مواد نوین
سال:1400 | دوره:12 | شماره:4 (پیاپی 44) |تعداد مقالات:7

مقدمه: آلیاژ Ti-6Al-4V از آلیاژهای پرکاربرد در صنایع هوایی، دریایی و شیمیایی می باشد. در ارتباط با خوردگی مقطع جوش این آلیاژ تحقیقات معدودی صورت گرفته است هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر شدت جریان بر مقاومت به خوردگی مقطع جوش آلیاژ Ti-6Al-4V جوشکاری شده به روش تنگستن-گاز خنثی (TIG) در محلول های آب دریا و NaCl % 5/3می باشد. روش: در این تحقیق ورقی از جنس آلیاژ Ti-6Al-4V به ابعاد mm 3×50×40 و فیلر از جنس آلیاژ Ti-6Al-4V تهیه شد. سپس به منظور بررسی تاثیر شدت جریان بر روی مقاومت به خوردگی مقطع جوش این آلیاژ، نمونه های تهیه شده با شدت جریان های 70، 80 و90 آمپر جوشکاری شد. به منظور مشاهده ریزساختار نمونه ها، ابتدا نسبت به آماده سازی و میکرو اچ قطعات اقدام شد و در ادامه تصویربرداری از قطعات در منطقه فلز پایه، مقطع جوش و منطقه متاثر از حرارت، با استفاده از میکروسکوپ نوری صورت گرفت. برای آزمونهای الکتروشیمیایی پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک، از دستگاه پتانسیواستات استفاده شد. در این آزمون از دو محفظه شیشه ای مجزاء (با الکترود مرجع کالومل اشباع KCl-sat، الکترود شمارنده گرافیتی و الکترود کاری نمونه قطعات)، به طوری که در محفظه شیشه ای اول، الکترولیت محلول NaCl % 5/3 و محفظه شیشه ای دوم، محلول آب دریا شبیه سازی شده استفاده گردید. سپس در شرایط مدار باز به منظور رسیدن به حالت پایداری، نسبت به غوطه وری نمونه های آماده سازی شده از مقاطع جوش با شدت جریان های 70و 80 و 90 آمپر، به مدت زمان 30 دقیقه در هر یک از الکترولیت ها اقدام شد. در این آزمون به روش تافل، پتانسیل خوردگی (Ecorr) و دانسیته جریان (icorr) محاسبه گردید. یافته ها: بررسی های ریزساختاری نمونه ها نشان داد فلز پایه دارای ساختار جهت دار فاز α,در زمینه فاز β,تغییر فرم یافته است. در ناحیه HAZ به دلیل سرد شدن نسبتاً سریع آلیاژ از دمای بالای استحاله β, ، فاز α,سوزنی ریز تشکیل شده است. در ناحیه جوش نمونه های جوشکاری شده با شدت جریانهای 80 و 90 آمپر نسبت به نمونه 70 آمپر، حرارت بیشتری وارد شده و این امر منجر به رشد بیشتر دانه ها شده است. با افزایش شدت جریان جوشکاری از 70 به 80 آمپر، اندازه دانه ها در ناحیه جوش و همچنین نرخ خوردگی ناحیه جوش افزایش یافته است و با افزایش بیشتر شدت جریان از 80 به 90 آمپر در ناحیه جوش اندازه دانه تغییری نشان نداده و نرخ خوردگی ناحیه جوش نیز کاهش یافته است. برای جوشکاری آلیاژ Ti-6Al-4V استفاده از شدت جریان 70 آمپر، مقاومت به خوردگی مناسب تری نسبت به شدت جریانهای 80 و 90 آمپری از خود نشان داده است. نتیجه گیری: بررسی نرخ خوردگی ناحیه جوش آلیاژ Ti-6Al-4V در محلول NaCl % 5/3 و آب دریا نشان داد که نرخ خوردگی ناحیه جوش آلیاژ در محلول NaCl % 5/3 بیشتر از آب دریا است. دلیل آن را نیز می توان به غلظت بالاتر نمک NaCl در محلول NaCl % 5/3 در مقایسه با آب دریا نسبت داد. در مقایسه شدت جریان های به کار برده شده برای جوشکاری آلیاژ Ti-6Al-4V استفاده از شدت جریان 70 آمپر، مقاومت به خوردگی مناسب تری نسبت به شدت جریانهای 80 و 90 آمپری از خود نشان داده است.

