Materials Science and Engineering Commons^™

Synthesis, Characterization, And Enhanced Magnetic Properties Of Iron Carbide Nanomaterials, Brent M. Williams

Theses and Dissertations

Permanent magnets are classified as hard magnetic materials with the main purpose of generating flux for applications such as electric motors, turbines, and hard drives. High coercivity, magnetic remanence, and saturation values with high stability are some of the requirements for permanent magnets. Rare-earth magnets including neodymium and samarium based magnets are known to have superior magnetic properties due to their high magnetocrystalline anisotropy. However, due to the price of rare-earth materials development of alternate permanent magnets composed of inexpensive materials is an ongoing process. Previously cobalt carbide (Co_xC) have shown promise as a potential rare-earth free magnet …

Signal-To-Noise Ratio Enhancement Using Graphene-Based Passive Microelectrode Arrays, Sepideh Rastegar, Justin Stadlbauer, Kiyo Fujimoto, Kari Mclaughlin, David Estrada, Kurtis D. Cantley

Materials Science and Engineering Faculty Publications and Presentations

This work is aimed toward the goal of investigating the influence of different materials on the signal-to-noise ratio (SNR) of passive neural microelectrode arrays (MEAs). Noise reduction is one factor that can substantially improve neural interface performance. The MEAs are fabricated using gold, indium tin oxide (ITO), and chemical vapor deposited (CVD) graphene. 3D-printed Nylon reservoirs are then adhered to the glass substrates with identical MEA patterns. Reservoirs are filled equally with a fluid that is commonly used for neuronal cell culture. Signal is applied to glass micropipettes immersed in the solution, and response is measured on an oscilloscope from …

Application Of Artificial Neural Networks To Identify Equilibration In Computer Simulations, Michael H. Leibowitz, Evan D. Miller, Michael M. Henry, Eric Jankowski

Materials Science and Engineering Faculty Publications and Presentations

Determining which microstates generated by a thermodynamic simulation are representative of the ensemble for which sampling is desired is a ubiquitous, underspecified problem. Artificial neural networks are one type of machine learning algorithm that can provide a reproducible way to apply pattern recognition heuristics to underspecified problems. Here we use the open-source TensorFlow machine learning library and apply it to the problem of identifying which hypothetical observation sequences from a computer simulation are "equilibrated" and which are not. We generate training populations and test populations of observation sequences with embedded linear and exponential correlations. We train a two-neuron artificial network …

การเพิ่มการกักเก็บของแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดตกตะกอนและนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตในกระดาษโดยใช้พอลิอะคริเลตและพอลิอะคริลาไมด์, มนต์นภา ลัภนพรวงศ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาถึงผลจากการเติมแคตไอออนิกพอลิอะคริลาไมด์เป็นสารเพิ่มการตกค้างและโซเดียมพอลิอะคริเลตเป็นสารช่วยกระจายตัว เพื่อเพิ่มปริมาณการกักเก็บตัวเติม 2 ชนิด ได้แก่ แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดตกตะกอนและนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตภายในเนื้อกระดาษ โดยใช้เยื่อเคมีฟอกทางการค้าในอัตราส่วนเยื่อใยสั้นและเยื่อใยยาวเท่ากับ 70:30 ของน้ำหนักแผ่นทดสอบ นำไปบดเยื่อเพื่อให้มีค่าสภาพการระบายน้ำ 325 ± 25 mL CSF จากนั้นศึกษาถึงปริมาณการเติมแคตไอออนิกพอลิอะคริลาไมด์และโซเดียมพอลิอะคริเลตที่เหมาะสมสำหรับตัวเติมแคลเซียมคาร์บอเนตทั้งสองชนิด เพื่อให้มีปริมาณการกักเก็บภายในเนื้อกระดาษที่ร้อยละ 30 ของน้ำหนักแผ่นทดสอบ โดยพบว่าเมื่อเติมแคตไอออนิกพอลิอะคริลาไมด์ที่ร้อยละ 1.1 ของน้ำหนักเยื่อแห้งส่งผลให้มีปริมาณการกักเก็บสูงสุด แต่อย่างไรก็ตามพบว่าการเติมโซเดียมพอลิอะคริเลตในสารแขวนลอยแคลเซียมคาร์บอเนต ทำให้ปริมาณการกักเก็บตัวเติมภายในกระดาษลดลง โดยเฉพาะในภาวะที่เติมนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตเนื่องจากมีการกระจายตัวของอนุภาคที่มากเกินไป ส่งผลให้อนุภาคเล็ก ๆ ลอดไปกับน้ำผ่านรูตะแกรงระหว่างทำการขึ้นแผ่น เมื่อได้ปริมาณที่เหมาะสมในการเติมสารเติมแต่งแล้วนั้นจึงได้ศึกษาถึงการใช้ร่วมกันระหว่างแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดตกตะกอนและนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตในสัดส่วนที่ต่างกัน ตั้งแต่ 100: 0 75:25 50:50 25:75 ถึง 0:100 ในการปรับปรุงสมบัติกระดาษโดยเทียบกับภาวะที่ไม่เติมสารเติมแต่งใด ๆ พบว่าแม้ว่าแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดตกตะกอนและนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตจะให้สภาพพิมพ์ได้และสมบัติทางทัศนศาสตร์ใกล้เคียงกัน แต่เมื่อสัดส่วนของนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตเพิ่มขึ้นกลับทำให้ความเรียบของผิวกระดาษและความหนาแน่นของแผ่นทดสอบลดลง นอกจากนี้เมื่อนำไปทดสอบความแข็งแรงต่อแรงดึงและแรงฉีกพบว่าเกิดการฟุ้งกระจายของอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตมากขึ้นเมื่อแผ่นทดสอบฉีกขาด

