مجله مواد نوین
سال هشتم شماره 1 (پیاپی 29، پای ی ز 1396)

آلیاژهای آلومینیم به دلیل داشتن نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به خوردگی مناسب نسبت به فلزات دیگر، کاربردهای فراوانی را در صنایع دریایی دارند. اکثر اجزا و سازه های دریایی تحت بار گذاری سیکلی بوده و پدیده خستگی در آن ها رخ می دهد. علاوه بر این، چون اجزا در یک محیط خورنده ای مثل آب دریا قرار داشته؛ لذا پدیده خوردگی هم بر این اجزا اثر گذاشته و منجر به از دست دادن کارایی مفید خود می شوند. لذا بررسی اثر همزمان خستگی و خوردگی یک آلیاژ در محیط خورنده یک عامل مهم در انتخاب آلیاژ آلومینیم می باشد. در این پژوهش رفتار خوردگی خستگی آلیاژ 7075-T6 مورد بررسی قرار گرفت و با نتایج آزمون خستگی این آلیاژ در هوا مقایسه گردید. نتایج به دست آمده از این تحقیق اثرات مضر وجود محیط خورنده در تماس با نمونه ای که تحت بارگذاری سیکلی می باشد را نشان داد. وجود محیط خورنده سبب ایجاد حفره هایی در سطح نمونه ها شده و ترک خستگی می تواند از این حفرات شروع و اشاعه یابد که منجر به افت عمر خوردگی خستگی این آلیاژ در محیط خورنده آب دریا می شود. استحکام خستگی این آلیاژ به میزان 33 درصد در مقایسه با حالتی که نمونه تنها تحت خستگی در هوا تحت آزمایش قرار گرفته کاهش می یابد.

هدف این تحقیق، حذف مولکول های رنگ بروموکروزل سبز[1] (BCG) از محلول های آبی می باشد. جاذب پلی اکریل آمید اصلاح شده با پنتا آزا تترا اتیلن (PATE-N5) برای حذف رنگ بروموکروزول سبز به عنوان یک رنگ صنعتی از محلول های آبی استفاده شده است. آزمون ها به روش غیر جاری[2] با استفاده از پارامترهای مختلفی مانند pH، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه رنگ استفاده شده است و خصوصیات جاذب (PATE-N5) با استفاده از دستگاه FTIR مورد آنالیز قرار گرفته است. داده های تجربی به دست آمده با مدل های سینتیکی مختلف شامل مرتبه درجه اول، مرتبه درجه دوم، نفوذ درون ذره ای و الوویچ مورد بررسی قرار گرفت، نتایج نشان داد که داده های تجربی به دست آمده با مدل سینتیکی مرتبه دوم تطابق مطلوبی دارند. مطالعه ایزوترم تعادلی به وسیله مدل های لانگمیر، فرندلیچ و تمکین آنالیز شد. آنالیز نتایج نشان داد که جذب رنگ توسط جاذب (PATE-N5) اصلاح شده تطابق مطلوبی با معادله تمکین در دمای 25 درجه سانتی گراد دارد. بیشینه ظرفیت جذب برای غلظت اولیه 76 میلی گرم بر لیتر، 87/101 میلی گرم بر گرم به دست آمد.

در این تحقیق، تاثیر افزودن نانوذرات آلومینا بر خواص دیرگدازهای ریختنی آلومینا بالای کم سیمان خودجاری بررسی شد. بدین منظور نانوذرات آلومینا جایگزین آلومینای راکتیو در ترکیب دیرگداز ریختنی گردید و خواص جریان یابی همانند میزان خودجاری بودن و زمان کارپذیری همچنین خواص فیزیکی و مکانیکی، ترکیب فازی و ریزساختار بدنه های دیرگداز ریختنی پس از خشک شدن در °C 110 و پخت در دماهای 1250 و °C 1450 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات آلومینا تاثیر بسیار زیادی بر خواص جریان یابی و استحکام مکانیکی این نوع دیرگدازهای ریختنی دارد. به دلیل سطح ویژه بالای نانوذرات آلومینا افزودن آن باعث کاهش میزان خودجاری بودن و زمان کارپذیری ترکیب دیرگداز می شود. افزودن 1 درصد وزنی نانوذرات آلومینا ضمن حفظ خاصیت خودجاری بودن ترکیب دیرگداز ریختنی کم سیمان طبق استاندارد می تواند زمان کارپذیری مناسب را نیز برای این دیرگداز ریختنی فراهم کند. با افزودن نانوذرات آلومینا استحکام مکانیکی دیرگداز پس از خشک شدن به دلیل کاهش تخلخل ها افزایش می یابد. نتایج آنالیز فازی و بررسی های ریزساختاری نشان داد که فاز CA6می تواند در اثر افزودن نانوذرات آلومینا در دماهای پایین (°C 1250) نیز تشکیل شود. به دلیل شکل ورقه ای فاز اتصالی هیبونیت تشکیل آن در بدنه دیرگداز ریختنی علی رغم افزایش تخلخل می تواند باعث افزایش استحکام مکانیکی این نوع دیرگدازها پس از پخت شود.

