مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1389 | دوره:29 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

در این مقاله اثر آسیاب کاری بر روی تغییرات فازی سیلیسیوم و سیلیس بررسی شده است. پودر سیلیسیوم در محلول آمونیاک %25 آسیاب کاری  شد. پودر آسیاب شده در دمای 1200oC به مدت 1 ساعت عملیات حرارتی شد. در آزمایشی دیگر پودر میکرو سیلیس آمورف، همراه با نیترید آلومینیوم آسیاب کاری شد و سپس در دمای  oC1200 به مدت 2 ساعت عملیات حرارتی شد. پودرها با پراش پرتو ایکس (XRD) تحلیل فازی شد. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی شکل و اندازه پودرها به کار رفت. آسیاب کاری سیلیسیوم در محلول آمونیاک ابتدا منجر به آمورف شدن پودر شد که پس از افزایش زمان آسیاب کاری، پودر آمورف به شکل کوارتز بلوری شد. پس از عملیات حرارتی در الگوی پراش پرتو ایکس پودر علاوه بر پیکهای کوارتز، پیکهای کریستوبالیت و یک فاز اکسیدی دیگر با ساختار اورترومبیک موسوم به فاز O است نیز دیده شد. آسیاب کاری میکروسیلیس آمورف با پودر نیترید آلومینیوم نیز منجر به بلوری شدن سیلیس آمورف به شکل فاز استیشووایت شد که پس از عملیات حرارتی فرایند بلوری شدن کامل شد و استیشووایت به صورت فاز غالب در آمد.

مراحل اولیه رسوب گذاری در یک آلیاژ دو جزیی Ni-Al، با استفاده از روشهای گرماسنجی (DSC)، پراش سنجی اشعه XRD) X ) و اشعه الکترونی و مشاهدات ریزساختاری با میکروسکوپهای الکترونی FEG-SEM و TEM مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور نمونه هایی از آلیاژ رقیق Ni-11.6at.%Al تهیه شده و رسوب گذاری در آنها در حین سرمایش پیوسته از دمای انحلال با نرخهای سرمایش 170، 25 و 0.03 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که در اثر کوئنچ سریع، جوانه زنی همگن از طریق منظم شدن توأم با جدایش فازی اتفاق می افتد. اما با کاهش نرخ سرمایش به 25 جوانه زنی و رسوب گذاری به صورت ترجیحی و ناهمگن روی عیوب ریزساختاری انجام می گیرد. توانایی روشهای تجربی فوق الذکر در تشخیص و شناسایی مراحل اولیه رسوب گذاری نیز موضوع دیگری است که در این مقاله مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در این تحقیق، ترکیب پودری  76Mo-14Si-10Bو 33Mo-57Si-10B (برحسب درصد اتمی) به کمک آسیاب سایشی آلیاژسازی مکانیکی شدند. به منظور تشکیل ترکیبات بین فلزی، پودرهای به دست آمده عملیات حرارتی شدند و پودرهای به دست آمده همراه با پودرهای بدون ترکیب بین فلزی، پس از آگلومراسیون، به کمک روش پلاسمایی روی زیرلایه هایی از فولاد ساده کربنی پاشش حرارتی شدند. نمونه های فولادی در شرایط بدون پوشش و همراه با پوشش، تحت فرایند اکسایش پیوسته قرار گرفته و همزمان تغییرات وزن آنها ثبت شد. خصوصیات فازی و ساختاری پودرها، پوشش و لایه اکسیدی به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس تجزیه و تحلیل شدند. نتایج حاصله نشان داد که با اعمال پوشش Mo-Si-B حاوی ترکیبات MoSi2، Mo5Si3، MoB و ترکیب مهم Mo5SiB2، نرخ اکسایش فولاد به طور قابل توجهی کاهش یافته و با توجه به نتایج پراش پرتو ایکس پوشش، ترکیبات اعمالی روی فولاد، تفاوت خاصی را قبل و بعد از فرایند اکسایش از خود نشان نمی دهند. ضمن آن که پوشش Mo-Si-B فاقد ترکیبات بین فلزی فوق، تاثیر قابل توجهی بر فرایند اکسایش ندارد.

