فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1399 | دوره:14 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

در این تحقیق ابتدا نانو ذارت دی سولفید تنگستن با اندازه کمتر از 100 نانومتر با استفاده از روش هیدرو ترمال سنتز شد. سپس این نانوذارت به عنوان تقویت کننده طی مراحل آلتراسونیک، آسیاکاری و همزدن مکانیکی به پودر آلومینیوم اضافه گردید و نهایتا ساخت نانوکامپوزیت از روش اسپارک پلاسما زینترینگ(SPS) انجام شد. جهت بررسی ریز ساختار نانوکامپوزیت از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی(FESEM) استفاده شد. این بررسی ها نشان داد که نانوذرات به نحو مطلوبی در زمینه آلومینیوم پخش گردیده اند و دارای توزیع مناسبی می باشند. حضور نانوذارت در زمینه باعث کاهش اندازه دانه می گردد به طوری که با افزایش میزان نانوذرات اندازه دانه ها به کمتر از 20 میکرومتر می رسد. اندازه گیری دانسیته نمونه ها نشان داد که نانوکامپوزیت دارای تراکم پذیری بسیار خوبی است و دانسیته نسبی در نمونه با 4 درصد وزنی دی سولفید تنگستن تا 99 درصد رسید. جهت بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت از آزمون سختی و تست فشار استفاده گردید و تاثیر افزودن نانوذرات بر این خواص در آلومینیوم بررسی گردید. افزودن نانوذرات دی سولفید تنگستن اثر مستقیمی بر افزایش خواص مکانیکی نانو کامپوزیت دارد بطوریکه باعث افزایش استحکام تسلیم فشاری تا 120 مگاپاسکال، حدود دو برابر فلز پایه، می گردد و سختی تا 30 درصد افزایش می یابد.

مقاومت به اکسیداسیون و هدایت الکتریکی فولادهای زنگ نزن مورد استفاده به عنوان صفحات اتصال دهنده در پیل های سوختی اکسید جامد را می توان با استفاده از یک لایه پوشش رسانا و محافظ بهبود داد. در این پژوهش فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304 در یک مخلوط پایه پودری کبالت به روش سمانتاسیون فشرده پوشش داده شد. از تست اکسیداسیون همدما برای بررسی مقاومت به اکسیداسیون نمونه های پوشش دار و بدون پوشش استفاده شد. همچنین ASR به عنوان تابعی از زمان اکسیداسیون همدما در دمای º C800 اندازه گیری شد. میکروساختار لایه پوشش و نمونه های اکسید شده توسط میکروسکوپ الکترونی SEM و دستگاه پراش پرتو ایکس بررسی شد. نتایج نشان داد که نمونه های پوشش داده شده با کبالت مقاومت به اکسیداسیون بهتری نسبت به نمونه های بدون پوشش از خود نشان دادند. نتایج نشان داد که افزایش زمان موجب افزایش ASR می شود. همچنین لایه پوشش کبالت در طول فرآیند اکسیداسیون همدما تبدیل به اسپینل های CoFe2O4، Co3O4 وCoCr2O4 شد. اسپینل های کبالت مقدار ASR ( mΩ cm24/27) کمتری را در مقایسه با نمونه بدون پوشش ( mΩ cm25/60) از خود نشان دادند.

