فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
سال:1396 | دوره:11 | شماره:1 (پیاپی 40) |تعداد مقالات:14

در این پژوهش، اثر هندسه ابزار برخواص مکانیکی و ریز ساختار جوش هم زن اصطکاکی آلیاژ آلومینیوم 5456 که به دو صورت آنیل شده و کار سرد شده مورد استفاده قرار گرفته اند، بررسی شد. نمونه ها با سه پین مخروطی ناقص، مخروطی ناقص با سه شیار عمودی (تری فلوت) و مخروطی ناقص پله دار (با سرعت های دورانی 650 و 500 دور بر دقیقه و سرعت جوشکاری 25 و 50 میلی متر بر دقیقه) جوشکاری شدند. سپس، این نمونه ها تحت آزمون های کشش برشی و ریز سختی سنجی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که ابزاری مناسب است که سیلان بهتری ایجاد کند، به نحوی که بتواند عیوب رایج در اتصال لبه روی هم را بهینه کند. بر این اساس، پین تری فلوت را می توان به عنوان ابزار بهینه در نظر گرفت، زیرا نمونه های جوشکاری شده با این پین دارای بالاترین نیروی شکست بوده و نیرویی بیش از 20000 نیوتن را تحمل کرده اند که این میزان نیرو از استحکام کششی ورق آلومینیوم 5456 آنیل شده بیشتر است و به همین دلیل نمونه ها از سمت این فلز پایه دچار شکست شده اند.

دیرگدازهای منیزیا- گرافیت، بدلیل خواص مناسب که عمدتا به حضور گرافیت و اتصال کربنی و تطابق بهینه منیزیا با شرایط فولادسازی ارتباط می یابد، کاربرد وسیعی در صنعت فولاد یافته است. از عمده معایب این دسته دیرگدازها، عدم اتصال مناسب در درجه حرارت بالا می باشد. در کار تحقیقاتی حاضر سعی گردیده با استفاده از منیزیای فیوزد، گرافیت و نیتریده کردن سیلیسیم در اتمسفر ازت، فاز نیتریدی تشکیل و تاثیر آن بر خواص فیزیکی، مکانیکی، آنالیز فازی و ریز ساختاری بررسی گردد. نتایج نشان داد که حضور همزمان فازهای فورستریت و نیترید سیلیسیم باعث ایجاد خواص بهینه ترمومکانیکی در دیرگدازهای منیزیا-گرافیت می گردد و استحکام فشاری Kn/mm224 را در نمونه بهینه میتوان مشاهده نمود.

در این تحقیق با افزایش خاصیت انعکاس فرابنفش پارچه پنبه– نایلون 66 پوشش مناسبی جهت استتار اهداف نظامی در مناطق برفی تهیه شد. برای این منظور ابتدا چند ترکیب با انعکاس فرابنفش بالا مانند سولفات باریم، دی اکسید سیلیسیم و پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) توسط اسید سیتریک و هیپوفسفیت سدیم (SHP) روی پارچه لایه نشانی شد و سپس توسط عملیات حرارتی تثبیت گشت. تاثیر پارامترهای موثر شامل نوع و مقدار ترکیبات، مقدار اسید سیتریک و SHP و دمای عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. رفتار انعکاسی و مورفولوژی سطحی پارچه به ترتیب توسط طیف سنج انعکاسی فرابنفش- مرئی و میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) بررسی شد. نتایج نشان داد که با لایه نشانی ذرات سولفات باریم روی پارچه، میزان بازتاب فرابنفش و مرئی تا 85% افزایش می یابد. بنابراین پوشش منسوجی مناسبی جهت استتار در مناطق برفی حاصل شده است. ثبات مالشی و شستشویی بسیار مناسب ذرات سولفات باریم تثبیت شده روی پارچه نشان می دهد که این ذرات توسط پیوندهای شیمیایی روی الیاف پارچه به ویژه الیاف پنبه متصل شده اند. بهرحال روش بکار گرفته شده در این تحقیق تاثیر قابل ملاحظه ای روی ساختار الیاف پنبه و نایلون 66 ندارد. پارامترهایی همچون مقدار اسید سیتریک، SHP و دمای عملیات حرارتی دارای یک مقدار بهینه بوده و بنابراین بکارگیری آنها بیش از این مقدار سبب کاهش میزان بازتاب فرابنفش و مرئی پارچه لایه نشانی شده می گردد.

