پوشش های پلی یورتانی با خواص منحصر به فرد خود نقش مهمی در حفظ تعادل حرارتی ماهواره ها ایفا می کنند. در این تحقیق، با تهیه پوشش های پلی یورتان- دی اکسیدتیتانیم و اعمال آن ها بر روی سطوح آلومینیمی، خواص نوری و مقاومت سایشی نمونه ها مورد مطالعه قرار گرفت و نحوه تأثیر برخی از عوامل بر روی این خواص تعیین گردید. همچنین شرایط مناسب عوامل گوناگون برای رسیدن به خواص بهینه مشخص شد. بدین منظور ابتدا پس از مطالعات اولیه، عوامل موثر احتمالی شامل وزن مولکولی پلی ال (1000 و 2000)، نوع دی ایزوسیانات (هگزامتیلن دی ایزوسیانات و ایزوفورون دی ایزوسیانات)، روش آماده سازی سطح (شیمیایی و آندی)، نسبت nco/oh و درصد حجمی رنگدانه تعیین گردید. پس از تعیین عوامل مختلف و سطوح هر یک از آنها، طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی انجام شد (16 آزمایش) و بر اساس آن نمونه ها تهیه گردید. شایان ذکر است که هر آزمایش دو بار انجام گرفت. سپس خواص نوری (ضریب جذب خورشیدی و ضریب نشر کلی) و مقاومت سایشی نمونه های تولیدی اندازه گیری شده و از طریق روش های آماری میزان و نحوه تأثیر عوامل مختلف بر روی این خواص مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل واریانس نشان داد که در مورد ضریب جذب خورشیدی و ضریب نشر کلی، درصد حجمی رنگدانه و در مورد مقاومت سایشی، وزن مولکولی پلی ال دارای بیشترین تاثیر می باشند. در محدوده مورد بررسی، روش آماده سازی سطح دارای کمترین تأثیر روی هریک از پاسخ ها می باشد. سپس با استفاده از معیار ارزیابی کلی همه پاسخ ها به یک پاسخ تبدیل شدند و در این حالت نتایج حاصل از تحلیل واریانس نشان داد که در این مورد نسبت nco/oh دارای بیشترین تاثیر روی پاسخ کلی است. همچنین شرایط بهینه نسبی برای تولید نمونه با بهترین خواص نوری و مقاومت سایشی ممکن تعیین و نمونه مورد نظر ساخته شد. سپس آزمون های سیکل حرارتی و اکسیژن اتمی روی آن انجام و مقاومت آن در برابر این عوامل مخرب با استفاده از آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir)، طیف سنجی پراش انرژی پرتوایکس (edx) و اندازه گیری خواص نوری بررسی شد. نتایج حاصل نشان داد پوشش بهینه دارای مقاومت بالا در برابر سیکل حرارتی و مقاومت نسبتاً ضعیف در برابر اکسیژن اتمی است. در پایان چهار نانوذره انتخاب و با استفاده از آن ها پوشش جدیدی بر اساس پارامترهای بهینه شده ساخته و مورفولوژی آن ها توسط پراش پرتو x مورد بررسی قرار گرفت و سپس تاثیر آن ها روی خواص نوری پوشش پلی یورتانی بررسی گردید. نتایج نشان داد افزودن این نانوذرات خواص نوری را به نحو نامطلوبی تغییر می دهند و بنابراین برای پوشش های کنترل حرارتی مناسب نیستند.

در سال های اخیر اکسیژن اتمی به عنوان یکی از مخرب ترین عوامل روی مواد و سطوح فضاپیماها شناخته شده و مورد بررسی قرار گرفته شده است. بر هم کنش اکسیژن اتمی با مواد به فرسایش سطح، تغییر در ترکیب شیمیایی، تغییر در ریخت سطح، تغییر در خواص نوری و ایجاد ذرات و آلودگی مولکولی در سطح فضاپیما می انجامد. در این تحقیق در ابتدا پوشش کنترل حرارتی سیاه سیلیکونی از پلیمر پلی دی متیل سیلوکسان، عامل شبکه ساز اکسیم سیلان و رنگدانه کربن سیاه تهیه شد. آزمون های عمومی نظیر خمش، ضربه، سایش و... مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس اثرات اکسیژن اتمی در سه شار، سه دما و سه زمان متفاوت بر اساس کاهش جرم، تغییر در مورفولوژی و ترکیب شیمیایی بررسی شد. پوشش تهیه شده دارای بالاترین مقاومت در برابر سایش، ضربه و خمش بوده و چسبندگی قابل قبولی دارد. همچنین این پوشش دارای ضریب جذب 98/0 و نشر 905/0 بوده که با نسبت ضریب جذب به نشر 08/1 خواص نوری خوبی را داراست. بررسی اثر تغییر در شار اکسیژن اتمی نشان داد که با افزایش شار اکسیژن اتمی تشکیل لایه ی محافظ sio2 روی پوشش بیشتر شده و کاهش وزن آن کمتر می شود ولی سطح آن به لحاظ تشکیل همین لایه ترد دارای ترک و ناهمواری هایی خواهد شد. با افزایش دما، تخریب پوشش افزایش یافته و سطحی با ترک و ناهمواری های زیاد به وجود می آید، لذا کاهش وزن افزایش یافته است. افزایش زمان ماندگاری در برابر اکسیژن اتمی به دلیل تشکیل لایه ی محافظ sio2، سبب کاهش تخریب پوشش می شود.

کمپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با نانو ذرات به عنوان پوشش های مقاوم به سایش مورد استفاده قرار می گیرند. در پژوهش حاضر با استفاده از لیزرnd-yag پالسی 750 وات به عنوان منبع حرارتی، کمپوزیت سطحی بر سطح ورق آلومینیم ایجاد شد. تاثیر پارامتر های فرایند پوشش دهی لیزری شامل فرکانس، عرض پالس، سرعت روبش سطح با پرتو لیزر، فاصله کانونی تا سطح نمونه (dfd) و پیش گرم بر پوشش، بررسی شد. پوشش کمپوزیتی بر سطح ورق آلومینیم با ذرات تقویت کننده نانو و میکرونی آلومینا در 10 درصد حجمی ثابت، تحت روبش پرتو لیزر با سرعت 10 میلی متر بر ثانیه، توان متوسط 300 وات، فاصله کانونی تا سطح 4 میلی متر و پیش گرم 130 درجه سانتیگراد قرار گرفت. مشخصات ریزساختاری پوشش از طریق میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. تغییرات سختی با اندازه گیری ریزسختی سنجی ویکرز و همچنین خواص سایشی، با استفاده از آزمون سایش پین بر دیسک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ریزسختی سنجی شامل 118 و 94 ویکرز به ترتیب برای پوشش نانوکمپوزیتی و میکروکمپوزیتی در برابر 58/5 ویکرز برای زیرلایه به دست آمد. بیشترین میزان بهبود مقاومت به سایش برای پوشش نانو کمپوزیتی به میزان 2/33 برابر مشاهده شد.

به¬تازگی، پوشش¬های سد حرارتی نانوساختار به خاطر خواص ویژه آن¬ها توجه زیادی را به خود جلب کرده¬اند. این پوشش¬ها به علت کارایی و طول عمر بهتر نسبت به پوشش¬های مرسوم، توسعه یافته¬اند. دو مشکل عمده سیستم¬های متداول سد حرارتی بر پایه ysz، مقاومت به خوردگی داغ کم و ناپایداری فازی در دماهای خیلی بالا (بالای c°1200) می¬باشد. بنابراین، بهبود مقاومت به خوردگی داغ و پایداری فازی سیستم¬های سد حرارتی به منظور توسعه کاربرد آن¬ها، یک پارامتر بحرانی است. تلاش¬های فراوانی به منظور بهبود مقاومت به خوردگی داغ پوشش¬های سد حرارتی انجام گرفته است. به تازگی، استفاده از ترکیب چند پایدار کننده برای دست-یابی به خواص بهتر و طول عمر بیشتر پوشش سد حرارتی مورد توجه محققان قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که پوشش پاشش پلاسمایی شده sysz میکروساختار، پایداری حرارتی و مقاومت به خوردگی داغ بیشتری نسبت بهysz و scsz دارد، ولی تاکنون پژوهشی در مورد ارزیابی خواص پوشش سد حرارتی sysz نانوساختار انجام نشده است. در این پژوهش، ابتدا نانوپودر sysz به روش سل-ژل اصلاح شده ساخته شد؛ سپس نانوپودرهای تهیه شده به روش پاشش خشک گرانوله شد. پوشش سد حرارتی sysz نانوساختار به روش پاشش پلاسمایی تهیه شده و خواص پوشش از قبیل ریزساختار، استحکام چسبندگی، پایداری فاز دما بالا، ظرفیت عایق سازی حرارتی، مقاومت به شوک¬های حرارتی، نفوذپذیری حرارتی و مقاومت به خوردگی داغ، بررسی شد. الگوی پراش پرتو ایکس و آنالیز رامان، تتراگونال بودن محصولات (نانوپودر، نانوگرانول و نانوپوشش sysz) را تایید کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داد که متوسط اندازه نانوذرات به¬دست آمده به¬روش سل-ژل اصلاح¬ شده برابر با nm 3 ± 17 است. آزمون خوردگی داغ پوشش sysz نانوساختار تولید شده، مقاومت به خوردگی داغ بسیار بهتر (زمان تخریب برابر با h 300) از پوشش ysz (زمان تخریب = h 18) نشان داد. هم¬چنین، آزمون پایداری فاز دما بالا (h 24 /c°1400)، نشان داد که این پوشش، هیچ گونه استحاله فازی در این دما ندارد. ظرفیت عایق¬سازی حرارتی پوشش sysz نانوساختار (c°92 = δt )، نیز بیشتر از پوشش¬های ysz میکروساختار (c°72 = δt) بود. بنابراین، این پوشش می¬تواند به عنوان گزینه امیدوارکننده برای پوشش¬های سد حرارتی توربین¬های گازی مورد استفاده قرار گیرد.

