فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1399 | دوره:14 | شماره:3 (پیاپی 54) |تعداد مقالات:7

در پژوهش حاضر، رفتار سایشی پوشش های Cr2O3-20YSZ (CZ) و Cr2O3 (C) ایجادشده به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) بررسی شده است. بدین منظور در ابتدا نانوپودرهای اکسید کروم و YSZ پس از 5 ساعت آسیاکاری در آسیاب با انرژی بالا تولید شده و متعاقبا پاشش پلاسمایی مخلوط های پودری آگلومره بر سطح زیرلایه فولادی ضدزنگ 304L انجام گرفت. ارزیابی های ریزساختار این پوشش های سرامیکی از طریق پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی گسیل مغناطیسی (FE-SEM) و میکروسکوپ نوری انجام شد. خواص مکانیکی پوشش ها شامل سختی، استحکام چسبندگی و چقرمگی شکست به منظور توجیه رفتار سایشی پوشش ها ارزیابی گردید. آزمون سایش گلوله بر دیسک، با به کارگیری گلوله آلومینا و در دمای محیط انجام شد. افزودن نانوذرات YSZ به زمینه اکسیدکروم، از طریق مکانیزم استحاله زیرکونیا موجب افزایش چقرمگی شکست پوشش تولیدی گردید که البته کاهش جزیی در سختی پوشش را نیز به همراه داشت. نتایج آزمون سایش نشان داد که هر دو پوشش دارای ضریب اصطکاک در بازه مناسب 15/0-11/0 بودند. پوشش کامپوزیتی CZ در مقایسه با پوشش C مقاومت سایشی بالاتری نشان داد به گونه ای که کاهش وزن پوشش ها به ترتیب برابر با 11 و 31 میلی گرم به دست آمد. بررسی های صورت گرفته در شیار ناشی از سایش پوشش CZ نشان داد که نرخ سایش پایین تر این پوشش مربوط به چقرمگی بالاتر پوشش و در نتیجه پر شدن تخلخل های پوشش از طریق تغییر شکل پلاستیکی براده های سایش بود.

در این تحقیق اثر ریزساختار و مولفه های بافت کریستالی بر مقاومت به ترک هیدروژنی فولاد میکروآلیاژی استحکام بالا(HSLA) مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور فولاد مورد نظر تا 50% در بازه دمایی 980 تا 750 درجه سانتی گراد نورد گرم و سپس در محیط های مختلفی سرد شد. ریزساختار و بافت نمونه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آشکار ساز الکترون های بازگشتی (EBSD) مورد بررسی قرار گرفت و آزمون حساسیت به ترک هیدروژنی (HIC) نیز روی نمونه ها انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت سرمایش ساختار به سمت تشکیل فازهای غیرتعادلی با اندازه دانه کوچکتر و سهم مرزدانه بیشتر پیش می رود که مقاومت به ترک هیدروژنی را کاهش می دهد. از طرف دیگر افزایش سرعت سرمایش باعث تغییرات قابل توجه در بافت نمونه و کاهش شدت مولفه های بافت می شود. همچنین کاهش شدت رشته {111} // ND در ساختار فولاد با افزایش سرعت سرمایش مشاهده شد که کاهش سهم این رشته نشان دهنده کاهش مقاومت به رشد ترک بین دانه ای و نتیجتا مقاومت به ترک هیدروژنی می شود.

