نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 30 (پاییز 1393)

در این تحقیق تاثیر افزودن نانوذرات اکسید کروم تا مقادیر 1/5 درصد وزنی بر خواص سیمان های آلومینایی حاوی اسپینل آلومینات منیزیم مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از دولومیت خام بهمراه آلومینای کلسینه شده برای فرآوری سیمان استفاده شد. ترکیبات حاوی صفر تا 1/5 درصد وزنی از این افزودنی در دمای °C 1450 با استفاده از روش تف جوشی واکنشی فرآوری شد و سپس آنالیز فازی بصورت نیمه کمی توسط XRD و ریزساختار ترکیبات توسط SEM مورد بررسی قرار گرفت. پس از آسیاب سیمان های حاصل با ترکیبات مختلف، زمان های گیرش خمیرهای سیمان طبق استاندارد اندازه گیری شد. همچنین سیمان های حاصل برای ساخت دیرگداز ریختنی آلومینایی استفاده شد و مقاومت در برابر خوردگی و نفوذ سرباره آنها طبق روش خوردگی ایستا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزودن 1/5 درصد وزنی نانوذرات اکسید کروم بر افزایش میزان فاز اسپینل و دی آلومینات کلسیم تاثیرگذار است و مقدار فاز آلومینات کلسیم و ماینیت را کاهش می دهد. با کاهش مقدار فاز ماینیت زمان های گیرش سیمان نیز افزایش می یابد. همچنین به دلیل افزایش مقدار اسپینل و کاهش ماینیت مقاومت در برابر خوردگی سرباره بهبود می یابد.

یک مدل ریزساختاری برای شبیه سازی نحوه وقوع و پیشروی تبلورمجدد دینامیکی طی فرایند ترمومکانیکی آلیاژ آلومینیوم 6061 توسعه داده شده است. در این مدل از یک هشت وجهی ناقص برای مدل کردن دانه و زیردانه استفاده شده که مطابق شرایط اعمال کرنش ها در سه بعد تغییرشکل می دهد. تاثیر دندانه دار شدن مرزهای اصلی هنگام تغییرشکل و مهاجرت مرزدانه ها در محاسبات وارد شده است. کرنش آغاز و پایان تبلورمجدد، اندازه دانه میانگین و کسر مرزهای فرعی و روند تغییر این پارامترهای ریزساختاری از مدل تخمین زده شده است. نتایج مدل با نتایج آزمایش های عملی پیچش گرم ارزیابی شده است. مقایسه ها، سازگاری بسیار خوب مدل را با نتایج آزمایش نشان می دهد.

احیای الکتریکی آهن از محلول های سولفاتی به منظور خالص سازی و بهبود کیفیت سطحی و ریز ساختاری محصول به دست آمده از فرآیند الکترولیز انجام شد. محصول این فرآیند، پودر یا رسوب آهن بوده که در صنایع متالورژی پودر و در کاربردهای پیشرفته فناوری نظیر آلیاژهای پیشرفته مغناطیسی نرم کاربرد دارد. در تحقیق حاضر برای تولید یک محصول با کیفیت بر روی سطح کاتد به بررسی یک سری از عوامل تاثیر گذار پرداخته شد، با بررسی بر روی رسوب آهنی تولید شده مشاهده شد که ماده افزودنی گوار از رشد غده ای و غیر هم سطح رسوب آهنی بر روی سطح کاتد جلوگیری می کند، و باعث عدم ریزش این رسوب از سطح کاتد می شود. نتایج مطالعاتی ریز ساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان میدهد که سه عامل دما، pH، غلظت اولیه آهن، علاوه بر تاثیر داشتن بر روی کیفیت رسوب آهنی بیشترین تاثیر را بر روی ریز ساختار آن بر سطح کاتد دارند، به نحوی که افزایش هر یک از این عوامل منجر به تولید ریز ساختاری درشت دانه همراه با تخلخل زیادتر می شود.

در این پژوهش، لایه های نازک اکسید ایندیوم آلاییده با قلع (ITO) به روش تبخیر با باریکه الکترونی بر روی بستره های شیشه ای در دمای اتاق تهیه شدند. در ادامه، یکی از لایه ها به عنوان مرجع نگه داشته شد و بقیه لایه ها در دماهای oC 200 و oC 300 به مدت یک ساعت پخت شدند. مطالعه ساختاری و مورفولوژیکی لایه های نازک تهیه شده به ترتیب با تکنیک های پراش سنج پرتو-x و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) انجام شد. روند تکامل ساختار سطح لایه ها در طول فرایندهای انباشت و پخت با روش های ریاضی بررسی گردید. بعد فرکتالی سطوح لایه های نازک ITO با استفاده از روش شمارش- جعبه به صورت تابعی از دمای پخت محاسبه شد. یافته ها نشان داد که پخت لایه ها باعث تغییر در ناهمواری سطح لایه های نازک در طول فرایند پخت می شود.