Fabrication Of Flexible, Biofunctional Architectures From Silk Proteins, Ramendra K. Pal

Theses and Dissertations

Advances in the biomedical field require functional materials and processes that can lead to devices that are biocompatible, and biodegradable while maintaining high performance and mechanical conformability. In this context, a current shift in focus is towards natural polymers as not only the structural but also functional components of such devices. This poses material-specific functionalization and fabrication related questions in the design and fabrication of such systems. Silk protein biopolymers from the silkworm show tremendous promise in this regard due to intrinsic properties: mechanical performance, optical transparency, biocompatibility, biodegradability, processability, and the ability to entrap and stabilize biomolecules. The unique …

Enhanced Corrosion And Wear Resistance Properties Of Carbon Fiber Reinforced Ni-Based Composite Coating By Laser Cladding, Jianbo Lei, Chuan Shi, Shenfeng Zhou, Zhenjie Gu, Laichang Zhang

Research outputs 2014 to 2021

To enhance the wear resistance and corrosion resistance of Ni-based coatings, carbon fibers reinforced nickel-based composite coatings (CFs/Ni) were fabricated on the surface of 1Cr13 stainless steel by laser cladding (LC). The microstructure characteristics, microhardness, wear and corrosion performances of the composite coatings were investigated. The results show that CFs can effectively improve the corrosion and wear resistances of Ni-based coatings. With increasing laser scanning speed, the morphology of CFs in composite coatings is more integral and the corrosion and wear resistances of the composite coatings are improved. Especially, when laser scanning speed is increased to 8 mm/s, the average …

Impact Of Trucking Network Flow On Preferred Biorefinery Locations In The Southern United States, Timothy M. Young, Lee D. Han, James H. Perdue, Stephanie R. Hargrove, Frank M. Guess, Xia Huang, Chung-Hao Chen

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

The impact of the trucking transportation network flow was modeled for the southern United States. The study addresses a gap in existing research by applying a Bayesian logistic regression and Geographic Information System (GIS) geospatial analysis to predict biorefinery site locations. A one-way trucking cost assuming a 128.8 km (80-mile) haul distance was estimated by the Biomass Site Assessment model. The "median family income," "timberland annual growth-to-removal ratio," and "transportation delays" were significant in determining mill location. Transportation delays that directly impacted the costs of trucking are presented. A logistic model with Bayesian inference was used to identify preferred site …

Ferric Carbide Nanocrystals Encapsulated In Nitrogen-Doped Carbon Nanotubes As An Outstanding Environmental Catalyst, Chen Wang, Jian Kang, Ping Liang, Huayang Zhang, Hongqi Sun, Moses O. Tadé, Shaobin Wang

