در این تحقیق تأثیر افزودن عنصر نیوبیم بر خواص خوردگی و زیست سازگاری آلیاژهای پایه آهنی شیشه ای و نانوساختار در محلول ringer’s (محلول شبیه سازی شده با بدن) در دمای ?c1±37 مورد بررسی قرار گرفته است. نوارهای انجماد سریع با ترکیب اسمی fe55-xcr18mo7b16c4nbx (4 و3 ,0=x) با استفاده از یکی از روش های متداول انجماد سریع معروف به چرخ مذاب تولید شدند. جهت بررسی مقاومت به خوردگی این آلیاژها از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و اسپکتروسکپی امپدانس شیمیایی استفاده شد. نتایج حاصل از آزمون نشان داد که مقاومت به خوردگی نمونه ها با افزایش عنصر نیوبیم افزایش یافته و درمقایسه با آلیاژ l316 که آلیاژ مورد استفاده در بدن می باشد، نمونه های آمورف مقاومت به خوردگی بسیار بالاتری از خود نشان میدهند. همچنین خواص الکتروشیمیایی آلیاژهای آمورف در کل قابل مقایسه با آلیاژ ti-6al-4v میباشد. نتایج همچنین نشان داد که دانسیته جریان پسیو و خوردگی آلیاژهای آمورف نسبت به آلیاژهای کریستاله کمتر بوده و در نتیجه از مقاومت به خوردگی مطلوب تری نسبت به آلیاژهای کریستاله برخوردار هستند. نتایج آزمون icp که به منظور بررسی خواص زیست سازگاری نمونه ها صورت پذیرفت، تاییدی بر نتایج بدست آمده از آزمون های خوردگی بود. به این ترتیب که نمونه ی آمورف با 4% اتمی عنصر نیوبیم کمترین میزان یون آزاد شده در محلول و در نتیجه بیشترین مقاومت به خوردگی را در بین سایر نمونه ها داشت. همچنین به منظور بررسی سطح و ساختار، نمونه ها توسط میکروسکوپ های نوری و روبشی و نیز آنالیز اشعه x مورد مطالعات تکمیلی قرار گرفتند.

ماشینکاری ترکیب بین فلزی -tial? با روشهای سنتی بسیار مشکل است. در این مورد، می توان از روشهای غیرسنتی مانند ماشینکاری تخلیه الکتریکی (edm) استفاده نمود. یکی از روشهای بهبود مشخصه های خروجی فرآیند edm، روش افزودن پودر رسانا و یا نیمه رسانا به سیال دی الکتریک و انجام ماشینکاری تخلیه الکتریکی می باشد که به اختصار pmedm نامیده شده است. نتایج نشان می دهد در هنگام استفاده از الکترودهای آلومینیومی، نرخ سایش ابزار به طور متوسط 4.4 برابر بیشتر از نرخ سایش ابزارهای مسی و 8 برابر بیشتر از نرخ سایش ابزارهای گرافیتی است. در هنگام استفاده از الکترودهای گرافیتی، نرخ براده برداری از tial به طور متوسط 5.9 برابر بیشتر از نرخ براده برداری با ابزارهای مسی و 11 برابر بیشتر از ابزارهای آلومینیومی است. با توجه به نتایج eds و xrd، درصد وزنی بیشتر عناصر آلومینیوم و اکسیژن در حالت ماشینکاری به کمک ابزار آلومینیومی منجر به شکل گیری ترکیبات اکسیدی بیشتر می گردد ولی در هنگام ماشینکاری به کمک ابزار گرافیتی، فازهای کاربیدی بیشتری بر روی سطح ماشینکاری شده به وجود می آید که این فازهای مختلف شیمیایی منجر به تغییرات میکروسختی در مقطع جانبی نمونه ماشینکاری شده می گردد. در فرآیند pmedm، پودر آلومینیوم بهترین توپوگرافی سطح، کمترین زبری و نرخ سایش ابزار را ایجاد می کند و بعد از آن به ترتیب پودرهای سیلیکون کارباید، گرافیت، کروم و آهن قرار دارند. شکل پالسهای ولتاژ مربوط به pmedm، کاملا متفاوت از شکل پالس ولتاژ مربوط به edm است. با افزودن ذرات پودر، به ازای هر تک پالس ورودی ولتاژ، چندین مسیر مختلف تخلیه الکتریکی ایجاد می شود و منجر به افزایش فرکانس جرقه زنی یا به عبارت دیگر توزیع انرژی حاصل از تخلیه الکتریکی می گردد. بر اساس نتایج eds و با توجه به نوع پودر استفاده شده در فرآیند pmedm حدود 5 تا 10 درصد از عناصر پودر به لایه سطحی نمونه ماشینکاری شده افزوده می گردد و منجر به تولید فازهای شیمیایی مختلف می گردد. مقاومت به خوردگی الکتروشیمیایی برای نمونه هایی که