فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1395 | دوره:10 | شماره:4 (پیاپی 39) |تعداد مقالات:12

در این مقاله خواص برشی و کششی کامپوزیت پایه اپوکسی تقویت شده با ذرات آلومینا بررسی شده است. به این منظور ابتدا نمونه های کامپوزیتی با درصدهای وزنی متفاوت از ذرات آلومینا (10 تا 50 درصد) تولید گردید. سپس جهت ارزیابی خواص برشی و کششی نمونه های کامپوزیتی از آزمون پانچ برشی و برای بررسی پراکندگی و توزیع ذرات آلومینا، فصل مشترک ذرات/ زمینه و سطح مقطع شکست نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیزگر EDS استفاده شد. نتایج آزمون ها نشان داد که افزودن آلومینا تا میزان 30 درصد منجر به توزیع همگن و یکنواخت و استحکام برشی بیشتر کامپوزیت می گردد. اما هنگامی که میزان تقویت کننده بیش از 30 درصد باشد، میزان تجمع ذرات بیشتر شده و به تبع آن استحکام کامپوزیت کاهش می یابد. همچنین تفاوت قابل توجهی بین سطح مقطع شکست اپوکسی خالص و کامپوزیت ها مشاهده شد. برخلاف پلیمر خالص، سطح مقطع شکست کامپوزیت های تقویت شده با آلومینا (تا 30 درصد) ناهموارتر بود، که حکایت از افزایش زبری سطح در اثر انحراف ترک دارد. شکست در کامپوزیت های تقویت شده با درصدهای بالاتر از 30 درصد نیز به علت میزان ترشوندگی کم ذرات آلومینا با رزین اپوکسی در تماس های ذره – ذره اتفاق افتاده است.

درصنایع محلول های اسیدی به طور گسترده برای اسید شویی، جرم گیری، اسیدی کردن چاههای نفت و از بین بردن آلودگیهای سطحی به کار می روند. روش حفاظتی مطلوب استفاده از ممانعت کننده های خوردگی سازگار با محیط زیست میباشد. در تحقیق ارائه شده، توانایی بازدارندگی 2- مرکاپتوبنزوتیازول (MBT) و 2- آمینو5- نیتروتیازول (Nitramine) (دو مشتق تیازولی) در برابر خوردگی فولاد AISI 4130 در محیط 1 مولار اسید کلریدریک ارزیابی شد. برای این منظور از روش های پلاریزاسیون تافل (Tafel) و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) استفاده شد. مطالعات پلاریزاسیون نشان داد که MBT سرعت دو واکنش کاتدی و آندی و Nitramine سرعت واکنش آندی را از طریق جذب شیمیایی روی سطح و مسدود کردن سایت های فعال خوردگی کاهش می دهند. مدار معادل استخراج شده از داده های آزمایش EIS نشان داد که باافزایش غلظت بازدارنده، مقاومت انتقال بار در فولاد افزایش و ظرفیت خازن های دو لایه کاهش یافت. پارامترهای ترمودینامیکی مانند آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد جذب محاسبه شد ومیکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) برای مشاهده سطح فولاد در غیاب ودر حضوربازدارنده ها مورد استفاده قرار گرفت.

به منظور تعمیرات اساسی در خطوط جمع آوری فاضلابرو، امکان خارج نمودن خطوط فاضلابرو از سیستم و قطع جریان فاضلاب وجود ندارد. درنتیجه مطالعات لازم باید جهت یافتن راهکارهای مناسب به منظور پیشگیری از مسدود شدن و تخریب آن ها صورت پذیرد. یکی از مشکلات متداول در این زمینه، خوردگی تاج لوله های بتنی فاضلابرو به دلیل حضور اسید سولفوریک می باشد. در این تحقیق فرآیند تولید اسید سولفوریک در تاج لوله های بتنی در اثر حضور عوامل میکروبیولوژیکی مورد مطالعه قرار گرفته است و اثر دو پارامتر محیطی (درجه حرارت و غلظت اسید) بر سرعت خوردگی بیولوژیکی تاج لوله های بتنی فاضلابرو بررسی شد. برای این منظور، نمونه های بتنی با استفاده از سیمان تیپ 5 ضدسولفاته و مطابق با استانداردهای ASTM C150 و ASTM C595 ساخته شد و سپس در غلظت های متفاوتی از اسید سولفوریک و در دماهای مختلفی قرار گرفت. نتایج حاصل از تغییرات وزن در دما و غلظت های متفاوت اسید بیانگر افزایش نرخ خوردگی و بررسی میکروسکوپی سطح نمونه و انجام آنالیز XRD نشان دهنده وجود اترینگایت به عنوان محصول خوردگی می باشد.

