نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

---

در این تحقیق آلیاژ مس – روی – آلومینیوم توسط کورۀ برقی مقاومتی ذوب شده و سپس در یک ریژه فولادی ریخته­گری شد. با انجام آزمایشهای متعدد، شیوۀ بهینه برای رسیدن به تجزیه نهایی در محدودۀ هیپویوتکتویید مشخص شد. تأثیر عنصر آلیاژی تیتانیوم بر ریزی دانه­ها و خصوصیات حافظه­داری بررسی شد. عملیات حل سازی (بتا کردن) در C˚850 انجام شد و سپس سرد کردن سریع1 در مخلوط آب و یخ سبب ایجاد ساختار مارتنزیتی و نهایتاً ظهور خاصیت حافظه­داری در نمونه­ها شد. اثر فوق کشسان در دمای C˚40 (بین Md و Ms) بررسی شد و برای تعیین تأثیر نوع فاز بر خواص، آزمایش کشش در دو دمای C˚25 و C˚55- انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که پیری حاصل از ماندن در دماهای تا C˚200، کاهش دماهای تغییر حالت را به همراه دارد در حالی که عملیات پیر کردن در دماهای ثابت بین C˚200 تا C˚350 و زمان ثابت بلافاصله بعد از سرد کردن سریع آلیاژ باعث افزایش دماهای تغییر حالت می­شود. این نتایج همچنین نشان داد که پیر کردن در بیش از C˚350، از بین رفتن خواص حافظه­داری آلیاژ را سبب می­شود.

---

در این پژوهش برای بررسی خوش فرمانی، یک مدل ناخطی که در برگیرندۀ حرکتهای گردشی، غلت، روبه جلو، کناری و اثر شیرجه است ساخته شده است. در مدل ناخطی، عملکرد تایر و سیستم تعلیق آورده شده است. مدل تایر، برپایه نظریه اصطکاک بیضوی و داده های تایر کالسپان است که نیروی کناری و گشتاور برگردان را تابعی از زاویه لغزش و کجک، نیروی جهشی چسبندگی تایر و جاده، عدد لغزش، ارائه می کند اثر سیستم تعلیق بر تغییر پارامترهای دینامیکی نشان داده شده و انتقال وزن ناشی از شتاب روبه جلو و شتاب کناری و گشتاور غلت بدنه در نظر گرفته شده است. با برهم نهی این اثرها معادله های حرکت نهایی پیدا شده و پایسخ مشخصه های خوش فرمانی و همچنین اثر اعمال پادغلت بر خوش فرمانی نشان داده شده است.

---

به طور کلی سدهای بتنی قوسی به صورت قطعات طره ای ساخته می شوند و درزهای انقباض بین قطعات، تنشهای ناشی از افت و تغییر دمای بتن را کنترل می کند. مطالعات گذشته در ارزیابی ایمنی سد هنگام زلزله دلالت بر بازشدگی و تغییر شکلهای موضعی غیر خطی در این درزها دارد. در این مقاله مدلهای بنیادی المان درز غیر خطی (سه بعدی) برای مطالعۀ پدیدۀ باز و بسته شدن و لغزش اصطکاکی درزهای موجود در سازۀ سد ارائه می شود. در این مطالعه اثر متقابل هیدرودینامیک سد و مخزن و تراکم پذیری سیال نیز به کمک تحلیل اجزای محدود در نظر گرفته می شوند. پس از تدوین یک برنامۀ رایانه ای، مثالهای ساده ای به عنوان آزمایش عددی از مدلهای مزبور بررسی شدند. پاسخ لرزه ای سد قوسی ماروپوئینت1 به عنوان یک نمونۀ عملی محاسبه شد. با توجه به نتایج عددی، کارایی مدلهای مزبور در ارزیابی ایمنی سدهای بتنی قوسی تحت بارگذاری استاتیکی و دینامیکی نویدبخش است.

---

معادلات ناویر – استوکس در حالت دوبعدی و تقارن محوری با استفاده از روش حل ریمان رو1 و اعمال محدودکننده هایی2 برای روشهای با دقت مرتبۀ دو حل شده اند. نتایج حاصل برای جریان لزج ابرصوتی3 روی یک جسم نیمه بینهایت تقارن محوری و دوبعدی به ترتیب با اعداد ماخ جریان آزاد 78/7 و 34/16 ارائه شده اند. پایداری روش رو و اثرات انواع محدود کننده ها و نیز شرایط انتروپی4 مختلف بر روی حل عددی این جریانها بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که نوع محدود کننده تأثیر زیادی بر روی پایداری و دقت حل عددی جریان داشته و خصوصاً مقدار نرخ انتقال گرما از سطح بستگی زیادی به آنها دارد، اما شرایط انتروپی بر پایداری و دقت حل مسئله تأثیر چندانی ندارد.