هدف از انجام این تحقیق توسعه پوشش¬های کامپوزیتی جدید بر پایه سیستمco-w-si بوده که مقاومت به اکسیداسیون مناسبی در دماهای بالا داشته باشد. در این راستا، ابتدا، پودر نانوکامپوزیتی co(ss)/cowsi-wsi2 به روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی تولید شد. پودر به دست آمده روی زیرلایه نیکلی نشانده شد و از روش روکش¬کاری لیزری برای امتزاج آن با زیر لایه استفاده شد. پارامترهای مختلف فرایند روکش¬کاری لیزری مورد مطالعه قرار گرفته و پارامترهای بهینه ایجاد پوشش با میزان امتزاج نیکل کمتر از 15 درصد در پوشش تعیین شد. پس از بهینه¬سازی پارامترهایی همچون توان متوسط پرتو، سرعت روبش و میزان روی هم¬افتادگی، ریزساختار و سختی در راستای عمق پوشش ارزیابی شد. جهت تعیین مقاومت به اکسیداسیون، پوشش مذکور تحت اکسیداسیون سیکلی در سه دمای ºc 900، ºc 1100و ºc 1300 قرار گرفت. نتایج نشان داد که پس از 20 ساعت آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری co 25-w35-si ، فاز wsi2 و پس از 50 ساعت، فاز cowsi تشکیل شد. عملیات حرارتی برای دستیابی به پودرهای پایدار روی مخلوط پودری 30 ساعت آلیاژسازی مکانیکی شده به مدت 4 ساعت و دمای ºc 1100 انجام شده و نانوکامپوزیت co(ss)/cowsi-wsi2 تولید شد. پودر تولید شده با ضخامت mm1روی سطح نمونه نیکلی قرار داده شده و پارامترهای روکش¬کاری شامل سرعت روبش mm.s-1 5/2، توان w450 و میزان روی هم¬افتادگی 50% به عنوان پارامترهای بهینه لیزر تعیین شد. پس از روکش¬کاری پودر حاصله، بررسی فازی نشان داد استفاده از پودرهای پایدار شده سبب ایجاد پوشش co(ss)/cowsi-wsi2 شده است. ریزساختار پوشش متراکم و بدون حفره و ترک بوده و به دلیل وجود تغییرات گرادیان حرارتی و غلظتی در حین انجماد از سه ناحیه مختلف با ساختارهای هم¬محور، دندریتی و هم¬محور تشکیل شده است. ریزسختی سنجی پوشش نشان داد که سختی سطحیhv 950 بوده و در راستای عمق پوشش به طور یکنواخت به مقدار 80% سختی سطح در فصل مشترک می¬رسد. نتایج آزمایش¬ اکسیداسیون سیکلی پوشش بیانگر مکانیزم نفوذ-کنترل در هر سه دمای اکسیداسیون بود. در دمای ºc 900، لایه اکسیدی متراکم و بدون حفره و ترک بوده و عمدتا از ترکیب آمورف sio2 تشکیل شده است؛ در حالی که در دمای ºc 1100 لایه اکسیدی ضخیم¬تر شده و مخلوطی از اکسیدهای تنگستن، کبالت و سیلیسیوم بود. این لایه نیز متراکم و بدون تخلخل بوده و به خوبی پوشش را محافظت می¬کند. در دمای ºc 1300، دو لایه روی سطح تشکیل شد؛ لایه خارجی غنی از sio2 و لایه داخلی غنی از تنگستن و کبالت با مقدار اکسیژن بسیار ناچیز است. در مراحل اولیه اکسیداسیون در این دما اکسیدهای فلزی در کنار sio2، فازهای اسپینلی مختلفی تشکیل دادند. این ترکیبات به دلیل شوک حرارتی و عدم انطباق با زمینه غنی از sio2، خرد شده و از سطح جدا شدند. با گذشت زمان، لایه¬ای غنی از sio2 روی تمام سطح تشکیل شده و سرعت اکسیداسیون را شدیدا کاهش داد. با توجه به نتایج به دست آمده به نظر می¬رسد در هر سه دما، نفوذ به داخل اکسیژن مرحله کنترل¬کننده واکنش اکسیداسیون پوشش می¬باشد.

