Materials Science and Engineering Commons^™

Investigation Of Scanning Kelvin Probe Techniques, Nicholas D'Angelo Jr., Hongbo Cong

Williams Honors College, Honors Research Projects

The original scope of this work was to advance the understanding of corrosion properties of additively manufactured (AM) materials by correlating microstructural defects in AM materials to the material conventional counterparts utilizing a scanning kelvin probe [Ametek VeraSCAN Electrochemical System]. However, upon the initiation of project research, it was observed that the system was not operational due to unknown hardware and software problems. The evolved scope of this work was to reconcile the operational issues and develop a repair and mitigation plan. After extensive troubleshooting, it was determined that the software was not properly configured, and the electrometer had permanently …

Design Of Shape-Conforming Nosecone For Optimal Fluid Flow From Transonic To Supersonic Range, Anna Tombazzi

Williams Honors College, Honors Research Projects

Modern flight vehicles, such as rockets, missiles, and airplanes, experience a force caused by forebody wave drag during the flight. This drag force is induced when the frontal point of each vehicle breaks the pressure wave during flight. Efforts to reduce this wave drag force to improve flight efficiency include modifying the nosecone profile of the flight vehicles to lower the drag force.

This project revolved around creating a design to make the transformation of nosecone shapes from a ¾ Parabolic profile to a ½ Power Series profile possible, mid-flight. Using a novel nosecone assembly, shape memory alloys (SMAs) and …

Galvanic And Pitting Corrosion Of A Fastener Assembly, Julie Shallman

Williams Honors College, Honors Research Projects

This research focuses on coupled galvanic/pitting corrosion of AA7075 when combined with stainless steel in a fastener assembly. A one-dimensional mathematical model of a well-mixed thin film electrolyte is developed to predict the damage profile of the AA7075 surface when its protective coating is damaged. The damage exposes the galvanic couple. A time dependent system of partial differential equations for potential, chloride concentration, aluminum ion concentration, and damage is developed and solved numerically. Two approaches to calculate the current density within aluminum pits are discussed. The first is a current balance between the cathodic, anodic and passive portions of the …

The Effect Of Friction Stir Processing On The Microstructure And Tensile Behavior Of Aluminum Alloys, Nelson Gomes Affonseca Netto

UNF Graduate Theses and Dissertations

Friction Stir Processing (FSP) is a promising thermomechanical technique that is used to modify the microstructure of metals locally, and thereby locally improve mechanical properties of the material. FSP uses a simple and inexpensive tool, and has been shown to eliminate pores and also reduce the sizes of intermetallics in aluminum alloys. This is of great interest for research on solidification, production and performance of aluminum alloy castings because FSP can enhance the structural quality of aluminum casting significantly by minimizing the effect of those structural defects.

In the literature, there is evidence that the effectiveness of FSP can change …

Improving The Relative Calculations Of Volta Potential Differences Acquired From Scanning Kelvin Probe Force Microscopy (Skpfm) From Comparing An Inert Material To First-Principle Calculations, C. M. Efaw, T. Da Silva, P. H. Davis, L. Li, E. Graugnard, M. Hurley

Materials Science and Engineering Faculty Publications and Presentations

An improved relative scaling of Volta potential differences (VPD) acquired from scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) was developed by quantifying the probe work function. In corrosion studies, SKPFM has been used to identify local nobility of complex metallic systems and provide theoretical corrosion initiation sites. However, large variability in measured VPD values for metallic phases has led to controversy in their interpretation. Tracking changes of the probe work function has been shown to decrease the variability seen in SKPFM results. To quantify the work function of SKPFM probes, the measured VPD of an inert gold standard was compared to …

อิทธิพลของเถ้าหนักลิกไนต์ต่อการแอ่นตัวของกระเบื้องเซรามิกสโตนแวร์, ธฤต ประสาทเสรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาผลของการใช้เถ้าหนักลิกไนต์เป็นส่วนผสมในเนื้อกระเบื้องเซรามิกสโตนแวร์ ชนิดดูดซึมน้ำต่ำ ทำการขึ้นรูปชิ้นงานกระเบื้องที่มีส่วนผสมของเถ้าหนักลิกไนต์ที่มีอัตราการดูดซึมน้ำเทียบเท่ากับกระเบื้องสโตนแวร์สูตรมาตรฐาน และนำสูตรกระเบื้องที่มีส่วนผสมของเถ้าหนักลิกไนต์ที่มีการดูดซึมน้ำใกล้เคียงกับกระเบื้องสูตรมาตรฐานมาผสมในอัตราส่วนร้อยละ10 ถึงร้อยละ 90 ของกระเบื้องดินเผาสูตรมาตรฐาน เพื่อวิเคราะห์แนวโน้มที่เกิดขึ้นจากการเติมเถ้าหนักลิกไนต์ลงในกระเบื้องดินเผาที่มีผลต่อการแอ่นตัวที่อุณหภูมิสูง และสมบัติที่สำคัญของกระเบื้องเซรามิกสโตนแวร์กระเบื้องดินเผาที่มีการใช้เถ้าหนักลิกไนต์เป็นส่วนผสมมีการแอ่นตัวที่อุณหภูมิสูงน้อยลงตามอัตราส่วนของเถ้าหนักลิกไนต์ที่เพิ่มขึ้น กระเบื้องดินเผา (สูตร T3) ประกอบด้วยเถ้าหนักลิกไนต์ร้อยละ 50 ดินดำแม่ทานร้อยละ 30 ดินขาวลำปางร้อยละ 10 โซเดียมเฟลสปาร์ร้อยละ 5 และทรายบดร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก มีการค่าแอ่นตัว 1.29x10-6 ต่อมิลลิเมตร เทียบกับกระเบื้องสูตรมาตรฐาน (สูตร STD) ประกอบด้วย ดินดำแม่ทานร้อยละ 30 ดินขาวลำปางร้อยละ 30 หินผุร้อยละ 30 โซเดียมเฟลสปาร์ร้อยละ 5 และทรายบดร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก มีค่าการแอ่นตัว 3.39x10-6 ต่อมิลลิเมตร เนื่องจากในเถ้าหนักลิกไนต์ มีองค์ประกอบของแคลเซียมออกไซด์เป็นตัวทำให้เกิดเฟสอนอร์ไทต์ที่มีผลึกรูปเข็ม และช่วยให้ค่าการแอ่นตัวน้อยลงตามปริมาณของเฟสอนอร์ไทต์ที่เกิดขึ้น นอกจากนี้การเติมเถ้าหนักลิกไนต์ในอัตราส่วนที่เหมาะสมยังช่วยลดปริมาณการดูดซึมน้ำโดยกระเบื้องดินเผา (สูตร T30) ที่มีเถ้าหนักลิกไนต์ร้อยละ 15 ดินดำแม่ทานร้อยละ 30 ดินขาวลำปางร้อยละ 24 หินผุร้อยละ 21 โซเดียมเฟลสปาร์ร้อยละ 5 และทรายบดร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก มีค่าการดูดซึมน้ำ 0.99 เปอร์เซ็นต์ เทียบกับกระเบื้องสูตรมาตรฐานที่ 3.15 เปอร์เซ็นต์