به منظور بهبود خواص سطحی و درنتیجه کاربرد بیشتر آلومینیم و آلیاژهای آن در صنایع مختلف بخصوص هوافضا از روش های مختلف پوشش دهی استفاده می شود. آندایزینگ و آبکاری الکترولس از روش های پرکاربرد برای این هدف است. در پژوهش حاضر ابتدا اثر دما و ولتاژ آندایزینگ بر خواص لایه اکسید سطحی آلیاژ آلومینیم 2024 بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش ولتاژ و کاهش دما، ضخامت و زبری سطح افزایش یافت؛ اما یک ولتاژ بهینه (v45) برای دستیابی به بیشترین سختی در تمامی دماها به دست آمد. مطالعه ضخامت و سختی نمونه بهینه نیز حاکی از افزایش این دو پارامتر با افزایش زمان داشت. بررسی های صورت گرفته به وسیله میکروسکوپ الکترونی نشرمیدانی (FESEM) نیز نشان داد با کنترل دقیق شرایط آندایزینگ می توان به ساختاری با نانو سلول های منظم دست یافت. انجام آندایزینگ دومرحله ای نیز نظم سلول های لایه اکسیدی را به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد. همچنین بررسی های صورت گرفته به وسیله میکروسکوپ الکترونی (SEM)، طیف نگار تفکیک انرژی (EDS) و پراش اشعه ایکس (XRD) نشان داد که امکان ایجاد پوشش الکترولس نیکل-فسفر بر آلیاژ آلومینیم آندایز شده به خوبی وجود دارد. برای مقایسه رفتار خوردگی پوشش های (Anodic Aluminium Oxid) AAO و هیبریدی AAO/Ni-P با زیرلایه آلومینیمی از روش پلاریزاسیون و برون یابی تافل استفاده شد. نتایج حاکی از مقاومت به خوردگی بالای آلیاژ آلومینیم 2024 در حضور پوشش الکترولس نیکل-فسفر بر آلیاژ آندایز شده می باشد. عملیات حرارتی نمونه ها در دماهای مختلف نشان داد که بیشترین سختی پوشش نهایی (1185 ویکرز) در دمای 400 درجه سلسیوس به دست خواهد آمد و زمان عملیات حرارتی در این دما بعد از 75 دقیقه تاثیر چندانی بر سختی نخواهد داشت.

در این پژوهش تاثیر افزودن کاتیون روی به جای کاتیون نیکل بر روی خواص ساختاری و مغناطیسی فریت نیکل تهیه شده به روش سل-ژل، مورد بررسی قرار گرفت. از آزمون پراش پرتو ایکس، میکروسکپ الکترونی روبشی گسیل میدان، طیف سنجی تفکیک انرژی، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، دستگاه مغناطومتر نمونه ارتعاشی و آنالیز کننده شبکه برداری به منظور بررسی ویژگی های ساختاری، مغناطیسی و جذب امواج مایکروویو بر روی ذرات فریت تهیه شده بهره گرفته شد. دمای تک فاز برای فریت نیکل آلاییده شده با کاتیون روی، oC 1200تشخیص داده شد. برای نمونه های آلاییده شده نیز تکفاز فریت بدون هیچ گونه ناخالصی و فاز ثانویه حاصل شد. تصاویر حاصل از میکروسکپ الکترونی روبشی افزایش اندازه ذرات با افزایش میزان جانشانی کاتیون روی را نشان داد. نمودارهای طیف سنجی تفکیک انرژی افزایش پیک کاتیون روی و کاهش اندازه پیک کاتیون نیکل را با افزایش میزان جانشانی نشان داد. نمودارهای تبدیل فوریه مادون قرمز در تایید نتایج الگوهای پراش پرتو ایکس نشان دهنده تشکیل فاز و قرارگیری کاتیون های فلزی در ساختار اسپینلی ترکیب می باشد. منحنی های پسماند مغناطیسی، افزایش مغناطش اشباع و مغناطش باقیمانده تا ترکیب 6/0= x و سپس کاهش آنها را تا ترکیب 1= x نشان داد. نیروی پسماندزدای مغناطیسی همواره روند کاهشی را تا ترکیب 8/0= x و سپس افزایش در ترکیب 1= x را داشته است. نمودارهای تلفات انعکاسی بر حسب فرکانس برای نمونه های آلاییده شده نشان دهنده افزایش میزان جذب امواج مایکروویو می باشد.