کیتوسان بعنوان یک جزء ماتریکس خارج سلولی جهت تهیه داربست متخلخل در مهندسی بافت مورد بررسی قرارگرفته است. در این تحقیق، داربست کیتوسان و داربست کیتوسان/ پلی وینیل پیرولیدون به عنوان شاهد و داربست کامپوزیت (کیتوسان/پلی وینیل پیرولیدون)/ کتیرا با نسبت های 25: 75، 50: 50 و 75: 25 توسط روش خشکاندن انجمادی ساخته شد. اثر کتیرا بر خواص ساختاری و خواص آنتی باکتریال در نمونه ها موردبررسی قرار گرفت. مورفولوژی سطح، خواص مکانیکی، درصد تخلخل و گروه های عاملی بر روی سطح نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آزمون استحکام فشاری و FTIR مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که درصد تخلخل در داربست حاوی کتیرا نسبت به داربست بدون کتیرا افزایش یافته است. با حفظ نمونه ها در محلول بافر فسفات (PBS) برای 14 روز، زیست تخریب پذیری داربست ها موردبررسی قرارگرفته شد و نتایج نشان داد میزان تخریب در داربست (کیتوسان / پلی وینیل پیرولیدون) / کتیرا با نسبت 75: 25 افزایش یافت. نتایج نشان داد در داربست کیتوسان / پلی وینیل پیرولیدون حاوی کتیرا با نسبت (75: 25) رشد باکتری استافیلوکوک اورئوس و E. coli کاهش یافته است. بنابراین بر اساس نتایج این تحقیق، داربست های حاوی کتیرا باعث بهبود خواص آنتی باکتریایی می گردد.

در این پژوهش سنتز نانو ذرات سیلیکاتی مزومتخلخل توخالی با استفاده از پیش ماده تترا اتیل اورتو سیلیکات (TEOS) در حضور قالب پلی استایرن مورد بررسی قرار گرفت، فرآیند در یک محیط شیمیایی بر پایه الکلی با کنترل pH و افزودن فعال کننده سطحی ستیل تری-متیل آمونیم برمید (CTAB) در غلظت مناسب انجام گردید. برای ارزیابی سازوکار سنتز ذرات سیلیکاتی مزومتخلخل توخالی از روشهای آنالیز FTIR، DTA/TG، BET، DLS، XRD، SEM و TEM استفاده شد. نتایج آنالیز پیوندی FTIR نشان داد که ذرات پیش سازنده TEOS در حین فرآیند سنتز با مواد فعال کننده CTAB پیوندهای سطحی برقرار کرده و همینطور وجود پیوندهای Si-O-Si (محدوده cm-1 1320-600 ) نشان دهنده تشکیل زنجیره های سیلیکاتی بر روی قالبهای پلی استایرن می باشد. مطالعات آنالیز حرارتی DTA/TG نشان داد ذرات سیلیکاتی را می توان در دمای 380 درجه سانتیگراد سنتز کرد. آنالیز BET نشان داد سطح ویژه ی این ذرات برابر با m2. g-1 1180 می باشند. نتایج پراش سنجی اشعه ایکس نشان داد که، محصول بدست آمده سیلیکای آمورف می باشد و فازهای ناخواسته در این سیستم تشکیل نشده است. منحنی توزیع DLS نشان داد که ذرات سنتز شده دارای ابعادی در محدوده اندازه 1 الی 10 نانومتر بوده و توزیع اندازه ذرات در محدوده ی باریکی می باشد. تصاویر SEM موید کروی بودن نانوذرات با اندازه متوسط 25-30 نانومتر می باشد. در نهایت تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داد که ذرات سیلیکاتی سنتز شده توخالی بوده بطوریکه قطر محفظه توخالی و قطر کل آن به ترتیب در حدود 30 و 80 نانومتر می باشد.

بدن انسان به طور خود به خود قادر به ترمیم نقایص استخوانی کوچک است، درحالی که معایب استخوانی بزرگ بدون مداخلات پزشکی قادر به ترمیم نمی باشد. تلاش های صورت گرفته در جهت رفع این نقایص، منجر به پایه گذاری علم مهندسی بافت استخوان شده است. در این تحقیق، داربست های پلی کاپرولاکتون/ کراتین و پلی کاپرولاکتون/ کراتین/ هیدروکسی آپاتیت با روش الکتروریسی ساخته شدند و مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس جهت بررسی تمایز سلول های بنیادی، سلول های مزانشیمی مشتق از بافت چربی بر روی سطح داربست ها کشت داده شد و روند تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به سلول های استخوانی طی 7 و 14 روز توسط آزمون های آلکالین فسفاتاز و آلیزارین رد مورد بررسی قرار گرفت. افزایش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز، حضور مواد معدنی تشکیل شده و گسترده شدن رنگ قرمز-نارنجی بر روی سطح داربست های حاوی نانوذرات هیدروکسی آپاتیت که نشان از حضور Ca+2 بود، تمایز سلول های مزانشیمی به سلول های استخوانی را ثابت کرد. بنابراین نتایج حاصل از این تحقیق، داربست پلی-کاپرولاکتون/ کراتین/ هیدروکسی آپاتیت را بستری مناسب جهت رشد و تمایز سلول های بنیادی در مهندسی بافت استخوان معرفی می کند.