در این پژوهش، رفتار خوردگی بین دانه ای فولاد زنگ نزن دوپلکس SAF 2205 در محلول "2 مولار اسید سولفوریک + 1 مولار اسید کلریدریک" در دمای 30oC با استفاده از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، راکتیواسیون پتانسیوکینتیک الکتروشیمیایی دو حلقه ای (DLEPR)، تفرق اشعه ایکس و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد بررسی قرار گرفت. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، برای نمونه هایی با درجات مختلفی از حساس شدن به مدت 1 و 5 ساعت در دمای 725oC، وجود سه رفتار متفاوت را در پتانسیل های مختلف ناحیه ترانس پسیو نشان داد. نتایج بررسی حاکی از کاهش مقاومت انتقال بار (Rct) و مقاومت پلاریزاسیون (RP) در اثر افزایش زمان حساس شدن می باشد و این نتایج با تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی از سطح نمونه های خورده شده همخوانی دارد.

وجود کاربید تیتانیوم در ترکیب دی سیلیساید مولیبدن باعث افزایش استحکام مکانیکی می شود. در این پژوهش جهت دستیابی به نانوکامپوزیت از مواد اولیه عنصری استفاده شد. روش اجرای این پژوهش بر مبنای سنتز احتراقی با سازوکار فعال سازی شیمیایی (COSHS) برنامه ریزی شده بود. برای فعال سازی پودرهای عنصری Mo، Si، Ti و C از اجاق شیمیایی استفاده شد. ابتدا بر اساس توزین استوکیومتری، پودرهای مواد اولیه شامل پودر فلزی سیلیسیوم، مولیبدن، تیتانیوم و پودر کربن بر اساس 20 درصد وزنی کاربید تیتانیوم تهیه شد. جهت شناسایی ترکیب شیمیایی که با واکنش خود، گرمای لازم جهت واکنش ترکیب اصلی را ایجاد می کند (اجاق شیمیایی)، از ترکیبات مختلف که GΔ بالایی داشتند استفاده شد. پودرها توسط پرس تک محور فشرده و قرصهایی از نمونه های کامپوزیت و اجاق شیمیایی تهیه شدند. سنتز نمونه ها در کوره تیوبی تحت اتمسفر آرگون با شرایط دمایی 700 الی 1100 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. از آنالیز XRD جهت شناسایی فازها و از تصاویر SEM و TEM جهت ارزیابی مورفولوژی استفاده شد. نتایج سنتز نانو کامپوزیت MoSi2-TiCبه روش COSHS نشان داد، دمای 850oC شرایط بهینه و ترکیب (Al+4Mg+3SiO2+5TiO28) اجاق شیمیایی مناسب می باشد. محاسبه اندازه دانه ها توسط روش ریتولد نشان داد اندازه بلورک کاربید تیتانیوم در شرایط بهینه در حدود 77 نانو متر و اندازه بلورک دی سیلیساید مولیبدن بالای 100 نانو متر می باشد. بررسی تصاویر SEM و TEM نانو ساختار بودن کامپوزیت را به اثبات رساند.

در این پژوهش از فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای انجام اتصال لب به لب آلیاژ منیزیم AZ31 و تولید همزمان نانوکامپوزیت Mg/Sic در محل اتصال استفاده شد. نمونه ها با سه سرعت دورانی 600، 800 و 1000 دور بر دقیقه و چهار سرعت پیشروی 25، 75، 125 و 175 میلیمتر بر دقیقه جوشکاری شدند و خواص مکانیکی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که توزیع مناسب نانوذرات در محل اتصال، موجب کاهش قابل ملاحظه متوسط اندازه دانه و بهبود خواص مکانیکی اتصال می شود. علت اصلی این تغییرات به حضور نانوذرات کاربید سیلیسیم مربوط می شود که با ایجاد اثر قفل کنندگی مرزدانه ها، کمک به جوانه زنی دانه های تبلور مجدد یافته و تاثیر بر روی شکسته شدن دانه های اولیه، به ریز شدن ساختار کمک می کند.