อิทธิพลของการเจือ ไนโอเบียม อินเดียม และ อะลูมิเนียม ในไทเทเนียมไดออกไซด์เซรามิกต่อสมบัติทางไดอิเล็กทริก, ยุทธพิชัย ขำมณี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุไดอิเล็กทริกไทเทเนียมได-ออกไซด์เซรามิกส์ ด้วยการเจือ ไนโอเบียมออกไซด์ อินเดียมออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ การสังเคราะห์ทำได้ด้วยวิธีการปฏิกิริยาสถานะของแข็ง จากการเผาผนึกที่อุณหภูมิ 1,450 องศาเซลเซียส ยืนไฟเป็นเวลา 10 ชั่วโมง ได้มีการแบ่งกลุ่มตัวอย่างออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มที่ 1 การเจือไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยไนโอเบียมและอินเดียมร่วมกันที่ความเข้มข้น 1, 5 และ 7 เปอร์เซ็นต์โดยโมล ทำให้ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สูงเพิ่มสูงขึ้นจาก 400 เป็น 600, 8,000 และ 14,000 ตามลำดับ กลุ่มที่ 2 การเจือไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยไนโอเบียมและอินเดียมที่ความเข้มข้น 5 เปอร์เซ็นต์โดยโมล และปรับองค์ประกอบของของอินเดียมแบบขาดและเกินอัตราส่วนของ ไนโอเบียมและอินเดียม ได้แก่ 0.50:0.47, 0.50:0.48, 0.50:0.49, 0.50:0.51, 0.50:0.52 และ 0.50:0.53 พบว่าค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของตัวอย่างที่มีความเข้มข้นของอินเดียมขาด มีค่า 28,000, 22,000 และ 30,000 ตามลำดับซึ่งโดยรวมมีค่าสูงกว่าตัวอย่างที่มีความเข้มข้นของอินเดียมเกินซึ่งมีค่า 17,000, 12,000 และ 13,000 ตามลำดับ กลุ่มที่ 3 การเจือไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยไนโอเบียม อินเดียมและอะลูมิเนียม 5 เปอร์เซ็นต์โดยโมล อัตราส่วนของ ไนโอเบียม อินเดียมและอะลูมิเนียม ได้แก่ 0.005:0.475:0.025, 0.005:0.450:0.050 และ 0.005:0.425:0.075 มีสมบัติที่โดดเด่นทางกายภาพและไฟฟ้า การตรวจสอบเฟสด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ไม่พบการเปลี่ยนแปลงของเฟส หรือการเกิดเฟสที่แปลกปลอม ขนาดเกรนเฉลี่ย 25.94, 23.24 และ 40.20 ไมโครเมตร มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริก 27,000, 25,000 และ 43,000 ตามลำดับและมีความเสถียรในช่วงความถี่ 102-106 เฮิร์ต และ จากอุณหภูมิห้องถึง 300 องศาเซลเซียส

Effects Of Protein-Coated Nanofibers On Conformation Of Gingival Fibroblast Spheroids: Potential Utility For Connective Tissue Regeneration, Gili Kaufman, Ryan A. Whitescarver, Laiz Nunes, Xavier-Lewis Palmer, Drago Skrtic, Wojtek Tutak

Engineering Technology Faculty Publications

Deep wounds in the gingiva caused bytrauma or surgery require a rapid and robust healing of connective tissues. Wepropose utilizing gas-brushed nanofibers coated with collagen and fibrin for that purpose. Our hypotheses are that protein-coated nanofibers will: (i) attract and mobilize cells in various spatial orientations, and (ii) regulate the expression levels ofspecific extracellular matrix (ECM)-associated proteins, determining the initial conformational nature ofdense and soft connective tissues. Gingival fibroblast monolayers and3D spheroids were cultured onECMsubstrate and covered with gas-blown poly-(DL-lactide-co-glycolide)(PLGA) nanofibers (uncoated/coated with collagen and fibrin). Cell attraction and rearrangement was followed byF-actin staining and confocal microscopy. Thicknesses ofthe cell …

Mse Annual Report 2018, Department Of Materials Science And Engineering, Michigan Technological University

Department of Materials Science and Engineering Annual Reports

Table of Contents

• Faculty and Staff News
• STEM Feature
• Student News
• Senior Design Teams
• Graduate Student News
• Outreach
• Alumni News
• By the Numbers
• Michigan Tech Foundry Fund

Development In Crosslinking System For Natural Rubber And Epoxidized Natural Rubber, Nuttida Srirachya

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research was divided into two parts. The first part was to investigate the possibility to use maleic anhydride (MA) as a crosslinking agent for epoxidized natural rubber (ENR). The second one was to investigate the possibility to prepare the thermoreversible crosslinking of natural rubber (NR) when using glycerol (Gly) or diethylene glycol (DGly) as a thermoreversible crosslinking agent. For the first part, it was found that both ENR25 and ENR50 can be crosslinked with MA. From FT-IR spectra, the emerge of two peaks at 1735 cm-1 and 1710 cm-1 indicated that the crosslinking was taken place by the ring …

Effect Of Chromium Content On Heat Treatment Behavior And Abrasive Wear Resistance Of Multi-Alloyed White Cast Iron, Jatupon Opapaiboon