نانو کامپوزیت ZnO-CdO با استفاده از روش میکروامولسیون آب در روغن سنتز شد. نسبت وزنی اکسید روی و کادمیم و دمای کلسیناسیون بر روی مورفولوژی، تشکیل فاز، تبدیلات فازی، اندازه کریستال هاوذرات و همچنین سطح ویژه نانو کامپوزیت ZnO-CdO تحقیق شد. محصولات سنتز شده توسط آنالیزهای XRD، BET، SEM، TEM و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که نانو کامپوزیت ZnO-CdO با کریستال های نانومتری شکل گرفته است، ذرات نانو کامپوزیت روی-کادمیم سنتز شده در دمای 400oC به دلیل سطح ویژه بالاتر بهترین خواص جذب و تجزیه متیل بلو و متیل اورانژ اسیدی را از خود نشان دادند.

ژرمانیوم یکی از مهم ترین عناصر در صنایع پیشرفته و صنایع الکترونیکی است که در سال های اخیر کاربردهای زیادی داشته است. در این مقاله مطالعات انجام شده با استفاده از تاثیر سینرژیسم دو حلال آلی لیکس 63 و D2EHPA برای جداسازی ژرمانیوم از محلول آبی ارایه می شود. با در نظر داشتن این نکته که روش هیدرومتالورژی از مهم ترین روش های استحصال این عنصر است، استخراج حلالی این عنصر بررسی شد و تاثیر نوع استخراج کننده، زمان استخراج، غلظت یون سولفات، تاثیر pH و سرعت هم زنی بررسی شد. نتایج نشان داد که pH بهینه برای استخراج حلالی ژرمانیوم، pHهای کمتر از 0.2 بوده و در این محدوده استخراج ژرمانیوم حداکثر است. بررسی نتایج نشان داد که غلظت 15 درصد حجمی لیکس 63 به همراه 10 درصد حجمی D2EHPA بهترین نتایج را تولید نمود و در این شرایط بیش از 87 درصد ژرمانیوم استخراج شد. زمان بهینه استخراج حدود 3 دقیقه بود، اما برای اطمینان در مطالعات زمان 15 دقیقه در نظر گرفته شد. برای آزمایش های بازیابی از حلال آلی نیز، غلظت 300 گرم بر لیتر هیدروکسید سدیم بهینه بود.

در این پژوهش، ریز ساختار و خواص مکانیکی جوش های غیر مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304L به فولاد ASTM A514 مورد بررسی گرفته است. بدین منظور، روش جوشکاری قوس تنگستن-گاز با استفاده از دو نوع فلز پرکننده ER309L و ERNiCr-3 استفاده شده است. پس از جوشکاری، ریز ساختار مناطق مختلف هر اتصال شامل فلزات جوش، مناطق متاثر از حرارت، فصل مشترک ها و مناطق مخلوط نشده مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. فلز جوش ERNiCr-3 ریز ساختار کاملا آستنیتی ایجاد نموده و ریز ساختار فلز جوش ER309L به صورت فریت اولیه همراه با مقداری آستنیت در پایان انجماد بوده است. همچنین، خواص مکانیکی شامل استحکام خمشی، کششی، مقاومت در برابر ضربه، سختی نمونه ها بررسی شده است. در آزمایش کشش تمامی نمونه ها از منطقه متاثر از حرارت فلز پایه فولاد زنگ نزن آستنیتی 304L و به صورت نرم دچار شکست شده است. میزان استحکام کششی اتصال ایجاد شده با فلز پرکننده ERNiCr-3، MPa593 و با فلز پرکننده ER309L، MPa556 شده است. میزان انرژی جذب شده در اتصال ایجاد شده، فلز پرکننده ERNiCr-3 به طور میانگین 117 ژول و با فلز پرکننده ER309L، 95 ژول شده است. فلز جوش ERNiCr-3 بیشترین سختی، 156 ویکرز را دارا بوده، در حالی که فلز جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی ER309L، 127 ویکرز کمترین مقدار را دارا بود. می توان نتیجه گرفت برای اتصال بین فلز پایه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI304L به فولاد کوئنچ و تمپر شده ASTMA514، ماده پرکننده ERNiCr-3 ویژگی های بهتری از لحاظ خواص مکانیکی ارائه داده است.

