فهرست مطالب

فصلنامه مواد پیشرفته در مهندسی
سال سی و ششم شماره 3 (پاییز 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/09/08
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مرتضی خوبرو، علی مالکی، بهزاد نیرومند صفحات 1-10
    برخلاف روش های متداول افزودن عنصر آلیاژی به کل قطعه، در این پژوهش بهبود خواص سطحی چدن خاکستری با استفاده از روش آلیاژسازی درجای سطحی در حین ریخته گری بررسی شد. به این منظور سیم های مسی به قطر 4/0 و 8/0 میلی متر قبل از ذوب ریزی در قالب نصب شد. آنالیز عنصری، حضور مس در سطح و لایه های زیر سطح تا عمق یک سانتی متر را نشان داد. بررسی های ریزساختاری تغییر توزیع گرافیت از A به D و E، کاهش فازگرافیت و افزایش پرلیت در سطح را نشان دادند. نتایج سختی سنجی نشان داد که سختی سطح نمونه های حاوی مس افزایش یافت و نتایج آزمون سایش مشخص کرد که مقاومت سایشی نمونه با مس نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی درجا، آلیاژسازی سطحی، چدن خاکستری، ریزساختار، سختی، مقاومت به سایش
  • فاطمه ابراهیمی، فخرالدین اشرفی زاده، سعید رضا بخشی صفحات 11-22
    در این تحقیق با به کارگیری آندایزینگ دو مرحله ای، تمپلت آلومینایی منظم با قطر حفره 30 نانومتر و طول 15 میکرومتر ساخته شد. سپس با کمک روش غوطه وری در محلول سل، نانو سیم های فریت استرانسیوم تهیه شدند. نانوپودرهای فریت مورد نظر نیز با استفاده از روش سل- ژل سنتز شد. مشخصه یابی نانوساختارها با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و آزمون طیف سنجی توزیع انرژی (EDS) انجام شد. منحنی مغناطش برای نانوپودر و نانو سیم ها (در جهت موازی و عمود با محور نانو سیم) با استفاده از دستگاه تداخل سنج کوانتومی ابررسانایی (SQUID) رسم شد. نتایج بیانگر آن است آندایز دو مرحله ای در اگزالیک اسید 3/0 مولار در دمای چهار درجه سانتی گراد با آندایز مرحله اول 12 ساعت منجر به ایجاد تمپلت کاملا منظم می شود. روش غوطه وری در دمای 80 درجه سانتی گراد به مدت دو ساعت منجر به ایجاد نانو سیم های یکنواخت و منظم فریت استرانسیوم می شود؛ نانو سیم های مغناطیسی درون تمپلت ناهمسانگردی عمودی از خود نشان دادند.
    کلیدواژگان: تمپلت آلومینایی، آندایزینگ، نانو سیم، فریت استرانسیوم، خواص مغناطیسی
  • علی رستم نژادی، محمد کاظم اسماعیل زاده صفحات 23-34
    در این تحقیق، نانوذراتLa0/8Sr0/2MnO3 با میانگین اندازه بلورک های 20 نانومتر به روش سل- ژل ساخته شده اند. نمونه ها توسط پراش پرتو ایکس همراه با تحلیل ریتولد، تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی و طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز ارزیابی شدند. خواص مغناطیسی استاتیک نانوذرات مانند مغناطش اشباع، ممان مغناطیسی موثر و کسر فاز فرومغناطیسی با روش های مختلف و با اندازه گیری حلقه پسماند مغناطیسی در دمای اتاق بررسی شده است. خواص دینامیک مغناطیسی نانوذرات با اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی متناوب برحسب دما و در بسامد های مختلف بررسی شده است. از مدل های نیل- برون، وگل- فولچر و مدل بحرانی کند شدن آرام و کمیت های تجربی برای تمایز رفتار ابر پارامغناطیسی و شیشه ابراسپینی در نانوذرات استفاده شده است. از ارزیابی داده های تجربی با مدل های ذکر شده، زمان واهلش، انرژی ناهمسانگردی مغناطیسی و ثابت ناهمسانگردی مغناطیسی موثر تعیین شده است. نتایج به دست آمده رفتار ابر پارامغناطیس برهم کنشی را در بین نانوذرات LSMO پیشنهاد می کند.