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The effect of Cr content on heat treatment behavior and abrasive wear resistance of multi-alloyed white cast irons with basic composition was investigated. The cast irons with varying Cr content from 3-9% were prepared. The annealed specimens were hardened from 1323K and 1373K austenitizing and then, tempered at 673K to 873K with 50K intervals. The microstructure of each specimen consisted of primary austenite dendrite (γP) and (γ+MC) and (γ+M2C) eutectics in specimens with 3 and 5%Cr. By contrast, (γ+M7C3) eutectic appeared in specimens with 6%Cr and more. The matrix in as-cast state was mostly retained austenite but that in as-hardened …

การเตรียมคอร์เดียไรต์จากทัลก์และแอนดาลูไซต์โดยการสังเคราะห์ที่ช่วยด้วยการกระตุ้นเชิงกล, ชัชรินทร์ ไวโรจนกิจ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้ มุ่งเน้นศึกษาการสังเคราะห์คอร์เดียไรต์ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความสำคัญในอุตสาหกรรมเซรามิก เนื่องจากมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันและมีความแข็งแรงที่ดี งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ที่จะศึกษาอิทธิพลของการกระตุ้นเชิงกลที่ส่งผลต่อการเกิดเฟสคอร์เดียไรต์โดยใช้แอน-ดาลูไซต์เป็นวัตถุดิบ ขั้นตอนการทดลองประกอบด้วยการเตรียมสารผสมในอัตราส่วนของวัตถุดิบตามปริมาณสารสัมพันธ์ของคอร์เดียไรต์ ได้แก่ ทัลก์ แอนดาลูไซต์ และซิลิกา บดสารผสมด้วยหม้อบดแพลเนตทารีโดยใช้อัตราส่วนโดยน้ำหนักระหว่างลูกบดต่อสารเท่ากับ 10 ต่อ 1 ความเร็วรอบ 300 และ 500 rpm เป็นเวลา 0 15 30 60 และ 90 นาที จากนั้นทำการสังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 1150-1350°C เวลายืนไฟ 2 ชั่วโมง จากการศึกษาพบว่า การนำการกระตุ้นเชิงกลมาร่วมใช้ในการสังเคราะห์สามารถลดอุณหภูมิการปรากฏตัวของคอร์เดียไรต์ในองค์ประกอบเฟสของผงที่สังเคราะห์ได้ ในงานวิจัยนี้เฟสคอร์เดียไรต์เริ่มปรากฏที่อุณหภูมิ 1150°C ในผงที่สังเคราะห์จากสารที่ผ่านการบดด้วยความเร็วรอบ 300 rpm เป็นเวลา 30 นาที ในขณะที่ ณ อุณหภูมิสังเคราะห์เดียวกัน ไม่พบคอร์เดียไรต์ในผงที่เตรียมจากสารที่ไม่ผ่านการบด ความเข้มพีคหลักของคอร์เดียไรต์มีแนวโน้มสูงขึ้นเมื่อเพิ่มความเร็วรอบและเวลาที่ใช้บด โดยสารที่ผ่านการบดด้วยความเร็วรอบ 500 rpm เป็นเวลา90 นาที มีความเข้มพีคสูงสุด เนื่องจากการบดส่งผลให้ความเป็นผลึกของสารผสมลดลงและเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะของระบบจากสารผสมที่ไม่ผ่านการบดจาก 0.25 m2/g เป็น 6.48 m2/g เมื่อผ่านการบดด้วยความเร็วรอบ 500 rpm 90 นาที แต่อย่างไรก็ตาม พบว่าการใช้อัตราส่วนโดยน้ำหนักระหว่างลูกบดต่อสารเท่ากับ 10:1 ปรากฎเฟสเซอร์คอนจากการปนเปื้อนระหว่างกระบวนการบดในผงที่สังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 1250°C และ 1350°C และทำให้ความเข้มพีคคอร์เดียไรต์ที่อุณหภูมิสูงลดต่ำลง นอกจากนี้ จากการตรวจสอบสมบัติผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการขึ้นรูปสารผสมที่ผ่านกระบวนการบดในสภาวะต่างๆ และเผาที่อุณหภูมิ 1350°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง พบว่า ความแข็งแรงดัดของชิ้นงานมีค่าสูงขึ้นเมื่อความเร็วรอบบดและเวลาบดเพิ่มขึ้น โดยมีค่าสูงสุดเท่ากับ 13.07 MPa และจากการศึกษาอิทธิพลการใช้สารตัวเติมโซเดียมบอเรตแอนไฮดรัส ในงานวิจัยนี้พบว่าการเติมสารตัวเติมไม่ส่งผลช่วยให้เฟสคอร์เดียไรต์ปรากฏขึ้นในระบบที่อุณหภูมิต่ำลง

ผลของเถ้าถ่านหินบิทูมินัสต่อสมบัติของเนื้อเซรามิกดินเผา, ญาณวุฒิ วงศ์หอม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เถ้าหนักและเถ้าลอยจากถ่านหินบิทูมินัสเป็นของเสียซึ่งเกิดจากกระบวนการเผาถ่านหินในโรงไฟฟ้าถ่านหินเพื่อใช้ในการผลิตกระไฟฟ้า เถ้าทั้งสองชนิดมีความเป็นไปได้ที่จะถูกนำมาใช้งานใหม่ในโรงงานเซรามิกเครื่องปั้นดินเผาเพื่อแทนที่ทรายและหินผุซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมทางด้านนี้ เนื่องจากมีองค์ประกอบทางเคมีหลัก คือ ซิลิกา อะลูมินา เหมือนกัน งานวิจัยนี้ได้ทดลองใช้เถ้าถ่านหินทั้ง 2 ชนิดแทนที่วัสดุผสมดั้งเดิมในกลุ่มผลิตภัณฑ์เซรามิกทั้ง 5 กลุ่มได้แก่ กลุ่มอุตสาหกรรมเครื่องปั้นดินเผาโอ่งมังกรจังหวัดราชบุรี กลุ่มเครื่องปั้นดินเผาจังหวัดจันทบุรี กลุ่มอิฐดินเผาก่อสร้างจังหวัดอ่างทอง กลุ่มอิฐดินเผาก่อสร้างจังหวัดชลบุรีและกลุ่มกระเบื้องเซรามิกจังหวัดสระบุรี สัดส่วนของเถ้าหนักและเถ้าลอยจะอยู่ระหว่าง 10-40 wt% ผสมร่วมกันดินแต่ละท้องถิ่นของแต่ละอุตสาหกรรม ยกเว้นกระเบื้องสระบุรีที่จะใช้ดินจากจังหวัดปราจีนบุรีแทนกับเถ้าเข้าด้วยกัน จากนั้นขึ้นรูปเป็นเม็ดกลม แท่งกลม และกระเบื้อง เผาที่อุณหภูมิ 800-1200 oC ขึ้นกับสูตรของแต่ละอุตสาหกรรม ชิ้นงานจะถูกนำมาเทียบสมบัติกับชิ้นงานสูตรอ้างอิงที่ใช้สูตรเดียวกับกลุ่มอุตสาหกรรม ผลการทดลองพบว่า ชิ้นงานที่มีการผสมเถ้าหนักและเถ้าลอยจะมีสมบัติหลายอย่าง อาทิ ค่าการดูดซึมน้ำ ความแข็งแรง และสีใกล้เคียงกับชิ้นงานอ้างอิง อย่างไรก็ตามสัดส่วนของเถ้าไม่ควรสูงกว่า 20 wt% เนื่องจากความเหนียวของเนื้อดินปั้นจะลดลงจนไม่สามารถขึ้นรูปด้วยการอัดรีดได้

