علوم و مهندسی سطح
سال:1397 | دوره:14 | شماره:38 |تعداد مقالات:9

در این پژوهش پوشش های نانوساختار Cr2O3 و Cr2O3-20YSZ از طریق فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری(APS) پاشش داده شد و متعاقب آن خواص مکانیکی آن ها نظیر چقرمگی شکست، سختی و استحکام چسبندگی ارزیابی و با یکدیگر مقایسه گردیدند. بدین منظور، ابتدا نانوپودرهای Cr2O3 و YSZ از طریق 5 ساعت آسیاکاری در آسیاب سیاره ای با انرژی بالا تولید شده و سپس به نسبت حجمی مشخص با یکدیگر مخلوط شدند. جهت استفاده مخلوط پودری در فرآیند پاشش پلاسمایی، پودرها به صورت آگلومره درآمده و بر زیرلایه فولادی 304L پاشش داده شدند. مطالعه ریزساختار پودرها و پوشش ها از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل مغناطیسی(FE-SEM) مجهز به آنالیز عنصری(EDS) و همچنین آنالیزهای پراش پرتوایکس(XRD) انجام گرفت. آنالیزهای اشعه ایکس از پودرهای آسیاب شده و پوشش ها نشان داد که هیچ فاز جدیدی در حین آسیاکاری و پاشش پلاسمایی ایجاد نگردیده است. تخلخل پوشش ها از طریق آنالیز تصاویر میکروسکوپ نوری از سطح مقطع پوشش ها انجام گرفت. ارزیابی خواص مکانیکی پوشش ها نشان داد که هر دو پوشش دارای استحکام چسبندگی بالا در محدوده 49-43 مگاپاسکال بودند. اگرچه با اضافه کردن نانوذرات YSZ به پوشش اکسید کروم، سختی پوشش کاهش جزیی یافت، اما چقرمگی آن بواسطه استحاله زیرکونیای تتراگونال به میزان عمده ای افزایش پیدا کرد.

در این مطالعه مجموعه ای از حالات محتمل افزودن آلومینا به سیستم پوشش سد حرارتی با در نظر گرفتن نتایج تجربی گزارش شده توسط سایر محققین از نقطه نظر حالات بهینه افزودن آلومینا به سیستم پوشش سد حرارتی از جنبه افزایش مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی داغ در نظر گرفته شده و انتقال حرارت و توزیع تنش در آن ها بصورت مقایسه ای و مطلق مورد بحث و مطالعه قرار گرفته است,نتایج نشان داد که در نمونه های حاوی آلومینا منطقه بحرانی تمرکز تنش در فصل مشترک لایه حاوی آلومینا با لایه های مجاور رخ می دهد,همچنین همواره مقادیر تنش ماکزیمم در نمونه های حاوی آلومینا نسبت به نمونه های فاقد آلومینا بالاتر است,با توجه به ضریب هدایت حرارتی بالاتر آلومینا نسبت به YSZ،افزودن آلومینا به سیستم پوشش سد حرارتی خاصیت عایق سازی حرارتی را تضعیف می کند,

در این کار تجربی لایه های نازک دی اکسید قلع آلاییده با آلومینیوم با ترکیب های مختلفی از 5 تا 10 درصد جرمی آلومینیوم و 95 تا 90 درصد جرمی دی اکسید قلع بوسیله تبخیر با باریکه الکترونی بر روی زیرلایه های شیشه ای نهشته شدند. سپس تاثیر غلظت آلاینده آلومینیوم و ضخامت بر خواص الکتریکی، اپتیکی و ساختاری این لایه ها بررسی شد. خواص این لایه های نازک بوسیله پراش پرتو X، اسپکتروفوتومتر UV-VISو پروب چهارسوزنی بررسی شد. طیفXRD بدست آمده بر حسب افزایش درصد ناخالصی نشان داد که همه لایه ها جهت ترجیحی(110) را نشان می دهند و ساختار بس بلوری دارند که با افزایش میزان ناخالصی اندازه دانه ها کاهش یافته، تعداد و شدت پیک های ظاهر شده کم شده و بلورینگی در این لایه ها کاهش یافته است. همچنین با افزایش ضخامت لایه ها، میزان شفافیت لایه ها و مقاومت ویژه کاهش می یابند، بنحوی که در مورد لایه های با 5/7 % جرمی آلومینیوم، مقدار میانگین عبور لایه ها از مقدار 5/88 % برای نمونه ای با ضخامت 250 نانومتر به مقدار 3/82 % برای نمونه ای با ضخامت 450 نانومتر کاهش می یابد. همچنین مقاومت ویژه به کمترین مقدار خود یعنی 4-10×247/5 اهم-سانتیمتر برای نمونه ای با ضخامت 450 نانومتر می رسد.