    کلیدواژگان: منگنایت، سل- ژل، نانوذرات مغناطیسی، ابرپارامغناطیس، دینامیک مغناطیسی، پذیرفتاری مغناطیسی AC، ثابت ناهمسانگردی مغناطیسی، شیشه اسپینی
  • محمدرضا خانزاده قره شیران، حمید بختیاری، میلاد محمد جوادی صفحات 35-50
    در این تحقیق، تاثیر متغیرهای فاصله توقف و ضخامت ماده منفجره بر خواص متالورژیکی فصل مشترک اتصال انفجاری مس به فولاد زنگ نزن 304 بررسی شده است. بررسی های آزمایشگاهی با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون های ریزسختی سنجی و استحکام سنجی کششی برشی انجام شده است. کشیدگی دانه ها و ریزدانگی در مجاورت فصل مشترک بر اثر تغییر شکل پلاستیکی شدید اتفاق افتاده است. با افزایش متغیرهای آزمون، مناطق مذاب موضعی در مجاورت امواج افزایش یافته که ترکیب مناطق مخلوطی از عناصر صفحات پایه و پرنده بوده است. نتایج ریز سختی نشان داده با کاهش ضخامت ماده منفجره و فاصله توقف سختی در مناطق مجاور فصل مشترک در قسمت مس از 4/103 ویکرز به 8/99 ویکرز کاهش یافته است. همچنین در قسمت فولاد زنگ نزن مقدار سختی در مجاورت فصل مشترک کاهش یافته که دلیل آن بالا رفتن دما در مجاورت فصل مشترک بوده است. همچنین در آزمایش استحکام کششی برشی در ضخامت ماده منفجره 79 میلی متر و فاصله توقف سه میلی متر بالاترین استحکام در حد 244 مگاپاسگال بوده و کمترین استحکام در ضخامت ماده منفجره 46 میلی متر و فاصله توقف سه میلی متر برابر 208 مگاپاسگال به دست آمد. با کاهش مقدار ضخامت ماده منفجره و فاصله توقف، استحکام کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: جوشکاری انفجاری، ضخامت ماده منفجره، فاصله توقف، ریزسختی سنجی، استحکام کششی برشی
  • گل آرا کفیلی، بهروز موحدی، مصطفی میلانی صفحات 51-62
    در این پژوهش، به منظور ساخت سرامیک شفاف ایتریم آلومینیم گارنت (YAG)، از تف جوشی پلاسمای جرقه ای (SPS) دو نمونه خام ریخته گری دوغابی شده و نمونه پودری از نانوکامپوزیت هسته- پوسته آلومینا/ ایتریا استفاده شد. فاز تشکیل دهنده، میزان عبور نور و همچنین ریزساختار قطعات سرامیکی تف جوشی شده با یکدیگر مقایسه شد. در فرایند ریخته گری دوغابی، از دولاپیکس 64 CE به عنوان عامل پراکنده ساز جهت پایدار سازی دوغاب حاصل از پودر نانوکامپوزیتی استفاده شد. اثر غلظت دولاپیکس و مقدار اسیدیته بر پایداری دوغاب مطالعه و نمودارهای گرانروی دوغاب در مقادیر مختلف اسیدیته و درصدهای مختلف وزنی دولاپیکس بررسی شد. رفتار رئولوژیکی دوغاب تهیه شده از پودر نانوکامپوزیتی در بارهای جامد 60 تا 70 درصد وزنی، با اندازه گیری گرانروی و تنش برشی به عنوان تابعی از نرخ برشی مطالعه شد. نتایج نشان داد که دوغاب مورد بررسی، با افزودن 5/2 درصد وزنی دولاپیکس دارای پایین ترین مقدار گرانروی در اسیدیته 10 است. دوغاب با 60 درصد وزنی بار جامد دارای رفتار نیوتونی است و این رفتار در بارهای جامد بالاتر نیز حفظ می شود. فرایند ریخته گری دوغابی موجب توزیع یکنواخت اندازه تخلخل و حذف تخلخل های بزرگ در نمونه خام و نهایتا دستیابی به سرامیک شفاف YAG با عبور حدود 60 درصد پس از فرایند SPS شد. این مقدار شفافیت بسیار بیشتر از عبور نمونه پودری SPS شده یعنی حدود 30 درصد، تحت شرایط یکسان بود.