การเตรียมเส้นใยแพลทินัม-ไฮดรอกซีอะพาไทต์สำหรับการใช้งานในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล, ฐิตาภา ตนะวรรณสมบัติ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้เตรียมเส้นใยนาโนแพลทินัม (Pt) เส้นใยไฮดรอกซีอะพาไทต์ (HA) และเส้นใยแพลทินัม-ไฮดรอกซีอะพาไทต์ (Pt-HA) ด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง สำหรับใช้งานเป็นวัสดุแอโนดในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล จากผลการทดลองพบว่าสภาวะที่เหมาะสมต่อการเตรียมเส้นใยสรุปได้ดังนี้ (i) เส้นใยนาโน Pt/PVP: สารละลายตั้งต้นที่ประกอบด้วย H2PtCl6·6H2O 38 mg/mL และ PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 38 mg/mL ในตัวทำละลายผสมระหว่างน้ำและเอทานอลที่อัตราส่วนโดยปริมาตรที่ 0.25 อัตราการฉีดสาร 0.3 mL/h ความต่างศักย์ 4.5 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 6 cm (ii) เส้นใย HA/PVP: สารแขวนลอยตั้งต้นที่ประกอบด้วยผง HAP 200 mg/mL และ PVP (MW = 3.6x105 g/mol) 80 mg/mL ในเอทานอล โดยใช้อัตราการฉีดสาร 3.0 mL/h ที่ความต่างศักย์ 12 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 10 cm และ (iii) เส้นใย Pt-HA/PVP: สารแขวนลอยตั้งต้นที่ประกอบด้วยผง HAP 150 mg/mL และ PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 80 mg/mL ในเอทานอล โดยใช้อัตราส่วน Pt:HA ของสารตั้งต้นที่ 1:20 โดยน้ำหนัก อัตราการฉีดสาร 1.0 mL/h ความต่างศักย์ 6 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 10 cm โดยเส้นใยทั้งสามชนิดจะผ่านการเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 500°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ผลการทดสอบเอทานอลออกซิเดชันแอกทิวิตีพบว่าเส้นใย Pt-HA และ HAP …

การเตรียมเม็ดนำส่งยาปฏิชีวนะฐานไฮดรอกซีอะพาไทต์สำหรับการรักษากระดูกติดเชื้อแบบเฉพาะจุดด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอล, นันทิวัตถ์ ผิวแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการเปลี่ยนเฟสเม็ดทรงกลมที่มีแคลเซียมซัลเฟตไดไฮเดรตเป็นองค์ประกอบหลักซึ่งขึ้นรูปด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 mm ให้เป็นไฮดรอกซีอะพาไทต์ โดยแช่ในสารละลายไดโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟตความเข้มข้น 1.5 M ภายใต้กระบวนการไฮโดรเทอร์มอล จากผลการทดลองพบว่าที่อุณหภูมิ 180 °C เวลา 8 ชั่วโมง เป็นภาวะที่แคลเซียมซัลเฟตไดไฮเดรตเปลี่ยนเฟสไปเป็นไฮดรอกซีอะพาไทต์ได้อย่างสมบูรณ์และยังสามารถคงรูปทรงที่ได้จากการขึ้นรูปด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติไว้ได้โดยไม่เกิดความเสียหาย ซึ่งเวลาที่ใช้ในการสังเคราะห์ด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลเร็วกว่าการสังเคราะห์ด้วยกระบวนการ Conventional ถึง 3 เท่าและยังพบรูพรุนที่เกิดจากการสานตัวของผลึกรูปเข็มภายในโครงสร้างจุลภาคของเม็ดชิ้นงาน เมื่อนำเม็ดชิ้นงานแช่ลงในเจนตามัยซินซัลเฟตซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะประเภทหนึ่ง เพื่อผนึกยาเข้าไปในเม็ดชิ้นงานและนำไปทดสอบเพื่อหาปริมาณยาทั้งหมดที่ถูกผนึกและปริมาณยาที่ถูกปลดปล่อยออกมาในแต่ละวันจากเม็ดไฮดรอกซีอะพาไทต์ที่เตรียมขึ้นจากกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลเปรียบเทียบกับเม็ดไฮดรอกซีอะพาไทต์ที่เตรียมขึ้นจากกระบวนการ Conventional โดยพบปริมาณยาเจนต้ามัยซินซัลเฟต 58.53 mg ต่อน้ำหนักเม็ดไฮดรอกซีอะพาไทต์ 1 g จากกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลและ 78.32 mg ต่อน้ำหนักเม็ดไฮดรอกซีอะพาไทต์ 1 g จากกระบวนการ Conventional ตามลำดับและระยะเวลาที่เม็ดชิ้นงานทั้ง 2 ประเภทสามารถปลดปล่อยยาเจนตามัยซินซัลเฟตออกมาจนหมดอยู่ที่ 6 วัน