مدل خطوط سیلان به عنوان یکی از کارآمدترین مدلها در تحلیل فرآیند فشردن در کانال های هم مقطع زاویه دار(ECAP) بر مبنای توابعی استوار است که مسیر سیلان پلاستیک مواد درون قالب را تجزیه و تحلیل می کنند. در بین توابع سیلان مختلف، تابع جامع سیلان از بالاترین توانایی در تحلیل فرآیند ECAP برخوردار است. کلیه ی پارامترهای موجود در این تابع تا کنون به صورت پارامترهای ثابت در محاسبه ی میدان های سرعت و گرادیان سرعت درنظر گرفته شده اند. مطالعات پیشین ارتباط نسبتاً خطی بین توان موجود در این تابع و موقعیت اولیه خطوط سیلان را نشان داده اند. بر این اساس در کار حاضر میدان های مذکور بر مبنای توان متغیر محاسبه گردیده و جهت بررسی تاثیر آن، نتایج تجربی به دست آمده از فرآیند ECAP با زاویه 90 درجه آلیاژ آلومینیوم AA2124 مورد استفاده قرار گرفته است. خطوط سیلان تجربی به منظور دستیابی به ارتباط خطی بین توان تابع سیلان و موقعیت اولیه خطوط، تجزیه و تحلیل گردید. متعاقباً شبیه سازی تحولات بافت کریستالی آلیاژ مذکور با استفاده از تابع جامع سیلان در دو حالت توان ثابت و متغیر انجام گرفت. مقایسه ی بافت های شبیه سازی شده با نتایج تجربی عملکرد بسیار مناسبتر حالت توان متغیر را نشان داد؛ به گونه ای که در مقایسه با حالت توان ثابت، انحراف در موقعیت اجزای بافت شبیه سازی شده در حالت توان متغیر در حد قابل ملاحظه ای پایین تر می باشد. با این حال تغییر در حالت توان تابع تاثیر قابل ملاحظه ای بر شدت نسبی بافت کریستالی شبیه سازی شده از خود نشان نداد.

مقدمه: در پژوهش حاضر نانوذرات شبه بلور پایه آلومینیومی Al72Cr17Fe11 با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی بعدی ساخته شد. بررسی های فازی نشان دهنده ی تشکیل ساختار شبه بلور دکاگونال با اندازه نانومتر بود. روش: در ادامه کامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده با 3 درصد وزنی نانوذرات شبه بلور با استفاده از روش اتصال نوردی تجمعی (ARB) تولید گردید. بررسی های ریزساختاری و خواص مکانیکی به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون-های ریزسختی سنجی و کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: بررسی های ریزساختاری نشان داد که بهبود در توزیع فاز تقویت کننده ی شبه بلور در زمینه آلومینیومی کامپوزیت و همچنین بهبود اتصال بین لایه ها با افزایش سیکل های فرآیند اتصال نوردی تجمعی از 1 تا 8 سیکل فرآیند، رخ داده است. بررسی تغییرات ریزسختی نشان دهنده ی افزایش سختی با افزودن فاز تقویت کننده نسبت به آلومینیوم خالص در محدوده ی 5/74 تا 8/105 ویکرز پس از انجام 8 سیکل فرآیند بود. منحنی های تنش-کرنش نمونه های کامپوزیتی نشان داد که استحکام کششی نمونه های کامپوزیتی و نیز انعطاف پذیری آن ها با افزایش سیکل های فرآیند اتصال نوردی تجمعی به طور پیوسته افزایش می یابد. استحکام کششی با افزایش سیکل-های فرآیند از 2 تا 8 سیکل از 165 به 250 مگاپاسکال افزایش یافت. نتیجه گیری: بیشینه چقرمگی (2/30 (انرژی/حجم (مگاپاسکال))) پس از سیکل 8 در نمونه ی کامپوزیتی حاصل شد.