Research outputs 2014 to 2021

Nitrogen-doped carbon nanotubes encapsulating iron carbide (Fe₃C) nanocrystals (Fe₃C@NCNT) were fabricated by a simple and direct pyrolysis method using melamine and ferric chloride as the C, N and Fe precursors. The surface morphology, structure and composition of the Fe₃C@NCNT materials were thoroughly investigated. The nanomaterials were employed as novel catalysts for peroxymonosulfate (PMS) activation; outstanding efficiency, high stability and excellent reusability were observed in the catalytic oxidation of organics. The encapsulated Fe₃C nanoparticles played a key role in the emerging synergetic effects of the carbide and the protective graphitic layers. In addition, …

Tightening The Loop On The Circular Economy: Distributed Plastic Recycling With An Open Source Recyclebot, Shan Zhong

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Following the goals of a circular economy, the growth of both plastic consumption and prosumer 3-D printing are driving an interest in producing 3-D printer filament from waste plastic. However, traditional recycling can have a significant environmental impact as it demands the collection and transportation of relatively low-density waste plastics to collection centers and reclamation facilities for separation and reconstruction. Compared to the traditional recycling, distributed recycling (where consumers directly recycle their own waste) has the potential to reduce energy consumption because it can save the energy for transportation needed in conventional recycling. A promising method of such distributed plastic …

Mse Annual Report 2017, Department Of Materials Science And Engineering, Michigan Technological University

Department of Materials Science and Engineering Annual Reports

Table of Contents

• Faculty and Staff News
• Faculty Research
• Student News
• Senior Design Teams
• Graduate Student News
• Outreach
• Alumni News
• By the Numbers
• Scholarships

Synthesis And Properties Of Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymer Containing Silica Nanoparticles, Charungkit Chaikaew

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The aim of this research is to develope acrylonitrile butadiene styrene composite reinforced with hydrophobic silica nanoparticles. In this study, in-situ synthesis of ABS rubber particles containing hydrophobic silica nanoparticles (HDTMS-silica) was carried out. Firstly, three of HDTMS-silicas (HDTMS-silica1, HDTMS-silica2, and HDTMS-silica3) were prepared by silanization of SiO2 nanoparticle with hexadecyltrimethoxysilane (HDTMS : SiO2 wt ratios of 1 : 1, 2 : 1, and 3 : 1) in an emulsion system. Then, HDTMS-silica/styrene and acrylonitrile mixture was fed into a polybutadiene latex reactor. Following that, graft copolymerization was carried out using persulfate initiator at temperature of 65 oC for 3.5 …

Surface Modification Of Microcrystalline Cellulose From Parawood Sawdust Via Mechanochemical Process For Reinforcement In Polypropylene Composites, Patcharaporn Chuayplod

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The objective of this study is to prepare and modify parawood microcrystalline cellulose (PW-MCC) for applying as reinforced material for polypropylene composites. PW-MCC was prepared from parawood sawdust using acid hydrolysis method with pulp to acid ratio at 1:15 and temperature at 80oC for 2 hours. The obtained PW-MCC exhibited the cellulose type I with CrI at 60%. Moreover, PW-MCC had higher thermal stability than parawood sawdust. PW-MCC was further modified with various types of coupling agent such as maleic anhydride-grafted-polypropylene (PP-G-MA), organosilane, and acid chloride. Vinyltrimethoxysilane and three different acid chlorides such as benzoyl chloride, hexanoyl chloride, and lauroyl …

Comparision Of Fly Ash And Metakaolin Based Geopolymer Properties For Heavy Metal Adsorption, Sujitra Onutai

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This work aims to evaluate the effectiveness of fly ash and metakaolin based geopolymer powder and fly ash and metakaolin based geopolymer composite fiber as an adsorbent for removal of heavy metal ions from aqueous solution. The fly ash and metakaolin used as raw materials in this research was from Thailand. Fly ash based geopolymer (FAG) was synthesized by mix with an alkali solution. After that, the geopolymerization process was occurred and then cured geopolymer samples at 60oC for 24 h and left at 25 oC for 6 days. The fly ash based geopolymer was ground, washed and sieved through …