در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر ابعاد ذرات اکسید نقره دو ظرفیتی بر روی کارایی الکتروشیمیایی الکترود کاتد در باتری روی - اکسید نقره اولیه پرداخته شده است. برای تولید پودر از روش رسوب گذاری شیمیایی استفاده گردید و پارامترهای موثر در این روش مورد بررسی قرار گرفتند. از جمله این پارامترها می توان به غلظت، نوع و ترتیب افزودن واکنش کننده ها در فرایند تولید پودر، استفاده از عامل فعال سطحی، بررسی اثر زمان واکنش و نیز آسیاب کاری پودرها توسط آسیاب سیاره ای گلوله ای اشاره نمود. از طیف سنج پراش پرتو ایکس جهت تایید سنتز اکسید نقره دو ظرفیتی استفاده گردید. جهت بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات تولیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شده است. برای ساخت الکترودها از روش خمیری استفاده شد. به منظور بررسی کارایی الکتروشیمیایی پودرهای تولید شده، تک سل تشکیل شده از یک الکترود اکسید نقره و دو الکترود روی به روش جریان ثابت دشارژ شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که مورفولوژی پودرهای تولیدی از نوع ورقه ای می باشد. همچنین استفاده از عامل فعال سطحی و کنترل پارامترهای واکنش، سبب کاهش اندازه ذرات پودر به ابعاد زیر 100 نانومتر گردید. نتایج بدست آمده از آزمون های دشارژ با سرعت بالا، حاکی از افزایش ظرفیت الکترودهای بهینه شده با پودر نانو به میزان %42 و افزایش سطح ولتاژ به میزانV 11/0 نسبت به الکترودهای ساخته شده از پودر معمولی می باشد.

در این پژوهش کاربید سه گانه Ti2AlC با استفاده از مخلوط پودرهای Ti، Al و C به روش سنتز خود احتراقی دما بالا تولید گردید. به منظور بررسی تاثیر متغیرهای درصد مولی و نوع منبع کربن در میزان سنتز نانوساختار Ti2AlC از دو ترکیب C5/0:Al2:Ti2 و C1:Al2:Ti2 و از سه منبع کربن گرافیت، کربن فعال و کربن سیاه استفاده شد. پس از آن که پودرها با نسبت های مورد نظر مخلوط شدند، تحت فرایند SHS قرار گرفتند. در ادامه به منظور بررسی ترکیب فازی و مشاهده ریزساختار آنالیز پراش اشعه X و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت مشخص شد که بیش ترین مقدار Ti2AlC سنتز شده معادل 74% وزنی محصولات، مربوط به نمونه ای با ترکیب C5/0:Al2:Ti2 است که در آن از کربن فعال برای تامین کربن استفاده شده است. همچنین مشاهده شد که با افزایش کربن از 5/0 به 1 درصد مولی در مواد اولیه، درصد وزنی مکس فاز Ti2AlC در محصولات واکنش به شدت کاهش می یابد.

