علوم و مهندسی سطح
سال:1397 | دوره:14 | شماره:36 |تعداد مقالات:9

هدف پژوهش حاضر ساخت و مشخصه یابی کامپوزیت های فتوکاتالیست اکسیدروی/ سیلیکاژل برای حذف رنگ متیل اورانژ بود. ساخت کامپوزیت اکسیدروی/ سیلیکاژل از طریق قراردادن سیلیکاژل در نمک مذاب کلریدروی در دمای 560 درجه سانتی گراد در زمان های 20، 40، 60 و 90 دقیقه انجام شد. برای سنتز این کامپوزیت از هیچ عامل احیا کننده و یا ماده شیمیایی به غیر از کلریدروی استفاده نشد. با روش ارایه شده در این تحقیق سنتز نانوذرات و تثبیت آن ها بر روی پایه در زمانی کوتاه میسر شد. شناسایی ساختار فازی، بررسی ریزساختاری و طیف جذب کامپوزیت ها بوسیله آزمون های پراش پرتو ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و اسپکتروفتومتر طیف جذبی(DRS) انجام گرفت. عکس های میکروسکوپ الکترونی نشان دادند که تماس سیلیکاژل با نمک مذاب موجب تشکیل نانوذرات به شکل یک فیلم نازک بر روی سیلیکاژل شد. با قرار دادن سیلیکاژل در نمک مذاب، نانوذرات اکسیدروی به شکل یک لایه صاف بر روی سطح آن ها تشکیل شد. با افزایش بیشتر زمان تماس با نمک مذاب، تعدادی ذره قابل مشاهده بر روی سطح مشاهده شد. نمودارهای پراش اشعه ایکس نشان دهنده فاز آمورف سیلیکاژل و ساختار کریستاله اکسیدروی بود. بطور کلی، نتایج نشانگر تشکیل لایه اکسیدروی بر روی سطح سیلیکاژل به شکل فیلم بودند که در زمان های بالاتر ابتدا ضخامت فیلم افزایش یافته و سپس پس از 60 دقیقه تعدای نانوذره نیز تولید شد. علاوه بر این، پایداری نانوکامپوزیت های سنتز شده توسط تست آب شویی تایید شد. در نهایت، خاصیت فتوکاتالیستی کامپوزیت ها در مقابل رنگ متیل اورانژ ارزیابی گردید. میان نانوکامپوزیت های اکسیدروی/ سیلیکاژل تهیه شده، بازده حذف نمونه های 20، 40 و 60 دقیقه بسیار نزدیک به هم و بترتیب معادل 9/39، 6/40 و 3/41% بود و در نمونه 90 دقیقه بازده تا 0/31% کاهش یافت.

در این پژوهش گرافین فوم(GF) کم لایه به روش رسوب دهی بخار شیمیایی(CVD) سنتز شد و اثر غلظت متان و دمای سنتز مورد مطالعه قرار گرفت. با تغییر غلظت گاز عامل(متان) با مقادیر 0. 5، 0. 6، 0. 7، 1 و 1. 5 sccm (standard cubic centimeters per minute) به ترتیب گرافین فوم با تعداد لایه های 2، 4، 6، 11 و25 بدست آمد. همچنین با تغییر دمای سنتز CVD در دماهای 900، 1000 و 1120 درجه سانتی گراد به ترتیب گرافین فوم 23، 10 و 6 لایه تولید شد. تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ روبشی الکترونی(SEM) کیفیت ساختار متخلخل GF را نشان می دهد. طیف سنجی رامان برای تایید تشکیل گرافین و ارتباط بین تعداد لایه های GF با تغییر غلظت گاز متان و دمای سنتز بکار گرفته شد. نتایج بدست آمده از طیف سنجی رامان نشان می دهد، تغییر غلظت گاز عامل(متان) و دمای سنتز عوامل مهم در تعیین تعداد لایه های گرافین کم لایه هستند. با کاهش غلظت گاز متان به sccm6/0 و افزایش دمای سنتز به 1120 درجه سانتی گراد نمونه GF دولایه سنتز شد.

در این تحقیق به منظور بهره مندی همزمان از سختی بالای ذرات کاربید سیلیسیم(SiC) و روانکاری ذرات نیتریدبور هگزاگونال(BNh)، کامپوزیت هیبریدیAl/(SiC+BNh) توسط فرآیند فرآوری اصطکاکی اغتشاشی(FSP) بر سطح زیرلایه 1050Al-ایجاد شد. مطالعات ساختاری انجام شده توسط میکروسکوپ نوری حاکی از اصلاح دانه بندی و کاهش اندازه دانه های در منطقه اغتشاشی(کاهشی حدود 22% نسبت به اندازه دانه فلز پایه) بود. همچنین مطالعات ساختاری دقیق تر توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر Map-EDS دلالت بر توزیع یکنواخت ذرات BNh و SiC در زمینه 1050 Al-داشت. بررسی های ریزساختاری انجام شده نشان داد که با افزایش تعداد پاس اندازه دانه در نواحی TMAZ و HAZ با پدیده رشد دانه مواجه و اندازه دانه این مناطق در حدود 20% بزرگ تر از اندازه دانه فلز پایه بود. ارزیابی ریزسختی نمونه ها نشان داد که با افزایش تعداد پاس های FSP، سختی مقطع اغتشاشی از HV5± 60 در نمونه تک پاس به حدود HV5± 100 در نمونه 8 پاس افزایش می یابد که نسبت به سختی فلز پایه افزایشی حدود 70% را نشان می دهد.