ผลของอุณหภูมิการทำละลายในกรรมวิธีทางความร้อนก่อนการเชื่อมและลวดเชื่อมเกรดอินโคเนล 625 และ 718 ต่อลักษณะของเฟสแกมมาไพร์มบริเวณรอยเชื่อมเลเซอร์ในโลหะผสมพิเศษเกรด Gtd-111, จุฑาเมตต์ จารุรัชตพันธ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยฉบับนี้มุ่งศึกษาถึงผลของการให้กรรมวิธีทางความร้อนก่อนและหลังการเชื่อมเลเซอร์ต่อโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิลเกรด GTD-111 โดยศึกษากรรมวิธีทางความร้อนก่อนการเชื่อมที่แตกต่างกัน 5 สภาวะประกอบด้วย 1.กระบวนการทำละลายที่ 1200 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง 2.กระบวนการบ่มแข็งโดยการทำละลายที่ 1160 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตามด้วยการบ่มแข็งที่ 1025 ºC เป็นเวลา 16 ชั่วโมง 3.กระบวนการบ่มแข็งโดยการทำละลายที่ 1140 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตามด้วยการบ่มแข็งที่ 1025 ºC เป็นเวลา 16 ชั่วโมง 4.กระบวนการบ่มแข็งโดยการทำละลายที่ 1120 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตามด้วยการบ่มแข็งที่ 1025 ºC เป็นเวลา 16 ชั่วโมง และ 5.ชิ้นงานตั้งต้นที่ไม่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนใดๆ จากนั้นนำชิ้นงานทั้งหมดไปผ่านการเชื่อมเลเซอร์ด้วยลวดเชื่อมที่แตกต่างกัน 2 ชนิดได้แก่ ลวดเชื่อมชนิด IN-625 และ IN-718 ตามด้วยการให้กรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อมด้วยการทำละลายที่ 1200 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง และการบ่มแข็งที่ 825 ºC เป็นเวลา 24 ชั่วโมงเหมือนกันในทุกชิ้นงาน จากผลการทดลองพบว่าไม่ปรากฏรอยแตกอันเป็นผลมาจากการเชื่อมเลเซอร์ในทุกชิ้นงาน โดยการให้กรรมวิธีทางความร้อนก่อนการเชื่อมด้วยการทำละลายที่อุณหภูมิสูงส่งผลให้อนุภาคแกมมาไพร์มสามารถละลายกลับลงไปในเนื้อพื้นได้ดี ทำให้ได้ชิ้นงานที่มีโครงสร้างจุลภาคแกมมาไพร์มขนาดเล็กละเอียดกว่าชิ้นงานที่ผ่านการให้กรรมวิธีทางความร้อนด้วยการทำละลายที่อุณหภูมิต่ำ อีกทั้งยังไม่พบความแตกต่างในด้านโครงสร้างจุลภาคจากการเชื่อมชิ้นงานด้วยลวดเชื่อมทั้งสองชนิด นอกจากนี้การให้กรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อมยังส่งผลให้โครงสร้างจุลภาคในทุกชิ้นงานมีลักษณะใกล้เคียงกันคือมีอนุภาคแกมมาไพร์มขนาดเล็กสม่ำเสมอและมีความแข็งใกล้เคียงกันทุกชิ้นงาน โดยไม่ปรากฏผลที่ชัดเจนของกรรมวิธีทางความร้อนก่อนการเชื่อมในชิ้นงานหลังการให้กรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อม

ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟร์ไรต์ที่มีโครเมียมร้อยละ 29 และนิกเกิลร้อยละ 8 โดยน้ำหนักที่อุณหภูมิ 800, 900, 1000, 1100 และ 1200 องศาเซลเซียส, ชัยยุทธ อรัญชัยยะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาพฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟร์ไรต์หล่อ 29Cr-8Ni ที่อุณหภูมิ 800, 900, 1000, 1100 และ 1200 องศาเซลเซียส ในอากาศที่อัตราการไหล 40 มิลลิลิตรต่อนาที ด้วยเทคนิค Thermal Gravimetric Analysis (TGA) เวลา 35 ชั่วโมง ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (k) ของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟร์ไรต์หล่อ 29Cr-8Ni ที่อุณหภูมิ 800, 900, 1000, 1100 และ 1200 องศาเซลเซียส คือ 1.115x10-4, 1.648x10-4, 7.577x10-5, 9.968x10-5 และ 1.957x10-4 g×cm-2×s-1 ตามลำดับ มีลำดับอัตราเร็วปฏิกิริยาออกซิเดชัน (n) เป็น 0.9513, 0.3093, 0.6153, 0.5507 และ 0.4284 ซึ่งมีกลไกการเกิดออกซิเดชันแบบเชิงเส้น คิวบิก พาราโบลิก พาราโบลิก และ คิวบิก ตามลำดับ พบออกไซด์ของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟร์ไรต์ 29Cr-8Ni หลังจากการทำออกซิเดชันประกอบด้วยออกไซด์ชนิด Cr2O3, Fe2O3, NiCr2O4 และ Cr2FeO4 พฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันถูกนำมาเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทไนต์หล่อ 26Cr-16Ni และ AISI 309