การปรับปรุงคุณภาพของน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดจากโรงงานน้ำมันปาล์มด้วยวัสดุเชิงประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง, นิธิวัชร์ นวอัครฐานันท์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในการศึกษานี้ วัสดุเชิงประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงซึ่งประกอบด้วย 2 ส่วน คือวัสดุเชิงประกอบถ่านกัมมันต์/ซีโอไลต์โซเดียม เอ เป็นตัวรองรับ และวัสดุเชิงประกอบไทเทเนีย/ไพไรต์ เป็นวัสดุเคลือบ เตรียมขึ้นเพื่อปรับปรุงคุณภาพของน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดจากโรงงานน้ำมันปาล์มที่มีปริมาณลิกนินสูง โดยวัสดุเชิงประกอบที่เป็นตัวรองรับประกอบด้วยถ่านกัมมันต์ ซีโอไลต์โซเดียม เอ และดินดำสุราษฎร์ธานี ในอัตราส่วน 1:3:2 โดยน้ำหนัก ตามลำดับ นวดผสมด้วยสารละลายตัวประสานก่อนขึ้นรูปด้วยวิธีการอัดรีดเป็นชิ้นงานทรงกระบอกกลวงที่มี เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 1.5 เซนติเมตร ภายใน 0.9 เซนติเมตร ตัดให้ได้ความยาวประมาณ 2.5 เซนติเมตร และเผาที่ 650 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ในภาชนะสเตนเลสปิดและปกคลุมชิ้นงานด้วยถ่านแกลบ ผลการทดลองพบว่าชิ้นงานหลังเผามีความแข็งแรง 10.48 นิวตันต่อเซนติเมตร ความพรุนตัวปรากฏร้อยละ 48.47 ความหนาแน่นรวม (ไม่รวมรูกลวง) 1.07 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ในส่วนของการเตรียมวัสดุเชิงประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง ผสมไทเทเนียทางการค้า P25 และไพไรต์ซึ่งเป็นกากของเสียจากโรงงานเจียระไนมาร์คาไซต์ที่ผ่านการบดและล้าง ในอัตราส่วนร้อยละ 80:20 โดยน้ำหนัก เผาที่ 300 องศาเซลเซียส 1 ชั่วโมง ในเบ้าอะลูมินาปิดและปกคลุมด้วยถ่านแกลบ การทดสอบประสิทธิภาพการย่อยสลายลิกนินด้วยผงวัสดุเชิงประกอบไทเทเนีย/ไพไรต์ปริมาณ 0.03 กรัม ในสารละลายลิกนินความเข้มข้น 150 มิลลิกรัมต่อลิตร ปริมาณ 300 มิลลิลิตร ภายใต้การฉายแสงจากหลอดทังสเตนฮาโลเจน (แสงแดดจำลอง) ผลการทดลองพบว่าความเข้มข้นของสารละลายลิกนินลดลงร้อยละ 55.16 ในเวลา 360 นาที โดยพิจารณาจากค่าการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 280 นาโนเมตร ด้วยเครื่อง UV/VIS นอกจากนั้นยังได้พิจารณาประสิทธิภาพในการกำจัดสีของน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดจากโรงงานน้ำมันปาล์มด้วยผงวัสดุเชิงประกอบ ผลการทดลองพบว่าสีของน้ำทิ้งจากโรงงานน้ำมันปาล์มลดลงร้อยละ 33 ภายใต้การฉายแสงด้วยหลอดทังสเตนฮาโลเจน ในเวลา 360 นาที สำหรับการทดสอบประสิทธิภาพในการกำจัดสีของน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดจากโรงงานน้ำมันปาล์มด้วยการลอยวัสดุเชิงประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงถ่านกัมมันต์/ซีโอไลต์ ทรงกระบอกกลวงที่มีเนื้อพรุน เคลือบด้วยวัสดุเชิงประกอบไทเทเนีย/ไพไรต์ (80:20) หลังเผาที่ 300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ในภาชนะสเตนเลสปิดและปกคลุมชิ้นงานด้วยถ่านแกลบ และฉีดโฟมพอลิยูรีเทนในรูกลวง จำนวน 50 ชิ้น …

