فهرست مطالب

فصلنامه نانو مواد
پیاپی 25 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امین ربیعی زاده *، احمد افسری صفحات 1-10
    در این پژوهش به منظور بهبود خواص سطحی و تریبولوژیکی آلیاژ آلومینیم، لایه های نانوماده مرکب سطحی حاوی نانوذرات TiB2، Al2O3-TiB2، ZrO2 و CNTS توسط فرآیند اصطکاکی- اغتشاشی بر آلیاژ آلومینیم ایجاد می گردد. اثر متغیرهای فرآیند چون تعداد پاس ها و نوع ذرات تقویت کننده بر نحوه توزیع ذرات در لایه نانوماده مرکب سطحی، اندازه دانه های زمینه، عیوب به وجود آمده، میزان سختی و خواص تریبولوژیکی لایه های ماده مرکب سطحی توسط روش های میکروسکوپ نوری و الکترونی، سختی سنجی و آزمون سایش مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان داد که بهترین توزیع ذرات فاز دوم در زمینه برای نانوماده مرکب سطحی در حضور فاز تقویت کننده CNTS به دست آمد. در عین حال علاوه بر نوع فاز تقویت کننده، افزایش تعداد پاس ها سبب افزایش سختی نانوماده مرکب سطحی تا حدود 210 ویکرز می شود. آزمون سایش نشان داد که کمترین ضریب سایش برای نانوماده مرکب سطحی در حضور فاز تقویت کننده Al2O3-TiB2 بعد از 4 پاس فرآیند FSP می باشد. بهبود در خواص سایشی را می توان به اتصال بهتر ذرات و زمینه آلومینیمی و سختی بالا قطعات بعد از اعمال فرآیند نسبت داد.
    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی، اغتشاشی، آلیاژآلومینیم، نانولوله های کربنی، خواص تریبولوژیکی
  • حسین اثناعشری ایوری *، هادی عربی صفحات 11-20
    در این مقاله ساخت فروفلوید یون پایدار با حامل آب، با استفاده از نانوذرات اکسید آهن به عنوان فاز جامد و تترامتیل- آمونیوم هیدروکساید، TMAH، به عنوان عامل پایدار کننده ارائه شده است. خواص مغناطیسی نانوذرات و فروفلوید با استفاده از VSM بررسی گردید. اندازه نانوذرات با استفاده از الگوی پراش اشعه X به کمک فرمول شرر و نیز به کمک داده های مغناطیسی محاسبه و با اندازه بدست آمده از تصویر TEM مقایسه گردید. اندازه ذرات بدست آمده در حد 10 نانومتر و مغناطش اشباع آنها بین 5/65 الی emu/g 84 می باشد. با استفاده از داده های مغناطیسی، مغناطش اشباع فروفلوید و اندازه نانوذرات معلق درون آن محاسبه و با مقادیر متناظر اندازه گیری شده و محاسبه شده برای نانوذرات در حالت پودری مقایسه شد. همچنین چگالی بدست آمده در اثر توزین مستقیم فروفلوید با چگالی بدست آمده با استفاده از داده های مغناطیسی مقایسه و روشی برای تخمین مغناطش فروفلوید بدون نیاز به اندازه گیری مستقیم مغناطیسی ارائه شد. مشخص شد که میزان همزدن سیال در طی ساخت روی کیفیت آن تاثیر می گذارد. همچنین میزان ماده مغناطیسی درون فروفلوید به طور مستقیم روی مغناطش اشباع و پذیرفتاری اولیه فروفلوید تاثیرگذار است.
    کلیدواژگان: سیال مغناطیسی، منحنی هیسترزیس، اندازه مغناطیسی ذرات، فرمول لانگوین، چگالی فروفلوید
  • جلیل پوراسد *، ناصر احسانی صفحات 21-30
    در این تحقیق از مزایای فناوری نانو برای بهبود مقاومت به اکسیداسیون گرافیت استفاده شده است. پوشش اولیه به روش سمانتاسیون بسته ای و پوشش ثانویه به روش روکش دوغابی در دمای °C 1600 و زمان 2 ساعت، بر گرافیت اعمال شده و آزمون اکسیداسیون نمونه ها در دمای °C 1500 انجام گرفت. شناسایی فازی پوشش ها در حالت قبل و بعد از اکسیداسیون، با دستگاه پراش اشعه ایکس (XRD) انجام شد و از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی ریزساختار پوشش ها استفاده شده و نرم افزار HSC Chemistry برای محاسبات ترمودینامیکی نظیر تغییرات انرژی آزاد گیبس واکنش ها بکار رفت. نتایج نشان داد که روش سمانتاسیون بسته ای منجر به تشکیل پوشش متراکم و تدریجی با فاز غالب β-SiC می شود. همچنین نانوالیاف SiC با ابعاد حدود nm 70-50 به صورت درجا تشکیل شد که تاثیر بسزایی در مقاومت به اکسیداسیون پوشش ها دارند، به طوری که با اکسید کامل گرافیت در یک ساعت اول، کاهش وزن نمونه حاوی نانوالیاف SiC پس از 10 ساعت تنها 6 درصد بود.
