فهرست مطالب

فصلنامه علوم و مهندسی سطح ایران
پیاپی 44 (تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/05/14
  • تعداد عناوین: 5
|
  • محمود حاجی صفری*، مسلم طهماسبی صفحات 1-14

    ایمپلنت های فلزی به دلیل خواص مکانیکی مناسب به طور گسترده در حوزه های پزشکی و دندان پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از این ایمپلنت ها در محیط خورنده بدن مشکلات زیادی از جمله محصولات ناشی از خوردگی دارد که سبب عفونت شده و موجب عدم کارآیی آن ها در محیط بدن می گردد. در این تحقیق ازروش سل- ژل برای اعمال پوشش هیدروکسی آپاتیت/دی اکسید تیتانیوم بر روی فولاد زنگ نزن 316 استفاده شد. کلیه نمونه ها با سرعت cm/min10 و pH برابر با 7 به عنوان شرایط بهینه پوشش داده شدند و سپس مقاومت به خوردگی پوشش ها در محلول رینگر با استفاده از روش پلاریزاسیون دینامیکی و امپدانس مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب پوشش ها توسط XRD، EDX،FTIR آنالیز شد. همچنین مورفولوژی پوشش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تعیین گردید. نتایج تحقیق نشان داد که پوشش های HA و TiO2 خالص و نانوکامپوزیت HA/TiO2 با مقدارهای 75 و 50، 25 درصد TiO2 بر روی زیرلایه فولاد 316 با ضخامت یکنواخت وجود دارد. نتایج حاصل از تصاویر FESEM نشان داد سل هیدروکسی آپاتیت و دی اکسید تیتانیوم بر روی آلیاژ فولاد 316 دارای پوشش یکنواخت و متراکم تر می باشد و با افزایش درصد تیتانیوم دی اکسید در نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت/ دی اکسید تیتانیوم از ٪25 به ٪50 و سپس به ٪75 نانو ذرات ریزتر شده و پوشش متراکم تر می گردد. آزمون های خوردگی نشان داد که مقاومت به خوردگی فولاد زنگ نزن 316 با پوشش نانوکامپوزیت HA/TiO2 با افزایش درصد مقدار TiO2 در پوشش بیشتر می شود.

    کلیدواژگان: روش سل-ژل، هیدروکسی آپاتیت، مقاومت به خوردگی، FESEM
  • نوشین منصوری نژاد، میلاد بهامیریان، محمد فرویزی*، کوروش شیروانی، محمدرضا رحیمی پور، منصور رضوی صفحات 15-26

    هدف از این تحقیق بهبود کیفیت و کارایی پوشش های سد حرارتی زیرکونیایی پایدار شده با ایتریا (YSZ) در محیط Na2SO4-V2O5 از طریق افزودن پودر NiTi به ترکیب پوشش است. برای این منظور، پوشش های YSZ، با و بدون افزودن 5 درصد وزنی پودر NiTi و دارای لایه میانی CoNiCrAlY بر روی زیرلایه هایی از جنس IN738LC توسط روش پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) اعمال شدند. رفتار خوردگی داغ پوشش ها در محیط Na2SO4-55wt.%V2O5 به روش کوره ای و در دمای °C950، با سیکل های 4 ساعته مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، بیانگر تخریب پوشش های سد حرارتی به دلیل نفوذ نمک مذاب Na2SO4-55wt.%V2O5 از طریق تخلخل ها و میکروترک های لایه سرامیکی به پوشش و سپس خروج پایدار کننده YSZ و گسترش ترک های پوشش به دلیل تغییرات حجمی ایجاد شده ناشی از انجام استحاله فازی زیرکونیای تتراگونال به منوکلینیک در سیکل های سرمایش است. بررسی-های ریزساختاری و فازی پوشش ها قبل و بعد از آزمون خوردگی داغ نشان دهنده ی عملکرد بهتر پوشش کامپوزیتی NiTi-YSZ در مقایسه با پوشش YSZ از نظر تاخیر در انجام استحاله فازی تتراگونال به منوکلینیک و درنتیجه کاهش گسترش ترک های لایه سرامیکی و در نهایت بهبود مقاومت به خوردگی داغ است.