ผลของ R2o3 (R = Bi, La, Cr) ต่อสมบัติของวัสดุกันรั่วไร้แบเรียมจากกลาสเซรามิกฐานโอเคอร์มาไนต์และไดออปไซด์, พรชนก ลาวิตา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กลาสเซรามิกกันรั่วไร้แบเรียมสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็ง จากระบบ R2O3-CaO-MgO-B2O3-Al2O3-SiO2 (R = Bi, La, Cr) ถูกพัฒนาขึ้น และได้ทำการตรวจสอบสมบัติต่าง ๆ แก้วถูกเตรียมโดยการหลอมที่อุณหภูมิ 1500 องศาเซลเซียส ก่อนที่จะทำการตรวจสอบสมบัติทางความร้อน ได้แก่ อุณหภูมิสภาพแก้ว อุณหภูมิตกผลึก อุณหภูมิอ่อนตัว และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงความร้อน ทำการทดสอบการยึดติดของกลาสเซรามิกและแผ่นโลหะผสม Fe-Cr ZMG232G10 ที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง แล้วผ่านกระบวนการความร้อนที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 100 ชั่วโมง และตรวจสอบด้วย SEM/EDS กลาสเซรามิกที่ผ่านกระบวนการความร้อนเป็นเวลานานถูกตรวจสอบความมีเสถียรภาพด้วยการศึกษาการเปลี่ยนแปลงการเกิดผลึก และการเปลี่ยนแปลงสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงความร้อน ด้วยเครื่อง XRD และไดลาโทมิเตอร์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ากลาสเซรามิกที่เจือด้วยบิสมัทออกไซด์ (Bi2O3) และแลนทานัมออกไซด์ (La2O3) มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงความร้อนสูงขึ้น เนื่องมาจากการเกิดผลึกโอเคอร์มาไนต์ (åkermanite; Ca2MgSi2O7) ที่เพิ่มขึ้นหลังจากผ่านกระบวนการความร้อนที่ 900 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง การผ่านกระบวนการความร้อนเป็นเวลานานที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส พบว่า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงความร้อนของกลาสเซรามิกที่เจือด้วย Bi2O3 และ La2O3 สูงขึ้น อันเนื่องมาจากการเกิดผลึกมอนทิเซลไลต์ (monticellite; CaMgSiO4) และการเพิ่มขึ้นของปริมาณผลึกโอเคอร์มาไนต์ตามลำดับ นอกจากนี้ยังพบว่ากลาสเซรามิกทุกองค์ประกอบสามารถยึดติดได้ดีกับแผ่นโลหะผสม Fe-Cr ZMG232G10 และอัตราการรั่วของกลาสเซรามิกจะมีค่าลดลงเมื่อเจือด้วย Bi2O3 La2O3 และ Cr2O3 สภาพต้านทานไฟฟ้าของกลาสเซรามิก จากแก้วทุกสูตรในระบบนี้มีค่าสูงกว่าความต้องการขั้นต่ำสำหรับการนำกลาสเซรามิกไปใช้เป็นวัสดุกันรั่วสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็ง (> 1 x 104 Ω.cm)

การเตรียมและสมบัติของยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์/ไวนิลแอซีเทต-เอทิลีนโคพอลิเมอร์/ซิลิกานาโนคอมพอสิต, ลักษมณ รักศักดิ์ศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

จุดมุ่งหมายของงานวิจัยนี้ คือ การเตรียมยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์ (อีเอ็นอาร์) ยางผสมของยางอีเอ็นอาร์/ไวนิลแอซีเทต-เอทิลีนโคพอลิเมอร์ (วีเออี) และนาโนคอมพอสิตของยางอีเอ็นอาร์/ วีเออี/นาโนซิลิกาภายใต้การบ่มด้วยซัลเฟอร์ 3 ระบบ ได้แก่ ระบบดั้งเดิม ระบบกึ่งประสิทธิภาพ และระบบประสิทธิภาพ โดยใช้เททระเบนซิลไทยูแรมไดซัลไฟด์เป็นสารบ่มเร่งที่ไม่ปลดปล่อยสารก่อมะเร็ง ยางอีเอ็นอาร์ถูกเตรียมได้จากกระบวนการ ‘อินซิทู’ อิพ็อกซิเดชันของน้ำยางธรรมชาติข้นด้วย กรดฟอร์มิกและไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ที่อัตราส่วนโดยโมลต่างๆ กัน ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4–10 ชั่วโมง และถูกตรวจสอบเอกลักษณ์ด้วยเทคนิคอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี นิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์สเปกโทรสโกปี ดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิงแคลอริเมทรี และ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ยางอีเอ็นอาร์ 40 ได้ถูกเลือกเพื่อใช้เตรียมยางผสม 80/20 อีเอ็นอาร์/วีเออี และนาโนคอมพอสิตของ ยางผสม 80/20 อีเอ็นอาร์/วีเออี ด้วยนาโนซิลิกาปริมาณ 1, 2 และ 3 ส่วนโดยน้ำหนักยางร้อยส่วนด้วยเครื่องผสมแบบปิดและตามด้วยการบ่มในเครื่องอัดแบบที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ผลของอัตราส่วนระหว่างซัลเฟอร์และสารบ่มเร่งต่อพฤติกรรมการบ่ม สมบัติด้านความทนแรงดึงและการอบร้อน สมบัติทางความร้อน สมบัติเชิงกลพลวัต และ ความต้านทานน้ำมันได้ถูกตรวจสอบ โดยพบว่า พฤติกรรมการบ่มส่วนใหญ่ขึ้นกับอัตราส่วนระหว่างซัลเฟอร์และสารบ่มเร่ง การกระจายของวีเออีและนาโนซิลิกาในยางอีเอ็นอาร์ และอันตรกิริยาระหว่างนาโนซิลิกาและเมทริกซ์ของยาง ในขณะที่สมบัติด้านความทนแรงดึง สมบัติทางความร้อน และ สมบัติเชิงกลพลวัตขึ้นกับประเภทของการเชื่อมขวาง ความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง ความมีขั้ว การกระจายของวีเออีและนาโนซิลิกาในยางอีเอ็นอาร์ และอันตรกิริยาระหว่างนาโนซิลิกา และเมทริกซ์ของยาง