    کلیدواژگان: نانوالیاف SiC، گرافیت، اکسیداسیون، هدفمند تدریجی، سمانتاسیون بسته ای، روکش دوغابی
  • صاحبعلی منافی *، محسن صالحی، سید حسین بدیعی صفحات 31-40
    در این پژوهش سنتز نانوذرات هگزا فریت باریم نوع M دوپ شده با کاتیون های Mg2+، Zn2+ و Ti4+ در فرآیند فعال سازی مکانیکی انجام شد. سه نسبت Fe/Ba به ترتیب 10، 11 و 12 با عملیات حرارتی در دمای °C 900 مورد بررسی قرار داده شد. در نسبت های Fe/Ba، 10 و 12 فاز آهن به عنوان فاز میانی مشاهده شد در ادامه در نسبت 11 به عنوان نسبت بهینه برای سنتز ترکیب هگزا فریت باریم تک فاز شناخته شد. ترکیب هگزا فریت باریم سنتز و دوپ شده با مقادیر مختلف 5/0، 7/0 و 9/0 مورد بررسی های فازی، مورفولوژیکی و مغناطیسی به ترتیب با استفاده از آنالیزهای XRD،SEM و VSM قرار گرفت. محاسبات و رسم نمودارهای ویلیامسون- هال نشان دهنده وجود کرنش در ساختار و افزایش میزان دوپنت باعث افزایش کرنش در شبکه این ترکیب شد. تصاویر SEM نشان دهنده نانوذرات هگزاگونال مجزا شده به واسطه مرزدانه ها بود. افزایش میزان دوپنت ها موجب رشد ترجیحی ذرات در جهات a و b کریستالوگرافی و ایجاد ساختارهای صفحه ای شد. افزایش میزان دوپنت ها و جانشینی کاتیون های Mg2+، Zn2+، Ti4+ و قرارگیری این عناصر در جایگاه های بلورنگاری Fe3+ در تمام نمونه ها کاهش مغناطش اشباع و نیروی وادارندگی را به همراه داشت. کمترین نیروی وادارندگی برای نمونه دوپ شده با 7/0=x برابرOe 50 بدست آمد. در نهایت تبدیل هگزا فریت باریم به عنوان یک ماده سخت مغناطیسی به یک ماده با رفتار نرم مغناطیس اتفاق افتاد.
    کلیدواژگان: هگزا فریت باریم، عناصر دوپ شده، مغناطش اشباع، نیروی وادارندگی
  • سید مرتضی حسینی، محمد محمدیون *، سعید مرتضوی صفحات 41-51
    این تحقیق تاثیر آب و نانوسیال اکسید تیتانیم بر ضریب کلی انتقال حرارت، نرخ انتقال حرارت، انتقال حرارت متوسط، افت فشار و آنتروپی تولیدی در مبدل حرارتی دو لوله ای مجهز به نوار مارپیچی را مورد تحلیل قرار می دهد. نتایج نشان می دهد ضریب انتقال حرارت آب/ اکسید تیتانیم در حدود 18/10 تا 18/22% افزایش می یابد و باعث افزایش نرخ انتقال حرارت می گردد. آنتروپی تولیدی با به کارگیری نانوسیال در مقایسه با سیال پایه آب، 24% افزایش نشان می دهد. علاوه بر این انتقال حرارت موثر هنگام استفاده توام از نانوذرات با غلظت وزنی 3/0% و نوار مارپیچی به عنوان آشفته ساز جریان در حدود 3/24 و 38% افزایش را نشان می دهد. در نتیجه راندمان مبدل حرارتی می تواند با استفاده از سیال کاری با نانوسیال آب/ TiO2 افزایش یابد.