---

ترکیبات لانتانیوم کرومیت LaCrO3، لانتانیوم منگنیت LaMnO3 و اکسید لانتانیوم –آهن LaFeO3 با روش سل-ژل به صورت پودر سنتز و پس از تلخیص و تکلیس پودرها به صورت قرص درآمده و در دماهای مختلف کلوفه سازی شدند. سپس رسانایی الکتریکی آنها در دماهای مختلف اندازه گیری شد و تاثیر آلایندۀ استرونسیوم بر رسانایی الکتریکی مورد بررسی قرار گرفت. وجود درصد معینی از آلاینده موجب افزایش رسانایی الکتریکی می شود.

---

در این مقاله فرایند جدایش موشکهای چندمرحله‌ای با حل عددی معادلات تقارن محوری ناویر-استوکس به صورت شبه استاتیک مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در این محاسبات از معادلات متوسط زمانی با تقریب لایه برشی نازک به همراه یک مدل جبری برای تلاطم استفاده شده است. موشک در ارتفاع فوقانی جو با عدد ماخ 10 پرواز می‌کند و فشار جت تزریق حدود 104×3/6 برابر فشار جریان آزاد است. برای حل عددی از یک روش TVD نوع گودنف با دقت مکانی و زمانی مرتبه دوم استفاده می‌شود. محاسبات برای حالت متصل و به ازای فواصل مختلف سر و بدنه انجام پذیرفته است. نتایج نشان می‌دهند که امواج ضربه‌ای حاصل از اندرکنش جت تزریق و جریان پایه تاثیر زیادی در آرایش جریان داشته و نیروهای آیرودینامیکی وارد بر سطح جسم را به شدت تغییر می‌دهد. ماکزیمم فشار روی جسم در حالت متصل با تزریق جت بیش از 250 برابر حالت بدون تزریق است. همچنین نیروی مقاوم وارد بر سر جنگی در فواصل مختلف سر و بدنه ابتدا کاهش چشمگیری یافته و سپس افزایش می‌یابد. این تغییرات شدید می‌تواند نقش به سزایی در پایداری حرکت و کنترل جسم ایفا کند. واژگان کلیدی : فاز جدایش موشک، اندرکنش جت تزریق، روش TVD و مسئله ریمان

---

طراحی برج خنک کننده خشک در دو بخش طراحی مبدل حرارتی و حل عددی جریان داخل برج انجام شده است. ابتدا شبیه سازی ترموهیدرولیکی مبدل حرارتی از نوع هلر با استفاده از روابط تجربی و تحلیلی انجام شده و با برنامه رایانه ای حل عددی جریان جابه جایی طبیعی متلاطم برج خنک کننده ترکیب شده است. با استفاده از برنامه های رایانه ای تدوین شده می توان کلیه خصوصیات ترموهیدرولیکی برج خنک کننده از قبیل دبی هوای برج، دمای آب خروجی برج خنک کننده، توزیع دما، سرعت و فشار داخل برج را به دست آورد. برای شبیه سازی عددی جریان از روش عددی سیمپل در شبکه تلفیقی یا هم مکان1 منطبق بر مرز2 استفاده شده است. خصوصیات هندسی برج و مبدل حرارتی محاسبه و با یک نمونه واقعی مقایسه شده است. نتایج محاسباتی با داده های تجربی نیروگاه شهید محمد منتظری اصفهان در شرایط مختلف دمای محیط و دمای آب ورودی مقایسه شده است و از دقت خوبی برخوردار بوده است.

---

---

طول عمر کوتاه کاشتنی های فلزی مفصل ران به طور کلی وابسته به شل شدن کاشتنی است که یکی از دلایل آن عدم انطباق ضریب کشسانی بین استخوان و کاشتنی می باشد. یک راه مناسب برای افزایش عمر کاشتنی فلزی در بدن می تواند ساخت کاشتنی با ضریب کشسانی کمتر جهت انطباق بهتر آن با استخوان باشد. آلیاژ پایه کبالت به طور گسترده به عنوان کاشتنی بدن استفاده شده است ولی ضریب کشسانی آن در مقایسه با استخوان بسیار زیادتر است. بیوسرامیک فورستریت نانومتری از جمله موادزیستی مورد استفاده در پزشکی است که از خواصی نظیر زیست سازگاری، زیست فعالی و خواص مکانیکی مناسب برخوردار است. در این پژوهش نانوکامپوزیت آلیاژ کبالت-کرم- مولیبدن حاوی 10، 15 و 20 درصد وزنی نانوپودر فورستریت به عنوان تقویت کننده تهیه شد و مشخصه یابی و ارزیابی خواص مکانیکی آن ها به انجام رسید. جهت تهیه نانوکامپوزیت ها از روش آسیاکاری پودر آلیاژ، پرس سرد و تف جوشی استفاده شد. جهت آنالیز فازی و ارزیابی مورفولوژیکی از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. چگالی، سختی، استحکام فشاری و ضریب کشسانی نانوکامپوزیت های تهیه شده اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که ضریب کشسانی نانوکامپوزیت های تهیه شده به طور قابل ملاحظه ای در مقایسه با آلیاژ پایه کبالت اولیه کاهش یافته است. استحکام فشاری نانوکامپوزیت ها با افزایش مقدار فورستریت کاهش یافت ولی سختی نانوکامپوزیت ها با افزایش مقدار فورستریت افزایش یافت.