در این مقاله مطالعه ای بر روی خواص مکانیکی و متالورژیکی آلیاژ LZ71 که یک آلیاژ 2 فازی از منیزیم است پرداخته شد. بعد از تهیه آلیاژ به روش ریخته گری، با استفاده از نورد گرم قطعه حاصله تا ضخامت 2 میلیمتر کاهش ضخامت داده است. سپس به منظور دستیابی به یک ورق با خواص مکانیکی همسانگرد، قطعه حاصل از نورد در دمای 350 درجه سانتیگراد تحت عملیات حرارتی قرار گرفت. ریزساختار نمونه ها به کمک میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت تا نوع تغییرات در دانه بندی مشاهده شود. در این تحقیق، برای اولین بار خواص ناهمسانگردی ورق تولید شده به روش نورد گرم از جنس آلیاژ LZ71 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور خواص مکانیکی هر سه نمونه ی بعد از ریخته گری، بعد از نورد و بعد از عملیات حرارتی در سه راستای طولی و عرضی و 45 درجه به طور کامل بررسی شد و همچنین ضرایب ناهمسانگردی نمونه های بعد از نورد مورد محاسبه و بررسی قرار گرفت. مشخص شد که آلیاژ مذکور قبل و بعد از عملیات حرارتی مشخصات مناسب برای کاربردهای سازه ای دارد اما ناهمسانگردی در نمونه های بدون عملیات حرارتی وجود داشت. در نهایت سطح شکست برای نمونه های بعد از نورد و بعد از عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفت تا به نوعی صحه گذاری بر نتایج ناهمسانگردی باشد.

اتصال دهی نفوذی دو آلیاژ غیر همجنس 5083 Al و 31 Mg AZدر دماهای 420، 430، 440 و ℃ 450 در مدت زمان اتصال دهی 60 دقیقه انجام شد. جهت بررسی مشخصه های ریز ساختاری در ناحیه اتصال، از میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی تفکیک انرژی (EDS) و پراش پرتو – X (XRD) استفاده گردید. نتایج نشان داد که ایجاد اتصال را می توان به نفوذ حالت – جامد Mg و Al به داخل آلیاژهای 5083 Al و 31MgAZ و به دنبال آن، تشکیل یوتکتیک و ذوب قانونمند در امتداد فصل مشترک مربوط دانست. در دمای اتصال دهی ℃ 430، درشت شدن دانه القا شده به وسیله نفوذ، در فصل مشترک مشاهده گردید. با افزایش دمای اتصال دهی، نفوذ پذیری اتمی افزایش یافته و همین امر، ایجاد اتصال شیمیایی را تسهیل و تسریع می نماید. در دمای اتصال دهی ℃ 440، در مرکز جوش، ناحیه ای با شکل غیر عادی مشاهده گردید که ریز ساختار آن متفاوت از دو ماده پایه می باشد. این ناحیه دارای شکل غیرعادی، حاوی حجم زیادی ترکیب بین فلزی Al12Mg17 بوده و سختی به مراتب بالاتری را در مرکز جوش از خود نشان داد. تحقیق حاضر نشان می دهد، ذوب قانونمند باعث ایجاد ترکیب بین فلزی Al12Mg17 در مرکز جوش گشته است.