ผลของการเติมเถ้าแกลบต่อการเกิดชั้นฟิล์มในกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผงบนนิกเกิลบริสุทธิ์, บุญฤทธิ์ เฮงประยูร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การปรับปรุงกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผงทำได้โดยการเจือธาตุซิลิกอนเพื่อเพิ่มความเสถียรของชั้นออกไซด์ที่เกิดขึ้นในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเถ้าแกลบมีส่วนประกอบของซิลิกาอยู่มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ในงานวิจัยนี้จะหาความเป็นไปได้ในการใช้เถ้าแกลบแทนซิลิกาจากอุตสาหกรรม (ควอทซ์) เพื่อเจือซิลิกอนลงในกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผง โดยวิเคราะห์ถึงความแตกต่างของโครงสร้างผลึก สารเจือในเถ้าแกลบ ขนาดอนุภาค ลักษณะพิ้นผิวและพื้นที่ผิวจำเพาะระหว่างผงควอทซ์และผงเถ้าแกลบที่จะส่งผลต่อโครงสร้างจุลภาค โครงสร้างของสารประกอบของชั้นแพร่และปริมาณซิลิกอนที่พบในชั้นแพร่ในผิวชิ้นงานที่ใช้สารตั้งต้นเป็นควอทซ์และเถ้าแกลบ ซึ่งปริมาณสารเจือที่เติมคือ 9, 13.5, 18 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก เผาที่อุณหภูมิ 800 และ 1000๐C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง และทดสอบความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิ 1000๐C เป็นเวลา 100 ชั่วโมง ชิ้นงานที่นำมาทดสอบคือ นิกเกิลบริสุทธิ์, ชิ้นงานที่ทำอะลูมิไนซิงที่ 900๐C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง, ชิ้นงานที่เติมควอทซ์ 13.5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ทำอะลูมิไนซิงที่ 1000๐C เป็นเวลา 4 ชั่วโมงและชิ้นงานที่เติมเถ้าแกลบ 13.5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ทำอะลูมิไนซิงที่ 1000๐C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง นำชิ้นงานมาวิเคราะห์ลักษณะพื้นผิวและโครงสร้างของสารประกอบออกไซด์ที่เกิดขึ้นที่ผิว พบว่าชิ้นงานที่เติมเถ้าแกลบจะมีปริมาณซิลิกอนที่พบในชั้นแพร่มากกว่าและมีความสามารถในการต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงดีกว่าชิ้นงานที่เติมควอทซ์