    کلیدواژگان: شکل دهی دوغابی، تف جوشی پلاسمای جرقه ای، ایتریم آلومینیم گارنت، سرامیک شفاف
  • هومن چویلیان، خسرو فرمنش، عبدالرضا سلطانی پور، اسماعیل مقصودی صفحات 63-72
    در این تحقیق فرایندهای شکل دهی گرم صنعتی با هدف دستیابی به دانش فنی و بومی سازی فرایند شکل دهی فولادهای زنگ نزن با استفاده از آزمون فشار گرم برای فولاد زنگ نزن آستنیتی 321 شبیه سازی شد. نمودارهای تنش- کرنش حقیقی به دست آمده رفتار متداول بازیابی دینامیکی را از خود نشان دادند. اما با بررسی های میکروسکوپی مکانیزم ترمیم غالب در حین تغییر شکل گرم این فولاد از نوع تبلور مجدد دینامیکی تشخیص داده شد که با توجه به انرژی نقص در چیده شدن کم فولاد زنگ نزن 321 وقوع این پدیده توجیه گردید. سپس با استفاده از نمودارهای مرتبط با تنش حقیقی، کرنش حقیقی و نرخ کرنش سختی، نقطه شروع تبلور مجدد دینامیکی در شرایط مختلف مشخص شد. همچنین با استفاده از معادلات ساختاری و پارامتر زنز هولمن، رفتار شکل دهی گرم فولاد زنگ نزن 321 مورد بررسی قرار گرفت و انرژی اکتیواسیون تغییر شکل گرم برای این فولاد برابر 422 کیلو ژول بر مول تعیین گردید.
    کلیدواژگان: فولاد زنگ نزن آستنیتی 321، معادلات ساختاری، تبلور مجدد دینامیکی
  • مسعود گودرزی، پردیس محمدپور صفحات 73-85
    در این تحقیق، نمودار فاز و خواص ترمودینامیکی سیستم Ti-O تا 30 درصد مولی اکسیژن با استفاده از روش کالفاد محاسبه شده است. در این سیستم تا 30 درصد مولی اکسیژن فازهای محلول جامد αTi، βTi و فاز مایع وجود دارند. فازهای αTi و βTi براساس مدل «زیرشبکه» و فاز مایع به وسیله مدل «مایع یونی» مدل سازی ترمودینامیکی شدند. بهینه سازی پارامتر های روابط انرژی آزاد گیبس هر یک از فازها توسط نرم افزار ترمو- کلک انجام شد و نمودار فاز و همچنین نمودار های خواص ترمودینامیکی توسط این نرم افزار رسم شدند. نتایج حاصل با نتایج به دست آمده از محاسبات دیگر محققان و همچنین نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج به دست آمده تطابق بسیار خوبی را بین نتایج محاسبه شده و نتایج تجربی نشان می دهد. همچنین مشاهده می شود با افزایش دما و کسر مولی اکسیژن، استفاده از مدل «مایع یونی» به جای استفاده از مدل«زیرشبکه»برای توصیف ترمودینامیکی فاز مایع، تطابق بهتری را با نتایج تجربی، در محاسبه نمودار فاز نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مدل مایع یونی، مدل زیرشبکه، نمودار فاز، سیستم Ti-O، ترمو- کلک
  • منیره کوهی، مرتضی شمعانیان، محمدحسین فتحی، ملاما پرابهاکران، سیرام راماکریشنا صفحات 87-99
    در این تحقیق، داربست نانولیفی کامپوزیتی پلی هیدروکسی بوتیرات کوهیدروکسی والرات (PHBV) حاوی نانوذرات کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت/بریدیجیت (HABR) به روش الکتروریسی تولید شد. مورفولوژی نانوالیاف تولید شده و نحوه توزیع نانوذرات در نانوالیاف به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری بررسی شدند. ارزیابی خواص مکانیکی نشان داد که یک حد آستانه ای برای غلظت نانوذرات وجود دارد که در آن، حضور نانوذرات باعث بهبود خواص مکانیکی داربست نانولیفی شد. داربست کامپوزیتی PHBV خاصیت ترشوندگی بهتری در مقایسه با PHBV خالص از خود نشان داد. در آزمون کشت سلول برون تنی، سلول های استئوبلاست (hFob) بر داربست های نانولیفی کشت داده شدند.ارزیابی تکثیر سلولی به روش MTS نشان داد که بعد از 10 و 15 روز، سلول ها بر داربست کامپوزیتی PHBV/HABR به طور معنی داری بیشتر از داربست خالص PHBV رشد داشته اند. به علاوه نتایج آنالیز ارزیابی میکروسکوپی الکترونی روبشی- طیف سنجی تفریق انرژی و رنگ آمیزی سلولی نشان دادند که سلول های کشت داده شده برروی داربست کامپوزیتی PHBV بیشتر از داربست PHBV خالص و نمونه کنترل، رسوبات مینراله تشکیل دادند. نتایج این مطالعه نشان داد که نانوالیاف کامپوزیتی PHBV/HABR با خواص مکانیکی، ترشوندگی و رفتار سلولی بهبود یافته، پتانسیل خوبی در کاربردهای بازسازی بافت استخوان دارند.
