فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1400 | دوره:15 | شماره:1 (پیاپی 56) |تعداد مقالات:7

در پژوهش حاضر اثر افزودن WO3 بر روی سینتر، ریزساختار و اتلاف مایکروویو دی الکتریک ترکیب های Ba(Co1/3Nb2/3)O3 بررسی شد. سرامیک ها(1-x) Ba(Co1/3Nb2/3)O3-(x) WO3 که 02/0-0=x، به روش مرسوم حالت جامد با سینتر در دمای º C 1300-1450 به مدت 10 ساعت تهیه شدند. حد حلالیت WO3 در ساختار پروسکایتی Ba(Co1/3Nb2/3)O3 و تشکیل نوع فازهای ثانویه توسط پراش اشعه ایکس (XRD) مطالعه شد. همچنین تغییرات درجه نظم کاتیونی 1: 2 با دوپ کردن WO3 با روش پالایش ریتویلد به طور دقیق ارزیابی شد. علاوه براین مطالعات ریزساختاری به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. نتایج به دست آمده توسط آنالیز XRD حد حلالیت WO3 در شبکه Ba(Co1/3Nb2/3)O3 را مقدار 02/0=x نشان داد ولی ارزیابی های SEM نشان داد که حتی اضافه کردن مقدار 002/0=x نیز باعث ایجاد فازهای ثانویه با ترکیب های شیمیایی BaWO4 و Ba9CoNb14O45 در این سرامیک ها می شود. از طرف دیگر، محاسبات پالایش ریتویلد کاهش درجه نظم کاتیونی 1: 2 را با افزایش مقدار دوپنت WO3 نشان داد، به طوری که درجه نظم کاتیونی با افزایش x از 0 تا 02/0 از مقدار % 95 به % 59 کاهش یافت. فاکتور کیفیت (عکس اتلاف دی اکتریک) سرامیک های دوپ شده با استفاده از روش تشدید دی الکتریک تعیین شد و مشاهده شد که فاکتور کیفیت سرامیک های (1-x) Ba(Co1/3Nb2/3)O3-(x) WO3با افزایش مقدار x به شدت کاهش یافته به طوری که برای سرامیک دوپ نشده مقدار Q×f برابر با GHz 61000 بوده ولی سرامیک ها با ترکیب 02/0=x از خود پیک رزونانس نشان ندادند که به معنی افزایش بسیار زیاد اتلاف مایکروویو دی الکتریک این ترکیب ها می باشد.

در این تحقیق تغییرات ریزساختاری حین لحیم کاری دمای بالا برای اتصال غیر همجنس سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل 738 به ترکیب بین فلزی تیتانیوم آلومیناید (TiAl) با استفاده از لایه واسط آلیاژ آمورف سه تایی نیکل-بور-سیلیسیم مورد بررسی قرار گرفته و تحولات فازی حین انجماد و حالت جامد بحث شده است. بررسی ها نشان داد که ریزساختار اتصال IN738/MBF-30/TiAl متشکل از چهار منطقه مجزای انجماد هم دما در دو سمت، انجماد غیر هم دمای میانی، ناحیه متاثر از نفوذ در سمت اینکونل 738 و ناحیه واکنشی در سمت TiAl می باشد. مناطق تک فازی محلول جامد گاما در سمت اینکونل 738 و محلول های جامد دوفازی AlNi3+Ni3Si در سمت TiAl مناطق انجماد هم دما را تشکیل می دهند. منطقه انجماد غیر هم دما شامل بورایدهای غنی از نیکل و کروم در کنار محلول جامد پایه نیکل ناشی از واکنش های یوتکتیکی می باشد. منطقه متاثر از نفوذ در سمت اینکونل 738 دارای فازهای متفاوتی از بورایدهای غنی از کروم-مولیبدن و بوراید نیکل می باشد. همچنین ناحیه ای موسوم به لایه واکنشی در سمت آلیاژ TiAl ایجاد شد که شامل فازهای متفاوت لایه پیوسته غنی از δ-Ti2Ni در کنار لایه سه فازی از τ 2-Al2TiNi، τ 4-AlNi2Ti و β 1-NiAl می باشد. بررسی سختی نواحی متفاوت نشان داد که برخی فازهای با سختی بالا در ناحیه اتصال تشکیل شده اند و وجود محلول جامد گاما در ناحیه انجماد غیر هم دما در کنار فازهای بورایدی باعث کاهش اثر تخریبی آن ها شده است.

