امروزه فرآیند هیدروفرمینگ لوله به طور وسیعی در صنایع توسعه یافته است و برای تولید قطعات لوله ای با سطح مقطع های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در این فرآیند، لوله با استفاده از فشار داخلی و تغذیه محوری به طور همزمان به شکل حفره قالب در می آید. کاهش وزن و هزینه، یکپارچگی بهتر ساختار، افزایش استحکام و کاهش در تعداد مراحل تولید از مزایای اصلی این فرآیند می باشد. لوله های پله ای کاربرد فراوانی در بسیاری از صنایع، به ویژه صنایع خودروسازی دارند. یکی از روش های ساخت این لوله ها، هیدروفرمینگ است. توزیع ضخامت و هندسه لوله های پله ای از موضوعات مهم در رابطه با این لوله ها می باشد. از طرفی مسیر فشار موثرترین پارامتر در فرآیند هیدروفرمینگ لوله محسوب می شود. در صورت اعمال نامناسب مسیر بارگذاری، امکان بروز عیوبی از قبیل پارگی یا چروکیدگی لوله وجود دارد. در این تحقیق، اثر مسیر فشار بر توزیع ضخامت و هندسه محصول در فرآیند هیدروفرمینگ لوله های پله ای بررسی شده است. لوله پله ای مورد نظر در این پژوهش بدون درز، از جنس فولاد زنگ نزن کم کربن (ss316l) و دارای مقطع دایره ای بوده است. در این پایان نامه، یک مسیر فشار سه خطی مد نظر قرار گرفته است. در این راستا، به کمک شبیه سازی اجزای محدود، اثر هر یک از پارامترهای مسیر فشار بر هندسه و توزیع ضخامت محصولبررسی قرار گرفته است. این پارامترها شامل فشارهای اولیه و نهایی و تغذیه های محوری اولیه و نهایی می باشد. مشخص شده است که با افزایش فشارهای اولیه و نهایی و کاهش تغذیه محوری اولیه، میزان بالج لوله افزایش و میزان چروکیدگی و میانگین ضخامت لوله کاهش می یابد و توزیع ضخامت لوله یکنواخت تر می گردد. همچنین نشان داده شده است که اثر فشار نهایی نسبت به فشار اولیه بر هندسه و توزیع ضخامت لوله بیشتر است. با افزایش تغذیه محوری نهایی نیز، میزان بالج و چروکیدگی لوله افزایش می یابد. جواب های حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و درستی نتایج حاصل از روش اجزای محدود تأیید شده است. در این تحقیق، علاوه بر مسیر بارگذاری، اثر پارامترهای هندسی قالب و لوله، ضریب اصطکاک و خواص ماده نیز بر هندسه و توزیع ضخامت محصول به کمک شبیه سازی اجزای محدود، مورد بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است که با کاهش طول ناحیه انبساط، سطح تماس بین لوله و قالب افزایش می یابد اما با کاهش بیش از حد آن، نه تنها ممکن است دیواره لوله با دیواره قالب تماس نیابد بلکه احتمال تابیدگی و چروکیدگی لوله نیز وجود دارد. همچنین با کاهش عرض ناحیه انبساط، سطح تماس لوله و قالب افزایش می یابد. با افزایش شعاع گوشه قالب، پرشدگی حفره قالب و نازک شدگی ضخامت لوله افزایش می یابد. فاصله لبه لوله تا مرکز قالب و همچنین ضریب اصطکاک، در محدوده بررسی شده در این تحقیق، اثری بر هندسه و توزیع ضخامت لوله نداشته است. با افزایش توان کرنش سختی (n) و کاهش ضریب استحکام (k)، میزان بالج و نازک شدگی لوله افزایش و میزان چروکیدگی آن کاهش می یابد.

در این تحقیق چگونگی تأثیر مواد افزودنی کربنات کلسیم بر خواص مکانیکی و شرایط ابعادی محصول تولید شده به روش تزریق پلاستیک آزمایش و مطالعه شد. برای تهیه ترکیبات مختلف با درصدهای مشخصی از نانو ذرات، از روش ذوبی اکستروژن استفاده شد. پس از آماده سازی کامپوندهای مختلف از پلی پروپیلن- نانوذرات کربنات کلسیم، میزان سیالیت مواد اندازه گیری گردید. حضور نانو ذرات در زمینه پلیمری مذاب باعث افزایش میزان سیالیت شد. در مرحله بعد نمونه های استاندارد آزمون های کشش، خمش و ضربه با استفاده از یک دستگاه قالبگیری تزریقی و قالب های طراحی شده بر اساس استانداردهای astm قالبگیری شدند. خواص مکانیکی مورد آزمایش شامل، مقاومت کششی، ازدیاد طول در نقطه شکست، استحکام به ضربه و مقاومت خمشی بود. آزمون ابعادی بر روی قطعات تست کشش صورت پذیرفت و میزان انقباض برای هر کامپوند با درصدهای مختلفی از نانو ذرات در جهات مختلف بدست آمد. بطور کلی وجود نانو ذرات در فاز زمینه باعث کاهش میزان انقباض در مقایسه با حالت خالص مواد شد، ولی با افزایش درصد این ذرات در زمینه پلیمری، بدلیل افزایش میزان ساختار بلوری انقباض نیز افزایش یافت. افزودن نانو ذرات باعث افزایش قابل ملاحظه در استحکام به ضربه و ازدیاد طول در نقطه شکست شد و همچنین باعث افزایش استحکام خمشی گردید. در نانوکامپوزیت حاوی %15 نانو ذرات، میزان استحکام به ضربه %107 در مقایسه با حالت خالص افزایش یافت. تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نمونه های ضربه محتوی درصدهای مختلفی از نانو ذرات نشان داد که نانو ذرات از پراکندگی مناسبی در زمینه پلیمری برخورداند. در این تحقیق تغییرات فشار مذاب در درون قالب بر حسب زمان اندازه گیری شد و مقادیر سطح زیر منحنی نیرو-زمان و حداکثر فشار درون قالب در طی قالبگیری بعنوان شاخص های ارزیابی (متغیر پاسخ) در یکنواختی فرآیند قالبگیری در نظر گرفته شدند. نتایج حاصله از سنسور اندازه گیری فشار مذاب داخل قالب برای درصدهای مختلف از نانو ذرات نشان داد که میزان انتگرال منحنی نیرو-زمان کاهش و یکنواختی تولید با افزایش درصد ذرات افزایش می یابد.