---

تولید فوم با ساختار میکروسلولی (اندازه سلولی µm 100-1 و چگالی سلولی بالاتر از cell/cm3 109) از آمیزه پلی‌کربنات/ اتیلن پروپیلن دی‌ان منومر (PC/EPDM) هدف پژوهش حاضر بوده است. تهیه فوم میکروسلولی از این آمیزه به‌دلیل هسته‌گذاری ضعیف ناشی از چقرمگی بالا به‌راحتی امکان‌پذیر نیست. با این وجود تلاش‌ها برای بهبود فرایند فوم‌شدن در این روش هم‌چنان ادامه دارد. اخیراً، استفاده ازپرکننده‌های نانو در صنایع مختلف پلیمر برای رسیدن به بعضی از خواص مطلوب رایج شده است. در این پژوهش امکان استفاده از نانولوله‌کربنی در فوم‌های پلیمری به‌منظور افزایش نرخ هسته‌گذاری سلولی مطرح شده است. عملیات فوم‌شدن به روش ناپیوسته و توسط عامل فوم‌زای دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی انجام شد. نتایج نشان داد که نانولوله‌کربنی در زمینه پلیمری به‌صورت عامل هسته‌زا عمل می‌کند و نرخ هسته‌گذاری سلولی را افزایش می‌دهد. هم‌چنین استفاده از نانولوله‌کربنی تا 3 درصد وزنی باعث افزایش چگالی‌سلولی می‌شود و میانگین اندازه سلول‌ها را کاهش می‌دهد.

---

در این پژوهش تبلور فازهای Fe36Cr12Mo10 و α-Fe در استحاله غیر شیشه‌ای شدن آلیاژ غیربلورین Fe51Cr18Mo7B16C4Nb4 با استفاده از آزمون پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد مطالعه قرار گرفت. به‌منظور ارزیابی سینتیک تبلور، آزمون گرماسنجی افتراقی در نرخ-های گرمایش مختلف انجام شد. نتایج نشان داد که تبلور دو مرحله‌ای منجر به تشکیل فازهای Fe36Cr12Mo10 و α-Fe در ساختار آلیاژ می‌شود. انرژی فعال‌سازی تبلور فازهای Fe36Cr12Mo10 و α-Fe با استفاده از مدل Kissinger-Starink، به‌ترتیب kJ/mol 747 و 880 اندازه‌گیری شد. نتایج بررسی سینتیکی، مکانیزم رشد کنترل-نفوذی یک بعدی همراه با کاهش نرخ جوانه‌زنی در تشکیل فازهای Fe36Cr12Mo10 و α-Fe را نشان داد.

---

در این پژوهش، یک مدل سه­بعدی اجزاء محدود برای نانولوله­های کربنی تک­دیواره­ آرمچیر، زیگزاگ و کایرال پیشنهاد شده است. برای ایجاد مدل اجزاء محدود، گره‏ها در محل اتم‏ها جایگزین شده، پیوندها به‌عنوان جزء تیر الاستیک سه‏بعدی مدل‌سازی شده است. با استفاده از این مدل تأثیر کایرالیتی و عیب استون- ولز بر استحکام نهایی (تنش نهایی و کرنش نهایی) نانولوله­ کربنی تک‏دیواره بررسی شده است. نتایج نشان می­دهد که این عیب استحکام نهایی نانولوله آرمچیر را به­شدت کاهش می­دهد، اما تأثیر بسیار کمی بر استحکام نهایی نانولوله زیگزاگ می‌گذارد. بر اساس نتایج، مسیر رشد ترک در نانولوله­های زیگزاگ و آرمچیر به‌ترتیب دارای زاویه 90 و 45 درجه نسبت به محور طولی نانولوله است.