به دلیل کاربردهای بیولوژیکی و دارویی مختلف شناسایی شده برای نانوذرات نقره، سنتز نانوذرات نقره در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. روش فیتوسنتز، روشی با صرفه، دقیق و بی خطر برای محیط زیست است. در روش های شیمیایی همواره این احتمال وجود دارد که مقادیر جزیی از مواد حلال بر روی نانوذرات نقره باقی بماند. در این کار پژوهشی همه واکنش گرهای شیمیایی از گرید تجزیه ای هستند و بدون خالص سازی اضافی به کار گرفته شده اند. یک مسیر فیتوسنتزی با روش حرارتی کلاسیک با استفاده از گیاه نسترن وحشی برای تولید نانوذرات نقره استفاده شد. جهت بررسی فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره مورد استفاده از آزمون 2،2-دی فنیل- پیکریل هیدرازین (DPPH) استفاده گردید. برای بررسی اندازه، ریخت شناسی و ترکیبات شیمیایی پایدارکننده ی نانوذرات نقره، رسوب به دست آمده توسط فن های طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه(FTIR)، طیف سنجی پراش اشعه ایکس(XRD)، طیف سنج انرژی انتشاری اشعه ایکس (EDX)، پراکندگی دینامیک نور(DLS ) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد آنالیز قرار گرفت. نانوذرات نقره برای بررسی خلوص فازها، میزان بلورینگی و میانگین اندازه بلور ذرات به وسیله XRD شناسایی شدند. آنالیز عنصری نمونه های سنتز شده برای به دست آوردن اطلاعات ساختاری به وسیله روش SEM-EDX آنالیز شدند. با استفاده از طیف FT-IR می توان گفت گروه OH مسئول احیای و پوشاندن یون نقره می باشد که در نتیجه این کاهش، گروه کربونیل تقویت شده است. نتایج آنالیز SEM اندازه ذرات را بین 40-30 نانومتر نشان می دهد. خاصیت آنتی باکتریایی ذرات سنتز شده در برابر چهار باکتری استافیلوکوکوس اورئوس، لیستریا مونوسیتوژن، اشرشیا کولی و سالمونلا تیفیموریوم بررسی شد. نهایتا کرمی از عصاره نسترن وحشی و نانوذرات نقره سنتزشده از آن به روش سبز تهیه گردید. نتایج گویای آن است که تولید نانوذرات نقره به روش بیوسنتز گیاهی می تواند به عنوان روش دوست دار محیط زیست و ارزان برای تولید محصولات آرایشی-بهداشتی طبیعی مانند کرم به کار رود.

نانوذرات، یکی از عناصر اصلی در فناوری نانو محسوب می شوند. به دلیل نسبت بالای سطح به حجم نانوذرات، خواص و پارامترهای نانوذرات تفاوت قابل ملاحظه ای با نمونه حجیم از خود نشان می دهند. یکی از این پارامترها، حجم نانوذرات است. در این پژوهش، تاثیر لایه آمورف سطحی بر پارامتر حجم در واحد اتم (Ω) نانوذرات TiO2 به روش دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. این پژوهش روی دو نوع حالت بلوری اکسید تیتانیوم، روتایل و آناتاز صورت گرفت. یک روش جدید برای تعیین تغییرات Ω در راستای شعاعی نانوذره پیشنهاد گردید. مشاهده شد که در ناحیه درونی نانو ذره که بلوری است مقدار Ω مستقل از فاصله شعاعی بوده و برابر با مقدار Ω برای اکسید تیتانیوم حجیم می باشد. با این حال، در لایه آمورف سطحی تغییرات شعاعی Ω مشاهده گردید و میانگین پارامتر Ω در لایه سطحی بزرگ تر از ناحیه درونی بود. علاوه بر این، مشاهده گردید که میانگین حجم به ازای اتم نانوذرات TiO2 (aveΩ (بزرگ تر از مقدار فاز با ابعاد حجیم می باشد. به منظور بررسی دقیق تر، تغییرات شعاعی عدد همسایگی یون های تیتانیوم محاسبه شد. نتیجه گیری گردید که عدد همسایگی کم تر یون های تیتانیوم در لایه آمورف سطحی عامل اصلی مقدار بیش تر میانگین حجم به ازای اتم نانوذرات TiO2می باشد.