در طی چند سال اخیر نیاز به سرعت و دقت بالاتر در تولید باعث شده است که فرایندهای نوین جوشکاری همچون جوشکاری با پرتو لیزر کاربرد وسیعتری در صنعت بیابند. سرعت بالا، کیفیت مناسب، عدم وجود تماس فیزیکی و قابلیت بالای اتوماسیون از مزایای جوشکاری با پرتو لیزر هستند. پارامترهای مختلفی در جوشکاری با پرتو لیزر وجود دارد که باید قبل از شروع جوشکاری تنظیم شوند. با توجه به تأثیر این پارامترها بر روی استحکام و کیفیت اتصال جوشی، هدف خود را در این پایان نامه مطالعه تأثیر پارامترهای سرعت حرکت قطعه کار، ولتاژ اعمالی به دستگاه جوشکاری لیزر و فرکانس پالسهای لیزر بر روی خواص مکانیکی اتصال جوشی تعریف نموده ایم. نمونه های مورد آزمایش، ورقهایی از جنس فولاد زنگ نزن aisi321 می باشند. در ابتدا جهت کاهش تعداد آزمایشهای لازم، طراحی آزمایشات با روش rsm انجام شده است و سپس با اعمال تغییر بر روی سه پارامتر فوق الذکر چندین عمل جوشکاری با استفاده از لیزر nd:yag بر روی نمونه های آماده شده انجام گرفته است. در نهایت خواص مکانیکی نمونه های جوشکاری شده بصورت عملی و با انجام آزمایشهای کشش و میکروسختی سنجی اندازه گیری شده است. سپس با استفاده از نتایج این آزمونها، مدلهایی تقریبی برای تخمین استحکام و کرنش شکست بر حسب پارامترهای ورودی ارائه شده است. ولتاژ لیزر و سرعت جوشکاری اثر مثبتی بر استحکام و کرنش شکست داشته اند اما فرکانس تقریباً بر هر دو، بی تأثیر بوده است. فلز جوش و ناحیه haz دچار افت سختی نسبت به فلز پایه شده اند که این افت در ناحیه haz بسیار بیشتر بوده است نتایج حاصل از این پایان نامه می تواند در بهینه سازی پارامترهای جوشکاری لیزری بکار برده شود.

امروزه در شکل دهی ورق های فلزی افزایش نیاز و تقاضا برای کشش عمیق قطعات و اجزاء سبک وزن با ضخامت بسیار کم و اشکال پیچیده دیده می شود، این در حالی است که آلیاژهای سبک فلزی مانند آلومینیوم و منیزیم که علیرغم سبک وزن بودن و استحکام بالا دارای قابلیت ضعیف شکل دهی هستند، مشکلاتی را در استفاده از فرآیند کشش عمیق در جهت شکل دهی این دسته از مواد بوجود می آورند. تحقیقات انجام یافته در این پایان نامه نشان می دهد که استفاده از مکانیزم ورقگیر ارتعاشی که باعث ایجاد حرکت رفت و برگشتی ورقگیر در حین فرآیند کشش عمیق می شود، می تواند در افزایش قابلیت شکل پذیری ورق آلومینیومی نوع 1050 مفید باشد. بوسیله این ورقگیر، در هر سیکل ابتدا نیروی ورقگیر با بلند شدن ورقگیر از روی ورق حذف می شود که اجازه ی سیلان راحت ماده به داخل حفره را می دهد. سپس با اعمال نیروی فنرها و پایین آمدن ورقگیر و اعمال دوباره نیروی ورقگیر، از سیلان بیش از حد ورق به داخل حفره ی قالب و چروکیدگی قطعه جلوگیری می کند. در این پایان نامه به بررسی تأثیر استفاده از مکانیزم ورقگیر ارتعاشی برروی قابلیت شکل پذیری ورق آلومینیومی به ضخامت یک میلی متر با کمک روش اجزاء محدود و با استفاده از کدabaqus پرداخته شده است. برای معتبر سازی نتایج حاصل از شبیه سازی المان محدود، آزمایشات تجربی فرآیند کشش عمیق، نیز صورت گرفته است. تحقیقات انجام شده در این راستا نشان می دهد که با استفاده از یک چنین سیستمی می توان عمق و حد نسبت کشش را افزایش داد، که نقش پارامترهایی چون دامنه نوسان و فرکانس نوسانی در نتایج حاصله انکار ناپذیر است. بررسی های انجام یافته، نشان دهنده تطابق خوب نتایج حاصل از شبیه سازی المان محدود فرآیند کشش عمیق و آزمایشات تجربی است.

برای اطمینان از عملکرد خطوط لوله دو روش عمده وجود دارد: بازرسی مخرب و بازرسی غیر مخرب. تست نشتی شاخه ای از تست های غیر مخرب است که مربوط به ورود یا خروج سیال از محیط پر فشار به محیط کم فشار می باشد. تست نشتی یک یا ترکیبی از روش های مکان یابی نشت ها، تعیین نرخ نشتی از سیستم و مانیتورینگ نشتی می باشد. یکی از مسائل مهم در خطوط انتقال نفت و گاز، نشت یابی است. از جمله تکنیک های تست غیر مخرب، استفاده از روش آکوستیک امیژن برای تست نشتی خطوط لوله می باشد. جت خروجی از سوراخ نشتی باعث ایجاد امواج آکوستیک شده و سبب ارتعاش لوله خواهد شد که منجر به تغییر مکان شعاعی آن می شود. در این پروژه به مدل سازی امواج ae ناشی از ارتعاشات حاصله از نشتی پرداخته شده است. جهت تحلیل دینامیک غیر خطی لوله از تئوری غیر خطی دانل (donnell) و برای برهم کنش سیال و لوله از تابع پتانسیل استفاده شده است. برای حل معادله جابجایی شعاعی لوله (معادله حرکت)، روش گالرکین به کار برده شده و سیستمی از معادلات غیر خطی با 6 درجه آزادی بدست آمده است. جهت حل معادلات، ابزار ode نرم افزار matlab بکار گرفته شده است. برای معتبر سازی نتایج حاصل از تئوری، آزمایشات تجربی تست نشتی آکوستیک امیژن نیز انجام گرفته است. جهت مقایسه نتایج حاصل از مدل تئوری و آزمایشات عملی، از امواج بدست آمده تابع تبدیل فوریه (fft) گرفته می شود. بررسی های انجام یافته در این زمینه نشان داد، فرکانس هایی که در آن ها امواج آکوستیک امیژن بیشترین مقدار انرژی را حمل می کنند، در هر دو حالت در محدوده مشابهی قرار می گیرند.

یکی از روش های مهم جوشکاری فلزات، جوشکاری تنگستن – گاز (gas tungsten arc welding) (gtaw) می باشد. این فرآیند یک روش جوشکاری است که در آن در اثر حرارت ناشی از برقراری قوس الکتریکی بین الکترود مصرف نشدنی تنگستن و قطعه کار، فلزات ذوب شده و به یکدیگر متصل می شوند. روش جوشکاری gtaw کاربرد فراوانی در صنعت داشته و برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن، آلومنیوم، منیزیم، مس و فلزات فعال (مثل تیتانیم و تانتالیوم) و نیز فولادهای کربنی و آلیاژی استفاده می شود. یکی از موارد مورد تحقیق درباره جوشکاری، کنترل ریز ساختار و دانه بندی جوش می باشد. اندازه دانه ها تأثیر بسزایی بر روی خواص مکانیکی قطعات دارند. این امر حتی می تواند بر روی عیوب جوشکاری نیز تاثیر گذار باشد. تشکیل دانه بندی ریز در ناحیه مذاب دو مزیت عمده دارد. اول اینکه دانه بندی ریز به کاهش حساسیت فلز جوش به ترک های انجمادی کمک می کند. و ثانیاً اینکه دانه بندی ریز می تواند باعث بهبود خواص مکانیکی مثل داکتیلیته و تافنس شکست بخصوص در فولادهای ساده و فولادهای ضدزنگ شود. از این رو تلاش های زیادی در جهت ریز دانه کردن منطقه ذوب جوش صورت گرفته است. از جمله روش های کنترل ریز ساختار دانه بندی استفاده از یک محرک خارجی می باشد. در این پایان نامه اثر ارتعاشات مکانیکی بر روی خواص مکانیکی آلیاژ فولاد ضد زنگ 304 حاصل از جوشکاری به روش جوشکاری تنگستن – گاز (gtaw) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور آزمایشات عملی در حالت بدون اعمال ارتعاشات و در حالت استفاده از ارتعاشات تحت دامنه و فرکانسهای مختلف انجام شده، اثر آن بر روی خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت مقدار بهینه دامنه و فرکانس تعیین شدند. برای انجام آزمایشات، طراحی آزمایشات به روش rsm صورت پذیرفته است. برای تحلیل خواص مکانیکی تست کشش و تست ضربه ملاک قرار داده شده است. در نهایت مدل رگرسیون برای نتایج حاصل نیز آورده شده اند. نتایج نشان دادند که با افزایش فرکانس تا زیر فرکانس طبیعی و در فرکانس های بالای فرکانس طبیعی، همچنین با کاهش دامنه ارتعاشی و در سرعت جوشکاری بهینه ، خواص مکانیکی افزایش می یابند.