    کلیدواژگان: داربست نانولیفی، پلی هیدروکسی بوتیرات کووالرات، هیدروکسی آپاتیت، بریدیجیت، بازسازی استخوان
  • شروین دانشور اصل، سید خطیب الاسلام صدرنژاد صفحات 101-109
    پوشش های نازک نانوکامپوزیتی TiO2/MWCNT حاوی درصدهای گوناگون از نانولوله های کربنی چنددیواره روی زیرلایه اکسید قلع دوپ شده با فلوئور به روش سل- ژل غوطه وری ایجاد شدند. نتایج آزمون پراش سنجی پرتو ایکس حاکی از آن بودند که ساختار بلوری TiO2 در پوشش ها آناتاز است. ضمن اینکه مشخص شد افزایش مقدار CNT در پوشش باعث کاهش اندازه بلورک های TiO2 می شود اما تاثیری بر ساختار کریستالی و فاز بلوری آن ندارد. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی نشان دادند که CNTs به طور یکنواخت در بین نانوذرات تقریبا کروی TiO2 که اندازه ای در حدود 45 نانومتر دارند، پراکنده شده اند و تماس مطلوبی بین آنها وجود دارد. همچنین، این تصاویر مشخص کردند که با افزایش مقدار CNT میزان حضور ترک روی سطح پوشش زیاد می شود. نتایج آزمون طیف سنجی مرئی- فرابنفش بیانگر آن بودند که میزان جذب در محدوده نور مرئی با افزایش مقدار CNT در پوشش زیاد شده است و تغییر قابل ملاحظه ای در لبه جذب پوشش های کامپوزیتی در مقایسه با پوشش TiO2 خالص وجود ندارد. از طیف های فتولومینسانس مشخص شد که حضور CNT در پوشش TiO2 نرخ ترکیب مجدد جفت الکترون و الکترون- حفره ها را کم کرده است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، دی اکسید تیتانیم، نانولوله کربنی، سل، ژل غوطه وری، خواص فیزیکی و ساختاری
  • داود آزادروی، حسن ثقفیان صفحات 111-126
    در تحقیق حاضر، تاثیر فرایند ریخته گری هم زدنی روی اصلاح مورفولوژی ترکیبات بین فلزی حاوی آهن در کامپوزیت ریختگی درجا با زمینه آلیاژ آلومینیوم 319A، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. براساس بررسی های میکروسکوپی انجام شده توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی، مورفولوژی نامطلوب تیغه ای شکل ترکیبات آهن دار β و نیز ترکیبات خشن فاز α با مورفولوژی ستاره ای شکل، در اثر اعمال نیروهای برشی مذاب، به ذراتی دیسکی و شبه کروی با نسبت طول به عرض کمتر اصلاح شده اند. همچنین تاثیر پارامترهایی مانند دمای هم زدن، سرعت سرد شدن و میزان آهن اضافه شده بر شکل، اندازه و پخش ترکیبات بین فلزی آهن و تیغه های سیلیسوم یوتکتیک مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که هم زدن مذاب با سرعت 1200 دور بر دقیقه به مدت پنج دقیقه در دمای نزدیک به دمای جوانه زنی فاز β و ریخته گری آن در قالب فلزی بهترین شرایط را برای بهبود شکل، اندازه و توزیع ترکیبات بین فلزی β فراهم نموده است. نتایج حاکی از آن است که شکل مضر ترکیبات آهن توسط نیروی همزن در ناحیه نیمه جامد به خوبی سبب اصلاح شکل و اندازه و پخش این ترکیبات می شود.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیوم 319، ترکیبات بین فلزی آهن، اصلاح ساختار، کامپوزیت آلومینیوم
|
  • M. Khoobroo, A. Maleki, B. Niroumand Pages 1-10