در این تحقیق نانوفریت مغناطیسی با ترکیب استوکیومتری(LiSmxFe2O4(x=0،0.05،0.1،0.2 با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات آنیل، سنتز شده است. بدین منظور پودرهای Fe2O3، Li2CO3 و Sm2O3 طی زمان های مختلف در یک آسیاب گلوله ای سیاره ای، آسیاب کاری شدند. سپس پودر آسیاب کاری شده در دماهای مختلف آنیل شد. نتایج تغییرات فازی پراش پرتو ایکس XRD)) نشان داد پس از آسیاب کاری به مدت زمان 20 ساعت فاز فریت تشکیل می شود و ادامه آسیاب کاری تاثیری در فازهای تولیدی نداشته و تنها کرنش را افزایش و اندازه کریستال ها را کاهش می دهد. با عملیات آنیل پودر آسیاب کاری شده در دمای C°1000، فاز اکسیدآهن حذف شده و ترکیب نهایی شامل فریت و فاز FeSmO3 می باشد. خواص مغناطیسی با افزایش مقدار ساماریوم کاهش و در اثر عملیات آنیل افزایش می یابد. اندازه کریستال ها و کرنش به ترتیب در اثر آنیل پودر آسیابکاری شده از 19 نانومتر و 0/65% به 27 نانومتر و 0/22% تغییر نمود.

در این تحقیق به بررسی ساختار، مورفولوژی و رفتارخوردگی پوشش های رسوب الکتریکی«روی – منگنز» بروی سطح فولاد ساده کربنی در دانسیته جریان و pH مختلف پرداخته شده است. پوشش نمونه ها به روش گالوانواستاتیک در دانسیته جریان های مختلف و با استفاده از حمام اسیدی – کلریدی ایجاد شد. ساختار، مورفولوژی و درصد کمی عناصر موجود در پوشش «روی- منگنز» توسط آنالیز اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز EDS مورد مطالعه قرار گرفت و همچنین مطالعات خوردگی در محلول 5% NaCl توسط آزمونهای پلاریزاسیون انجام گرفت. در این تحقیق با افزایش دانسیته جریان و مقدار pH به جزء در دانسیته جریانmA.cm-2200، مقاومت به خوردگی پوشش افزایش پیدا کرد. بهترین ساختار، مورفولوژی و رفتار خوردگی در پوشش «روی – منگنز» با دانسیته جریان mA.cm-2100 ایجاد شد و بیشترین مقدار درصد وزنی منگنز موجود در پوشش در دانسیته جریان mA.cm-2200 بدست آمد.

در این پژوهش قابلیت استفاده از شیشه های متعلق به سه مثلث ترکیبی متفاوت از سیستم BaO-B2O3-SiO2 با نسبت مولی B2O3/SiO2 ثابت و فواصل نسبت مولی یکسان BaO/SiO2 در پیل های سوختی اکسید جامد، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج DTA نشانگر تبلور شیشه ها در فاصله دمایی C° 950-800 بود. آنالیز پراش اشعه X نشان داد که فاز اصلی متبلور در ترکیبات Ba32 و Ba37، BaSi2O5 بود. ترکیب Ba37 نیز در نهایت به صورت فاز Ba2Si3O8 متبلور گردید. بررسی همزمان رفتار زینتر و تبلور به کمک میکروسکوپ حرارتی نشان داد که برخلاف ترکیبات دیگر، ترکیب Ba37 بعد از اتمام زینتر، متبلور می شود. همه شیشه ها، آلیاژ AISI430 را در دماهای بالاتر از C° 1000 تر کردند. تاخیر در تبلور و ساختار بازتر ترکیب Ba37 منجر به تغییر فرم آن در دماهای پایین تر شد.

در این تحقیق نانوکامپوزیت Al-2Cu/B4C به سه روش ریخته گری گردابی، متالورژی پودر و آلیاژسازی مکانیکی تولید گردید. در روش ریخته گری گردابی نانو ذرات B4C با متوسط اندازه ذرات nm80 به آلومینیوم مذاب اضافه گردید و مخلوط حاصل در دمای oC850 در قالب فولادی ریخته گری شد. در روش های متالورژی پودر و آلیاژسازی مکانیکی نیز پس مخلوط کردن پودرهای Al و B4C و تولید پودر کامپوزیتی، از فرآیند پرس ایزواستاتیک سرد (CIP) برای شکل دهی پودرها استفاده شد. در نهایت در هر سه روش، نانوکامپوزیت ساخته شده تحت عملیات اکستروژن داغ قرار گرفت. برای بررسی ریزساختار، سطوح شکست و تعیین نحوه شکست نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و برای مقایسه انعطاف پذیری آنها از مقادیر درصد ازدیاد طول بدست آمده توسط آزمون کشش در هر سه حالت استفاده گردید. نتایج حاصل نشان می دهند که نانوکامپوزیت تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی دارای کمترین میزان درصد ازدیاد طول بوده و شکست آن به صورت کاملا ترد اتفاق می افتد.