با توجه به نیاز صنعت به فرایند اتصال مناسب در رابطه با قطعات ساخته شده از فولاد زنگ نزن آستنیتیAISI 321 که در تجهیزات نیروگاهی نظیر توربینها کاربرد دارند، در این پژوهش، اتصال متجانس این فولاد از طریق فرایند اتصال فاز مایع گذرا (TLP) با لایه واسط با نام تجاری MBF-20 مورد بررسی قرار گرفت. فرایند اتصال در دماهای 1050، 1100، 1150 و 1200 درجه سانتی گراد و به مدت زمان 30 الی 120 دقیقه در یک کوره خلا انجام پذیرفت. نمونه های اتصال داده شده با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی ریز ساختاری قرار گرفتند. آنالیز عنصری ترکیبات مشاهده شده در اتصالات نیز با استفاده از سیستم EDS میکروسکپ SEM صورت گرفت. آنالیز فازی با استفاده از روش XRD صورت گرفت. جهت بررسی نحوه توزیع عناصر در عرض اتصال، آنالیز خطی و جهت بررسی خواص مکانیکی اتصال، نمونه های اتصال یافته تحت آزمونهای استحکام برشی و ریز سختی سنجی قرار گرفتند. حداقل زمان لازم برای تکمیل انجماد همدما در دماهای 1100، 1050 و 1150 درجه سانتی گراد به ترتیب 75، 45 و30 دقیقه بدست آمد. در حالت انجماد همدمای ناقص، در مرکز اتصال و مناطق متاثر از نفوذ، ترکیبات Ni-B،Ni-Si،Cr-B،Fe-B مشاهده گردید. با افزایش دما و زمان اتصال، ساختار اتصال همگن تر، سختی کمتر و استحکام برشی اتصال بیشتر بدست آمد. در دمای 1150 درجه سانتیگراد و 60 دقیقه و همچنین 1050 درجه سانتیگراد و 120 دقیقه، بیشترین استحکام برشی به ترتیب معادل 95 و 94 در صد استحکام برشی فلز پایه حاصل گردید.

پوشش الکترولس نیکل – بور معمولا به دلیل مقاومت به سایش و خوردگی خوبی که دارد مورد توجه است. الکترولس نیکل – بور از طریق احیا شیمیایی کنترل شده یون نیکل روی سطح کاتالیتیک ایجاد می گردد و تا وقتی که سطح با محلول در تماس است واکنش ادامه می یابد. در این پژوهش پوشش نانو کامپوزیتی Ni-B-ZrO2 با افزودن 4 گرم بر لیتر نانو ذرات ZrO2 در محلول الکترولس نیکل – بور بر روی نمونه هایی از جنس فولاد CK45 ایجاد گردید، سپس نمونه ها پوشش داده شده تحت عملیات حرارتی به مدت یک ساعت در دمای 400 قرار گرفتند. مورفولوژی و ترکیب شیمیایی پوشش با استفاده از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به EDX مورد بررسی قرار گرفت. رفتار خوردگی الکتروشیمیایی پوشش ها در محلول 3.5 درصد وزنی NaCl نشان داد که با اضافه کردن نانو ذرات ZrO2 مقاومت به خوردگی پوشش ها بهبود می یابد. حضور ذرات زیر کونیا در پوشش باعث کاهش دانسیته جریان خوردگی از 8×10-5 A/Cm2 به 4×10-5 A/Cm2 می شود. طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که پوشش ها پس از عملیات حرارتی اثر حفاظتی نداشته و زیرلایه به شدت در معرض خوردگی قرار می گیرد. رفتار سایشی پوشش ها بوسیله آزمون پین بر روی دیسک در دمای محیط و سختی آنها بوسیله دستگاه ریزسختی سنجی ویکرز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد اضافه کردن نانو ذرات زیرکونیا به مقدار 4g/l باعث افزایش سختی از 586 HV به 650HV می گردد و مقاومت به سایش پوشش می گردد. پوشش نمونه های کامپوزیتی نیکل – بور – زیرکونیا بدون عملیات حرارتی بهترین نتیجه همزمان برای سه پارامتر سختی بالا، مقاومت به سایش خوب و مقاومت به خوردگی عالی را داشت.