ماشینکاری تخلیه الکتریکی (edm)یک فرایند ماشینکاری کارآمد در مواد رسانا است که جهت ماشینکاری مواد سخت و ساخت قطعاتی با اشکال پیچیده که از طریق فرآیندهای ماشینکاری سنتی امکانپذیر نبوده ویا با مشکلاتی مواجه هستند، به کار می رود.در فرآیند ترموالکتریکی edm ، انرژی الکتریکی در کانال پلاسما توزیع گردیده و بخشی از این انرژی به الکترودها منتقل می شود که باعث فرسایش کاتد (قطعه کار) و سایش آند (ابزار) می گردد. با توجه به اینکه در فرایند edm ، فرسایش نسبی ابزار از محدودیت های مهم بشمار میرود و این امر به طور چشمگیری دقت ماشینکاری را کاهش می دهد. در مطالعه حاضر سعی می شود فرسایش نسبی ابزار مسی در ماشینکاری فولاد h13 به صورت تجربی و عددی بررسی شده و تأثیر پارامترهای ورودی فرآیند edm (زمان روشنی پالس و شدت جریان جرقه) بر روی فرسایش نسبی ابزار در ماشینکاری فولاد h13، به روش المان محدود و با بهره گیری از نرم افزار المان محدود abaqus مورد مطالعه قرار گیرد. نتایج حاصل از این مطالعه جهت تحلیل ارتباط مابین منحنی های توزیع حرارتی و پارامترهای خروجی فرآیند (نرخ بار برداری، فرسایش نسبی ابزار) بکار گرفته خواهد شد.

آلیاژهای برپایه منیزیم بعلت داشتن خصوصیات ساختاری منحصر بفرد از جمله چگالی بسیار پایین و سفتی و استحکام بالا در سالهای اخیر مورد توجه صنایع مختلف مانند اتومبیل سازی و هوا و فضا قرار گرفته اند. این آلیاژها بتدریج جایگزین فولاد و آلومینیوم و در صنایعی مانند الکترونیک جایگزین پلاستیک می شوند. اما در کنار این خصوصیات منحصربفرد، بعلت شکلپذیری ضعیف در دمای اتاق، قیمت بالا، مقاومت پایین آنها به سایش و خوردگی و پایین بودن مقدار سختی، استفاده از این آلیاژها همچنان محدود باقی مانده است. در این تحقیق با تولید کامپوزیت و نانو کامپوزیت سطحی az91/sio2 با استفاده از فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، خواص متالورژیکی و مکانیکی این کامپوزیت مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست امده از ازمایشات نشان می دهد که فرآوری اصطکاکی اغتشاشی باعث ایجاد یک ریزساختار همگن بسیار ریزدانه می شود، بطوریکه اندازه دانه در نمونه های نانو کامپوزیتی تولیدی در سه پاس به حدود 7 میکرون رسیده است که حدود 20 برابر کوچکتر از اندازه متوسط دانه در الیاژ ریختگری az91 می باشد. همچنین تحقیقات نشان می دهد که فرآوری اصطکاکی اغتشاشی باعث بهبود خواص مکانیکی الیاژ منیزیمی شده است، بطوریکه استحکام کششی نهایی به حدود 257 mpa و ازدیاد طول به 37/18% رسیده است که بترتیب حدود دو و سه برابر الیاژ پایه می باشد.در مورد تاثیر فراوری اصطکاکی اغتشاشی برروی سختی نمونه های تولیدی نیز آزمونهای میکروسختی نشان می دهند که مقدار ریزسختی آلیاژ منیزیم az91 پایه از 64 ویکرز به 103 ویکرز در نمونه های تولیدی با پودر نانو در یک پاس و 137 ویکرز در نمونه های تولیدی با پودر نانو در سه پاس رسیده است. افزایش تعداد پاس باعث همگن تر شدن توزیع پودر در زمینه ماتریس می شود و بعلت تبلور مجدد ناشی از تغییر شکل پلاستیکی و حضور ذرات سرامیکی اندازه دانه کاهش می یابد. در مورد خواص مکانیکی هم این افزایش تعداد پاس موجب از بین رفتن پودر آگلوموره شده نانو در زمینه فلز می شود و نتیجتا خواص کششی نمونه های نانو کامپوزیتی بهبود می یابند. همچنین ابزار فرایند و هندسه آن، بویژه طراحی شولدر و پین ابزار در کیفیت و سالم بودن نمونه های تولیدی نقش مهمی دارد و با انتخاب صحیح ابعاد شولدر و پین و به تبع آن ایجاد حرارت کافی برای خمیری شدن ماده، نمونه های سالم و بدون عیب کامپوزیتی حاصل می شوند.

هدف از این مطالعه بررسی جوش پذیری صفحات پلی اتیلنی با دانسیته بالا که بوسیله روش اصطکاکی اغتشاشی حرارتی اتصال یافته اند، می باشد. همچنین تاثیر پارامترهای فرآیند بر خواص مکانیکی و ریزساختاری قطعات جوش شده مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای مورد بررسی شامل سرعت دورانی ابزار، سرعت پیشروی ابزار و درجه حرارت شولدر می باشند. برای ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون های کشش و خمش استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با استفاده از این روش می توان صفحات پلی اتیلنی را با استحکام جوش خیلی نزدیک به استحکام پلی اتیلن پایه به هم اتصال داد. برای نیل به این هدف باید از سرعت های دورانی بالا، درجه حرارت شولدر بالا و سرعت های پیشروی پایین بهره برد. همچنین زمانی که پارامترهای جوشکاری طوری انتخاب می گردند که گرمای کافی ایجاد شود، حوضچه جوش به منطقه ماده پایه نیز گسترش می یابد که این باعث بهبود خواص مکانیکی می گردد.