در این تحقیق به بررسی تاثیر حرارت ورودی برریز ساختار فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت1 جوش غیر مشابه فولاد کوئنچ - تمپر 517A ASTM و فولاد زنگ نزن L316 AISI از طریق بهینه سازی پارامترهای جوشکاری، پرداخته شده است. بدین منظور از دو روش جوشکاری تنگستن-گاز با جریان معمولی و جریان پالسی به همراه سیم جوش ER 309MoL به قطر4/2 میلیمتر و الکترود تنگستن با قطر 4/2 میلیمتر استفاده شد. جهت انجام آزمایش متالوگرافی از میکروسکوپ نوری و برای بررسی سطح شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی2 و جهت تعیین میزان انرژی ضربه از آزمایش ضربه استفاده شد. نتایج نشان داد، اندازه دانه منطقه متاثر از حرارت در روش پالسی نسبت به روش معمولی کمتر است همچنین ساختار فلز جوش کاملا آستنیتی بوده که در روش پالسی دارای ساختار ریزتری است. علاوه بر این، نحوه رشد فلز جوش مجاور فولاد 517A نسبت به فلز جوش مجاور فولاد L316 متفاوت است. همچنین بررسی ها نشان داد، میزان رقت در روش پالسی کم تر شده و انرژی ضربه در هر سه منطقه فلز جوش و مناطق متاثر از حرارت در روش پالسی، افزایش یافته و شکست در فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت فولاد L316 از نوع کاملا نرم بوده و در منطقه متاثر از حرارت فولاد517A از نوع نیمه ترد است.

در این تحقیق کامپوزیت زمینه فلزی A356-ZrSiO4 با استفاده از روش ریخته گری گردابی یا اختلاط مستقیم تولید گردید. با استفاده از این روش پودر زیرکون (ZrSiO4) با متوسط اندازه ذرات 1 میکرون به آلیاژ مذاب A356 اضافه و سپس مخلوط حاصل در قالب فولادی ریخته گری شد. تاثیر پارامترهای دما و زمان همزدن بر سختی، استحکام کششی و ریزساختار کامپوزیت در شش حالت مختلف مورد بررسی قرار گرفت. جهت ارزیابی ریزساختار از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و برای بررسی خواص مکانیکی از آزمون کشش و سختی در هر شش حالت استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که در دمای 750 درجه سانتیگراد با افزایش زمان هم زدن، استحکام و سختی افزایش و در دمای 850 درجه سانتیگراد با افزایش زمان مخلوط کردن، استحکام و سختی کاهش می یابد.

در این تحقیق از یک حمام وات، حاوی ذرات کاربید سیلیسیم با اندازه دانه 5/0 الی 5 میکرومتر و با استفاده از روش آبکاری الکترولیتی با جریان منقطع، پوشش کامپوزیتی نیکل-کاربید سیلیسیم بر روی زیر لایه مس ایجاد گردید. این پوشش ها دارای سختی و مقاومت سایشی بسیار بالایی می باشند که در ابزار آلات، صنایع و اتومبیل سازی کاربرد بسیاری دارند. تاثیر غلظت ذرات کاربید سیلیسیم در الکترولیت بر مورفولوژی، میکروسختی، ضریب اصطکاک، جهات ترجیحی رشد بلورهای نیکل و میزان نرخ سایش مورد بررسی قرار گرفت. پوشش های کامپوزیتی نیکل-کاربید سیلیسیم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و دستگاه تفرق اشعه ایکس مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزایش میزان غلظت ذرات کاربید سیلیسیم در الکترولیت باعث کاهش ضریب اصطکاک، افزایش سختی، بهبود خواص سایشی و کاهش میزان نرخ سایش پوشش های کامپوزیتی نیکل-کاربید سیلیسیم می شود. همچنین افزایش میزان درصد ذرات کاربید سیلیسیم نه تنها باعث کاهش اندازه دانه بلورهای نیکل، بلکه باعث تغییر جهات ترجیحی رشد بلوهای نیکل نیز می شود.

هدف از انجام این تحقیق ایجاد پوشش سرامیکی زیرکونیا بر روی فلز تیتانیوم به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی به منظور بهبود خواص سطحی می باشد. حمام الکترولیت با استفاده ازمحلول (K2ZrF6(8g/Lit درآب ساخته شد. بررسی ساختار و ترکیب پوشش ایجاد شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و دستگاه تفرق اشعه ایکس(XRD) انجام گردید که نتایج حاکی از تشکیل سرامیک زیرکونیا بر روی فلز تیتانیوم بود. نتایج آزمایش خوردگی با روش ولتا متری سیکلی نشان داد که این تغییر ترکیب در سطح تیتانیوم باعث بهبود خواص خوردگی می شود. همچنین مقاومت به سایش و ضریب اصطکاک نمونه ها با استفاده از دستگاه پین روی صفحه مورد بررسی قرار گرفت. سختی و زبری نمونه ها نیز اندازه گیری شد. بررسی نتایج به دست آمده نشان داد که تغییر مورفولوژی سطحی، باعث بهبود خواص سایشی و بالا رفتن سختی سطح می گردد.