    کلیدواژگان: پوشش های سد حرارتی، پاشش پلاسمای اتمسفری، NiTi-YSZ، خوردگی داغ، Na2SO4-V2O5
  • الهام محقق پور*، مجید مجتهدزاده لاریجانی، مرجان رجبی، رضا غلامی پور، شهاب شیبانی صفحات 27-37

    در تحقیق حاضر لایه نازک کربن آمورف گرافیتی به روش کندوپاش پرتو یونی بر زیرلایه شیشه انباشت شده است. تاثیر انرژی یون در محدوده گسترده از keV 8/1 تا keV 5 بر خواص نوری و ساختاری لایه نازک کربن آمورف بررسی شده است. نتایج بررسی خواص نوری و ساختاری به ترتیب با استفاده از طیف‏سنجی مریی- فرابنفش و طیف‏سنجی رامان نشان‏دهنده ارتباط مستقیم تحولات ساختاری و فیزیکی می‏باشد. نتایج بررسی طیف‏سنجی رامان نشان‏دهنده تحولات ساختاری لایه نازک کربن آمورف در محدوده تحولات گرافیتی-گرافیتی نانوکریستالی می‏باشد. اندازه‏گیری طیف عبور نمونه‏ها، افزایش میزان عبور نور در محدوده مریی با افزایش انرژی یون از keV 3 را نشان می‏دهد که با افزایش نسبت ID/IG و کاهش ضخامت لایه همراه است. مقاومت الکتریکی اندازه‏گیری شده توسط روش چهار‏کاوه و شکاف انرژی نوری در محدوده مذکور نیز روند افزایشی دارد. براساس نتایج بدست آمده با استفاده از معادله تاک حداکثر شکاف انرژی نوری لایه نازک کربن آمورف eV75/3 مربوط به لایه انباشت شده با اندازه‏ی خوشه‏های گرافیتی برابر با nm 5 می‏باشد.

    کلیدواژگان: لایه نازک کربن آمورف گرافیتی، خواص نوری، انرژی یون، کندوپاش پرتو یونی
  • میثم جواهری، اکبر جعفری*، غلامحسین برادران، علیرضا سعیدی صفحات 39-52

    در تحقیق جاری، با روش المان گسسته اثر خواص فیزیکی سطح از جمله ضرایب بازگشت (برجهندگی)، چسبندگی، اصطکاک لغزشی و مقاومت غلتشی بر حرکت گندله بین زوج غلتک های سرند غلتکی گندله سازی کمک روش المان گسسته، مورد بررسی عددی قرار گرفته است. به منظور اطمینان از دقت نتایج عددی، آنالیز حساسیت به گام زمانی و همچنین مش بندی سطح انجام گردید. با استفاده از نتایج عددی بدست آمده، وابستگی سرعت بحرانی به هر کدام از خواص سطحی در قالب نمودارهای گرافیکی ارایه و همچنین توابع ریاضی مناسبی بر آنها برازش شده است. بر اساس نتایج، با افزایش ضریب اصطکاک لغزشی آستانه سرعت لازم برای عبور گندله از دام بین غلتک ها کاهش می یابد ولی اگر ضریب اصطکاک از حد مشخصی(حدود 0.3) فراتر برود اثر این متغیر بسیار ناچیز می شود. همچنین مشخص شد که با افزایش ضریب مقاومت غلتشی، سرعت بحرانی غلتک ها بطور پیوسته کاهش پیدا می کند. بعلاوه مشاهده شد که با افزایش ضریب بازگشت امکان در دام ماندن گندله افزایش می یابد. همچنین روشن شد که با افزایش ضریب چسبندگی، سرعت بحرانی می تواند افزایشی، کاهشی یا ثابت باشد و نوع تابعیت آن به سایر ویژگی های سطحی بستگی دارد.