یکی از روش های بهبود خواص سایشی آلومینیوم، تولید کامپوزیت های پایه آلومینیومی با تقویت کننده های سرامیکی همانند آلومینا می باشد. اما با اضافه کردن ذرات سرامیکی به کامپوزیت های پایه فلزی، بر سختی کامپوزیت نیز افزوده می شود. این افزایش در سختی سبب بالا رفتن نرخ سایش از سطح متقابل سایش می شود. جدا شدن ذرات سرامیکی از کامپوزیت و قرار گرفتن این ذرات بین سطوح سایشی و ایجاد سایش سه جسمی، مشکل دیگر استفاده از کامپوزیت های پایه آلومینیومی می باشد. این امر باعث کاهش اثر بهبود مقاومت به سایش مفروض در این نوع کامپوزیت ها می شود. مطالعات اخیرجهت کمتر کردن یا حذف آثار مخرب اشاره شده، منجر به استفاده ازمواد خودروانکاری همانند گرافیت، مولیبدنم دی سولفید و برن نیترید به عنوان تقویت کننده، در کنار ذرات سرامیکی شده است. این مواد سبب ایجاد یک فیلم روانکار روی سطوح سایشی شده و بدین ترتیب ضریب اصطکاک بین سطوح سایشی را کاهش داده و سبب کاهش تغییر شکل پلاستیک در منطقه ی زیر سطح و در نتیجه تبدیل مکانیزم سایش شدید چسبان به سایش خراشان و در نتیجه افزایش مقاومت به سایش می شوند. هدف اصلی در این پایان نامه، تولید نانوکامپوزیت هیبریدی سطحی al/graphite/al2o3، برای اولین بار به روش حالت جامد فرآوری اصطکاکی اغتشاشی می باشد. به علت این که تقویت کننده های آلومینا و گرافیت از جنبه های گوناگون با هم متفاوت می باشند (خواص عمومی و اندازه)، بنابراین پیش بینی می شد که نسبت ترکیبی بر خواص کامپوزیت اثر قابل توجهی داشته باشد. به این دلیل اثر نسبت ترکیبی بر خواص مکانیکی و متالورژیکی نانوکامپوزیت مورد نظر، بررسی شد. به منظور بررسی خواص میکروساختاری، نانوکامپوزیت های تولید شده با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترون روبشی مورد بررسی قرار گرفتند. در ادامه به منظور بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها، آزمون سختی سنجی ویکرز و آزمون کشش بر روی نمونه ها انجام گردید. برای تحقیق در مورد خواص سایشی، نمونه ها با استفاده از تست سایش لغزشی خشک مورد بررسی قرارگرفتند. سطح سایشی نمونه ها به منظور درک بهتر فرآیند سایش، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج میکروساختاری نشان دهنده ی توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده در فاز پایه می باشد. عیوبی همانند ترک و مک در میکروساختار ناحیه ی اغتشاشی نمونه ها مشاهده نشد. نتایج سختی سنجی نمونه ها نشان دهنده ی افزایش سختی با کاهش نسبت ترکیبی آلومینا تا نسبت ترکیبی 50% آلومینا می باشد. با کاهش بیش تر نسبت ترکیبی آلومینا در نانوکامپوزیت ها، سختی کاهش می یابد. دلیل این امر رفتار فاصله متوسط بین ذرات آلومینا در نانوکامپوزیت ها با تغییر نسبت ترکیبی و اثر این عامل بر مکانیزم های استحکام بخشی می باشد. علاوه بر آن اثر ذرات گرافیت در کاهش سختی عامل تاثیر گذار دیگر بر سختی می باشد. با افزایش نسبت ترکیبی گرافیت در نانوکامپوزیت ها شاهد نزدیک شدن نمودار استحکام کششی نهایی و سیلان به یکدیگر هستیم. دلیل این امر به اثر شکست ذرات گرافیت حین تست کشش و یا حین انجام فرآیند تولید مربوط شد. نتایج نرخ سایش نشان دهنده ی کاهش این پارامتر با افزایش نسبت ترکیبی گرافیت تا 75% می باشد. آنالیز سطوح سایشی با sem نشان دهنده ی حضور همزمان گودال های سایش چسبان و شیارهای سایش خراشان در نمونه ها می باشد. این درحالی است که در نمونه با نسبت ترکیبی 75% گرافیت حضور شیارهای سطحی و عدم حضور گودال های عریض، نشان دهنده ی سایش ملایم با مکانیزم خراشان و درنتیجه شرایط بهبود یافته برای سایش می باشد.

چکیده روش آکوستیک امیشن یکی از آزمونهای غیرمخرب محسوب می شود که به دلیل ویژگیهای منحصربفرد خود کاربردهای فراوانی در صنایع نفت، گاز و هوافضا دارد. یکی از عواملی که باعث استفاده روزافزون از این تکنیک می شود امکان مانیتورینگ آنلاین قطعات و سازه ها می باشد. از سوی دیگر سلامت و ایمنی قطعات مورد استفاده در خطوط لوله انتقال فرآورده های نفتی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و نیازمند پایش و مراقبت دائمی برای پیشگیری از عیب یا تشخیص به موقع آن می باشد. در صنایع هوافضا نیز تشخیص عیوب در سازه ها اهمیت بسزایی دارد. با توجه به این که مهمترین مورد استفاده از روش آکوستیک امیشن مکان یابی عیوب سطحی و داخلی قطعات و سازه ها می باشد، از این روش برای تعیین مکان عیوب در سازه های فوق استفاده می شود. برای مکان یابی با استفاده از روش آکوستیک امیشن روشهای مختلفی وجود دارد که اغلب آنها بر اساس محاسبه اختلاف زمانی رسیدن امواج به سنسورهای مختلف عمل می کنند. از جمله این روشها می توان به روش اختلاف زمانی دریافت امواج، حد آستانه، همبستگی متقابل و تبدیل موجک اشاره کرد. در این پژوهش ابتدا با ذکر مقدمه ای در مورد آزمونهای غیرمخرب، روش آکوستیک امیشن توضیح داده شده است. در ادامه با انتخاب یک ورق صنعتی از جنس فولاد و ایجاد عیوب مصنوعی در روی آن، سرعت انتشار امواج الاستیک در ماده و چگونگی دریافت سیگنالها توسط سنسورها جهت انجام مکان یابی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه با جمع بندی اطلاعات هر سنسور و استفاده از سطوح مختلف تبدیل موجک محل انتشار موج محاسبه شده و با مقادیر واقعی مقایسه می شود. همچنین با توجه به اهمیت کاربرد کامپوزیتها در صنایع جدید، این پروسه روی ورقی از جنس فایبرگلاس نیز انجام می گیرد تا علاوه بر مکان یابی عیب، تفاوتهای انتشار سیگنال در ورقهای همگن و ناهمگن آشکار شود. محاسبه سرعت در ورق کامپوزیتی ترکیبی از روشهای "بهترین نقطه انطباقی" و "تست اتوماتیک سنسور" می باشد که دارای دقت بالایی است. نتایج آزمایشات نشان می دهد که استفاده از چهار سنسور در فرایند مکان یابی و همچنین کاربرد تبدیل موجک با مراتب بالا برای جداسازی فرکانسها باعث افزایش دقت مکان یابی در ورق می شود.