    کلیدواژگان: راندمان، مبدل حرارتی، نانوسیال، اگزرژی
  • سینترینگ نانوکامپوزیت آلومینا- زیرکونیا تثبیت شده با ایتریا تهیه شده به روش سل- ژل با استفاده از سینتر جرقه پلاسما
    ابراهیم جباری، علی اکبر فراشیانی، ایمان مباشرپور * صفحات 53-61
    در پژوهش حاضر در ابتدا امکان تهیه نانوکامپوزیت آلومینا- زیرکونیا تثبیت شده با ایتریا توسط سل- ژل مورد بررسی قرار گرفت. پس از تهیه این نانوکامپوزیت، با استفاده از سینتر جرقه پلاسما، فرآیند سینترینگ انجام شد. در ادامه نانوکامپوزیت آلومینا 30 درصد وزنی زیرکونیا تثبیت شده با ایتریا در محدوده دمایی 1300 تا C° 1400 با بازه 50 درجه ای توسط سینتر جرقه پلاسما سینتر شد. تغییرات فازی با دستگاه پراش اشعه X، ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی عبوری و روبشی، خواص مکانیکی سختی و چقرمگی شکست اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که همه کامپوزیت های تهیه شده در دمای C° 1350 حداقل به 95% دانسیته تئوری رسیده و کامپوزیت های تهیه شده در دمای C° 1400 دانسیته نزدیک به دانسیته تئوری دارد. نانوکامپوزیت آلومینا 30 درصد وزنی زیرکونیا تثبیت شده با ایتریا تولید شده به روش سل- ژل سینتر شده در دمای C° 1400 توسط سینتر جرقه پلاسما در بین نمونه ها دارای سختی 1975 ویکرز و چقرمگی شکست 2/6 مگاپاسکال مجذور متر می باشد که بالاترین خواص مکانیکی به دست آمده در این پژوهش می باشد و نسبت به نمونه تولید شده با روش های سینترینگ معمولی خواص مکانیکی بهتری دارد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، سینتر جرقه پلاسما، آلومینا، زیرکونیا تثبیت شده با ایتریا، سل، ژل
|
  • A. Rabiezadeh*, A. Afsari Pages 1-10
    In this research surface composite layers containing nano sized TiB2, Al2O3-TiB2, ZrO2 and CNTs particles have been fabricated on Al alloy substrate by friction stir processing. Effect of different processing variables such as number of passes and strengthening particle on distribution of particles, hardness and tribological properties of surface nanocomposite layer have been evaluated by electron microscopy, hardness and wear test. Results showed that surface properties of aluminum alloy will be enhanced and the optimum conditions of properties which can be determined by comparing the effects of different parameters will be obtained. An increase in the number of passes up to four modifies microstructure and accordingly mechanical and tribological properties were enhanced. Maximum hardness of 210 HV was measured for specimens FSPed with Al2O3-TiB2 powder after four passes. Surface composite produced by FSP significantly improved the dry sliding wear resistance of the Al6061 alloy by changing the wear mechanism. The FSPed sample with Al2O3-TiB2 particles had higher wear resistance in comparison with others. This enhancement is a consequent of better bonding between particles and aluminum matrix and higher microhardness.
    Keywords: Friction stir processing, Al alloy, CNTs, Tribological properties
  • H. Asnaashari Eivari*, H. Arabi Pages 11-20
    Preparation of ion stable ferrofluid with water liquid carrier is presented in this paper. Iron oxide nanoparticles and tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) were used as solid phase and stable agent respectively. Magnetic properties of nanoparticles and ferrofluid were investigated by VSM. Particle size was calculated by Sherrer formula and magnetic data and compared with the sizes estimated by TEM micrograph. The size of particles were about 10 nm and their saturation magnetization were between 65.5 and 84 emu/g. Saturation magnetization of ferrofluid, its density and the density of suspended particles were calculated using magnetic data and compared with those calculated by direct measurement and a simple method for estimating magnetization of ferrofluid was proposed. Results showed that the extent of stirring the fluid during preparation affect its quality. Also the content of magnetic phase in the fluid directly affects its saturation magnetization and initial susceptibility.