    Conventionally, alloying elements are being added to the whole melt; however, in this research in-situ surface alloying of gray cast iron was employed to improve surface properties of the castings. Wires of pure copper with diameters of 0.4 and 0.8 mm were inserted and fixed at bottom of sand molds before melting. Chemical composition analysis revealed the presence of copper from surface to a depth of 1 cm. Microstructural investigations indicated that graphite type changed from A to D and E. Moreover, the content of graphite phase decreased while that of pearlite increased at the surface. Hardness was higher at surface of copper added samples. Wear resistant of the in-situ surface alloyed samples was better than the no-copper added ones.
    Keywords: In-situ alloying, Surface alloying, Gray cast iron, Microstructure, Hardness, Wear resistant
  • F. Ebrahimi, F. Ashrafizade, S. R. Bakhshi Pages 11-22
    In this research, ordered porous anodic templates with 30 nm diameter and 15 µm thickness were prepared by using double anodization process. Dip coating method was employed to synthesize strontium ferrite in the form of nanowires in sol dilution. Ferrite nanopowders were also synthesized using sol gel method. The characterization of the nanostructures were examined by X-Ray Diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). Hysteresis loops of nanopowders and nanowires, parallel and perpendicular to the wires axes, were measured by Superconducting Quantom Interference Device (SQUID). The results showed that double anodization in 0.3 M oxalic acid at 4 oC with a single anodization for 12 hours could produce ordered template. Dip coating in 80 oC for two hours could form fine and uniform strontium ferrite nanowires. The produced material showed parallel anisotropy.
    Keywords: Alumina template, Anodizing, Nanowire, Strontium ferrite, Magnetic properties
  • A. Rostamnejadi, M. K. Esmaeilzadeh Pages 23-34
    In this research, nanoparticles of La0.8Sr0.2MnO3 with mean crystallite size of 20 nm have been prepared by sol gel method. The sample has been characterized by X-Ray Diffraction (XRD) using Rietveld refinement, Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy. The static magnetic properties such as saturation magnetization, effective magnetic moment and ferromagnetic phase fraction of the nanoparticles are determined by different techniques using magnetic hysteresis loop at room temperature. The magnetic dynamic properties of crystalls are studied by measuring AC magnetic susceptibility versus temperature at different frequencies. Néel-Brown, Vogel-Fulcher, critical slowing down models and empirical parameters are used to distinguish between superparamagnetic and superspin glass behaviour in the nanoaprticles. By fitting the experimental data with the models, relaxation time, critical view, magnetic anisotropy energy and effective magnetic anisotropy constant have been estimated. The obtained results support the presence of interacting superparamagnetic behaviour between magnetic nanoparticles of La0.8Sr0.2MnO3.