    کلیدواژگان: گندله، سرند غلتکی، المان گسسته، خواص سطح
  • رویا سعیدی*، فخرالدین اشرفی زاده، کیوان رئیسی، مهشید خرازیها صفحات 53-64

    در این پژوهش، پوشش اکسید روی به روش رسوب دهی الکتریکی از یک محلول حاوی نمک نیترات روی در غلظت های 0/1، 0/2، 0/3و 0/4 مولار بر زیرلایه آلیاژ تیتانیم اعمال شد. تطابق تغییرات جریان بر حسب زمان در پتانسیل های ثابت رسوب دهی با مدل جوانه زنی شریفکر-هیلز حاکی از پیشرونده بودن مود جوانه زنی اکسید روی در همه غلظت ها بود. نتایج حاصل از نمودارهای جریان- زمان نشان داد که با افزایش غلظت روی در حمام، جریان پوشش دهی کاهش می یابد و این امر منجر به ایجاد پوشش هایی با ضخامت کمتر از حمام های با غلظت های بالاتر از یون های روی می شود. تصاویر میکروسکوپی الکترونی نشان داد که با افزایش غلظت روی در حمام پوشش دهی، مورفولوژی پوشش از کرمی شکل به سمت صفحه ای تغییر می یابد. آنالیز پراش پرتو ایکس نشان داد که پوشش های تشکیل شده دارای بافت مرجح از صفحات چند وجهی (100) در غلظت های1 /0 و 0/2 که به صفحات قاعده (002) در غلظت های 0/3 و 0/4 مولار تبدیل می شود. در حمام های حاوی غلظت های3 /0 و4 /0 مولار، علاوه بر اکسید روی، ترکیب نیترات روی نیز در پوشش بوجود آمد .

    کلیدواژگان: رسوب دهی الکتریکی، اکسید روی، جوانه زنی، مورفولوژی سطحی، آلیاژ تیتانیم Ti6Al4V
|
  • Moslem Tahmasebi, Mahmoud Hajisafari* Pages 1-14

    Metal implants are widely used in medical and dental areas due to their good mechanical properties. The use of these metal implants in the corrosive environment of the body involves many problems, including the problems of corrosion-induced products that cause infection and cause the type of implants in the body to not function properly. In this research, sol-gel method was used to apply the hydroxyapatite / titanium dioxide coating on 316 Stainless Steel Alloy. All samples were coated with optimum conditions at 10 cm / min and pH =7, and then the corrosion resistance of the coatings was investigated in a ringer solution using potentiodynamic polarization and EIS methods. The composition of the coatings is also analyzed by XRD, EDX, FTIR. The morphology of the coating is determined by the scanning electron microscope (SEM). The results of the study showed that HA and TiO2 coatings and HA / TiO2 nanocomposite with 75, 50, 25% TiO2 coatings on a uniform thickness of 316 steel substrate. The results of the FESEM images showed that hydroxyapatite and titanium dioxide on the steel alloy 316 has uniform coverage and denser, and also by increasing the percentage of titanium dioxide nano hydroxyapatite / titanium dioxide from% 25 to% 50 It then becomes 75% nano-particles smaller and the coating becomes dense. Corrosion tests showed that the corrosion resistance of 316 Stainless Steel Alloy coated with nano HA / TiO2 by increasing the amount of TiO2 in the coating increases

    Keywords: Sol-gel, HA, Corrosion resistance, FESEM
  • Noushin Mansourinejad, Mohammad Farvizi*, MohammadReza Rahimipour, Mansour Razavi Pages 15-26

    The purpose of this research is to improve the quality and efficiency of Yttria-stabilised zirconia (YSZ) thermal barrier coating (TBC) in Na2SO4-V2O5environments through the addition of NiTi powder. For this purpose, YSZ coatings with and without 5 Wt.% NiTi powder were deposited by atmospheric plasma spray (APS) technique on a Ni-based superalloy (IN738LC) substrate as a top coat with a CoNiCrAlY bond coat. The hot corrosion resistance of the samples was investigated in a furnace by cyclic mode in Na2SO4-55 wt. % V2O5 salts. Each cycle consists of 4 h heating at 950°C. The results indicated that the molten salts at the working temperature can react with Yttria, the stabilizing compound of YSZ, and cause the transformation of tetragonal zirconia to monoclinic phase during cooling. This transformation results in a volumetric expansion which can lead to cracking and spallation of the surface layers of the thermal barrier coatings. Microstructural and phase studies of coatings before and after hot corrosion tests confirmed the better hot corrosion resistance of YSZ-5Wt.%NiTi composite coating compared to YSZ due to delay in crack propagation and the tetragonal phase transformation to the monoclinic