پوشش های پلیمری بر پایه اکریلیک به دلیل کاربری متنوع دارای اهمیت زیادی هستند. به منظور تقویت این پوشش ها به لحاظ خواص سطحی، فیزیکی و مکانیکی، اقدامات زیادی صورت می گیرد از جمله استفاده از نانوذرات برای تهیه پوشش های نانوساختار اکریلیکی با استفاده از پلیمریزاسیون امولسیونی است. در این پژوهش، هدف، بررسی اثر نانوذرات سیلیکا بر واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی و برهمکنش های سطحی این نانوذرات با ذرات لاتکس است. علاوه بر این اثر نانوذرات سیلیکا بر درصد تبدیل نهایی، درصد لخته واکنش و اندازه ذرات و توزیع اندازه آن ها در لاتکس مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل آزمون تفرق نور پویا، نشان دهنده تغییر در اندازه و ذرات پلیمر با تغییر در غلظت نانوذرات سیلیکا بودند بنحوی که افزودن نانوذرات سیلیکا در طی واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی موجب پهن شدن و بزرگ شدن اندازه ذرات لاتکس شده است. در تمامی نمونه های سنتز شده باوجود نانوذرات سیلیکا میزان تبدیل بالاتر از 95 % و میزان لخته کمتر از 0. 2% بدست آمد که حاکی از انتخاب فرمولاسیون مناسب و شرایط مطلوب است. پس از تهیه فیلم از لاتکس ستنزشده آزمون های چسبندگی کراس-کات، سختی مدادی و زاویه تماس برای بررسی خواص سطحی نانوکامپوزیت بکار گرفته شدند.

پوشش های پلی یورتان بطور معمول به منظور حفاظت از خطوط لوله انتقال نفت و گاز در برابر خوردگی استفاده می شود. به منظور افزایش راندمان حفاظت و همچنین جلوگیری از مشکلات خوردگی، خطوط لوله مزبور تحت حفاظت کاتدی قرار می گیرند. مشکل عمده پوشش های پلیمری تحت حفاظت کاتدی، کاهش چسبندگی پوشش در فصل مشترک با سطح فلز و در نتیجه جدایش کاتدی پوشش است که به علت تشکیل محصولات خوردگی و همچنین تجمع هیدروژن در فصل مشترک ایجاد می شود. در تحقیق حاضر به منظور بهبود مقاومت به جدایش کاتدی پوشش پلی یورتان از یک لایه پوشش نانوالیاف اتیل سلولز بر روی زیرلایه فولادی از جنس فولاد API X52 پیش از اعمال پوشش پلی یورتان بر روی سطح فلز، بهره گرفته شد. به منظور مقایسه میزان جدایش کاتدی، پوشش نانوکامپوزیتی پلی یورتان/ نانوالیاف اتیل سلولز و پوشش پلی یورتان از روش استاندارد ASTM G8-96 در فواصل زمانی مختلف استفاده شد و سطح جدایش یافته پوشش ها محاسبه گردید. همچنین در زمان های مزبور، آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بر روی نمونه ها انجام گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از بهبود عملکرد پوشش نانوکامپوزیتی بر پایه پلی یورتان/ نانوالیاف اتیل سلولز در برابر جدایش کاتدی نسبت به پوشش پلی یورتان بود.

در تحقیق حاضر، مکانیزم های سایش و خواص تریبولوژیکی پوشش های الکترولس Ni-P و Ni-P-Ag در دمای بالا مورد مطالعه قرار گرفته اند. در ابتدا نمونه های فولادی تحت فرآیند آماده سازی سطحی قرار گرفته و سپس وارد حمام آبکاری الکترولس نیکل-فسفر(با و بدون ذرات نقره) شده تا پوشش های Ni-P-Ag و Ni-P بر زیرلایه های مذکور رسوب داده شوند. پس از عملیات حرارتی در دمای ° C 400، سختی پوشش ها توسط ریزسختی سنجی ویکرز اندازه گیری شده و آزمایش های تریبولوژی به روش پین روی دیسک در دمای ° C500 انجام شد. همچنین ریزساختار پوشش ها توسط آنالیز XRD و مورفولوژی و سطح مقطع پوشش ها قبل و بعد از آزمایش سایش توسط میکروسکوپ نوری و SEM مجهز به آنالیز EDS بررسی شدند. نتایج نشان دادند که هم رسوبی ذرات نقره در پوشش نیکل-فسفر موجب خاصیت خود روانکاری ناشی از ایجاد تریبوفیلم های غنی از نقره شده که بعلت نفوذ ذرات نقره از عمق پوشش بسمت سطح پوشش در شرایط سایش دمای بالا بوده است. همچنین مکانیزم های سایش دما بالا در پوشش Ni-P-Ag، مکانیزم های خراشان، اکسیداسیون سطحی و تغییر فرم پلاستیکی تشخیص داده شده اند.