در این تحقیق تاثیر افزودن مس (0.5، 1 و 1.5 درصد) و عملیات حرارتی (6T) بر خواص کششی و اندیس کیفیت آلیاژ 356A حاوی آهن (0.5 تا 1.5 درصد وزنی) بررسی شده است. بر اساس نتایج حاصله، در شرایط ریختگی، افزودن مس به آلیاژهای حاوی آهن موجب افزایش نسبی استحکام کششی (تا حدود 25 درصد) و افت قابل توجه درصد ازدیاد طول (تا حدود 80 درصد) می شود اما در صورت انجام عملیات حرارتی، استحکام کششی و اندیس کیفیت آلیاژ حاوی 1 درصد مس و 1.5 درصد آهن نسبت به آلیاژ پایه، به ترتیب رشد 100 و 35 درصدی را تجربه می نماید. بر اساس بررسیهای انجام شده، بهبود اندیس کیفیت آلیاژ را می توان ناشی از تاثیر مشترک استحکام دهی رسوبی زمینه توسط ذرات Al2Cu و Mg2Si و بهسازی حرارتی ذرات سیلیسیم یوتکتیک و ترکیبات بین فلزی صفحه ای شکل غنی از آهن دانست که ضمن افزایش قابل توجه استحکام کششی، موجب بهبود انعطاف پذیری آلیاژ می شوند.

در این پژوهش، نانوذرات تنگستات روی (ZnWO4) از طریق روش هم رسوبی و با استفاده از Na2WO4.2H2O و Zn (NO3)2.6H2O به عنوان مواد اولیه سنتز شد. برای بهینه سازی شرایط جهت دستیابی به نانوذراتی با کوچک ترین اندازه نانومتری، روش طراحی آزمایش ترکیب مرکزی (CCD) با استفاده از سه متغیر دما، نسبت واکنش دهنده ها وpH در پنج سطح مورد مطالعه قرار گرفت. نانوذرات سنتز شده به کمک روش های میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM)، آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، آنالیز حرارتی افتراقی (TGA-DSC) و آنالیز فوتولومینسانس (Pl) مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که شرایط بهینه جهت سنتز نانوذرات تنگستات روی با اندازه تقریبی 37.6±3.9 nm به شکل تقریبا کروی به ترتیب دمای 83oC، نسبت Na2WO4.2H2O به Zn (NO3) 2.6H2O برابر 1.1 و 6 = pH است. نانوذرات تنگستات روی به دست آمده، با استفاده از دستگاه پرس هیدرولیک تحت فشار پرس MPa 500 به شکل قرص هایی با قطر11mm و ضخامت1.5nm پرس شدند، سپس عملیات تف جوشی قرص های خام پرس شده به مدت دو ساعت در دمای 950oC تحت اتمسفر هوا انجام شد. جهت بررسی خواص سوسوزنی قرص ها از طیف سنجی پرتو گاما استفاده شد. نتایج نشان داد که قرص های ساخته شده تنها به پرتوهای گامای ساطع شده از منبع Cs137 و منبع Am241 حساسیت شمارشی نشان داده و قادر به آشکارسازی انرژی پرتوهای گامای ساطع شده از این دو منبع نشدند.

مواد مرکب زمینه فلزی با توجه به نوع تقویت کننده قابلیت ماشینکاری متفاوتی دارند. ماده مرکب الومینیوم 2024 تقویت شده با اکسید آلومینیوم از جمله موادی می باشد که ماشینکاری آن به روش های سنتی فرسایش سریع ابزار را در پی دارد. این روش ماشینکاری دارای پارامترهای مختلفی می باشد. تنظیم بهینه پارامتر های ماشینکاری بر زمان، کیفیت محصول و سایش ابزار اثر مهمی دارد. در این تحقیق با استفاده از تحلیل مقدار کل نرمال شده پارامترها (TNQL) و نسبت سیگنال به نویز (S/N) همزمان خروجی ها به بررسی تاثیر پارانترهای ورودی ماشینکاری تخلیه الکتریکی شامل شدت جریان، ولتاژ، زمان روشنی و خاموشی پالس بر نرخ براده برداری، سایش ابزار و زبری سطح در حالت بدون پودر و پودر و دوران ابزار پرداخته شده است. نتایج نشان داد که شدت جریان بیشترین و بعد از آن زمان روشنی، زمان خاموشی پالس و در آخر ولتاژ مهمترین اثر را بر پارامتر های خروجی ماشینکاری دارند. استفاده از پودر اکسید آلومینیوم و دوران ابزار باعث افزایش گپ و ایجاد نیروی گریز از مرکز شده و ذرات را به سرعت از منطقه ماشینکاری دور می کند و نرخ براده برداری افزایش می یابد. استفاده از پودر آلومینیوم در برخورد با جرقه ها باعث ریز تر شدن جرقه ها شده و عمق نفوذ آنها را کم نموده و در نتیجه زبری سطح کاهش می یابد. نتایج حاصل از بهینه سازی در حالت بدون پودر و دوران ابزار ترکیب پارامترها به صورت A3B1C2D3 ودر حالت با پودر و دوران ترکیب پارامترها به صورت A1B1C2D3 را پیشنهاد می کند.