توسط پودرهای گرافیت و کروم ماشینکاری می شوند، به ترتیب حدود سه و دو برابر مقاومت به خوردگی نمونه ماشینکاری شده بدون استفاده از ذرات پودر است. ذرات پودر آلومینیوم با اندازه 2 میکرون به دلیل سبک تر بودن نسبت به ذرات پودر با اندازه 20 و 63 میکرون و توزیع راحت تر در فاصله بین الکترودها، انرژی حاصل از تخلیه الکتریکی را بیشتر توزیع می کنند و به همین دلیل نرخ براده برداری افزایش چشمگیرتری دارد. پودر آلومینیوم در شرایط آزمایش شده بهینه، منجر به افزایش 88% نرخ براده برداری، کاهش 45% زبری سطح و کاهش 67% نرخ سایش ابزار نسبت به حالت بدون پودر شده است. در تحلیل حرارتی، از سه هندسه نیم کروی، سهمیگون دایروی و انتگرالی برای تخمین پروفیل حفره ماشینکاری استفاده گردید. میانگین درصد خطای پیش بینی نرخ براده برداری نسبت به مقادیر تجربی ارائه شده توسط شرکت agie در شرایط ماشینکاری معین، برای روش انتگرالی برابر با 15.11%، برای روش سهمیگون دایروی برابر با 14.12% و برای روش نیم کره برابر با 70.56% می باشند. با توجه به نتایج تجربی و تحلیلی، عامل اصلی افزایش نرخ براده برداری در حالت pmedm به ازای شرایط بهینه پودر، توزیع انرژی تخلیه الکتریکی توسط ذرات پودر می باشد. افزایش فرکانس جرقه زنی به مفهوم افزایش تعداد تخلیه های الکتریکی بر روی سطح قطعه کار به ازای یک پالس ورودی ولتاژ می باشد و سرعت براده برداری را بهبود می بخشد.

در پژوهش حاضر، یک پوشش آلومیناید آهن feal با استفاده از روشی ترکیبی از غوطه وری داغ و آلیاژسازی لیزری روی فولاد 9cr1mo ایجاد شد. در ابتدا نمونه فولادی به مدت 90 ثانیه در آلومینیم مذاب با دمای °c 800 قرار گرفت تا پوششی غنی از آلومینیم با ترکیب al/fe2al5 و ضخامت حدود ?m 100 بر سطح فولاد ایجاد شود. در مرحله بعد سطح این نمونه با استفاده از لیزر پالسی nd-yag و انرژی پالس 4 تا 11 ژول ذوب شد تا پوشش اولیه به همراه مقداری از زیرلایه ذوب و مخلوط شود و ترکیبی با درصد آهن بالاتر به دست آید. در انرژی پالس 7 ژول ترکیب بین فلزی feal با ترکیب شیمیایی متوسط fe-25al-8cr و ضخامت بیشینه ?m250 به دست آمد. به منظور بررسی رفتار اکسیداسیون پوشش حاصل و مقایسه آن با فولاد زیرلایه، نمونه ها به شکل همدما و ناپیوسته در محیط های اکسیژن، o2+1%so2 و o2+0.25%so2 در دماهای 500، 600 و 700 درجه سانتی گراد به مدت 4 تا 100 ساعت مورد اکسیداسیون قرار گرفتند. برای ارزیابی طول عمر و مکانیزم های آسیب پوشش در دمای بالا، نمونه های پوشش داده شده به مدت 1000 ساعت در اتمسفر هوا و دماهای فوق الذکر آزمایش شدند. سینتیک واکنش های اکسیداسیون با رسم منحنی های افزایش وزن بر حسب زمان مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها و ارزیابی های متالورژیکی نمونه ها پس از عملیات سطحی و آزمایش های اکسیداسیون با بهره گیری از میکروسکوپی نوری و الکترونی، پراش پرتو ایکس و میکرو آنالیزور پروب الکترونی انجام شد. مطالعه سینتیک اکسیداسیون نشان دهنده نرخ اکسیداسیون کمتر آلومیناید آهن نسبت به فولاد کروم-مولی بود. افزودن گوگرد به محیط باعث افزایش نرخ اکسیداسیون در هر دو ماده مورد آزمایش شد و در مورد پوشش آلومیناید آهن اکسید سطحی از حالت فشرده با مورفولوژی کروی به حالت تیغه ای تبدیل شد که می تواند به تشکیل ترکیبات با محافظت کمتر تعبیر شود. در مورد فولاد کروم- مولی اکسید سطحی از یک لایه نازک و فشرده محافظ به پوسته ای دو لایه از اکسیدهای کروم و آهن با ضخامت حدود 5 میکرومتر تبدیل شد. اکسیداسیون بلند مدت پوشش در دمای 700 درجه سانتی گراد باعث نفوذ شدید اتم های آلومینیم به سمت زیرلایه و تشکیل تیغه های نیترید آلومینیم در فصل مشترک پوشش و زیرلایه گردید.