پوشش های تک فاز هیدروکسی آپاتیت به دلیل چقرمگی شکست پایین و چسبندگی ناکافی بین پوشش و زیرلایه، با انواع پوشش های کامپوزیتی حاوی تقویت کننده های سرامیکی مثل زیرکونیا جایگزین شده اند. ساخت پوشش بیوسرامیکی کامپوزیتی حاوی اجزا نانومتری می تواند زیست سازگاری و زیست فعالی مطلوب، کنترل نرخ اضمحلال پوشش و بهینه ساختن خواص مکانیکی را موجب شود. در پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه یابی پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت، زیرکونیا و پوشش هیدروکسی آپاتیت تک فاز بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 ال به روش سل، ژل موردنظر قرار گرفت و مقاومت خوردگی و میزان انحلال آن ارزیابی شد. نتایج آزمون طیف سنجی جذب اتمی حاکی از افزایش غلظت یون کلسیم آزاد شده از پوشش ها با گذشت زمان بود و میزان یون کلسیم آزاد شده در پوشش های کامپوزیتی نسبت به پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت کمتر بود. در دمای کلسینه کردن 950 درجه سانتی گراد، فاز غالب در پوشش کامپوزیتی تهیه شده، هیدروکسی آپاتیت و زیرکونیا با شبکه  های بلوری مختلف بود. تعیین اندازه دانه ها به کمک معادله شرر، حضور نانوذرات زیرکونیا با اندازه (20-30 نانومتر) در زمینه هیدروکسی آپاتیت (40-80 نانومتر) را تایید کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، حصول پوشش های بدون ترک ولی متخلخل را نشان داد. نتایج حاصل از آزمون خوردگی بیانگر آن است که پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت، زیرکونیا با ساختار متخلخل و داشتن ریزترکها قادر نیست به طور کامل از برهمکنش زیرلایه با الکترولیت جلوگیری کند و احتمالا نمی تواند از آزادشدن یونهای فلزی ممانعت جدی به عمل آورد. به نظر می رسد که پوشش  نانوساختار هیدروکسی آپاتیت، زیرکونیا به دلیل ساختار و ابعاد نانومتری فازهای تشکیل دهنده، بتوانند موجب کاهش مدت زمان تثبیت کاشتنی در مجاورت بافت سخت شده و ضریب اطمینان درمان را افزایش دهد.

در این تحقیق، نانوپودر فورستریت با استفاده از روش آلیاژ سازی مکانیکی و عملیات حرارتی بعدی ساخته شد. ارزیابی فعالیت زیستی پودر حاصله، در محلول شبیه سازی شده بدن انجام شد. قطعه چگال فورستریت نانومتری با استفاده از فرایند تف جوشی دو مرحله ای ساخته شد. نتایج نشان می دهد که نانوپودر فورستریت با اندازه ذرات 25-60 نانومتر ایجاد شد. بعد از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن، رشد فاز آپاتیت در سطح مشاهده شد که نشان دهنده زیست فعالی نانوپودر فورستریت است. قطعه چگال فورستریت نانومتری با سختی 940 ویکرز و چقرمگی شکست 3.16MPa.m1.2 ایجاد شد. نتایج نشان می دهد که سرامیک نانوساختار فورستریت زیست فعالی، زیست سازگاری و خواص مکانیکی خوبی دارد و بنابراین می تواند برای کاشتنی های ارتوپدی و دندانی مناسب باشد.

در این تحقیق، سینتیک واکنش پودر هیدراید تیتانیم (TiH2) در تماس با مذاب آلومینیم خالص در دماهای مختلف بر اساس اندازه‏گیری فشار گاز هیدروژن آزاد شده مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجماد نمونه‏ها، فصل مشترک پودر هیدراید تیتانیم در تماس با مذاب بررسی شد. نتایج نشان داد که نمودارهای فشار گاز هیدروژن بر حسب زمان، دارای سه منطقه است. در مناطق اول و دوم، معادله سرعت واکنش به ترتیب از درجه صفر و یک پیروی می‏کند و در منطقه سوم فشار ثابت شده و سرعت واکنش صفر می شود. در مناطق اول و دوم، عامل اصلی کنترل کننده سرعت واکنش به ترتیب نفوذ اتمهای هیدروژن در شبکه تیتانیم و واکنش شیمیایی مذاب آلومینیم با تیتانیم است. بر اساس عوامل اصلی کنترل کننده سرعت واکنش، برای مکانیزم واکنش می‏توان سه بازه دمایی الف) 700 تا 750 درجه سانتی گراد، ب) 750-800 درجه سانتی گراد و ج) 800- 1000 درجه سانتی گراد را در نظر گرفت. در بازه دمایی (الف) غالبا واکنش تحت کنترل واکنش شیمیایی، در بازه دمایی (ب) واکنش تحت کنترل نفوذ و واکنش شیمیایی و در بازه دمایی (ج) غالبا واکنش تحت کنترل نفوذ قرار دارد.