فرآیند کانال سازی اصطکاکی اغتشاشی روشی ساده برای ساخت کانال پیوسته و کامل در یک ورق یکپارچه می باشد که ساخت کانال در یک مرحله را میسر ساخته است. کانال ها ساخته شده توسط این فرآیند قابل استفاده در صنعت مبدل های حرارتی می باشند. ایجاد کانال با استفاده از فرایند کانال سازی اصطکاکی اغتشاشی از طریق خارج کردن مواد از منطقه فرایند است که در روش مرسوم این عمل، با استفاده از روزه در پین ابزار صورت گرفته است. در این پایان نامه روش اصلاح شده ای برای انجام فرآیند کانال سازی اصطکاکی اغتشاشی تحت عنوان "کانال سازی اصلاح شده" معرفی گردیده که موارد اصلاح شده شامل تغییر موقعیت ابزار و قطعه کار و استفاده از ابزار با پروفیل متفاوت هستند. در این روش روزه از ابزار حذف گردیده و به جای آن از زاویه انحراف ابزار برای بیرون کشیدن مواد استفاده شده است. ایجاد کانال در دو آلیاژ 5083 و 6061 آلومینیوم بررسی شده اند. کانال های بدست آمده با استفاده از فرآیند کانال سازی اصلاح شده دارای شکل های نزدیک به مستطیل می باشند. کانال های ایجاد شده در زوایای انحرافی مختلف بررسی گردیده و کانال های بهینه در زاویه °3 بدست آمده است. همچنین تأثیر پارامتر های فرآیند بر روی مشخصات کانال های ایجاد شده در این زاویه بررسی شده است. برای پارامتر های ترکیبی مختلف در فرایند کانال سازی اصلاح شده، کانال های ایجاد شده دارای اندازه و قطر هیدرولیکی بزرگتر و شکل های منظم تری نسبت به فرآیند کانال سازی اصطکاکی اغتشاشی مرسوم می باشند. پارامتر های فرآیند شامل سرعت دورانی ، سرعت خطی ، عمق نفوذ و مشخصات کانال شامل شکل کانال ، اندازه کانال ، قطر هیدرولیکی هستند. بررسی ها نشان می دهد که عمق نفوذ بیشترین تأثیر را بر روی مساحت کانال ها داشته است. کانال های ایجاد شده توسط این فرآیند تحت سه حالت عمق نفوذ منفی، صفر و مثبت بررسی گردیده که نشان دهنده رفتار های متفاوت پارامتر های فرآیند بر مشخصات کانال ها می باشند. عوامل موثر بر مساحت کانال به ترتیب عمق نفوذ، سرعت دورانی و سرعت خطی تشخیص داده شده اند. با این حال، در مورد قطر هیدرولیکی این ترتیب به صورت سرعت دورانی، عمق نفوذ تغییر کرده است. همچنین، افزایش سرعت خطی تأثیر منفی بر روی قطر هیدرولیکی کانال ها داشته است. ایجاد کانال های با ابعاد بزرگتر و شکل منظم تر نشان می دهد که مکانیزم ایجاد کانال می تواند متفاوت از فرآیند کانال سازی اصطکاکی اغتشاشی مرسوم باشد. بنابراین، به منظور دانستن نحوه پیدایش کانال، جریان مواد در فرآیند کانال سازی اصطکاکی اغتشاشی اصلاح شده، با استفاده از تکنیک پین تضعیف شده بررسی شده است. در همین بررسی، در سطح مقطع کانال های ایجاد شده، ناحیه جدیدی مشاهده می شود که تعیین کننده عرض کانال های ایجاد شده است. پارامتر سرعت دورانی بیشترین تأثیر را بر ابعاد این ناحیه داشته است.

فرآوری اصطکاکی – اغتشاشی (fsp) از روش های نوین برای تولید کامپوزیت های پایه فلزی و پلیمری هست. فرایند fsp با استفاده از تکنیک ترمومکانیک که بر اساس جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (fsw) بنانهاده شده، اخیراً توسعه زیادی یافته است. در این فرایند مواد تغییر شکل پلاستیکی شدیدی را در نزدیکی بالاترین دمای فرایند ترمومکانیکی fsp یا fsw تحمل می کنند. بالاترین دمای محلی در انواع آلیاژهای آلومینیوم و مس بین 6/0 الی 95/0 نقطه ذوب به دست آمده است و این مقادیر بستگی به دامنه دمای گرم انجام یافته بر روی این آلیاژها دارد. مواد در ناحیه اصطکاکی اغتشاشی به سبب حرکت پین ابزار تحت تاثیر تغییر شکل پلاستیکی شدید قرار می گیرند و به دنبال آن، تبلور مجدد دینامیکی که در ناحیه فرایند رخ می دهد، ریز ساختاری همگن با دانه های ریز هم محور تشکیل می دهد که سبب انعطاف پذیری و استحکام مکانیکی بالاتر می شود. همچنین با استفاده از این فرایند امکان ایجاد لایه کامپوزیتی روی ورقه ای فلزی وجود دارد. مس خالص به خاطر محدودیت هایی که در استحکام، سختی، سایش و جوش پذیری دارد در صنایع کمتر مورد استفاده قرار می گیرد؛ به همین خاطر با اضافه کردن ذرات سرامیکی سخت این خواص بهبود داده می شود. هدف از این پایان نامه تولید نانو کامپوزیت مس با ذرات اکسید آلومینیوم به روش فرآوری اصطکاکی اغتشاشی است. برای این کار به روش اصطکاکی اغتشاشی ذرات نانو al2o3 با انداز? متوسط 80 نانومتر و با درصد وزنی 16% در فلز پایه از جنس مس خالص اضافه شدند. آزمایشات تجربی توسط دستگاه فرز عمودی و فیکسچر مخصوصی که برای این کار طراحی و ساخته شده بود و همچنین دو عدد ابزار از جنس فولاد گرم کار که تحت عملیات حرارتی سختی آن به 52 راکول رسیده بود، در شرایط مختلف فرایندی انجام گرفت تا کامپوزیتی با توزیع ذرات مناسب و باکیفیت بالا تولید گردد. آزمایشات تجربی در دورهای ابزار 950،1180 و 1500 دور بر دقیقه، سرعت پیشروی 5/37،5/47 و 60 میلی متر بر دقیقه و تعداد پاس های تک پاسه، دو پاسه و چهارپاسه انجام شدند. برای ارزیابی خواص نانو کامپوزیت تولیدشده، آزمایشات مکانیکی مانند تست کشش و تست سختی و مطالعات ریز ساختاری توسط میکروسکوب نوری و میکروسکوب الکترونی روبشی (sem) انجام گردید. نتایج آزمایشات انجام شده نشان می دهد که در شرایط بهینه می توان نانو کامپوزیتی با توزیع ذرات همگن و یکنواخت و بدون وجود عیوب متداول در فرایند و با خواص مکانیکی بالاتر نسبت به فلز پایه و اندازه دانه ریز تولید کرد. همچنین علاوه بر تولید این نانوکامپوزیت استحکام و سختی آن نسبت به فلز پایه نیز افزایش پیدا نمود. با بررسی اثر سرعت دورانی و تعداد پاس ها، نتایج ریز ساختاری بیانگر اثر مطلوب افزایش سرعت و تعداد پاس ها بر یکنواختی توزیع پودر در ناحیه اغتشاشی و بالتبع آن افزایش استحکام هست.