در این تحقیق کامپوزیت با زمینه ترکیب بین فلزی NiAl-TiC-TiB2 با مقادیر مختلف فاز تقویت کننده سرامیکی TiC+TiB2 به صورت درجا و با استفاده از روش سنتز احتراقی خود پیش رونده (SHS) تحت فشار از مخلوط پودری فشرده نیکل، آلومینیوم، تیتانیم و کاربید بور (B4C) تولید شد. با استفاده از گرمایش سریع القایی، سنتز نمونه ها انجام شده و از الگوهای پراش اشعه ایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) همراه با آنالیز طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS) در تشخیص فازهای تشکیل شده و مورفولوژی آن ها در کامپوزیت ها استفاده شد. بررسی های میکروسکوپی نشان داد که ذرات سرامیکی TiC-TiB2 بصورت یکنواخت در زمینه ای همگن از NiAl توزیع شده است. با افزایش درصد TiC-TiB2، میزان تخلخل کامپوزیت حاصله به دلیل بهبود سینتیک تشکیل فازهای سرامیکی محصول و شدت بالای واکنش افزایش یافت و از 24 درصد حجمی برای نمونه بدون عامل تقویت کننده به 39 درصد برای نمونه دارای 15 درصد فاز سرامیکی رسید. ارزیابی خواص تریبولوژی و میکروسختی کامپوزیت تولید شده نشان می دهد که حضور توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده در زمینه NiAl علیرغم اثر مخرب بوجود آمدن تخلخل های ساختاری با بالارفتن درصد فازهای سرامیکی، باعث بهبود خواص مکانیکی و تریبولوژیکی می گردد. حضور فازهای TiC-TiB2 در زمینه باعث افت قابل توجه در میزان کاهش وزن در آزمون پین روی دیسک شده، همچنین میزان سختی از 497 ویکرز برای نمونه NiAl بدون ذرات سرامیکی، به 1015 ویکرز برای نمونه حاوی 15 درصد ذرات تقویت کننده افزایش یافت.

کربن یک عنصر فراوان در طبیعت و نسبتا ارزان قیمت است که می تواند هزینه ساخت سلول خورشیدی را بطور قابل توجهی کاهش دهد. در سال های اخیر ترکیبات کربنی بطور ویژه جهت استفاده در سلول خورشیدی پروسکایت مورد توجه و بررسی قرار گرفته اند. در این تحقیق، نقاط کوانتومی اکسید گرافن در سلول خورشیدی پروسکایت مسطح مورد استفاده قرار گرفته اند. بدین منظور، نقاط کوانتومی اکسید گرافن به روش هیدروترمال سنتز شده اند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از این ذرات نشان می دهد که اندازه نقاط کوانتومی اکسید گرافن کوچکتر از 10 نانومتر می باشد. این نقاط کوانتومی سپس جهت ساخت سلول خورشیدی با ساختار ITO/GOQD/MAPbI3/Spiro-OMETAD/Ag، به روش لایه نشانی چرخشی بر روی زیرلایه اکسید قلع-ایندیوم (ITO) لایه نشانی می شوند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز پراش پرتو ایکس از لایه پروسکایت نشان می دهند که این لایه با ساختار کریستالی مناسب، به صورت یکنواخت و پیوسته بر روی لایه نقاط کوانتومی اکسید گرافن لایه نشانی شده است. همچنین، بررسی شدت نورتابی لایه پروسکایت لایه نشانی شده بر روی نقاط کوانتومی اکسید گرافن، در مقایسه با شدت نورتابی لایه پروسکایت بر روی ITO نشان می دهد که انتقال الکترون از لایه پروسکایت به نقاط کوانتومی اکسید گرافن بطور موثری اتفاق می افتد و در نتیجه نورتابی لایه پروسکایت در حالت مجاورت با لایه نقاط کوانتومی اکسید گرافن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. سلول خورشیدی پروسکایت مسطح ساخته شده، عملکرد بسیار مناسبی با مشخصات جریان اتصال کوتاه (Jsc) mA/cm2 9/21، ولتاژ مدار باز (Voc) V 02/1، ضریب پرشدگی (FF) 67/0 و بازده تبدیل توان (PCE) % 15 نشان می دهد. این نتایج بیانگر ویژگی مناسب نقاط کوانتومی اکسید گرافن به عنوان ماده انتقال دهنده الکترون در سلول خورشیدی پروسکایت می باشد.