    Keywords: Thermal barrier coating, Atmospheric plasma spray, NiTi-YSZ, Hot corrosion, Na2SO4-V2O5
  • Elham Mohagheghpour*, Shahab Sheibani, Marjan Rajabi, Reza Gholamipour, Majid Mojtahedzadeh Larijani Pages 27-37

    In this study, the graphitic amorphous carbon (g-C) thin films were deposited by the ion beam sputtering deposition (IBSD) technique on glass substrates. The effect of ion beam energy on the optical and structural properties of thin films was investigated in the wide range from 1.8 keV to 5 keV. The results of investigation about optical and structural properties using UV-visible spectroscopy and Raman spectroscopy respectively showed a direct correlation between structural and physical developments. Raman spectra indicated a structural transition from graphite to nano-crystalline graphite phase. The values of ID/IG ratio, optical transparency and optical band gap depend on the ion beam energy; all of them increased by increasing argon ion beam energy from 3 keV, which is associated with a decrease in the film thickness. Furthermore, the sheet resistance of the samples was measured by the four-point probe (FPP) followed similar trends of these structural properties. According to Tauc equation the maximum optical band gap was equal to 3.75 eV by the graphite crystallites (with sp2 bands (La )) equal to 5 nm in amorphous carbon thin film deposited with the highest argon ion beam energy of 5 keV.

    Keywords: Graphitic amorphous carbon (g-C) thin film, optical properties, ion beam energy, ion beam sputtering deposition
  • Meisam Javaheri, Akbar Jafari*, Gholamhosein Baradaran, Alireza Saidi Pages 39-52

    In this research, effect of surface characteristics including restitution coefficient, cohesion factor, sliding friction and rolling resistance on the green pellet motion on the roller screen were studied numerically with the aid of discrete element method (DEM). Sensitivity analysis pertaining to integration time step and surface meshing were conducted to ensure the results accuracy. Curve fitting were applied on the numerical results to represent the critical speed versus the surface characteristics in mathematical functions. Based on the obtained results, the critical speed was increased by increasing the sliding friction however, when this coefficient exceeds a limit (around 0.3) its impact became negligible. Moreover, it was revealed that by increasing the rolling resistance, the critical speed was reduced. Regarding the restitution coefficient, it was observed that increasing this factor increases the possibility of remaining the pellet between the rollers. Furthermore, it was concluded that cohesion can cause increasing or decreasing of the critical speed depending on the other surface characteristics.

    Keywords: Pellet, Roller screen, DEM, Surface characteristics
  • Roya Saidi*, Fakhreddin Ashrafizadeh, Keyvan Raeissi, Mahshid Kharaziha Pages 53-64

    In this study, zinc oxide coating was applied on Ti6Al4V alloy using electrodeposition technique from a solution containing zinc nitrate salt at the concentrations of 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4 M. Coatings were produced at a constant potential of -1.2 V vs Ag/AgCl 343K and the effect of bath concentration on crystallographic texture, morphology and chemical composition of the coating was investigated. For this purpose, microstructures were studied by scanning electron microscopy and phase structure and texture of the coatings were evaluated using peak intensities from the X-ray diffraction patterns. The results of currenttime transients were used to verify the electrochemical aspects of the electrodeposition. The results showed that with increasing zinc ions concentration in the deposition bath, the surface morphology of zinc oxide coatings changes from wormlike to plate-like. From X-ray diffraction patterns, it was cleared that in the baths with 0.1 and 0.2 M zinc ions, preferred grain orientation of zinc oxide coatings is (10.0) polygonal planes and with increasing the zinc ions concentration to 0.3 and 0.4 M, it changes to (00.2) basal planes. Zinc nitrate was also present in the coatings obtained in baths containing 0.3 and 0.4 M zinc ions. The results of current-time transients illustrated that the deposition current decreased as the concentration of zinc ions increases in the deposition bath. This leads to low-thickness coatings in the baths with higher zinc ions concentrations. Comparing the potentiostatic current-time transients with Scharifker–Hills nucleation models indicated that the progressive nucleation of zinc oxide was governed at all zinc concentrations

    Keywords: Electrodeposition, Zinc oxide, Nucleation, Surface morphology, Ti6Al4V alloy