پره های راهنما از جنس آلیاژ تیتانیوم در حین کار در موتور هواپیما به دلیل فرسایش، ضخامت خود را از دست می دهند. برای افزایش مقاومت به فرسایش پره های راهنما، این قطعات پوشش دهی می شوند. در این تحقیق، با استفاده از روش رسوب گذاری شیمیایی از فاز بخار با بهره گیری از پلاسما (pacvd) بر روی آلیاژ تیتانیوم، لایه ای از tin پوشش داده می شود. این لایه نانوساختار موجب بهبود خواص سایشی، فرسایشی و چسبندگی می شود. پوشش های tin با استفاده از مخلوط گازی h2، n2، ar و ticl4 در دماهای لایه نشانی (470، 490 و c?510) و درصد چرخه های کاری (33، 40 و 50%) ایجاد شدند. میکروساختار، خواص مکانیکی و شیمیایی پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fe-sem)، پراش اشعه ایکس (xrd)، آزمون ریزسختی سنجی، آزمون فرسایش (رفتگی)، آزمون زبری سنجی و آزمون چسبندگی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش دمای رسوب گذاری از 470 به c?510، اندازه دانه های پوشش از حدود 11 به 48 نانومتر افزایش و در نتیجه زبری سطح نمونه ها افزایش می یابد. به دلیل کاهش پستی و بلندی و زبری سطحی و کاهش نقاط حساس به فرسایش، با کاهش دمای لایه نشانی، مقاومت به فرسایش پوشش تقریباً سه برابر می شود. با افزایش درصد چرخه کاری پوشش دهی از 33 به 50%، اندازه دانه های tin بزرگتر می شود. همچنین زبری سطحی افزایش و سختی کاهش می یابد و در نتیجه مقاومت فرسایشی قطعه تقریباً سه برابر می شود.

در این تحقیق، اثر فرآیند همزن اصطکاکی بر خواص سایشی دو نوع پوشش، یکی از جنس فولاد کروم دار و دیگری از جنس wc-12%co، بر روی فولاد 52100 مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام این پژوهش، ابتدا پوشش فولاد کروم دار به روش قوس-سیم و پوشش wc-12%co به روش پاشش حرارتی بر روی ورق های فولاد 52100 اعمال شد. سپس فرآیند همزن اصطکاکی با متغیرهای مختلف برای بدست آوردن نمونه های بدون عیب انجام شد. آزمون سختی و آزمون سایش به روش پین روی دیسک انجام شد. برای مشخه یابی ریزساختاری و تغییرات فازی از sem و xrd استفاده شد. این نتایج با آزمون های سختی و سایش بر روی نمونه های عملیات حرارتی-شد? فولاد 52100 مقایسه شد. نتایج نشان داد که انجام فرآیند همزن اصطکاکی بر روی هر دو پوشش باعث افزایش مقاومت به سایش می شود. این افزایش برای پوشش فولاد کروم دار حدود هفت برابر و برای پوشش کاربید تنگستن و کبالت حدود دو برابر بود. یکی از مهمترین دلایل این افزایش، تغییر ساختار فولاد فریتی-پرلیتی به ساختار مارتنزیتی با آستنیت باقیمانده است که سبب افزایش سختی و چقرمگی به صورت همزمان شده و این باعث افزایش مقاومت به سایش می شود. دلیل دیگر از بین رفتن یا کاهش تخلخل موجود در لای? پاشش شده در هر دو نوع پوشش بود. در پوشش با فولاد کروم دار ریزشدن دانه ها و ایجاد فازهای جدید کاربیدی، سیلیکونی و بین فلزی باعث افزایش سختی و چقرمگی شدند. در پوشش کاربید تنگستن، شکسته شدن ذرات wc و حرکت راحت تر و اختلاط آنها در زمین? فولادی باعث ایجاد ساختاری مرکب با مقاومت به سایش بالا گردید. مکانیزم های سایش در نمونه های پاشش شده با فولاد کروم دار، بیشتر مکانیزم های ورقه ورقه شدن، ترک میکرونی و برش میکرونی بود. بعد از انجام فرآیند همزن اصطکاکی مکانیزم غالب همان مکانیزم برش میکرونی بود. همین مکانیزم در نمونه های عملیات حرارتی شده با تردی بالا نیز دیده شد، اما خطوط برشی نمون? fsp شده به نسبت خطوط برشی نمونه های عملیات حرارتی شده کم عمق تر بودند که این به معنی کمتر بودن مقدار سایش است. مکانیزم های دیده شده در نمون? پاشش شده با کاربید تنگستن-کبالت هم شبیه به نمون? پاشش شده با فولاد کروم دار بود، ولی مکانیزم ورقه ورقه شدن در نمون? پاشش شده دیده نشد. دلیل آن را می توان نرم بودن فاز کبالت و تغییر شکل آن در ازای وارد شدن تنش از سوی پین در حین آزمون سایش دانست. مطالعات بر روی جریان مواد پوشش ها نیز نشان داد که فرآیند همزن اصطکاکی آثار مختلفی روی این پوشش ها دارد. در پوشش فولاد کروم دار این پوشش پیوستگی خود را در زیر شانه و پین حفظ کرد در صورتی که در پوشش wc-12%co، انجام فرآیند باعث شکسته شدن پوشش در زیر پین و اختلاط ذرات کاربید تنگستن در فولاد شد. جریان مواد در اثر عبور ابزار، نه تنها به شکل هندسی ابزار و متغیرهای فرآیند، بلکه به جنس و خواص پوشش نیز بستگی زیادی دارد.