    Keywords: Manganite, Sol-Gel, Magnetic Nanoparticles, Superparamagnetism, Magnetic Dynamics, AC Magnetic Susceptibility, Magnetic Anisotropic, Superspin glass
  • M.R. Khanzadeh Gharah Shiran, H. Bakhtiari, M. Mohammad Javadi Pages 35-50
    In this research, the effect of standoff distance and explosive material thickness on metallurgical features of explosive welding connection of copper to 304 stainless steel has been investigated. Experimental analysis were performed using optical microscopy, scanning electron microscopy, microhardness test and tensile shear strength test. The results indicated that due to severe plastic deformation in welding, both grain elongation and refinement occurred near the connection. Also, increasing of welding parameters led to an increase in the locally melted zones. The results showed that chemical composition of the melted zone consisted of elements of both flyer and base plates. By decreasing the explosive material thickness and standoff distance, the hardness of copper interface zone decreased from 103.4 HV to 99.8 HV. Moreover, increasing the temperature in stainless steel connection led to decreased hardness. As such, the maximum tensile shear strength of 244 MPa was observed in the sample with 79 mm explosive thickness and 3 mm standoff and the minimum tensile shear strength of about 208 MPa in the sample with 46 mm explosive thickness and 3 mm standoff. By decreasing explosive thickness and standoff, the bond strength decreased, too.
    Keywords: Explosive welding, Explosive material thickness, Standoff distance, Microhardness test, Tensile shear strength test
  • G. Kafili, B. Movahedi, M. Milani Pages 51-62
    In this study, Spark Plasma Sintering (SPS) of both slip casted and powder specimens of alumina/ yttria core-shell nanocomposite were utilized for fabricating transparent Yttrium Aluminum Garnet (YAG) ceramics. Phase evolution, optical transmittance and the microstructure of sintered samples were compared. In slip casting process, Dolapix CE64 was used as a dispersant for preparing the stable aqueous slurry of this nanocomposite powder. The effect of Dolapix concentration and pH value on the stability of the suspension was described, and the viscosity diagrams were investigated at different pH value and different weight percents of Dolapix. The rheological behavior of the nanocomposite powder slipped at 60-70 wt% solid loading was studied by measuring their viscosity and shear stress as a function of shear rate of the slurry. The results showed that, the suspension has a minimum viscosity at pH of 10 by addition of 2.5 wt% Dolapix. Also, the slurry with solid loading of 60 wt% showed the Newtonian behavior and this rheological behavior was preserved even above this solid loading values. Slip casting technique caused the uniform size and pores distribution as well as eliminating large pores in the green body. Consequently, transparent YAG ceramic with 60% optical transmittance was achieved after SPS process of slip casted green body which was much higher than that of nanocomposite powder, i.e. about 30% at the same sintering conditions.
    Keywords: Slip casting, Spark plasma sintering, Yttrium aluminum garnet, Transparent ceramic
  • H. Chavilian, K. Farmanesh, A. Soltanipour, E. Maghsoudi Pages 63-72
    In this research, industrial hot deformation processes was simulated for 321 austenitic stainless steel using hot compression test with the aim of acquiring technical knowledge and indigenization of stainless steel production. The obtained stress-strain curves showed the common retrieval dynamic behaviour. By microscopic studies, the main restoration mechanism during hot deformation in this steel was diagnosed as dynamic recrystallization, that due to low stacking fault energy of 321 stainless steel, this phenomenon was justified. Then, using diagrams related to real stress, real strain and strain rate, the onset point of dynamic recrystallization was determined under different conditions. Also, using the constitutive equations and Zener-Holloman parameter, hot deformation behaviour of 321 stainless steel was studied and the activation energy of hot deformation for this steel was determined as 422 (Kj/mol).
    Keywords: 321 austenitic stainless steel, Constitutive equations, Dynamic recrystallization
  • M. Goodarzi, P. Mohammadpoor Pages 73-85
    In this study, the phase diagram and thermodynamic properties of Ti-O system up to 30 mole percent of oxygen was calculated with Calphad method. In this range of oxygen, Ti-O system includes αTi, βTi and liquid phases. αTi and βTi were modeled by “sublattice” model and the model of liquid phase was modeled by “ionic liquid”. Gibbs energy parameters of each phase was optimized by Thermo-Calc software and their phase and thermodynamic diagrams were drawn using this software. The obtained results were compared with experimental and other calculated results. A good accordance was observed between calculated and experimental results. In calculation of phase diagram, with increasing temperature and mole fraction of oxygen, the use of “ionic liquid” model instead of “sublattice” model in thermodynamic description of liquid phase showed better accordance with experimental data.