هدف این تحقیق، سنتز و مشخصه یابی نانومیله های مس و نقره و همچنین بررسی تغییرات میزان هدایت حرارتی نانوسیال های حاوی نانومیله های سنتز شده و آب می باشد. بدین منظور از AgNO3 و CuCl2 به عنوان پیش ساز نانومیله های نقره و مس استفاده گردید. فاز کریستالی نانومیله-های سنتز شده با استفاده از طیف XRD مورد آنالیز قرار گرفت. ارزیابی میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) جهت بررسی مورفولوژی نانومیله های سنتز شده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از طیف XRD نشان داد که نانومیله های نقره ومس دارای ساختار کریستالی مکعبی می باشند. با توجه به نتایج حاصل از تصاویر TEM مشاهده شد که روش هیدروترمال سبب سنتز نقره و مس با مورفولوژی میله ای شکل می شود. نتایج حاصل از بررسی میزان هدایت حرارتی نانوسیال ها نشان داد که با افزایش دما در محدوده 20 تا 60oC و غلظت از 0.25 تا 0.5 درصد وزنی، میزان هدایت حرارتی نیز افزایش می یابد. نتایج حاصل از میزان هدایت حرارتی نشان داد کمترین و بیشترین میزان هدایت حرارتی نانوسیال حاوی نانومیله های نقره به ترتیب برابر 0.56W/m.K و 2.93W/m.K و در نانوسیال حاوی نانومیله های مس به ترتیب برابر0.33W/m.K و2.74W/m.K می باشد. همچنین نتایج حاصل نشان داد که میزان هدایت حرارتی نانوسیال حاوی نانومیله های نقره بیشتر از میزان هدایت حرارتی نانوسیال مس می باشد.

در این تحقیق، تاثیر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر رفتار خوردگی مس خالص در محلول 3.5 درصد وزنی کلرید سدیم بررسی شد. برای این منظور مس خالص با سرعت چرخش 355 دور بر دقیقه و سرعت های پیشروی 20، 28 و 40 میلی متر بر دقیقه جوشکاری شد. ریزساختار مس خالص و مس خالص جوشکاری شده به وسیله پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین رفتار خوردگی نمونه ها در محلول 3.5 درصد وزنی کلرید سدیم با استفاده از آزمون های پلاریزاسیون تافل و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شدند. نتایج نشان دادند که جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی باعث کاهش اندازه دانه مس خالص و بهبود مقاومت به خوردگی ناحیه اغتشاش می شود.

در این پژوهش به منظور افزایش خواص سطحی و مقاومت به سایش فولادگرمکار DIN-1/2344 پوشش های استلایت 6 و NiCrBSi به روش پاشش حرارتی HVOF و پوشش استلایت 6 به روش رویه سختی با استفاده از روش جوشکاری GTAW بر روی این فولاد لایه نشانی شدند. برای ارزیابی ریزساختاری، خواص مکانیکی و مقاومت سایشی پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نوری، آزمون سایش دمای بالای پین بر روی دیسک، سختی سنج و ریزسختی سنج ویکرز استفاده شد. نتایج نشان داد که بطور کلی پوشش های پاشش حرارتی نسبت به پوشش های رویه سختی، سختی و مقاومت به سایش بالاتری دارند. از طرف دیگر پوشش های رویه سختی چقرمگی شکست بالاتری را نسبت به پوشش های پاشش حرارتی دارا هستند. نتایج آزمون سایش دمای بالا نشان داد که پوشش NiCrBSi نسبت به پوشش استلابت 6 مقاومت به سایش بالاتری دارد که این امر به مقدار زیاد ترکیبات بورایدی و سیلیکاتی موجود در این پوشش نسبت داده شده است. از طرف دیگر نتایج نشان داد که پوشش های استلایت 6، به دلیل تشکیل پوسته اکسیدی غنی از کروم ضریب اصطکاک پایینی را از خود نشان داده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.