در این پژوهش تاثیر عوامل فلزی مانند منیزیم، آلومینیم و مخلوط منیزیم-روی بر احیاکربوترمیک دی اکسیدتیتانیم در شرایط آسیاکاری مکانیکی بررسی شد. آزمونهای آسیاکاری مکانیکی در یک آسیای سیاره ای در زمانهای گوناگون انجام شد. مخلوط هایی از دی اکسیدتیتانیم-منیزیم-کربن، دی اکسیدتیتانیم-منیزیم-روی-کربن و دی اکسیدتیتانیم-آلومینیم-کربن بر اساس نسبت های استوکیومتری مرتبط به هر واکنش تهیه شدند. پس از پایان آسیاکاری مکانیکی هر کدام از نمونه ها، فرآیند اسیدشویی با محلول اسیدکلریدریک 2 نرمال برای از بین بردن فازهای قابل حل انجام شد. عملیات گرمایش همدما برای باقی مانده های جامد پس از اسیدشویی، در اتمسفر آرگن در دمای 1000 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت انجام شد. آنالیز محصولات و فازها به روش XRD و ارزیابی ریزساختار نمونه ها با میکروسکوپ SEMانجام شد. نتایج نشان داد با افزودن عامل فلزی، واکنش بین دی اکسیدتیتانیم-کربن به شدت گرمازا می شود. در مخلوط دی اکسیدتیتانیم-آلومینیم-کربن، واکنش به صورت (MSR) در شرایط آسیاکاری پیش رفت و محصولات واکنش در مخلوط 5 ساعت آسیاکاری، کاربیدتیتانیم و اکسیدآلومینیم بود. اما در مخلوط های دی اکسیدتیتانیم-منیزیم-کربن و دی اکسیدتیتانیم-منیزیم-روی-کربن، واکنش احیا در نمونه های آسیاکاری از طریق اکسیدمیانی تیتانیم انجام شد. پس از گرمایش همدما نمونه های آسیاکاری از مخلوط های دی اکسیدتیتانیم-منیزیم-کربن و دی اکسیدتیتانیم-منیزیم-روی-کربن در اتمسفر آرگن، نشانه های کاربیدتیتانیم و اکسیدمیانی تیتانیم از نوع Ti2O3 دیده شد. وجود نشانه های فاز Ti2O3 نشان می هد واکنش احیای دی اکسیدتیتانیم هنگام استفاده از عامل فلزی منیزیم و یا مخلوط منیزیم-روی پس از 10 ساعت آسیاکاری کامل نمی شود.

تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی سوپرآلیاژ IN617 کارکرده در دمای °, C750 و زمان 105000 ساعت مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی از آزمایشهای متالوگرافی، SEM، TEM، استخراج فازها از زمینه، XRD و خواص مکانیکی استفاده شد. در اثر کارکرد طولانی مدت در بیشتر مرزدانه ها کاربیدهای پیوسته تشکیل شده و در درون دانه ها و مرزهای دوقلویی نیز کاربیدهای درشت تشکیل شده است. کسر سطحی کاربیدها از 5/0 درصد در نمونه ی کارنکرده به 5/6 درصد در نمونه ی کارکرده افزایش یافت. علاوه بر سه ترکیب اصلی M6C، M23C6 و Ti(C, N) در ساختار فاز γ, ' و به مقدار ناچیز فاز مضر دلتا شناسایی گردید. وجود فاز γ, ' پس از زمان کارکرد 105000 ساعت نشان دهنده پایداری خواص سوپرآلیاژ 617 است. بر اساس ابعاد ذرات γ, ' (4-10 نانومتر) و هم چنین مورفولوژی آنها، این فاز در مرحله انحلال قرار دارد. از 5/6 درصد کسر سطحی کاربیدها، 2/2 درصد به کاربید M6C اختصاص دارد؛ براساس بررسی ریزساختاری و نتایج آنالیز عنصری این کاربید در مرحله استحاله به کاربید M23C6 و فاز γ, ' قرار داشته و درصد کمی از ترکیب Ti(C, N) نیز به کاربید تبدیل شده است. وجود کاربیدهای M23C6 با ابعاد کمتر از 200 نانومتر در داخل دانه ها نشان دهنده ادامه فرایند جوانه زنی کاربیدها، هر چند کم است. بیش از 90 درصد مورفولوژی کاربیدها به شکل های شبه کروی و بی شکل بوده و باقیمانده به شکل های صفحه ای و میله ای شکل می باشند. مورفولوژی و ابعاد کاربیدهای مرزدانه ای و درون دانه ای نشان می دهند که آنها در مرحله ادغام و توده ای شدن قرار دارند. استحکام و سختی آلیاژ کارکرده بهتر از نمونه ی کارنکرده است؛ اما به دلیل تشکیل کاربیدهای درشت مرزدانه ای انرژی ضربه بیش از 75 درصد کاهش یافت. نتایج آزمایشها و ارزیابی نشان داد که سوپرآلیاژ 617 ماده مناسبی برای محدوده ی دمایی 800-700 درجه و زمان های طولانی مدت است.