در تحقیق حاضر، اثر عنصر بین نشین نیتروژن بر رسوب فازهای ثانویه و استحکام کششی آلیاژ اینکونل 718 جوشکاری شده به روش قوسی تنگستن گاز مورد بررسی قرار گرفت. جوشکاری با متغیر ترکیب گاز محافظ Ar + (0-5)%N2 انجام شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آشکار ساخت که با افزایش نیتروژن، کسر حجمی فازهای غنی از نایوبیم شامل لاوه و کاربید به علت تشدید میکرو جدایش Nb در نواحی بین دندریتی افزایش پیدا می کند. این رویداد به نوبه خود بر اندازه فاز γ " درون فاز γ نیز اثر منفی دارد. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان داد که نمونه جوشکاری شده با یک درصد نیتروژن در مقایسه با سایر نمونه ها از بیشترین استحکام تسلیم و کشش نهایی برخوردار است. درحالی که افزایش بیشتر نیتروژن به علت افزایش مقدار فاز لاوه و کاهش اندازه γ " موجب کاهش مقادیر استحکام می گردد.

در این تحقیق از نانو ذرات سنتزشده کامپوزیتی اکسید فلزی بر پایه آلومینا همراه با پوشش منگنز به منظور بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال لب به لب جوش یک پاسه ورق فولاد کم کربن با استفاده از فرآیند GMAW استفاده شده است. پس از انتخاب پارامترهای مناسب جوشکاری و اضافه نمودن مقادیر 25/0 و 5/0 گرم از نانو پودر به دست آمده به درز جوش و انجام فرآیند جوشکاری، نمونه های موردنیاز جهت آزمون ریز سختی سنجی و کشش آماده شدند. سپس، نمونه بهینه با توجه به عدم وجود عیوب ظاهری و متالورژیکی در ریزساختار و با توجه به بیشترین استحکام کششی نهایی انتخاب شد. ریزساختارهای حاصل با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و سطح شکست نمونه ورق بدون مواد نانو نمونه بهینه با حضور مواد نانو مورد مطالعه قرار گرفت. نانو ذرات به منطقه جوش نفوذ کرده و باعث ایجاد ساختار سوزنی شکل (فریت سوزنی) و درهمبافته گردیده است. علت تشکیل این ساختار را می توان حضور نانو ذرات در حین فرآیند جوشکاری و تشکیل مراکز جوانه زا جهت ایجاد جوانه های مناسب در مکان های مناسب دانست. با توجه به نتایج، استحکام کششی نهایی و درصد ازدیاد طول به ترتیب از 387 مگاپاسکال و 8/6 درصد به 408 مگاپاسکال و 6/13 درصد افزایش یافت. مقدار میانگین سختی در ناحیه فلز جوش در نمونه جوشکاری شده با 5/0 گرم پودر نسبت به نمونه بدون پودر از VHN 158 به VHN 172 افزایش یافت.