هدف از پژوهش حاضر پوشش دهی مکانیکی قطعات آلومینیومی با نیکل به روش غلطک کاری توسط دستگاه تراش و بررسی خواص ریزسختی و ساختار متالوژیکی نمونه ها می باشد. مواد استفاده شده شامل آلومینیوم گروه 5000 برای زیر لایه و پودر نیکل با اندازه ی ذره ی µm 3 برای لایه ی پوششی می باشد. جنس ابزار مورد استفاده در فرآیند غلطک کاری از فولاد تندبر(hss)انتخاب شده است. قبل از پوشش دهی، در سطح قطعه کار با روتراشی زبری خاصی ایجاد می گردد و توسط مشعل گاز اکسیژن و گاز استیلن حرارت دهی موضعی انجام می گیرد. پیشروی ابزار هنگام روتراشی سطح قطعه کار عامل تعیین کننده ی زبری سطح اولیه می باشد. در فرآیند غلطک کاری، سرعت دورانی قطعه کار، دمای پیشگرم و پیشروی به عنوان متغیرهای ورودی و ریزسختی نهایی سطح قطعه کار خروجی آزمایشات می باشد. از آنالیز edx جهت بررسی نفوذ ذرات نیکل در فاز زمینه ی نمونه ی اولیه استفاده شده است. به منظور یافتن شرایط بهینه، تقلیل تعداد آزمایشات و بررسی تأثیر هر پارامتر بر روی ریز سختی طراحی آزمایشات به روش تاگوچی توسط نرم افزار minitab صورت گرفته است. پس از آماده سازی سطح، پودر پوششی به آرامی مابین ابزار غلطکی و سطح زیر لایه تغذیه می گردد. حرارت ناشی از پیشگرم نمونه ها، اصطکاک ایجاد شده در فصل مشترک ابزار با سطح قطعه کار و غلطک کاری موجب نفوذ نیکل در سطح آلومینیوم می شود. نمونه های پوششی بدست آمده در دمای 550?c به مدت 330 دقیقه آنیل شدند. از نمونه های پوششی قبل و بعد آنیل آزمون ریزسختی سنجی انجام گرفته و افزایش قابل ملاحظه سختی مشاهده شد. با استفاده از نمودارهای ریز سختی بدست آمده به کمک نرم افزار minitab تأثیر هر یک از پارامترهای ورودی بر روی ریزسختی پوشش بررسی شد. این نتیجه حاصل شد که افزایش سرعت دورانی و دمای پیشگرم موجب افزایش ریزسختی نهایی سطح قطعه کار می¬شود، همچنین افزایش زبری سطح اولیه قطعه کار قبل از پوشش دهی ابتدا موجب افزایش و سپس موجب کاهش ریزسختی سطح می شود. پارامترهای بهینه جهت ایجاد پوشش بهینه انتخاب و آزمایش نهایی جهت ایجاد پوشش بهینه انجام گرفت. ضخامت سنجی توسط تصویربرداری sem از مقطع نمونه ها انجام گرفت. همچنین تصویر از سطح پوشش بعد آنیل اختلاط مواد روی سطح را نشان می دهد. نتایج حاصل از xrd نمونه ها توسط نرم افزار xpert high score تحلیل شده است. فعالسازی اولیه ی سطح و آنیل بعد از پوشش دهی موجب افزایش تراکم فازهای بین فلزی پوشش شده و در نمونه های بعد آنیل پیک های فازهای بین فلزی با شدت بیشتری ظاهر شده اند. اندازه ی دانه ی نیکل از رابطه ی ویلیامسون - هال محاسبه شد.

فرآیند اصطکاکی اغتشاشی ,(friction stir processing) fsp یک تکنولوژی جدید مهندسی سطوح است که به وسیله آن می¬توان عیوب ریخته گری را حذف کرد و میکروساختار فلز را بهبود بخشید؛ در نتیجه سختی و داکتیلیته فلز بهبود می¬یابد و مقاوت خستگی و مقاومت خوردگی فلز افزایش داده شده و باعث افزایش قابلیت شکل پذیری و بهبود دیگر خواص فلز می¬شود. علاوه بر این، از این روش برای همگن سازی ساختار فلزی، تصحیح میکروساختار و افزایش خواص مکانیکی استفاده می¬شود. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، فرایند حالت جامد جدیدی است که در آن از یک ابزار دوپله برای اصلاح خواص سطح استفاده می-شود. در روش fsp از یک متد مشابه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (friction stir welding) fsw استفاده شده، ولی فرآیند fsp به منظور اصلاح موضعی میکروساختار، نه به عنوان اتصال مواد به یکدیگر استفاده می¬شود. به علاوه توسط روش fsp می¬توان سطوح کامپوزیتی ایجاد نمود. امروزه فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به عنوان روشی برای اصلاح میکروساختار و تشکیل کامپوزیت های فلزی مطرح است. هدف از انجام این پژوهش رسیدن به کامپوزیت فلزی پایه مس بوسیله پودر ذرات نانو al_2 o_3 با اندازه متوسط 80 نانومتر و با درصد وزنی 16% در فلز پایه به روش اصطکاکی اغتشاشی و بررسی خواص مکانیکی و مکانیک شکست و مقایسه آن با نمونه مس تولید شده به همین روش ولی بدون استفاده از پودر می¬باشد. ابتدا شرایط برای دستیابی به کامپوزیت فلزی فراهم گردید که آزمایشات تجربی در دورهای ابزار 950، 1180 و 1500 دور بر دقیقه، سرعت پیشروی 5/37، 5/47 و 60 میلیمتر بر دقیقه و تعداد پاس های تک پاسه، دو پاسه و چهار پاسه انجام شدند. سپس مجموعه ای از مطالعات میکروسکوپی و ماکروسکوپی روی کامپوزیت حاصله انجام شده و نتایج دسته بندی شده است، تا کامپوزیتی با توزیع ذرات مناسب و با کیفیت بالا تولید گردد. خصوصیات مکانیکی اعم از تنش تسلیم، تنش نهایی و سختی اندازه گیری شد. تمامی این مراحل یکبار همراه با پودر و یکبار بدون استفاده از نانو پودر انجام گردید. در نهایت پس از انجام مطالعات تجربی مقادیر بهینه برای تنظیم پارامترهای فرآیند و سایر پارامترها برای رسیدن به کیفیت مطلوب بدست آمده است. در مرحله بعد آزمایشاتی برای مطالعه مکانیک شکست کامپوزیت ها طبق استاندارد astm e399-83 به روش compact انجام گردید. برای این آزمایش نمونه ها بعد از آماده سازی توسط دستگاه فرز، با دستگاه وایرکات شکافی در نمونه ها ایجاد شد. سپس فیکسچر مکانیک شکست طراحی و ساخته شد. برای تست قطعات از دستگاه zwick/z010 موجود در آزمایشگاه مقاومت مصالح دانشگاه تبریز استفاده گردید. بعد از انجام تست با توجه به مقادیر بدست آمده برای kic مکانیک شکست هر یک از نمونه¬ها بدست آمد. نتایج آزمایشات نشان داد که در شرایط بهینه می¬توان نانو کامپوزیتی با توزیع ذرات همگن و یکنواخت و بدون عیوب متداول در فرآیند و با خواص مکانیکی بالاتر نسبت به فلز پایه و اندازه ریز تولید کرد. علاوه بر این می¬توان استحکام و سختی نانو کامپوزیت را نسبت به فلز پایه افزایش داد. با بررسی اثر سرعت دورانی و تعداد پاس ها، نتایج ریز ساختاری بیانگر اثر مطلوب افزایش سرعت و تعداد پاس¬ها بر یکنواختی توزیع پودر در ناحیه اغتشاشی و بالتبع آن افزایش استحکام می¬باشد.