در این تحقیق، فولاد AISI 1045 به روش سمانتاسیون پودری در دماهای 900، 1000 و 1100 درجه سانتیگراد به مدت hr6 تحت عملیات کروم دهی قرار گرفت. همچنین در کنار این نمونه ها، نمونه های دیگری با بهره گیری از اثر جریان الکتریکی(با شدت جریان 5/4 آمپر و ولتاژ20 ولت) کروم دهی شدند. ریز ساختار لایه های کروم دهی شده توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی و پاش سنجی پرتو X مورد بررسی قرار گرفتند و به کمک آن ها تفاوت های به وجود آمده در هنگام به کار گیری جریان الکتریکی حین پوشش دهی نمایان شد. در ادامه ریزسختی سنجی تحت بار 25 گرم نیرو انجام شد. نتایج نشان داد که با استفاده از جریان الکتریکی در هنگام پوشش دهی، ضخامت، یکنواختی و سختی لایه کروم دهی شده بیشتر می شود، تا جایی که در دمای ° C1100 متوسط ضخامت ازحدود μ m28 به μ m32 و سختی لایه از حدود 812 به 879 ویکرز رسید.

در این مطالعه از یک ورق کار شده آلیاژ آلومینیم AA 3003-H14 به همراه پودر فلزی تیتانیم استفاده شد تا توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی(FSP) کامپوزیت سطحی تقویت شده با نانوذرات آلومینایدی درجای تولید گردد. ریزسختی و رفتار سایشی کامپوزیت و فلز پایه بعد از اعمال 6 پاس فرآیند اصطکاکی اغتشاشی اندازه گیری شدند. آنالیز فازی توسط پراش پرتو ایکس(XRD) و بررسی های ریزساختاری با استفاده از روش میکروسکوپی نوری(OM) و الکترونی روبشی(SEM) مجهز به آنالیز عنصری انجام شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که فرآیند اصطکاکی اغتشاشی باعث ریزدانه شدن ریزساختار، توزیع همگن ذرات تقویت کننده و تشکیل درجای نانوذرات آلومینایدی در فصل مشترک ذرات تیتانیم با زمینه آلومینیم می شود. همچنین مشاهده شد که نمونه کامپوزیتی نسبت به فلز پایه دارای ریزسختی و مقاومت به سایش به مراتب بالاتری است. مکانیزم سایش چسبان شدید برای فلز پایه و مکانیزم چسبان ملایم در کنار سایش خراشان برای نمونه کامپوزیتی بعنوان مکانیزم های غالب سایشی در نظر گرفته شدند.

در این تحقیق تاثیر لرزش الکترو مغناطیس بر تغییرات ریزساختاری و رفتار فرسایشی فلزجوش فولاد کم آلیاژ استحکام بالا 100-HSLA مورد بررسی قرار گرفت. جوشکاری نمونه ها با روش قوس تنگستن-گاز و تحت لرزش الکترومغناطیس با ولتاژهای صفر تا30 ولت انجام گردید. ریزساختار ناحیه جوش توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی SEM مطالعه شد. آزمون فرسایش با سیالی از مخلوط آب با 5% وزنی ماسه، در زمان های 5/0 تا 2 ساعت در دو زاویه برخورد 30 و 90 درجه و با سرعت ثابت برخورد سیال ساینده 10 انجام گردید. نتایج نشان داد که اعمال لرزش الکترومغناطیس باعث تغییرات ریزساختاری مثبتی گردیده و ریزساختار از فریت شبه چند وجهی همراه با شبکه پیوسته و درشت جزایر مارتنزیت/ آستنیت(MA) به فریت سوزنی همراه با جزایر MAریزتر با پراکندگی یکنواخت تری تغییر یافته است. مشخص گردید که اعمال لرزش باعث بهبود رفتار فرسایش در هر دو زاویه برخورد 30 و 90 درجه گشته و بهترین رفتار فرسایش(نرخ فرسایش کمتر و کاهش وزن کمتر) در لرزش 30 ولت مشاهده شد. مکانیزم غالب فرسایش در زاویه برخورد 30 درجه شخم زنی و در زاویه برخورد 90 درجه، تغییر شکل پلاستیک و جدا شدن ذرات فلزی تشخیص داده شد.