در این مطالعه نانو ذرات مرکب CdO-NiFe2O4 از طریق هم رسوبی تهیه گردید. دو متغیر روش سنتز به ترتیب، شیب دمایی رسیدن به دمای عملیات C° 500 شامل C/sec° 10، C/sec° 35 و C/sec° 60 و فشار اکسیژن خالص به عنوان اتمسفر عملیات به مدت 1 ساعت در psi 5/0، psi1 و psi5/1 می باشد. به این ترتیب 9 نمونه به دست می آید که در بین آن ها، نمونه با بهترین پاسخ حسگری به فرمالدیید، مورد مطالعه ساختاری قرار گرفت. برای بررسی ساختار این نانو ذرات، از آزمایش های پراش پرتوایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و طیف نشری فلویورسانس پرتوایکس استفاده شده است. آزمون پراش پرتوایکس، تشکیل فازهای فریت نیکل و اکسید کادمیم را تایید می کند. آزمایش های میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری، نانو ساختار بودن فریت نیکل و اکسید کادمیم را تایید می نماید. آزمایش طیف نشری فلویورسانس پرتوایکس، نسبت فرمولی ارایه شده CdO-NiFe2O4 را تایید می کند. خاصیت حسگری CdO-NiFe2O4 در برابر گاز فرمالدیید، در دمای 50 درجه سانتی گراد بررسی شد. برای آزمون حساسیت پذیری نانو حساسه ها از یک سیستم آزمایشگاهی با قابلیت کنترل دما و رطوبت با حجم 5 لیتر بهره گرفته شد. این سیستم مجهز به یک گرم کن حساسه با کنترل دما برای گرم کردن حساسه ها می باشد. برای نانو حساسه با بهترین پاسخ به فرمالدیید، رابطه بین غلظت گاز (از ppm10 تا ppm200) و تغییر مقاومت نانو حساسه مورد بررسی قرار گرفته و به صورت خطی به دست آمد.

در این پژوهش اثر جانشانی مقادیر مختلفی از کاتیون روی (Zn) بر خواص الکترومغناطیسی و جذب مایکروویو هگزافریت باریم نوع Z با ترکیب شیمیایی Ba3Co2-xZnxFe24O41 (2، 5/1، 4/1، 3/1، 2/1، 0=x) تولید شده به روش آسیاب کاری پرانرژی مورد مطالعه قرار گرفت. جهت بررسی و تایید تشکیل فاز هگزافریت باریم نوع Z در شرایط سنتز به کار رفته از روش پراش پرتوایکس (XRD) استفاده شد. خواص مغناطش مجموعه ترکیبات تولید شده توسط مغناطیس سنج گرادیان نیروی متناوب (AGFM) مطالعه گردید و مشاهده شد که با اعمال جانشانی در ترکیب موردنظر مقدار مغناطش بیشینه افزایش می یابد، به طوری که از مقدار emu/g 67 برای نمونه ی بدون جانشانی به emu/g84 برای ترکیب در بیشترین مقدار خود می رسد. همچنین ضرایب گذردهی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی مختلط نمونه ها، توسط تحلیل گر برداری شبکه (VNA) مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از ضرایب اندازه گیری شده، نمودارهای تلفات انعکاسی ترسیم شد. نتایج حاصل از نمودارهای تلفات انعکاسی (RL) نشان داد که به طور میانگین بیشترین پهنای باند جذب در بین نمونه ها در محدوده ی فرکانسی GHz 8-4 رخ داده است. بهترین کیفیت جذب (منفی ترین تلفات انعکاسی) به میزان dB 47-و در فرکانس GHz 7 برای نمونه ی با شاخص جانشانی 3/1=x مشاهده گردید.

سنتز نانو ذرات اکسید فلزی با استفاده از جانداران ریز و گیاهان که با عنوان سنتز سبز شناخته می شود، به دلیل شرایط سنتزی آسان و ارزان در مقایسه با روش های شیمیایی و فیزیکی متداول توجه زیادی را جلب کرده است. واکنش نورتابی شیمیایی لومینول به دلیل حساسیت بالا به حضور کاتالیزگر و سیگنال زمینه کم از روش های کمی شناخته شده در طیف سنجی تجزیه ای است. در این تحقیق، نانوکامپوزیت مغناطیسی Fe3O4/SiO2/ZnMn2O4 با استفاده از عصاره گیاهیآلویه ورا تهیه شد و نمونه های سنتز شده با روش های طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی پخش انرژی پرتوایکس (EDS) و مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) شناسایی شدند. از این نانو ذرات مغناطیسی به عنوان کاتالیزگر در سیستم نورتابی شیمیایی لومینول-H2O2 استفاده شد. نتایج نشان داد که این نانو ذرات تاثیر کاتالیزی خوبی بر این سیستم نورتابی دارند به طوری که در حضور کاتالیزگر در مدت زمان 3 ثانیه شدت نورتابی شیمیایی 4 مرتبه افزایش یافت. بازیابی این کاتالیزگر به آسانی با به کارگیری میدان مغناطیسی خارجی قابل انجام است.