همانگونه که از اسم روش های تغییرشکل پلاستیکی شدید (spd) مشخص است، به فرآیندی اطلاق می شود که با انجام یک فرآیند شکل دهی، یک تغییرشکل پلاستیکی شدید در نمونه ایجاد می شود. از نکات قابل توجه و ویژگی منحصر به فرد، در روش های تغییرشکل پلاستیک شدید، ریزدانه شدن و بهبود خواص ماده، همراه با عدم تغییر ابعاد اولیه می باشد. در روشهای spd، استحکام از طریق کار سختی و اصلاح اندازه دانه در مراحل اولیه و نهایی ایجاد کرنش، افزایش می یابد. این عمل باعث بهبود در نسبت مقاومت به وزن می شود. در این پایان نامه سعی بر این شده است که از روش های تغییرشکل پلاستیکی شدید، روش پرسکاری شیاردار مقید (cgp) بررسی شود و تاثیر این فرآیند، برروی خواص مکانیکی از قبیل استحکام، سختی، مکانیک شکست و خواص ساختاری فلز مس خالص بررسی گردد. دراین پایان نامه، ابتدا ورق فلز مس خالص خریداری و در دمای 500 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت تحت عملیات آنیل قرار گرفت. سپس نمونه ها در اندازه های مورد نظر برش داده و برای مراحل بعدی آماده شدند. بعد از آماده سازی نمونه ها، آنها تحت عملیات cgp قرار گرفتند، به این صورت که ابتدا نمونه در داخل قالب شیاردار با زاویه شیار 45 درجه قرار گرفته و سپس تحت عملیات پرسکاری در دستگاه پرس 200 تنی آزمایشگاهی قرار گرفتند. سپس نمونه در قالب صاف، پرسکاری شدند. باید ذکر کرد که قالب شیاردار cgp به صورت غیرمتقارن می باشد، به این صورت که از لبه های قالب، ترتیب زاویه شیارها و فاصله آنها فرق می کند. در ادامه، نمونه بعد از خارج شدن از داخل قالب صاف، به اندازه 180 درجه چرخانیده شده و دوباره این مراحل برای طرف دیگر نمونه تکرار شد. به این صورت که نمونه دوباره، ابتدا در قالب شیاردار و سپس در قالب صاف پرسکاری گردید. این عمل باعث می شود که کل نمونه به یک اندازه مشخص و یکسان دچار تغییرشکل و کرنش پلاستیکی به اندازه 16/1 شود. با انجام این مراحل یک پاس از فرآیند پرسکاری شیاردار مقید انجام شد. این فرآیند به تعداد یک پاس، دو پاس و سه پاس برای نمونه های مختلف تکرار گردید تا تاثیر این فرآیند بر روی خواص مختلف مکانیکی و ساختاری بررسی شود. در ادامه فرآیند، به منظور بررسی خواص متالوژیکی و ساختاری، نمونه هایی آماده سازی شده و بعد از سنباده زنی و پولیش و اچ کردن مقطع نمونه ها، توسط میکروسکوپ نوری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. در مرحله بعدی نمونه ها برطبق استانداردها برای دستگاه تست کشش و دستگاه تست انتشار ترک به منظور بدست آوردن خواص مکانیکی استحکامی و مکانیک شکست، آماده سازی شدند و تست های لازمه انجام گرفت. همچنین نمونه ها جهت سختی سنجی توسط سمباده آماده شده و سختی سنجی ویکرز در چندین نقطه از هر نمونه اندازه گیری شد. در مرحله آخر نتایج بدست آمده با نتایج نمونه مس خالص اولیه مقایسه گردید. انجام فرآیند cgp باعث افزایش استحکام، سختی، مکانیک شکست و کاهش درصد ازدیاد طول شد. در ابتدا میزان استحکام در حدود 277/75 مگاپاسکال و درصد ازدیاد طول 85/20 درصد می باشد که با انجام فرآیند cgp، در پاس سوم میزان این استحکام به 553/77 مگاپاسکال افزایش و مقدار درصد ازدیاد طول به 76/3 درصد کاهش می یابد. نتایج آزمون سختی بیانگر افزایش سختی از حدود 85 ویکرز به مقدار حدودی 127 ویکرز می باشد. به این صورت که این فرآیند باعث محدودیت شدید نابجایی ها و مرز بین دانه ها در مهاجرت و جابجایی شده است که باعث به تاخیر افتادن مکانیزم لغزش گردیده و این دلیلی بر افزایش استحکام و دیگر خواص مکانیکی می باشد. همچنین نتایج حاصل از تست مکانیک شکست نشان می دهد که مقدار kic از (mpa?m) 59/11 در نمونه مس خالص بدون فرآیند به مقدار (mpa?m) 86/17 افزایش می یابد. این یعنی افزایش 54/1 برابری مقدار چقرمگی شکست، بعد از سه پاس cgpcgpcgp می باشد. متالوگرافی نمونه های cgp شده نشان می دهد که با انجام عملیات و با افزایش تعداد پاس ها یکنواختی دانه ها بهتر و اندازه دانه ها ریزتر می شود. به طوری که اندازه دانه ها از 49 میکرومتر به حدود 4 میکرومتر کاهش پیدا می کند، که از نظر دانه بندی و ساختاری دارای اندازه مناسب و بهتری می باشد. پس این تغییرشکل پلاستیکی شدید، باعث کاهش اندازه دانه و ریزدانگی ماده می شود.

