نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

---

در این پژوهش دستیابی به تولید لایه‌های نازک سرامیکی با تکیه بر یک فناوری ساده موردنظر قرار گرفته و لایه‌نشانی SiO2 به کمک فرایند نوین Sol-Gel بر روی زیرلایه‌هایی از جنس شیشه سودا ـ لایم انجام شده است. برای این منظور پس از آماده‌سازی نمونه‌ها و تهیه محلول Sol ، عملیات لایه‌نشانی به روش غوطه‌وری در فواصل زمانی مختلف پس از ساخت محلول بر روی نمونه‌ها انجام شده و پس از خشک کردن، تحت عملیات پخت قرار گرفته‌اند. سپس اندازه‌گیری ضخامت پوشش بر روی نمونه‌ها با استفاده از دستگاه زبری‌سنج انجام شده است. همچنین به منظور تعیین مقاومت لایه‌های پوشش داده شده، تعدادی از نمونه‌ها در محیطهای شیمیائی و گرمایی قرار گرفته و دوام پوشش مورد ارزیابی واقع شده است. تصاویر SEM آنالیز EDAX و XRD نیز برای بررسیهای میکروسکوپی از روی بعضی از پوششها تهیه شده است. نتایج حاصله نشان می‌دهد دستیابی به لایه‌های نازک در مقیاس صدم میکرومتر به‌خوبی توسط فرایند مذکور امکانپذیر بوده و تغییرات ضخامت در سطح پوشش ناچیز و از کیفیت مطلوبی برخورداراست. همچنین آزمایشهای انجام شده برای تعیین میزان مقاومت پوشش نشان می‌دهد لایه‌های پوششی به روش Sol-Gel در برابر محیطهای مختلف پایدار و از دوام کافی برخوردار است.

---

پودر پلی پروپیلن (EPD60R) با روش الکترواستاتیک پاششی در دمای اتاق به سطح فولاد نشانده شد. حرارت دهی پودر پوشش داده شده در یک آون خلأ در دماها و زمانهای مختلف برای کسب پوششی یکنواخت با ضخامت متوسط 470 میکرون انجام شد. در نهایت بر اساس نتایج حاصل، دمای 250 درجه سانتیگراد، زمان 45 دقیقه و فشار درون آون 200 میلی بار برای حرارت دهی به‌دست آمد. برای اصلاح ساختار شیمیایی این پلیمر، پودر حاوی نسبت وزنی مختلفی از مالئیک انیدرید به یک پراکسید (دی کیومیل پراکسید و یا ترشری بوتیل هیدروپراکسید) نیز بر سطح فولاد نشانده و پوشش یکنواختی حاصل شد. استحکام چسبندگی، مقاومت سایشی و انعطاف پذیری پوشش پلیمری با روش استاندارد ASTM برای نمونه‌ها اندازه گیری شد. با توجه به نتایج حاصل، نمونه پوشش پلیمری تهیه شده با 5 درصد وزنی مالئیک انیدرید و 1/0 درصد وزنی ترشری بوتیل هیدروپراکسید بالاترین خواص مکانیکی را نشان داد. استحکام چسبندگی و مقاومت سایشی برای بهترین نمونه پوشش پلیمری به ترتیب 3/14 کیلوگرم و 3/250 سانتیمتر در نیروی 6 کیلوگرمی بود. شواهد حاصل از ترموگرامهای DSC و IR هم پیوند شیمیایی مالئیک انیدرید به پلیمر را اثبات کرد. چنین پیوندی موجب افزایش خواص مکانیکی پوشش پلیمر بر سطح فولاد می‌شود.

---

پلی پروپیلن به دلیل ساختار شیمیایی آن، تمایل کمی به چسبندگی به فلز یا دیگر سطوح را دارد. بنابراین، به منظور استفاده از آن به عنوان یک پوشش سطحی، لازم است که بر روی ساختار آن اصلاح شیمیایی صورت گیرد. در این تحقیق، پیوند انیدرید مالئیک به کوپلیمر قطعه ای پروپیلن- اتیلن در حضور آغازگر دی کیومیل پراکسید و در یک دستگاه اکسترودر تک مارپیچه انجام گرفت. مشخصه های کوپلیمر اصلاح شده توسط طیف سنجی مادون قرمز (IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون چسبندگی مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین مقدار انیدرید مالئیک واکنش کرده به ازای pph1 5/1 از آن، برابر %2832/1 شد که با افزایش بیشتر تا pph2، اندکی کاهش نشان داد. آزمون چسبندگی، نیروی لازم برای جدا شدن پوشش از سطح فولاد را به ازای pph1 انیدرید مالئیک (میزان پیوند %5816/0) 25/17 کیلوگرم نیرو نشان داد.

---

در این تحقیق، یک مدل گرمایی- ساختاری سه بعدی برای شبیه‌سازی عددی فرایند سرد کردن پیوسته فولادها توسعه داده شد. مدل توسعه یافته، برای شبیه‌سازی فرایند سرد شدن قطعات چرخ‌دنده از جنس فولاد ساده کربنی 1045 و فولاد کم‌آلیاژ 4140 مورد استفاده قرار گرفت. ضرایب انتقال گرما حین کوئنچ در دو محیط آب و روغن توسط روشهای تجربی و حل معکوس به صورت تابعی از دمای سطح ارزیابی شد. خواص ترموفیزیکی فولاد به صورت تابعی از دما و نوع فازها در نظر گرفته شد و اثر گرمای آزاد شده حین دگرگونیهای فازی در مدل اعمال شد. برای اعتبارسنجی و بررسی کارایی مدل، آزمایشهای تجربی شامل ثبت تاریخچه دمایی و متالوگرافی و سختی‌سنجی نمونه‌ها انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج آزمایشات تجربی، کارایی و دقت مدل را تأیید کرد. با استفاده از مدل حاضر، ریزساختار و سختی چرخ دنده‌های فولادی پس از فرایند سرد کردن پیوسته در شرایط مختلف پیش‌بینی شد.

---

در این تحقیق، تاثیر پتانسیل بر ترکیب شیمیایی و پروفیل غلظتی عناصر در لایه رویین تشکیل شده روی فولاد زنگ نزن 316 کم کربن در محلول 05/0 مولار اسید سولفوریک با استفاده از تحلیل طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس بررسی شد. برای تشکیل لایه رویین در بازه رویین شدن، چهار پتانسیل 2/0-، 2/0، 5/0 و VSCE 8/0 انتخاب و نمونه ها در پتانسیل های تشکیل مربوطه به مدت 60 دقیقه نگه داری شدند. نتایج آزمون های طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس نشان داد که غلظت اتمی آهن و کروم در ابتدا با افزایش پتانسیل تا VSCE 5/0 افزایش و پس از آن کاهش می یابد. این کاهش، نشان دهنده‌ی انحلال سطحی کاتیون های آهن و کروم از لایه رویین به درون محلول است. برای دو عنصر آلیاژی نیکل و مولیبدن تغییر آشکاری در غلظت اتمی با افزایش پتانسیل لایه مشاهده نمی شود. نتایج نشان داد که با افزایش پتانسیل و نزدیک شدن به منطقه رویین گذرا، اکسید شدن کاتیون کروم سه ظرفیتی به شش ظرفیتی در لایه رویین اتفاق می افتد.