نمونه های فوم پلی یورتان (PU) منعطف و پانل ساندویچی یکپارچه پلی یورتان (PU) تقویت شده با درصدهای وزنی مختلف نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم (25/0، 5/0، 75/0، 1، 5/1 و 2) با موفقیت ساخته شدند. در این پژوهش تاثیر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر خواص فیزیکی و حرارتی نمونه های ذکر شده مورد بررسی قرار گرفت. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) به منظور مشاهده مورفولوژی ساختار نمونه های پلی یورتان مورد استفاده قرار گرفت. نتایج پژوهش ها نشان داد که با افزایش نانوذارت دی اکسید تیتانیوم تا 2 درصد وزنی، چگالی فوم و پانل ساندویچی به ترتیب برابر با 2/32% و 6/62% در مقایسه با نمونه خالص افزایش و نیز میزان جذب آب به ترتیب برابر 45% و 8/58% کاهش یافت. نتایج حاصل از آنالیز UV نشان داد که حداکثر مقدار جذب اشعه UV در فوم پلی یورتان تقویت شده با 2 درصد وزنی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم برابر با 21/3 در طول موج 450 نانومتر می باشد. نتایج بررسی های آنالیز TGA نشان داد که حضور نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم، سبب بهبود پایداری حرارتی نانوکامپوزیت های پلی یورتان می شود. با افزایش نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به 1 و 2 درصد وزنی، دمای تخریب کاهش وزن معادل 10 درصد وزنی پلی یورتان در مقایسه با نمونه خالص 5/14 درجه سانتی گراد افزایش یافت. همچنین، دمای تخریب 50 درصد کاهش وزنی نمونه های تقویت شده با 1 و 2 درصد وزنی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، به ترتیب 1 و 3 درجه سانتی گراد افزایش یافت.

در این پژوهش درصدهای مختلف از رنگدانه های اکسید آهن میکایی به ساختار پرایمر لاستیک مصنوعی (سینتتیک رابر) افزوده شد. پوشش ها بر روی نمونه پلیت های فولادی (St 37) و همچنین لوله های فولادی با قطر 8 اینچ اعمال گردید. با استفاده از روش امپدانس الکتروشیمیایی، میزان مقاومت به خوردگی پرایمرها مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر رنگدانه های اکسید آهن میکایی بر چسبندگی پرایمر مذکور به سطح فلز فولاد (لایه زیرین)، آزمون چسبندگی فیلم خشک به روش کراس کات بر روی نمونه پلیت های فولادی و جهت بررسی چسبندگی پرایمر به نوار لاستیک مصنوعی (لایه فوقانی)، آزمون چسبندگی به روش وزنه های آویزان بر روی لوله های با قطر 8 اینچ انجام شد. نحوه توزیع رنگدانه ها درون ساختار پوشش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج آزمون های الکتروشیمیایی حاکی از بهبود خواص مقاومت به خوردگی پرایمرهای حاوی درصدهای پایین از رنگدانه های اکسید آهن میکایی نسبت به پرایمر بدون رنگدانه دارد. بیش ترین مقاومت پوشش در نمونه ای با 10 درصد وزنی رنگدانه حاصل شد. همچنین نتایج تست چسبندگی به روش وزنه های آویزان نشان داد که چسبندگی نمونه حاوی 10 درصد وزنی از رنگدانه های اکسید آهن میکایی به نوار لاستیک مصنوعی، بهتر از نمونه بدون رنگدانه بود.

در این مقاله، روشی جدید، ساده، کارا و منطبق بر اصول زیستی برای تهیه نانو ذرات بسیار پایدار مس از لحاظ شیمیایی در محیط آبی ارائه شده است. تهیه نانو ذرات هم اندازه مس از طریق واکنش های کنترل شده احیاء شیمیایی با کاربرد عامل احاطه کننده و سورفکتانت مناسب و جدید صورت می پذیرد. این سنتز با راندمان بالا در محلول آبی و با استفاده از هیدرازین به عنوان یک عامل کاهنده، مالئیک اسید به عنوان سورفاکتانت و پلی وینیل پیرولیدین (PVP) به عنوان یک عامل احاطه کننده انجام می گیرد. برخی از پارامترهای واکنش، مانند مقدار و نوع واکنش دهنده و سورفاکتانت، pH، زمان واکنش و یا میزان حرارت دهی در تولید نانو ذرات پایدار مس و کنترل اندازه و شکل نانو ذرات موثر هستند. در این مقاله از روش های پراش اشعه ایکس (XRD) ، اشعه ایکس طیف سنجی فوتوالکترونی (XPS)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و طیف سنجی جذبی فرابنفش و مرئی (UV–VIS) برای شناسایی نانو ذرات مس، استفاده شد. براساس تجزیه و تحلیل داده های فوق، مشخص شد که نانو ذرات مس شبکه کریستالی مکعب (FCC) را دارا می باشند. نانوساختار مس به دست آمده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) نیز تایید شدند.

