دانه ها کاهش می یابد. دلیل بهبود خواص در نمونه زیرصفر شده حذف آستنیت باقیمانده، رسوب کاربیدهای ریز و یکنواخت تر این کاربیدها است. به نحوی که عملیات زیر صفر باعث کاهش میزان آستنیت باقیمانده از 12% در نمونه کوئنچ – تمپر به کمتر از 1% در نمونه زیرصفر شده می شود. همچنین عملیات زیر صفر باعث افزایش کسر حجمی کاربیدها به میزان 52% میگردد.

برای کاهش دمای تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات، نانو پوشش استیل استونات منگنز Mn(acac)3 با استفاده از فرایند سل-ژل تهیه و بر روی سطح ذرات آمونیوم پرکلرات پوشش داده شد. تجزیه و تحلیل آنالیز وزن سنجی گرمایی (TG) نانو پوشش استیل استونات منگنز نشان داد که این ترکیب قبل از تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات به نانو اسپینل منگنز تبدیل می شود و این نانو اسپینل منگنز از طریق مکانیسم انتقال الکترون اثر کاتالیستی خوبی بر روی تجزیه حرارتی کاتالیستی آمونیوم پرکلرات می گذارد. در این مقاله برای اثبات تشکیل نانو پوشش بر روی سطح آمونیوم پرکلرات تصاویر میکروسکوب روبشی (SEM) و الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)گرفته شد. برای بررسی نانو کامپوزیت تهیه شده EDS گرفته شد. همچنین اثر کاتالیستی نانو اسپینل منگنز تهیه شده از تجزیه نانو پوشش استیل استونات منگنز، در مکانیسم تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات توسط تجزیه و تحلیل حرارتی کالری سنجی پویشی دیفرانسیلی (DSC) و آنالیز وزن سنجی گرمایی (TG) مورد بررسی قرار گرفت و باعث کاهش دمای تجزیه برای دو پیک تجزیه آمونیوم پرکلرات به ترتیب از º C 422 به º C 318 و از º C 317 به º C 279 برای نانو کامپوزیت Mn(acac)3/AP شده است. با توجه به کاهش دمای هر دو پیک تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات مشخص شد که نانو پوشش استیل استونات اثر بسزایی برروی تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات داشته است و در نهایت باعث بهبود عملکرد پیشرانه های جامد می شود.

در این پژوهش نمونه های هگزافریت باریم با ترکیب BaZn0. 6Zr0. 3X0. 3Fe10. 8O19 (X=Ti, Ce, Sn) به روش فعال سازی مکانیکی سنتز و بوسیله بوسیله آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) و تجزیه و تحلیل شبکه بردار (VNA) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس تایید کننده حضور فاز غالب هگزافریت باریم به همراه مقدار ناچیزی فاز غیرمغناطیسی هماتیت در ترکیب نمونه ها بود. پارامترهای شبکه a و c با توجه به اختلاف شعاع های یونی یون های مهمان و میزبان افزایش پیدا کرد که بیشترین میزان افزایش مربوط به نمونه حاوی یون سریوم بود. نتایج FE-SEM تایید کننده میانگین اندازه ذرات در حدود nm 450 و nm 250 به ترتیب برای نمونه دوپ نشده و دوپ شده بودند. طبق منحنی های M-H مقادیر مغناطش اشباع (Ms) و نیروی وادارندگی (Hc) در تمامی نمونه ها کاهش یافت و تغییرات قابل توجهی در خواص مغناطیسی هگزافریت باریم در اثر جانشینی یون های آهن مشاهده شد. طبق نتایج بیشترین میزان مغناطش اشباع (emu/g 1/33 ) و کمترین نیروی پسماندزدا (Oe 14/18) مربوط به نمونه با ترکیب BaZn0. 6Zr0. 3Ti0. 3Fe10. 8O19 و BaZn0. 6Zr0. 3Sn0. 3Fe10. 8O19 بود. نتایج جذب امواج مایکروویو در محدوده فرکانسی GHz 4/12-8 نشان دهنده بیشترین میزان جذب مربوط به نمونه با ترکیب BaZn0. 6Zr0. 3Sn0. 3Fe10. 8O19 در فرکانس GHz 1/11 به میزان dB 3/16-بود.