خواص سطحی قطعات صنعتی و مخصوصا رفتار سایشی آن ها در کاربردهای مشخص نقش تعیین کننده ای در طول عمر سرویس دهی دارد. آبکاری کروم و نیتروژن دهی پلاسمایی از جمله دو روش رایج جهت اعمال پوشش های سخت هستند که قابلیت اعمال بر روی زیرلایه های مختلف دارند. در تحقیق حاضر، این دو پوشش بر روی زیرلایه تیتانیومی اعمال شده و رفتار سایشی پوشش های اعمال شده با یکدیگر مقایسه شده است. برای بررسی رفتار سایشی از آزمایش پین بر روی دیسک استفاده شده است. برای تعیین مکانیزم سایش غالب در نمونه ها، از بررسی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت بررسی سطح اثر قسمت سایش یافته استفاده شده است. نتایج نشان می دهد علیرغم ریزسختی به دست آمده بیشتر در نمونه های آبکاری کروم شده در حدود 597 ویکرز در چگالی جریان 50 آمپر بر دسی متر مربع و 60 دقیقه و 528 ویکرز در نمونه نیتروژن دهی شده در 600 درجه سانتی گراد که تقریبا 3 برابر ریزسختی نمونه تیتانیومی است، این نمونه ها دارای کاهش وزن بیش تری بوده و رفتار سایشی ضعیف تری نسبت به نمونه های نیتروژن دهی شده از خود نشان می دهند. نتایج نشان دهنده فعال بودن مکانیزم سایش چسبان در هر دو نمونه های پوشش کروم دار و نمونه های نیتروژن دهی شده است. هم چنین کم ترین ضریب اصطکاک به دست آمده در نمونه نیتریده شده در دمای 600 درجه سانتی گراد برابر با 519/0 است.

داربست های متخلخل پلیمری زیست تخریب پذیر گزینه های مناسبی برای مهندسی بافت می باشند. در این تحقیق، داربست سه بعدی متخلخل پلی لاکتیک اسید (PLA) به روش لایه نشانی مذاب (FDM) با حدود 70 درصد تخلخل تهیه شد. مطالعه فازهای فیلامنت اولیه و داربست پرینت شده توسط آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) نشان می دهد اختلاف فاز قابل توجهی در اثر فرایند ساخت ایجاد نشده و پلیمر خواص فازی خود را حفظ نموده است. نتایج ارزیابی خواص مکانیکی توسط آزمون فشار نشان می دهد که خواص مکانیکی داربست در دو جهت موازی و عمود محور Z حین پرینت، متفاوت بوده و خواص مکانیکی داربست ساخته شده دارای خاصیت ناهمسانگردی (آنیزوتروپی) می باشد. مطالعه ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نیز نشان می دهد مورفولوژی حفرات داربست در دو جهت، متفاوت می باشد و این، علت اصلی آنیزوتروپی خواص مکانیکی می باشد. بنابراین آنیزوتروپی خواص مکانیکی داربست های تولید شده به روش FDM را باید حین کاربردهای تحت بار درون تنی مدنظر قرار داد.

آلیاژهای منیزیم، به عنوان سبک ترین آلیاژها با کاربرد سازه ای، به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا پتانسیل قابل توجهی برای بهبود راندمان انرژی در سیستم های مختلف حمل و نقل دارند. در این پژوهش، تاثیر فرآیند اصطکاکی هم زدنی (FSP) بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ ریختگی AZ91 بررسی شده است. نشان داده شد که FSP قادر به حذف ساختار دندریتی، کاهش قابل توجه اندازه دانه، شکستن و انحلال جزیی فاز درشت بتا و تشکیل ترکیبات بین فلزی بتا با اندازه زیرمیکرون می باشد. این اصلاحات ریزساختاری منجر به افزایش خواص مکانیکی شامل استحکام کششی و قابلیت جذب انرژی تا شکست به ترتیب؛ به میزان 48% و 283% نسبت به حالت ریختگی شده است. نشان داده شد که FSP می تواند منجر به تغییر مکانیزم شکست آلیاژ ریختگی از حالت شکست حاکم-تورقی ترد به شکست حاکم-دیمپلی نرم شود که این منجر به افزایش قابلیت اطمینان به قطعه، در کاربردهای حساس می شود؛ بنابراین می توان نتیجه گرفت که FSP به عنوان یک فرآیند با قابلیت تغییر فرم پلاستیک شدید در دمای بالا، پتانسیل بالایی در بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژهای منیزیم ریختگی را دارد.