در این مقاله نتایج حاصل از بررسی اثر تغییر فاصله پاشش در روش پاشش شعله ای پرسرعت(HVOF) در اعمال پوشش های سرمت NiCrBSi-WC(Co) بر تغییرات ریزساختاری حاصل و نیز بر تغییرات خواص مکانیکی پوشش(شامل استحکام چسبندگی، سختی و مقاومت سایش) مورد بحث قرار گرفته است. برای ساخت نمونه های زیرلایه از ورق فولاد زنگ نزن SS304 استفاده شد. در محدود 300-200 میلمتر فاصله پاشش بررسی شده، با افزایش فاصله پاشش، ریزساختار لایه ای مناسب تر و همگن تر، با مقدار تخلخل و ذرات ذوب نشده کمتر، و توزیع بهتر ذرات کاربیدی در ساختار پوشش، حاصل شد. پوشش اعمال شده از فاصله پاشش 300 میلیمتر که مناسب ترین ساختار را داشت، بیشترین استحکام چسبندگی به زیرلایه، بیشترین سختی، البته با حفظ چقرمگی در پوشش، و کمترین نرخ سایش را نشان داد.

در این مقاله خواص نوری نانو مکعب های طلا که تعداد لایه های متفاوتی از گرافن روی یک یا دو وجه آن لایه نشانی شده، مورد بررسی قرار گرفته و بازده خاموشی(مجموع جذب و پراکندگی) با استفاده از روش تقریب دوقطبی مجزا(DDA) در محدوده میدان دور و نزدیک محاسبه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش تعداد لایه های گرافن از ارتفاع قله خاموشی به میزان قابل توجهی کاسته می شود. ضمن آن که با افزایش تعداد لایه های گرافن، طول موج قله تشدید پلاسمونی از 516 به 700 نانومتر انتقال به سرخ می یابد(این قله ناشی از دوقطبی شکل گرفته در راستای موازی میدان الکتریکی است) درحالی که طول موج قله دیگر(مربوط به دوقطبی شکل گرفته در راستای عمود بر میدان الکتریکی) در نزدیکی 230 نانومتر ثابت می ماند. همچنین برای یک ضخامت مشخص گرافن، با افزایش اندازه نانومکعب های طلا ارتفاع قله ها کاهش یافته و پهنای قله ها افزایش می یابد ولی با تقریب بسیار خوبی طول موج آن ثابت می ماند. نتایج این تحقیق می تواند در ساخت آشکارسازهای بیولوژیکی در ناحیه مرئی مورد استفاده قرار گیرد.

برای اولین بار از گاز نیتروژن در فرآیند همزن اصطکاکی(FSP) برای ایجاد لایه سطحی کامپوزیت Al/AlN روی فلز آلومینیم استفاده شد. بررسی ریزساختار لایه ها توسط پراش پرتو ایکس، میکروسکپ نوری، الکترونی روبشی و تجزیه شیمیایی از طریق سنجش انرژی پرتو ایکس، نشان دهنده تشکیل رسوبات با ترکیب نیترید آلومینیم در زمینه آلومینیم خالص تجاری بود. این رسوبات توزیع غیریکنواختی در لایه پیدا کردند. کاهش اندازه دانه زمینه آلومینیمی از 100 میکرومتر تا 70 میکرومتر در اثر فرآیندهای ترمیم ناشی از تغیرشکل شدید و ارتقای قابل توجه خواص سطحی در حالی است که درصد حجمی ذرات کامپوزیتی بسیار کم است. لایه های سطحی با توجه به انجام عملیات ترمو مکانیکی شدید به دانه بندی ریزتر و مقادیر بالایی از سختی رسیدند. در نتیجه اندازه دانه ها از میانگین 100 میکرومتر به 70 میکرومتر و از سختی پایه 22 ویکرز به حداکثر 38 ویکرز رسید که این در حدود 7/1 برابر سختی پایه است. مقاومت سایشی نمونه هم با توجه به ریزدانه شدن سطح و حضور ذرات سخت نیتریدی تا 1/1 برابر زیر لایه آلومینیمی بهبود یافت. ضریب اصطکاک سطح از 2/1 به 9/0 رسید که این خود نشان دهنده بهبود خواص سایشی نمونه است.