    Keywords: Ferrofluid, Hysteresis curve, Magnetic size of particles, Langevin formula, Density of ferrofluid
  • J. Pourasad*, N. Ehsani Pages 21-30
    In this paper, nanotechnology advantages are used to improve oxidation resistance of graphite. The elementary SiC coating has been developed on graphite substrate using a pack cementation method and the secondary coating has been produced using a slurry painting method at 1600 °C during 2 hours. The oxidation resistance of coating have been tested has been performance at 1500 °C. The phase composition and surface microstructures of the coating were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The variations of Gibbs free energy of reactions were calculated using by HSC Chemistry software. The results showed that the coating obtained by the pack cementation is a dense graded structure consisting β-SiC. There were lots of SiC nanofibers on the secondary coating with 50-70 nm diameters. The SiC nanofibers coated samples exhibit good oxidation resistance at high temperature. The graphite was fully destroyed during 1 hour however the mass loss of the SiC nanofibers coated samples after 10 h of oxidation at 1500 °C was 6%.
    Keywords: SiC nanofibers, Graphite, Oxidation, Functionally graded, Pack cementation, Slurry painting
  • S.A. Manafi*, M. Salehi, S.H. Badiee Pages 31-40
    In this study, barium hexa ferrite M type nanopowders doped via Mg2, Zn2, Ti4 have been prepared by mechanical activation process under various Fe/Ba molar ratios of 10, 11 and 12. The ratios Fe/Ba, 10 and 12 as interphase Fe phase was observed more in the ratio of 11 as the optimum ratio of barium hexa ferrite single-phase synthesis is seen to be. The combination of synthesis and doped barium hexa ferrite with the values 0.9, 0.7, 0.5 investigated magnetic and morphological analysis by using XRD, SEM and VSM was investigated. Williamson-Hall calculations and charts are indicative of strain in the structure of the strain and increase the dopants increases the strain on the combined network. SEM images showed distinct hexagonal nanoparticles to the grain boundary. Dopants preferred an increase in the growth of particles in directions a and b structures was created. dopants and succession ions increase in Mg2, Zn2, Ti4 and Fe3 in all samples of these elements in a crystallography position yielded reduced saturation magnetization and coercivity. The coercivity, for example, doped with x=0.7 was 50 Oe, respectively. Finally, the study barium hexa ferrite conversion as a magnetic hard material to a soft magnetic behavior happened.
    Keywords: Hexa ferrite barium, Doped elements, Magnetization, Coercivity
  • S.M. Hosseini, M. Mohammadiun*, S. Mortazavi Pages 41-51
    In this study, the effect of water-based titanium oxide nanofluid on total heat transfer coefficient heat transfer rate, mean heat transfer, pressure drop and entropy generation for double tubed heat exchanger equipped with snake tubes has been investigated. Our results reveal that with the use of nanofluid, the heat transfer coefficient is increased about 18.10 to 18.22 percent and this will also lead to an increase in heat transfer rate. The entropy generation has been increased about 24 percent compared to water-based fluid. In addition, using both nanofluid with particle volume fraction of 0.3 percent and snake tube as a flow turbulent simultaneously results in 24.3 and 38 percent increase in effective heat transfer. Therefore, the efficiency of heat exchanger is increased.
    Keywords: Efficiency, Heat exchanger, Nanofluid, Exergy
  • Sintering of Alumina- Stabilized Zirconia with Yttria Nanocomposites Prepared by Sol-gel Using SPS Method
    E. Jabari, A.A. Farashiyani, I. Mobasherpour* Pages 53-61
    In this study, alumina-zirconia stabilized with yttria nanocomposites providing by sol-gel method were studied. After preparing the nanocomposite, sintered using spark plasma sintering process was conducted. Al2O3-30wt.% YSZ nanocomposites were prepared using sol-gel method sintered by spark plasma sintering at temperature of 1300-1400 °C with 50-degree increments. Phase changes with X-ray diffraction, microstructure with scanning and transmission electron microscopy, mechanical properties of hardness and fracture toughness was measured. The results showed that all Al2O3-YSZ nanocomposite containing 30wt.% YSZ reached over 95% theoretical density at 1350 °C and nearly full density at 1400 °C. The Vickers hardness and fracture toughness of Al2O3-30wt.% YSZ nanocomposites were prepared using sol-gel method sintered by spark plasma sintering at 1400 °C reached a maximum value of 1975 HV and 6.2 MPa.m1/2, respectively that highest mechanical properties achieved in this research and compared to conventional sintering methods with better mechanical properties.
    Keywords: Nanocomposites, Spark plasma sintering, Alumina, Zirconia stabilized with yttria, Sol-gel