---

هدف این پژوهش ارزیابی قابلیت شیشه‌ای شدن در نسل جدیدی از آلیاژهای آمورف پایه آهن و رویکرد اصلی، ارزیابی تأثیر افزودن عنصر آلیاژی نایوبیم بر افزایش قابلیت شیشه‌ای شدن آلیاژهای Fe_55-xCr₁₈Mo₇B₁₆C₄Nb_x (X=0, 3, 4, 5) است. شمش‌های اولیه در کوره ذوب القایی تحت خلأ و نوارهای مورد نیاز برای بررسی‌های سینتیکی و ساختاری با استفاده از فرایند ذوب­ریسی¹ تهیه شدند. بررسی‌های سینتیکی به­کمک داده‌های حاصله از آزمون‌های اسکن گرمایی افتراقی² (DSC) صورت گرفت. نتایج نشان ‌داد که افزودن عنصر آلیاژی نایوبیم به‌ترکیب شیمیایی آلیاژها، سبب افزایش گرانروی و هم‌چنین قابلیت شیشه‌ای شدن آلیاژها می‌شود. ضمناً مشخص شد که استحاله غیرشیشه‌ای شدن در آلیاژها از طریق مکانیزم جوانه‌زنی و رشد صورت می‌پذیرد.

---

در این پژوهش، رفتار سایشی کامپوزیت‌های تجاری WC-10wt%Co (H10F)، WC-40vol%Co و کامپوزیت‌ WC-40vol%FeAl-B با مقادیر مختلف بور (صفر- ppm1000) در دمای بالا به‌روش پین روی دیسک بررسی شد. آزمون‌های سایش تحت بار 40 نیوتن و طی مسافت 100 متر و در سه دمای محیط، 200 و 300 درجه سانتی‌گراد انجام شدند. سطوح سایش به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقاومت سایشی همه کامپوزیت‌ها با افزایش دمای آزمون، کاهش می‌یابد. کامپوزیت WC-40vol%FeAl بدون بور کمترین مقاومت سایشی را در همه دماها نشان می‌دهد. با حضور بور تا ppm 500 در زمینه آلومیناید آهن، مقاومت سایش دما بالای این کامپوزیت‌ها بهبود می‌یابد و مکانیزم سایش از جدایش ذره به خراشان تغییر پیدا می‌کند. بور با افزایش میزان چقرمگی این کامپوزیت‌ها و افزایش شکل‌پذیری آلومیناید آهن منجربه بهبود پیوند فصل مشترک زمینه آلومیناید آهن و ذرات کاربید تنگستن و بنابراین افزایش مقاومت سایشی این کامپوزیت‌ها می‌شود. کامپوزیت WC-40vol%(FeAl-500ppmB) مقاومت به سایش در دمای بالای بیشتری نسبت به WC-40vol%Co و WC-10wt%Co تجاری دارد.
 

---

در پژوهش حاضر، از مخلوط اسپینل آلومینات منیزیم و لجن کنورتور به‌عنوان مواد اولیه جهت تشکیل درجای فاز هرسنیت در ساخت آجر دیرگداز منیزیت- هرسنیتی استفاده شد. نمونه‌های پرس شده در دو دمای 1400 و 1500 درجه سانتی‌گراد سنتز شد و سپس ترکیب فازی آجرهای سنتز شده در 1400 درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر افزودن درصدهای مختلف نانوذرات منیزیا روی خواص آجرهای دیرگداز منیزیا- هرسنیتی مورد بررسی قرار گرفت. در این ارتباط خواص فیزیکی، استحکام فشاری سرد، مقاومت به شوک حرارتی و ریزساختار آجرهای دیرگداز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آنالیز فازی نشان داد که فاز هرسنیت در زمینه دیرگداز تشکیل و باعث برقراری اتصال و افزایش آن بین ذرات منیزیا می‌شود. با ارزیابی خواص مشخص شد که افزودن نانوذرات منیزیا به‌دلیل افزایش تراکم ساختار باعث کاهش تخلخل‌ می‌شود که در این ارتباط میزان بهینه نانوذرات منیزیا یک درصد وزنی تعیین شد. افزودن مقادیر بیشتر نانوذرات منیزیا به‌دلیل پدیده تجمع و بهم چسبیدن ذرات باعث افزایش تخلخل‌ می‌شود. سطح ویژه بالای نانوذرات منیزیای افزوده شده موجب انجام سینترینگ مناسب در 1400 درجه سانتی‌گراد، افزایش اتصالات بین ذرات و در نتیجه افزایش استحکام مکانیکی می‌شود اما تأثیری بر مقاومت به شوک حرارتی آجر دیرگداز ندارد. بررسی‌های ریزساختاری نیز کاهش تخلخل‌ و افزایش اتصالات بین ذرات را با افزودن مقدار بهینه نانوذرات منیزیا نشان داد.