    Keywords: Ionic liquid model, Sublattice model, Phase diagram, Ti-O system, Thermo-Calc
  • M. Kouhi, M. Shamanian, M. Fathi, Molamma Prabhakaran, Seeram Ramakrishna Pages 87-99
    In this work, poly (hydroxybutyrate co hydroxyvalerate) (PHBV) composite nanofibrous scaffold containing hydroxyapatite/bredigite (HABR) nanoparticles was fabricated through electrospining method. The morphology of prepared nanofibers and the state of the nanoparticles dispersion in nanofiber matrix were investigated using scanning and transmission electron microscopy, respectively. Evaluation of the mechanical properties of the nanofibrous scaffolds revealed that there is a limit to the nanoparticle concentration at which nanoparticles can improve the mechanical properties of the nanofibrous scaffolds. According to the results, PHBV/HABR nanofibers showed higher wettability compared to PHBV nanofibers. In vitro cell culture assay was done using human fetal osteoblast cells on nanofibrous scaffold. MTS assay revealed that cell proliferation on the composite nanofibrous scaffold was significantly higher than those on the pure scaffold after 10 and 15 days. Scanning electron microscopy- Energy dispersive X-ray spectroscopy and CMFDA colorimeter assay analysis showed that the cells on the PHBV/HABR scaffolds acquired higher mineral deposition than the cells on the pure PHBV and control sample scaffold. Based on the results we concluded that PHBV/HABR nanofibers scaffold with higher wettability, improved mechanical properties and cell behavior hold great potential in bone regeneration applications.
    Keywords: Nanofibrous scaffold, Poly (hydroxybutirate co hydroxyvalerate), Hydroxyapatite, Bredigite, Bone regeneration
  • S. Daneshvar E. Asl, S. K. Sadrnezhaad Pages 101-109
    TiO2/MWCNT nanocomposite thin films containing different percentages of multi-walled carbon nanotubes were coated on fluorinated tin oxide substrates by sol-gel dip coating method. Results of X-ray diffraction analysis indicated that the crystal structure of the coatings was anatase TiO2. It was also understood that the size of crystallites reduced with CNT but structural properties and equilibrium phase remain intact. Field emission scanning electron microscope images showed that CNTs dispersed uniformly among 45 nm spherical TiO2 particles of close relations. These images also showed that CNT promoted cracks on the coated surface. Results of the UV-Vis spectroscopy showed that the visible light range adsorption increased with CNT and the absorption edge did not significantly differ with the pure TiO2 layers.. Results of the photoluminescence spectroscopy revealed that the presence of CNT could reduce the pair electron–electron holes recombination which is considered totally undesirable.
    Keywords: Nanocomposite, Titanium dioxide, Carbon nanotube, Sol-gel dip coating, Structural, physical properties
  • D. Azadrooy, H. Saghafian Pages 111-126
    The effect of stir casting process on the modification of the Fe-containing intermetallics formed in a cast in-situ composite based on Al-319 matrix alloy was studied in the present work. Microstructural observations using optical and scanning electron microscopes showed that the undesirable needle-like shape of the Fe-containing intermetallics (β) and also the coarse star-like α compounds were modified into the disc and spheroid shape particles with much less length to width ratio. The effect of parameters such as stirring temperature, cooling rate and Fe contents on the shape, size and distribution of intermetallic particles and eutectic Si blades were also studied. Results showed that the best condition to improve the shape, size and distribution of intermetallic particles can be achieved at a stirring speed of 1200 rpm for 5 minutes at the vicinity of β needles nucleation temperature followed by casting into a metallic mold. Based on the results obtained from the current work, it can be concluded that the harmful morphology of the β intermetallic needles can be properly modified by applying a shearing force during stirring the molten alloy in the semi-solid state.
    Keywords: Aluminum 319, Fe-intermetallic, modify of structure, Aluminum composite