در این پژوهش از روش آسیابکاری مکانیکی، توسط دستگاه آسیاب پر انرژی گلوله ای اسپکس (SPEX) برای ایجاد پوشش آلومینیوم بر روی سطح فولاد ساده کربنی (CK 45) استفاده شد. بدین منظور گلوله های به قطر 4 میلی متر از جنس فولاد سخت بلبرینگ با مقدار وزنی 50 گرم، پودر آلومینیوم تجاری با درجه ی خلوص 99/99 درصد، با اندازه ی ذرات کوچکتر از 150 میکرومتر و مقدار وزنی 5 گرم به همراه زیر لایه های فولاد ساده کربنی (CK 45) در ابعاد 8×8 میلی متر و به ضخامت 3 میلی متر در محفظه ی آسیاب ریخته شدند. آسیابکاری در زمان های مختلف بین 10 دقیقه تا 30 ساعت در دمای محیط انجام گردید، سپس نمونه ها در زمان های مختلف 2، 4، 6، 8، 10 و 30 ساعت در دمای ثابت 550 درجه ی سانتی گراد در شرایط خلاء تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند تا نحوه ی تشکیل ترکیبات بین فلزی FeAl مشخص شوند و تاثیر زمان عملیات حرارتی بر خواص پوشش از قبیل چسبندگی، تغییرات فازی، ضخامت لایه ی ترکیبات بین فلزی و سختی بررسی شد. به منظور مشخصه یابی و بررسی مورفولوژی پوشش تولید شده، نمونه ها تحت آزمون های پراش پرتوی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز عنصری نقطه ای و خطی (EDS) و همچنین ریز سختی سنجی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده نشان داد بهترین پوشش از نظر خواص ساختاری و یکنواختی سطح پس از 80 دقیقه آسیابکاری ایجاد می شود. نتایج عملیات حرارتی در دمای ثابت 550 درجه ی سانتی گراد به مدت زمان 30 ساعت نشان داد، که فصل مشترکی میان پوشش آلومینیوم و زیر لایه ی فولادی تشکیل شده از مقدار ضخامت در حد 28 میکرومتر برخوردار است. همچنین آزمون ریز سختی سنجی بر روی نمونه های پوشش داده شده انجام شد و نتایج حاصل از آن نشان داد که پوشش پس از 80 دقیقه آسیابکاری، قبل از عملیات حرارتی دارای مقدار سختی پائین در حد 75 ویکرز بوده که بعد از انجام عملیات حرارتی به مدت زمان 30 ساعت، مقدار سختی پوشش در فصل مشترک Fe/Al به 471 ویکرز افزایش یافت که ناشی از تشکیل ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک پوشش/ زیرلایه است.

در پژوهش حاضر، پوشش های نانوساختار نیترید کروم-آلومینیوم تولید شده به روش رسوب فیزیکی بخار قوس کاتدی در مقیاس صنعتی مورد ارزیابی ساختاری و فازشناسی قرارگرفت. ریزساختار توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و آنالیز پوشش ها با استفاده از میکروآنالیز طیف سنجی تفکیک انرژی و آزمون های پراش پرتو ایکس مطالعه گردید. بافت کریستالوگرافی پوشش ها با محاسبه ضریب بافت از روی الگوهای پراش محاسبه شد و بافت 222 شناسایی گردید. یافته های آزمایش نشان می دهد پوشش های نیتریدی چندلایه CrN/CrAlN ساختاری نانو کریستال با اندازه کریستالیت ها در محدوده 8 تا 18 نانومتر دارند. فازیابی پوشش ها توسط پراش پرتو ایکس نشان داد که CrN فاز اصلی است و اضافه شدن آلومینیوم در شبکه، پوشش CrAlN را ایجاد می کند که باعث جابجاشدن پیک ها می شود. در شرایط عدم کنترل دقیق عوامل فرآیندی، فاز Cr2N و با افزایش تبخیر آلومینیوم، فراتر از یک حد مشخص، فاز AlN نیز پدیدار می گردد. حل شدن مقادیر متفاوت آلومینیوم و جابجایی نسبتاً زیاد خطوط پراش، فازیابی این نوع پوشش های نیتریدی را با چالش همراه کرده است، لذا شناسایی فازهای موجود در پوشش فقط با نرم افزار اکسپرت میسر نیست و به اطلاعات کریستالی فازها نیاز دارد.

هنر صفوی همواره از هنرهای غنی و باارزش سرزمین ایران بوده و در میان هنرهای اسلامی نیز از جایگاه ویژه ای برخوردار است. در میان آثار به جای مانده از عصرصفوی، مجموعه میدان نقش جهان از اهمیت خاصی برخوردار است که در آن مسجد امام اصفهان دارای ویژگی ها و تعدد هنرهای بسیار است. اما یکی از ویژگی های بارز آن که تاکنون مورد بررسی فنی قرار نگرفته، درب اصلی مسجد و پوشش فلزی آن است. در این پژوهش با محوریت شناسایی جنس پوشش فلزی درب و نحوه ساخت آن، همچنین شناسایی روش طلاکاری بکار رفته در تزیین درب، سعی شده گامی در جهت شناسایی بهتر هنر فلزکاری عصر صفوی برداشته شود. بدین منظور از قسمت های مختلف درب نمونه برداری شد و با روش های آنالیز دستگاهی شامل SEM-EDS، ICP-OES و همچنین متالوگرافی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در ساخت ورقه فلزی روی درب از آلیاژ نقره و مس استفاده شده است. همچنین مقادیر بسیار کمی از عناصر آرسنیک، روی و سرب نیز در ترکیب آلیاژی شناسایی شد که میتواند مربوط به سنگ معدن مورد استفاده و فرآیند قالگذاری برای استخراج باشد. روکش نقره ای با روش چکش کاری و تابکاری به صورت ورقه در آمده است که نشانه های این فرآیند به صورت خطوط لغزش و دو قلویی ها در ریزساختارها مشاهده می شوند. همچنین برای تزیینات طلاکاری آن، از روش طلاکاری آتشی استفاده شده است. وجود جیوه در لایه طلا و همچنین خلل و فرج موجود در آن، استفاده از این روش طلاکاری را تایید می نماید.