การพัฒนาโลหะดามกระดูกต้นแขนส่วนปลายเพื่อยึดตรึงกระดูกแตกด้วยวิธีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ, ธัณย์สิตา ธำรงปิยะธันย์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การใช้โลหะดามกระดูกเพื่อยึดตรึงกระดูกต้นแขนส่วนปลายที่แตกหักให้แก่ผู้ป่วยที่ประสบอุบัติเหตุ เป็นเป็นวิธีการรักษาหนึ่งที่ได้รับการยอมรับในทางการแพทย์ แต่ในปัจจุบันยังพบปัญหาในหลายด้าน เช่น ขนาดของโลหะดามกระดูกที่ไม่พอดีกับสรีระกระดูกของผู้ป่วย งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อทำการพัฒนาโลหะดามกระดูกต้นแขนส่วนปลายที่ออกแบบเฉพาะบุคคลและผลิตด้วยการพิมพ์โลหะ 3 มิติ โดยได้ทำการศึกษาและทดสอบความแข็งแกร่งของโลหะดามกระดูกใน 4 รูปแบบ ด้วยวิธีทางไฟไนต์เอลิเมนต์และยืนยันผลด้วยการทดสอบทางชีวกลศาสตร์ ผลการศึกษาทางโลหวิทยาพบว่า โลหะดามกระดูกที่ผลิตด้วยวิธีการเพิ่มเนื้อวัสดุแบบเลเซอร์พลังงานสูงและกระบวนการทางความร้อน มีโครงสร้างจุลภาคเป็นเฟสอัลฟาและเฟสเบต้า ผลการทดสอบไฟไนต์เอลิเมนต์พบว่า โลหะดามกระดูกแบบคู่มีความแข็งแกร่งตามแนวแกนมากกว่าโลหะดามกระดูกแบบเดี่ยว และโลหะดามกระดูกที่มีการพัฒนาขึ้นใหม่มีความแข็งแกร่งมากกว่าโลหะดามกระดูกแบบมาตรฐานที่มีลักษณะคล้ายกับแบบเชิงการค้า เนื่องจากการออกแบบเฉพาะบุคคลที่ถูกพัฒนาขึ้นใน 3 ประเด็นคือ การมีรูสกรูเฉพาะในตำแหน่งที่จำเป็น การเพิ่มพื้นที่โอบล้อมบริเวณด้านข้าง และการใช้สกรูที่ยึดระหว่างด้าน lateral และ medial ผลการทดสอบทางชีวกลศาสตร์ให้ผลที่สอดคล้องกับผลการศึกษาทางไฟไนต์เอลิเมนต์ ทำให้ยืนยันได้ว่า โลหะดามกระดูกต้นแขนส่วนปลายแบบเฉพาะบุคคลที่พัฒนาขึ้นใหม่และใช้วิธีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุสามารถเป็นทางเลือกในการรักษาภาวะกระดูกแตกหักให้กับผู้ป่วยได้

ประสิทธิภาพการยับยั้งการกัดกร่อนของสารโมโนเอทาโนลามีนสำหรับเหล็กกล้าในสารละลายกรดโพรไพโอนิก, ปฐมพร ลักขณาศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาผลการยับยั้งการกัดกร่อนของสารโมโนเอทาโนลามีนสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน A283 ในสารละลายกรดโพรไพโอนิก 5% โดยปริมาตร ที่อุณหภูมิจุดเดือด ในสภาวะจุ่มอยู่ในสารละลายทั้งชิ้น จุ่มอยู่ในสารละลายและไอสารละลายอย่างละครึ่งหนึ่ง และในสภาวะไอสารละลาย ที่ความเข้มข้นของสารละลายโมโนเอทาโนลามีน 30-90% โดยน้ำหนัก และทดสอบในสารละลายกรดโพรไพโอนิกที่มีสารยับยั้งการกัดกร่อน B (มีส่วนผสมของโมโนเอทาโนลามีน 30-60% โดยน้ำหนัก) และในสารละลายกรดโพรไพโอนิกที่มีสารยับยั้งการกัดกร่อน A (มีส่วนผสมของโมโนเอทาโนลามีน 60-100% โดยน้ำหนัก) ในอัตราส่วน 100:1 และ 100:5 โดยปริมาตร การวัดอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าทำโดยการชั่งน้ำหนักเพื่อคำนวณอัตราการกัดกร่อน ศึกษาโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าที่ถูกการกัดกร่อนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) และวิเคราะห์ออกไซด์ของเหล็กกล้าที่ถูกการกัดกร่อนด้วย X-ray diffraction (XRD) พบว่าอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอน A283 ในสภาวะจุ่มอยู่ในสารละลายทั้งชิ้นมีอัตราการกัดกร่อนมากที่สุด รองลงมา คือ สภาวะจุ่มอยู่ในสารละลายและไอสารละลายอย่างละครึ่งหนึ่ง และในสภาวะไอสารละลายมีอัตราการกัดกร่อนน้อยที่สุด สาเหตุที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนรุนแรงเกิดจาก Fe3C อยู่บนพื้นผิวชิ้นงาน และบริเวณเฟร์ไรต์ถูกกัดกร่อนมากกว่าบริเวณเพอร์ไลต์ เมื่อเติมสารละลายโมโนเอทาโนลามีนลงไปพบว่าอัตราการกัดกร่อนทั้ง 3 สภาวะมีค่าลดลง เนื่องจากมีชั้นออกไซด์ของ FeO(OH), Fe3O4 และ Fe2O3 อยู่บนพื้นผิวชิ้นงาน แสดงว่าสารโมโนเอทาโนลามีนสามารถยับยั้งการกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอน A283 ในสารละลายกรดโพรไพโอนิก

การศึกษาชั้นแอลฟาเคสและโครงสร้างเฉพาะบริเวณในโลหะผสมไทเทเนียม Ti-6al-4v ที่ผ่านการขึ้นรูปด้วยกระบวนการหล่อแบบขี้ผึ้งหายและเทคนิคการพิมพ์สามมิติ, ธนชัย บุญชูดวง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โลหะไทเทเนียมผสม ถูกนำมาวิจัยพัฒนาการใช้งานในทางการแพทย์และทันตกรรมอย่างแพร่หลาย โดยนิยมใช้กระบวนการหล่อแบบขี้ผึ้งหายในการขึ้นรูปเนื่องจากสามารถออกแบบได้ง่ายและได้ชิ้นงานใกล้เคียงกับที่ออกแบบไว้ แต่การผลิตชิ้นงานด้วยกระบวนการนี้มักมีโครงสร้างแบบหนึ่งที่เรียกว่า ชั้นของแอลฟาเคส ซึ่งมีความแข็งสูงและมีความเปราะ ไม่เหมาะกับการนำไปใช้งาน งานวิจัยนี้ได้อาศัยเทคนิคการดูดกลืนของรังสีเอกซ์และเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เพิ่มจากเทคนิคทั่วไปในการตรวจสอบชั้นของแอลฟาเคส ผลการศึกษาพบว่า จุดเริ่มต้นชั้นของแอลฟาเคสเกิดเมื่อโลหะไทเทเนียมหลอมเหลวสัมผัสกับแบบหล่อแล้วเกิดสารประกอบซับออกไซด์ที่ไม่เสถียร ซึ่งเกิดจากการที่ออกซิเจนละลายเข้าไปในโลหะไทเทเนียมเป็นจำนวนมากเกินสมดุล หลังจากเย็นตัว สารประกอบซับออกไซด์จะเปลี่ยนเป็นไทเทเนียมเฟสแอลฟาที่มีออกซิเจนละลายอยู่ โดยความหนาของชั้นแอลฟาเคสจะขึ้นอยู่กับความหนาของชิ้นงาน สารประกอบที่ทำปฏิกิริยา รวมถึงค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของออกซิเจนในแต่ละเฟสของไทเทเนียมที่ประกอบอยู่ในโครงสร้าง ผลการตรวจสอบพบว่าออกซิเจนจะไปละลายอยู่ในตำแหน่ง interstitial site ของโครงสร้างผลึกแบบ HCP ในส่วนของชิ้นงานไทเทเนียมผสมที่ผ่านการขึ้นรูปแบบพิมพ์สามมิติไม่พบโครงสร้างชั้นของแอลฟาเคส แต่จะพบลักษณะการบิดเบี้ยวของโครงสร้างที่ทำให้ความแข็งสูงกว่าปกติ