การปรับปรุงผิว Incoloy 825 ด้วยวิธีอะลูมิไนซิงแบบผง, วิมุติ ตงศิริ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในวิทยานิพนธ์นี้ศึกษาการปรับปรุงผิวโลหะผสมเกรด INCOLOY 825 ด้วยวิธีอะลูมิไนซิง แบบผง ใช้อุณหภูมิการทำอะลูมิไนซิงที่ 700, 800 และ 900 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1, 2.25, 4 และ 6.25 ชั่วโมง โครงสร้างจุลภาคของชั้นเคลือบอะลูมิไนด์ตรวจสอบและวิเคราะห์โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แสง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด และเทคนิควิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ทดสอบการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิ 1000 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 10 ชั่วโมง รวมทั้งสิ้น 50 ชั่วโมง พบว่ามีชั้นเคลือบ 2 ชั้น ชั้นเคลือบด้านนอกจะประกอบไปด้วยเฟสของสารประกอบ Ni2Al3, NiAl3 และ Fe2Al5 และชั้นเคลือบด้านในจะประกอบไปด้วยเฟสของสารประกอบ Ni3Al และ Fe3Al ผลจากชุดเอกซ์เรย์สเปคโตรสโคปีแบบกระจายพลังงานแสดงให้เห็นการกระจายตัวของธาตุโครเมียมบริเวณชั้นรอยต่อระหว่างชั้นเคลือบด้านในกับวัสดุพื้น ผลจากเทคนิควิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นว่าธาตุโครเมียมที่อยู่บริเวณชั้นรอยต่อจะอยู่ในรูปของอะตอมของธาตุโครเมียม ความหนาเฉลี่ยของชั้นเคลือบจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิและเวลาที่ใช้ในการเคลือบเพิ่มขึ้น ค่าพลังงานก่อกัมมันต์สำหรับการทำอะลูมิไนซิงแบบผงบนโลหะผสมเกรด INCOLOY 825 มีค่าเท่ากับ 70.64 กิโลจูลต่อโมล ผลการทดสอบการเกิดออกซิเดชันแสดงให้เห็นว่าชิ้นงานที่ผ่านการเคลือบจะมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นมากกว่าชิ้นงานโลหะผสมเกรด INCOLOY 825

การศึกษาผลของความเร็วการตัด กำลังของเลเซอร์ และแรงดันแก๊สช่วยตัด ต่อสมบัติและโครงสร้างจุลภาคบริเวณรอยตัดด้วยเลเซอร์บนแผ่นโลหะผสมไทเทเนียม, วาริท โปษยานนท์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โลหะไทเทเนียมเกรด Ti-6Al-4V เป็นโลหะที่ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอากาศยานและทางการแพทย์ เนื่องจากความแข็งแรงที่สูง การขึ้นรูปเบื้องต้นด้วยกรรมวิธีการตัดด้วยเลเซอร์จึงสามารถลดต้นทุนการผลิตได้ แต่เนื่องจากวิธีนี้ทำให้เกิดความร้อนสูงและการหลอมละลายในบริเวณที่รอยตัดรวมถึงความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาเคมีอย่างรุนแรงกับออกซิเจนรวมไปถึงไนโตรเจนที่เป็นแก๊สช่วยตัดด้วยนั้นจึงมีความจำเป็นต้องศึกษาผลของการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์หลักที่ใช้ในการตัดคือ 1.กำลังของเลเซอร์ 2.ความดันแก๊สช่วยตัด 3.ความเร็วการตัด ต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางจุลภาคและสมบัติของรอยตัดเพื่อให้สามารถทราบขีดจำกัดของการใช้งานและผลิตชิ้นงานที่มีคุณภาพสูงด้วยต้นทุนที่ต่ำ ในงานวิจัยนี้จะทดสอบการตัดแผ่นโลหะไทเทเนียมเกรด Ti-6Al-4V หนา 2 มิลลิเมตร โดยใช้ไฟเบอร์เลเซอร์ขนาดกำลัง 3000 วัตต์ ใช้แก๊สไนโตรเจนเป็นแก๊สช่วยตัด และตรวจวัดความลึกและลักษณะของชั้นที่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางจุลภาคที่เป็นผลจากความร้อน รวมไปถึงเฟสที่เกิด ลักษณะโครงสร้างทางจุลภาคและการกระจายตัวของธาตุประกอบบริเวณรอยตัด ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า เมื่อเพิ่มความเร็วการตัดจะทำให้ความหนาชั้นที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนลดลง เพื่อความสม่ำเสมอและคุณภาพรอยตัดดีที่สุดควรความดันแก๊สที่เหมาะสมไม่สูงหรือต่ำเกิดไป ในส่วนของกำลังของเลเซอร์นั้นผลกระทบเมื่อใช้กำลังของเลเซอร์ต่ำมากเนื่องจากน้ำโลหะที่อุณหภูมิต่ำมีความหนืดสูงกว่าจึงค้างอยู่บริเวณรอยตัดมากกว่าส่งผลให้ความเท่ากันของความลึกของชั้นดังกล่าวเปลี่ยนไป การเพิ่มความดันแก๊สช่วยตัดสามารถลดผลกระทบนี้ได้ ในส่วนของโครงสร้างทางจุลภาคพบว่ามีการแพร่เข้าของออกซิเจนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และพบเฟสที่มีไนโตรเจนสูงฝังอยู่ภายในชั้นหลอมละลายซึ่งแข็งและเปราะ หากต้องการชิ้นงานคุณภาพสูงต้องกำจัดชั้นเหล่านี้ออก