به منظور بررسی تاثیر پارامتر های ترمومکانیکی بر رفتار بافت آلیاژ منیزیم AZ63، آزمون فشار گرم بر روی نمونه های اکسترود شده آلیاژ منیزیم AZ63 انجام شد. ابتدا نمونه ها در دو جهت اکسترود و جهت نرمال ماشین کاری شدند. سپس آزمون فشار گرم در دمای 250oC و نرخ کرنش های 0.01s-1 و 1s-1 و کرنش های مختلف انجام شد. بررسی های ریزساختاری و تغییرات بافت نشان می دهد که در کرنش های اولیه تغییر شکل فشار گرم، در نمونه های جهت اکسترود دوقلویی های کششی منجر به تقویت بافت قاعده در جهت نورد و دوقلویی های فشاری در نمونه های جهت نرمال باعث تغییر بافت به سمت جهت عرضی می شوند. همچنین با توجه به تغییرات بافت توسط تصاویر قطبی مشخص شده است که در کرنش های بالا در نمونه های جهت نرمال، تبلور مجدد دینامیکی منجر به کاهش شدت بافت قاعده شده است.

ترکیبات بین فلزی نیکل- آلومینیم- کروم (Ni-Al-Cr) بدلیل خواص منحصر بفرد مانند افزایش مقاومت سایشی، خوردگی و اکسیداسیون بالا در سال های اخیرمورد توجه مهندسین مواد و طراحان صنعتی به عنوان پوشش قطعات قرارگرفته اند. در این تحقیق به بررسی مورفولوژی و همچنین رفتار سایشی پوشش های کامپوزیتی NiAlCr اعمال شده بر روی زیرلایه فولادی به روش پاشش حرارتی سوخت اکسیژن سرعت بالا (HVOF) پرداخته شده است. بدین منظور از پودرهای آلومینیوم، کروم و نیکل با نسبت استکیومتری Al50Cr25Ni25 استفاده شده و پس از فرایند آلیاژ سازی مکانیکی به مدت 50 ساعت پودر حاصله را با استفاده از فرایند HVOF بر روی زیر لایه فولادی اعمال شد.. جهت بررسی فازهای ایجاد شده از آزمایش پراش پرتوایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که پس از انجام 50 ساعت فرایند آلیاژ سازی مکانیکی ترکیب بین فلزی NiAl) Cr) بصورت کامل با اندازه دانه های کریستالی 10 نانومتر تشکیل می گردد که پس از انجام فرایند HVOF اندازه دانه های کریستالی پوشش تولیدی به کمتر از30 نانومتر می رسد. همچنین نتایج نشان می دهد با اعمال پوشش کامپوزیتی سختی و سایش به ترتیب در حدود 3 برابر و 4برابر مقدار اولیه خود رسیده اند. مکانیزم سایش حاکم بر روی پوشش از نوع سایش چسبان با ضریب اصطکاکی در حدود 0.2 می باشد.