การศึกษาสมบัติการหน่วงแรงสั่นสะเทือนด้วยวัสดุเพื่อใช้ในฐานวางชิ้นงานสำหรับกระบวนการขัดสีความเที่ยงตรงสูง, ศิรวิทย์ ดวงทวี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แรงสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการขัดสีความเที่ยงตรงสูงเป็นตัวแปรหนึ่งที่ส่งผลให้คุณภาพผิวของชิ้นงานเซรามิคชนิด AlTiC ที่ถูกขัดสีลดลง โดยที่การควบคุมแรงสั่นสะเทือนนั้นอาจหมายถึงการควบคุมคุณภาพผิวชิ้นงานเซรามิคชนิด AlTiC ที่จะได้จากกระบวนการขัดสีนั้นๆ สำหรับงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาสมบัติการหน่วงแรงสั่นสะเทือนของวัสดุที่ใช้ทำฐานวางชิ้นงานในกระบวนการดังกล่าว ซึ่งจะช่วยให้มีการลดลงหรือยับยั้งแรงสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการ ในงานวิจัยนี้ได้มีการเลือกใช้วัสดุโลหะที่มีใช้อย่างแพร่หลายในทางวิศวกรรมและสามารถนำมาใช้เพื่อทำฐานวางชิ้นงานได้ ได้แก่ อะลูมิเนียม ทองแดงอัลลอยด์ และ เหล็กกล้าไร้สนิม โดยที่ทำการทดสอบเพื่อวัดค่า damping ratio ซึ่งเป็นค่าที่ใช้บอกถึงสมบัติการหน่วงแรงสั่นสะเทือน นอกจากนี้ยังได้เลือกวัสดุพอลิเมอร์(Polymer) ทางการค้ามาใช้ร่วมกับวัสดุโลหะ(เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304) ในรูปแบบของวัสดุผสมโดยคาดว่าจะได้ผลของค่า damping ratio ที่สูงมากขึ้น หรือมีการหน่วงแรงสั่นสะเทือนที่ดีขึ้น สำหรับวัสดุพอลิเมอร์ที่ใช้ในงานวิจัย ได้แก่ ซิลิโคน(silicone rubber), เทอร์โมเซตโพลียูรีเทน(thermosetting polyurethane), เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน(thermoplastic polyurethane, TPU) และ ไนลอนโพลีเอไมด์12(Nylon 12) ที่ความแข็งต่างกัน 2 ชนิด ในการทดลองเพื่อหาค่า damping ratio จะใช้ชิ้นงานที่มีขนาด 6 มิลลิเมตร x 20 มิลลิเมตร x 120 มิลลิเมตร ทำการให้แรงกระทำต่อชิ้นงานและตรวจวัดในช่วงของค่าความถี่ตอบสนองของชิ้นงานนั้นๆ แล้วจึงนำค่าแรงสั่นสะเทือนที่ได้มาคำนวณหาค่า damping ratio ต่อไป ซึ่งผลที่ได้จากการวิจัยพบว่าวัสดุโลหะที่ได้ค่า damping ratio สูงที่สุด คือ เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304 มีค่าเท่ากับ 0.0398 และ วัสดุผสมพอลิเมอร์ชนิด TPU มีค่า damping ratio สูงที่สุดที่ 0.0802 และยังสูงที่สุดจากวัสดุทั้งหมดที่นำมาทดลอง และเมื่อนำไปใช้ในฐานวางชิ้นงานจริงยังพบว่าฐานวางชิ้นงานที่เสริมด้วยพอลิเมอร์ชนิด TPU ให้ผลค่าเฉลี่ยความหยาบผิวที่ต่ำที่สุดหรือมีคุณภาพผิวชิ้นงานที่ดีที่สุด โดยมีค่า 1.28 นาโนเมตร และมีค่าเฉลี่ยกำลังสองของความหยาบผิว เท่ากับ 1.59 นาโนเมตร

ผลของการเติมเรเนียมและโคบอลต์ในโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิลเกรด Mga 1400 ที่เตรียมด้วยวิธีการหลอมด้วยอาร์กต่อโครงสร้างจุลภาคและความเสถียรของเฟส, อาภาพร นรารักษ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษาผลของการเติมธาตุเรเนียมและโคบอลต์ต่อโครงสร้างจุลภาค และความเสถียรของเฟสแกมมาไพรม์ของโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิล เกรด MGA 1400 ชิ้นงานที่ถูกหลอมละลายแบบอาร์กสุญญากาศซึ่งมีปริมาณของธาตุเรเนียมและโคบอลต์แตกต่างกัน ซึ่งภายหลังจากการทำกรรมวิธีทางความร้อนแล้ว พบว่าขนาดของอนุภาคแกมมาไพรม์มีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอเพิ่มมากขึ้น เมื่อปริมาณเรเนียมเพิ่มขึ้นและมีการทดสอบชิ้นงานโดยการให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 500 ชั่วโมง เพื่อศึกษาความเสถียรของโครงสร้าง พบว่าการเพิ่มปริมาณเรเนียม ทำให้อัตราการโตของอนุภาคแกมมาไพรม์ช้าลง นอกจากนี้รูปร่างของอนุภาคแกมมาไพรม์มีความเป็นลูกบาศก์มากขึ้น อย่างไรก็ตามการเติมปริมาณเรเนียมมากกว่า 1.21 %โดยน้ำหนัก กระตุ้นให้เกิดการก่อตัวของเฟสทอพอลอจิคอลลีโครส์แพค (Topologically Close-Packed) ภายหลังจากให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 100 ชั่วโมงเป็นต้นไป สรุปได้ว่าการเพิ่มปริมาณเรเนียมสามารถลดอัตราการโตของอนุภาคแกมมาไพรม์ และการเติมธาตุโคบอลต์มีประโยชน์ในการขัดขวางหรือชะลอการตกตะกอนของเฟสทอพอลอจิคอลลีโครส์แพคที่อุณหภูมิสูงได้