آلیاژهای پایه منیزیم بعلت داشتن خصوصیات مکانیکی منحصر بفرد از جمله استحکام به وزن بسیار بالا در سال های اخیر مورد توجه صنایع مختلف از جمله صنایع هوا و فضا، صنایع نظامی و اتومبیل سازی قرار گرفته است. اما در کنار این خصوصیات منحصر بفرد، بعلت خواصی مثل شکل-پذیری پایین در دمای اتاق، جوش پذیری پایین، قیمت بالا، مقاومت پایین در مقابل سایش و خوردگی و غیره استفاده از این آلیاژ ها بطور صنعتی همچنان محدود باقی مانده است. در این پایان نامه، هدف بررسی امکان سنجی جوشکاری آلیاژ az91 می باشد. برای جوشکاری نیز از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده شده است. با توجه به آنکه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی باعث ایجاد یک ریزساختار بسیار ریز در فلز جوشکاری می شود. انتظار می رود این آلیاژ را با استحکام اتصال در حد فلز پایه جوشکاری نمود. یکی از مشکلاتی که در این روش جوشکاری وجود دارد آن است که بالا رفتن دما باعث رشد مجدد دانه ها شده و خواص مکانیکی را کاهش خواهد داد، بدین منظور در این پایان نامه جوشکاری این آلیاژ در زیرآب نیز انجام شده است، تا تاثیر این محیط جوشکاری بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی جوش بررسی شود. نتایج بدست آمده از آزمایشات نشان می دهد که فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی باعث ایجاد یک ریزساختار همگن بسیار ریزدانه می شود، به طوریکه اندازه دانه در نمونه های جوشکاری شده در زیرآب به حدود 8 میکرون رسیده که حدود 20 برابر کوچکتر از اندازه متوسط دانه در آلیاژ ریخته گری az91 می باشد. همچنین تحقیقات نشان می دهد که فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی باعث بهبود خواص مکانیکی آلیاژ منیزیمی شده، به طوریکه استحکام نهایی نمونه جوشکاری شده در زیرآب به حدود 410 mpa و ازدیاد طول 37/18% رسیده که در حدود 2 یا 3 برابر آلیاژ پایه است. در مورد تاثیر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی سختی نمونه های تولیدی نیز آزمون میکروسختی نشان می دهد، که مقدار ریزسختی آلیاژ منیزیم az91 فلز پایه از 85 به 93 ویکرز در نمونه های جوشکاری شده در هوا و به 104 ویکرز در نمونه جوشکاری شده در زیرآب رسیده است. عمل جوشکاری در زیر آب باعث ریزدانه شدن شده و به هنگام تبلورمجدد دینامیکی، چون دمای محیط جوشکاری بالا نرفته بنابراین امکان بزرگ شدن دانه وجود نداشته پس به ساختاری ریز دانه و به طبع آن افزایش استحکام و سختی نمونه های جوشکاری خواهیم رسید. همچنین ابزار فرآیند و هندسه آن، به ویژه طراحی شولدر و پین ابزار در کیفیت و سالم بودن نمونه های تولیدی نقش به سزای داشته و انتخاب صحیح ابعاد شولدر و پین و به طبع آن ایجاد حرارت کافی برای خمیری شدن ماده، نمونه های سالم و بدون عیب حاصل می شوند.

فرآوری اصطکاکی – اغتشاشی از روش های نوین برای تولید کامپوزیت های پایه فلزی و پلیمری می باشد. هدف از این پایان نامه تعیین خواص مکانیکی نانو کامپوزیت آلومینیوم با ذرات اکسید آلومینیوم به روش فرآوری اصطکاکی – اغتشاشی زیر آب می باشد. برای این کار به روش اصطکاکی – اغتشاشی ذرات نانو al2o3 با اندازه متوسط 80 نانومتر در فلز پایه از جنس آلومینیوم 5083 اضافه شدند. آزمایشات تجربی در شرایط مختلف فرآیندی انجام گرفت تا کامپوزیتی با توزیع ذرات مناسب تولید گردد. در دور و پیشروی به ترتیب 1250 دور بر دقیقه و 20 میلیمتر بر دقیقه و تعداد پاس 4، توزیع ذرات مناسب می¬باشد. برای ارزیابی خواص نانو کامپوزیت تولید شده، آزمایشات مکانیکی و مطالعات ریز ساختاری مختلفی انجام گرفت. نتایج آزمایشات انجام شده نشان می دهد که فرآیند اصطکاکی-اغتشاشی زیر آب، قابلیت بهبود بیشتر خواص مکانیکی را دارا می¬باشد و به این روش می¬توان نانو کامپوزیتی با توزیع ذرات یکنواخت و بدون وجود عیوب متداول در فرآیند و با خواص مکانیکی بالاتر نسبت به فلز پایه و اندازه دانه ریز تولید کرد. همچنین آزمایش کشش، بیانگر این بود که کامپوزیت فرآوری شده زیر آب دارای بالاترین خواص کششی بوده و نیز اینکه، اثر هال-پچ نسبت به مکانیزم ارووان، تاثیر بیشتری بر روی افزایش استحکام آلیاژ آلومینیوم 5083 دارد. مطالعات انجام شده بر روی توزیع ذرات سرامیکی، روشن کننده این مطلب بود که در تعداد پاس¬های پایین، مخصوصا در فرآوری زیر آب، احتمال تجمع ذرات بالا می¬باشد که برای حل این مشکل و بدست آوردن توزیع بهتر ذرات، می¬توان تعداد پاس¬ها را افزایش داد. مطالعات انجام شده توسط میکروسکوپ نوری و الکترون روبشی، نشان دهنده این مطلب بودند که، اضافه کردن پودر به زمینه آلیاژ باعث ریز دانه تر شدن ریزساختار و همچنین انجام پروسه زیر آب، باعث افزایش تعداد دانه¬ها نسبت به فرآیند اصطکاکی اغتشاشی در هوا، با و بدون پودر می¬شود.

لیاژ az91 که یکی از آلیاژهای مهم و پرکاربرد این خانواده است، همانند سایر خانواده های آلیاژهای منیزیم، بعلت دارا بودن ساختار کریستالی هگزاگونال قابلیت شکل پذیری بسیار پایینی دارد. لذا در این تحقیق تلاش شده است که با روش نورد تجعمی، علاوه بر بهبود خواص مکانیکی، خاصیت شکل پذیری آن را نیز بهبود داده شود. این آلیاژ طی 4 مرحله در دمای پیشگرم 425 درجه سانتیگراد تحت فرآیند روش نورد تجعمی قرار داده شد که منجر به تشکیل یک ورق 625 لایه با ضخامت 2 میلیمتر گردید. طی این فرآیند استحکام نهایی این آلیاژ به حدود 5/2 برابر گردید.

هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر فرآیند فشار در کانال زاویه دار لوله ای (tcap) بر روی خواص مکانیکی و متالورژیکی منیزیم خالص در دماها و تعداد پاسهای مختلف می باشد.نتایج نشان می دهند افزایش تعداد پاسها بعد از پاس اول تاثیر بیشتری بر خواص مکانیکی و متالورژیکی ندارند

در این پژوهش، روشی نوین برای جوشکاری صفحات پلی آمیدی استفاده گردیده است که از مکانیزم جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به همراه حرارت ایجاد شده در کفشکی مجزا بهره می جوید. هدف اصلی این تحقیق بررسی جوش پذیری صفحات پلی آمیدی و همچنین تاثیر پارامتر های فرآیند جوشکاری بر خواص مکانیکی و کیفیت جوش می باشد. بعد از طراحی آزمایشات و انجام فرآیند، قطعات جوش داده شده با آزمون کشش مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با انتخاب درست پارامتر های فرآیند می توان صفحات پلی آمیدی را توسط این روش جدید با استحکامی مشابه ماده پایه، جوش داد. همچنین با اطلاعات بدست آمده از آزمون های کشش، برای یافتن بهترین شرایط جوشکاری، بهینه سازی توسط نرم افزار مینی-تب انجام شد. در نهایت مشاهده شد که برای بدست آوردن بیشترین استحکام کششی و بهترین کیفیت جوش باید از سرعت های دورانی بالا و نرخ پیشروی پایین به همراه درجه حرارت بالای کفشک استفاده گردد تا با افزایش محدوده حوضچه جوش به افزایش بازدهی جوش منجر شود.