در این تحقیق، کامپوزیت آلومینیوم با ذرات فاز دوم از جنس BN(h) و در سه حالت پودر خام، پودر پوشش داده شده با الکترولس نیکل- فسفر و پودر پوشش داده شده توسط نیکل- فسفر بر روی پودر آلومینیوم، توسط همزن های متفاوت و با سرعت های همزدن مختلف ساخته و بهینه سازی شد. مطالعات انجام شده با میکروسکوپ الکترونی مجهز به EDS وX-Ray map نشان داد که انجام عملیات آماده سازی روی ذرات BN نقش بسیار مهمی روی نشاندن لایه نیکل روی آنها دارد. چرخه آماده سازی شامل اکسایش در دمایC ̊200 به مدت یک ساعت، حساس سازی در محلول های شامل g/Lit SnCl210 و ml/Lit HCl30 (غلظت 38%) به مدت 15 دقیقه و فعال سازی در یک محلول آبی شامل g/Lit PdCl225/0 و ml/Lit HCl30 بهترین شرایط را ایجاد می نماید. همچنین بررسی های انجام شده نشان داد، پوشش دهی پودر نیترید بور بر روی ذرات درشت تر از جنس زمینه از پوشش دهی الکترولس تنها روی پودر موثرتر است و درصد بهینه پودر نیترید بور جهت افزودن به مذاب آلومینیوم 6 درصد وزنی انتخاب شد. همچنین همزن چهارپره با جریان شعاعی، برای ساخت کامپوزیت آلومینیوم/ نیترید بور انتخاب مناسبی است. بر خلاف آلیاژ های تک فازی، در کامپوزیت ها، استحکام کششی با سختی متناسب نیست و در حالی که استحکام کششی کاهش می یابد، سختی ممکن است افزایش یابد.

در این پژوهش، تاثیر دمای بین پاسی فرآیند جوشکاری بر رفتار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری فولاد پرکربن هادفیلد مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا 6 عدد ورق آستنیته شده به ضخامت mm2 از فولاد هادفیلد تهیه شد. سپس برای جوشکاری آن ها از فرآیند جوشکاری با الکترود دستی و دمای بین پاسی 700، 850 و °C1000 استفاده گردید. سپس برای بررسی رفتار خوردگی فلز جوش هر سه اتصال جوشکاری شده از روش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3 درصد وزنی کلرید سدیم استفاده شد. همچنین برای بررسی ریزساختار فلز جوش در اتصالات جوشکاری شده از میکروسکوپ نوری، برای آنالیز فازهای تشکیل شده در ریزساختار فلز جوش از پراش پرتو ایکس و برای تعیین مکانیسم خوردگی از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. مشاهدات میکروسکوپ نوری و الگوهای حاصل از پراش پرتو ایکس نشان داد که افزایش دمای بین پاسی منجر به افزایش میزان رسوبات کاربیدی و کاهش اندازه دانه های آستنیت در ریزساختار فلز جوش اتصالات فولاد هادفیلد می شود. نتایج آزمایش های خوردگی نشان می دهد که با افزایش دمای بین پاسی در فرآیند جوشکاری، فلز جوش اتصالات فولاد هادفیلد مقاومت خوردگی کمتری از خود نشان می دهد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از مورفولوژی خوردگی فلز جوش اتصالات نشان داد که افزایش دمای بین پاسی در فرآیند جوشکاری فولاد هادفیلد منجر به فرآهم شدن شرایط برای وقوع خوردگی موضعی میکروگالوانیکی شده است.