วิวัฒนาการของโครงสร้างจุลภาคและพฤติกรรมการไหลของน้ำโลหะระหว่างการแข็งตัวของโลหะอะลูมิเนียมผสมซิลิกอนและทองแดงที่มีเหล็กเจือปน, สุรดา ช่วยประดิษฐ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โลหะอะลูมิเนียมผสมซิลิกอนและทองแดง มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมยานยนต์ แต่ในระหว่างกระบวนการรีไซเคิลอะลูมิเนียม จะเกิดการเจือปนของธาตุเหล็ก เป็นสาเหตุให้เกิดเฟสสารประกอบเชิงโลหะ ß-Al5FeSi ในโครงสร้างจุลภาคที่ส่งผลต่อการเกิดโพรงหดตัวและทำให้สมบัติทางกลของวัสดุลดลง ด้วยสาเหตุนี้จึงมีความพยายามที่จะลดผลของเฟส ß-Al5FeSi ด้วยวิธีต่างๆ แต่อย่างไรก็ตาม การศึกษาในอดีตยังไม่เพียงพอที่จะอธิบายพฤติกรรมการไหลของน้ำโลหะในช่วงกึ่งแข็งกึ่งเหลวได้ งานวิจัยนี้จึงอาศัยเทคนิค in situ X-ray tomography ร่วมกับเทคนิค computational fluid dynamics (CFD) ในการวิเคราะห์วิวัฒนาการของโครงสร้างจุลภาคระหว่างการแข็งตัว และศึกษาพฤติกรรมการไหลของน้ำโลหะภายในช่องแขนของเดนไดรท์ โดยทำการศึกษาในโลหะอะลูมิเนียมผสมซิลิกอนและทองแดง ที่มีส่วนผสมของเหล็กเจือปนต่างกัน (0.4-1.0 wt.%) ทั้งกรณีที่มีการเติมและไม่เติม grain refiner ผลการศึกษาพบว่า ปริมาณเหล็กเจือปนที่เพิ่มขึ้นส่งผลต่อพฤติกรรมในการกำเนิดของเฟส ß-Al5FeSi แต่ไม่ส่งผลต่อพฤติกรรมในการเติบโตของเฟส ß-Al5FeSi ผลจากแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ด้วยเทคนิค CFD แสดงให้เห็นว่า เฟส ß-Al5FeSi และโครงสร้างยูเทคติค ส่งผลร่วมกันต่อการขัดขวางการไหลของน้ำโลหะ สมการทางคณิตศาสตร์ของ Blake-Kozeny ถูกนำมาปรับปรุงเพื่อใช้อธิบายพฤติกรรมการไหลของน้ำโลหะผลของการขัดขวางการไหล นอกจากนั้นการศึกษาในส่วนของการเติม grain refiner พบว่า ส่งผลให้โครงสร้างจุลภาคของเดนไดรท์เปลี่ยนจากลักษณะ columnar ไปเป็น equiaxed dendrite และทำให้พฤติกรรมการไหลภายในช่องแขนของเดนไดรท์เปลี่ยนแปลงไป ผลการศึกษายังพบว่า การเติม grain refiner ส่งผลต่อพฤติกรรมการกำเนิดของเฟส ß-Al5FeSi แต่ไม่ส่งผลต่อพฤติกรรมการเติบโตและลักษณะสัณฐานวิทยาของเฟส ß-Al5FeSi ผลการศึกษาในงานวิจัยนี้จะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาโลหะอะลูมิเนียมผสมเกรดรีไซเคิล ให้มีข้อบกพร่องจากงานหล่อที่ลดลง ผ่านการควบคุมปริมาณเหล็กเจือปนและการเติม grain refiner ได้