در این مقاله نانومیله های Fe2O3/BaFe12O19 با استفاده از یک فرآیند هیدروترمال ساده و ارزان با قابلیت تولید انبوه سنتز شده است. ویژگی های مورفولوژیک نانومیله ها نظیر طول، قطر و نسبت ابعادی در این فرآیند قابل کنترل است. EDTA در این فرآیند به عنوان عامل کنترل کننده رشد استفاده شده است. در این پژوهش تاثیر عوامل مختلفی نظیر دمای فرآوری هیدروترمال (115، 150 و 180 درجه سانتیگراد)، زمان فرآوری هیدروترمال (5، 10 و 40 ساعت)، نوع عامل کنترل کننده رشد (EDTA، PEG400، PEG6000، CA) و نوع عامل قلیایی (NaOH و NH3) بررسی گردید. در شرایط مختلف اشکال گوناگون نظیر کره هایی با ابعاد 50 تا 100 نانومتر، نانومیله هایی با قطرهای 50 تا 400 نانومتر و طول های 1 تا 10 میکرون سنتز شد. مشخصات مورفولوژی نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و خواص مغناطیسی نمونه ها با استفاده از مغناطش سنج با گرادیان نیروی متناوب (AGFM) مورد مطالعه قرار گرفت. نانومیله های مورد بررسی در این تحقیق در موضوعاتی نظیر حذف یون های فلزات سنگین از پساب ها، کاتالیست ها، سلول های خورشیدی و مواد جاذب امواج مایکروویو قابل کاربرد هستند.

دراین پژوهش تاثیر اضافه کردن اکسید کروم بر خواص مکانیکی پوشش پاشش حرارتی استلایت 6 و رفتار اکسیداسیون دمای بالا این پوشش ارزیابی شد. بدین منظور ابتدا مقادیر صفر، 10، 20 و 30 درصد اکسید کروم به پودر استلایت 6 اضافه شده و به روش پاشش حرارتی پلاسمایی بر روی زیر لایه آلیاژIN_ 738 پوشش دهی شد. به منظور بررسی ریز ساختاری، سختی سنجی، ضخامت سنجی، تخلخل سنجی و فازشناسی پوشش، از میکروسکوپ نوری و الکترونی، پرتو پراش ایکس و دستگاه میکروسختی سنج ویکرز استفاده شد. در ادامه رفتار اکسیداسیون پوشش ها در دماهای 650، 750 و850 درجه سانتیگراد در شرایط اتمسفر محیط تحت اکسیداسیون قرار گرفتند. یافته ها حاکی از این بود که پوشش استلایت 6 حاوی 10 درصد وزنی تقویت کننده اکسید سرامیک، کمترین نرخ اکسیداسیون را در بین پوشش های کامپوزیتی از خود نشان داده است. همچنین نتایج نشان داد که این پوشش نسبت به پوشش فاقد ذرات کامپوزیتی Cr2O3 سختی بالاتری دارد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس نیز بیان کننده این امر است که وجود تقویت کننده سرامیکی Cr2O3 در پوشش، شرایط را به گونهای رقم زده است که لایه اکسید کروم راحتتر تشکیل شده است که احتمالا به دلیل ترجیحی بودن جوانهزنی و رشد اکسید کروم در مجاورت ذرات تقویت کننده اکسید کروم بوده است.

در این تحقیق، نانوکامپوزیت پالادیم- نانولوله های کربنی- چیتوسان سنتز و با تکنیک های XRD و TEM شناسایی شد. نانوکامپوزیت سنتزشده برای اصلاح سطح الکترودهای کربن شیشه ای مورد استفاده واقع گردید. با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای، فعالیت الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده (GC/MWCNTs-PdNPs-CH) برای الکترواکسایش متانول در محلول 0.5 مولار سدیم هیدروکسید و 1.0 مولار متانول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که نانو کامپوزیت سنتز شده فعالیت بسیار بالایی جهت اکسایش متانول از خود نشان می دهد و از این رو، قابلیت استفاده به عنوان آند پیل های سوختی متانولی را داراست. اثر عوامل تجربی نظیر غلظت های متانول و الکترولیت، محدوده پتانسیل و سرعت روبش پتانسیل بر دانسیته جریان آندی و پتانسیل اکسایش متانول نیز مورد بررسی واقع شد. همچنین در مقایسه فعالیت الکتروشیمیایی نانوکاتالیست پالادیم جهت اکسایش متانول با نوع پلاتینی مشخص گردید که نانوکاتالیست پالادیم، فعالیتی قابل ملاحظه و در حد کاتالیست حاوی نانوذرات پلاتین دارد و از این رو می تواند جایگزین بسیار مناسبی برای پلاتین در فرآیند الکترواکسایش متانول باشد. همچنین این جایگزینی، قیمت تمام شده کاتالیست را نیز کاهش می دهد.