Corrosion Performance Of Zirconium-Based Passivations On Electroplated Zinc Nickel, Madison Morgan Reed

Masters Theses

“Performance requirements for Department of Defense (DoD) electrical components include corrosion and electrical contact resistance. Historically, electroplated cadmium with a chromate conversion coating (CrCC) has been used to meet corrosion and contact resistance standards. However, replacements are needed for these materials because they are toxic and carcinogenic. Electroplated γ-ZnNi has been identified as an acceptable alternative to Cd. This study evaluated commercially available Zr-based thin films and sealers as passivations for potential replacement of CrCCs. Ten different passivations were tested and compared with bare γ-ZnNi. X-Bond and Zircobond passivations were found to provide some improvement to the bare ZnNi corrosion …

Designed Extrudate For Ceramic Additive Manufacturing, Devin Mcmillen

Masters Theses

"The objective of this thesis work was to design ceramic paste systems that assist in achieving a high theoretical density ( > 95%) after deposition by a novel additive manufacturing process, i.e. Ceramic On-Demand Extrusion (CODE). The work is encompassed in five main sections: Sections 1 and 2 provide an introduction and literature review of relevant topics for the following sections of experimentation. Section 3 provides an analysis of a reaction chemistry to identify three discrete materials that could be combined via CODE and result in zirconium diboride (ZrB₂) post-sintering. Section 4 describes the development of a high solids …

Facile Synthesis Of Nanostructured Metal Borides And Composites For Applications In Sustainable Energy, Maalavan Arivu

Masters Theses

"Electrocatalytic water splitting is a promising solution for sustainable energy generation since one of the half reactions lead to the formation of H₂ which is a clean fuel. The other half of the reaction leading to O₂ evolution is an energy intensive process necessitating the need for an electrocatalyst to break the activation barrier for the commencement of the reaction. In this work we will focus on expanding the family of non-oxidic OER electro-catalysts, especially borides, whereby, apart from facilitating delocalization of electron cloud on the catalytically active transition metal site, low anion electronegativity and increased covalency in …

Grain Refinement Of High Alloy Stainless Steels In Sand And Directionally Solidified Castings, Dustin Alan Arvola

Masters Theses

"The goal of this research project is to develop an industrially viable melting process that will control the crystallization macrostructure of austenitic grades of cast steels. Titanium nitride (TiN) has proven to be an effective grain refiner of austenite. Theoretical simulation and experimental application has led to the development of a repeatable grain refining melt process for austenitic stainless steel alloys.

Grain refinement of the as-cast structure of Cr-Ni stainless steel alloys solidified with primary FCC, BCC and dual FCC/BCC phases was studied experimentally. Refinement was achieved in both cast ferritic and austenitic grades. Dual solidification of …

Research And Development Of Optically Transparent Join With Low Processing Temperatures, Eric Kevin Muskovin

Masters Theses

The purpose of this study was to investigate durable solar cell cover glass joins produced by diffusion bonding with deep eutectic solvents (DES) and to develop a novel process of joining optically transparent materials at low temperatures. A joined PV cell-glass specimen was characterized using Raman, μ-FTIR, SEM-EDS, and thin-film XRD. DESs were created with malonic acid (MAL) and choline chloride (ChCl) of varying composition factors (CF; CF=MAL/ChCl). Joining borosilicate glass coupons was attempted using DESs with CF = 0.65 and 1 at temperatures between 100-150 °C for 20 hours. Joining the glass coupons failed at all temperatures and oxygen …

Effect Of Microstructural Features On Steel Machinability, Mark C. Emmendorfer

Masters Theses

Non-metallic inclusions can have a tremendous impact on the machinability of steel. Some oxide inclusions such as alumina, spinel, and other refractory abrasive oxide inclusions can have a detrimental effect on machinability. Modification of oxide inclusions by calcium treatment can promote the formation of low melting point oxides such as anorthite and gehlenite inclusions that can assist in chip formation and form a lubricating layer on the rake surface of the machine tool. MnS is known to be beneficial to improving the machinability of steel. They assist in chip formation by being heavily deformed in the primary shear zone. Sulfide …

Microstructural Development And Its Effect On Aqueous Corrosion Of A Borosilicate Glass Ceramic For Waste Vitrification, Nicholas Stephen Roberts

Masters Theses

"Waste loadings of reprocessed spent nuclear fuel vitrified into borosilicate glass can be increased by precipitating environmentally stable phases concentrated with waste components in a chemically stable glass matrix. The principal objective of this thesis was to characterize the development of crystalline powellite (CaMoO₄ and related phases) and oxyapatite (Ca₂LN₈Si₆O₂₆) in borosilicate glass-ceramics and to determine how the formation of those phases affected its chemical durability.

Borosilicate glasses provided by PNNL were re-melted and quenched at rates from over 300⁰C/s to ~0.05⁰C/s. Isothermal heat treatment experiments were conducted by quenching melts …

Modulated Photothermal Radiometry: Detector Sensitivity Study And Experimental Setup, Jessica Nicole Seals

Masters Theses

"This thesis outlines the development of a system used for determining the surface thermal diffusivity of both non-irradiated and irradiated materials. The motivation for this work is to establish a modulated photothermal radiometry (PTR) system on the campus of Missouri University of Science and Technology. One of the main efforts described in this thesis is the design and construction of the physical apparatus. Along the way, it was necessary to perform a detailed sensitivity analysis of the system to determine whether the expected signal emitted from the sample falls within the bounds of detectivity for the HgCdTe (MCT) detector used …