مطالعه انتقال حرارت در حین پدیده ذوب و انجماد در بسیاری از کاربردهای مهندسی از قبیل جوشکاری، رشد کریستال، آبکاری فلزات، ریخته گری از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در این رساله به تحلیل میدان حرارتی و بررسی پدیده انتقال حرارت هدایت فوریه ای و غیرفوریه ای در فلزات تحت اثر جوشکاری متمرکز پرداخته شده است. فلزی از جنس تیتانیوم ti6al4v در حالت متحرک در معرض انرژی لیزر قرار گرفته ومیدان حرارتی نامتقارن به دست آمده است. ابتدا یک شبیه سازی عددی از معادلات حاکم برای حل مسئله معادله انتقال حرارت غیرفوریه ای فوریه ای انجام شده و با استفاده از شرایط مرزی و اولیه، معادلات حل شده اند. شکل سطح مقطع پرتو متمرکز به صورت دایرهای و توزیع شدت آن از نوع توزیع گوسی در نظر گرفته شده است. خواص فیزیکی فلزات تابعی از دما و حالت جسم هستند و تغییرات ترموفیزیکی خواص در حل مسئله منظور شده است. برای حل عددی از یک شبکه بندی متعامد مرکب استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج حل عددی یک سیستم آزمایشگاهی را راه اندازی نموده و فلز از از جنس تیتانیوم ti6al4v با خواص معلوم تحت اثر انرژیهای حرارتی متمرکز قرار داده شده است. میدان حرارتی با تغییر پارامترهای مختلف از قبیل شار حرارتی، سرعت حرکت، زمان تابش اشعه، شعاع اشعه بدست آمده و با نتایج عددی مقایسه شده اند. نتایج نشان میدهند که افزایش ابعاد حوضچه مذاب (عرض و عمق) به دلیل افزایش توان متوسط در مقایسه با افزایش شار حرارتی به دلیل کاهش قطر بسیار چشمگیرتر بوده و نشان از آن دارد که پارامتر توان متوسط در مقایسه با قطر پرتو یک پارامتر کلیدی در جهت افزایش ابعاد حوضچه مذاب است. همچنین با افزایش انرژی پالس عمق نفوذ حوضچه مذاب افزایش می یابد. در حقیقت با این روش می توان به صورت غیرمستقیم با استفاده از دمای نقاط نزدیک حوضچه مذاب عرض و عمق جوشکاری را پیش بینی نمود. بدیهی است با توجه به انطباق شبیه سازی عددی انجام شده با نتایج تجربی از این مدل عددی جهت پیش بینی هندسه جوشکاری مواد دیگری به جز تیتانیوم نیز میتوان استفاده کرده و در هزینه مواد اولیه، عملیات آماده سازی و انجام آزمایشها و نیروی انسانی صرفه جویی نمود. در پایان نیز دو مسئله حرارتی به صورت تحلیلی و با ترکیبی از روش بر هم نهش و روش حل تئوری ساختار بررسی شده است: یک دیوار یک بعدی ساخته شده از یک ماده همگن که در معرض شرایط مرزی شار حرارتی ثابت بر روی مرز سمت چپ و دمای ثابت بر روی مرز سمت راست قرار داده شده است و دوم یک دیوار که در مرز سمت چپ عایق بوده و مرز سمت راست در معرض انتقال حرارت جابجایی با محیط قرار دارد. همانگونه که نتایج نشان میدهند در زمان آسایش بزرگ حل معادله غیر فوریه ای دمای کمتری را نسبت به حل فوریه پیش بینی میکند و هرچه زمان آسایش به سمت صفر میل میکند، حل معادله انتقال حرارت فوریه ای و غیر فوریه ای به یکدیگر نزدیکتر میشوند.

چکیده در این تحقیق نیتراسیون سطحی لیزری آلیاژ ti-6al-4v توسط تابش پرتو لیزر پالسی nd:yag و دمش هم زمان گاز نیتروژن انجام شد. با تغییر انرژی پالس لیزر، سرعت حرکت نمونه و نرخ خروج گاز نیتروژن، شرایط مناسب جهت ایجاد یک لایه نیتریدی بدون ترک بر روی سطح مشخص شد. ارزیابی ریزساختار و فازهای تشکیل شده در ناحیه ذوب لیزری توسط میکروسکپ های نوری، الکترونی عبوری و آنالیزهای eds, xps, xrd انجام شد. رفتار خوردگی نمونه ها توسط آزمون های غوطه وری و پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک در محلول های اسید کلریدریک و اسید نیتریک مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت ریز سختی سطح و مقاومت به سایش نوسانی نمونه ها در هوا و محلول رینگر بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان داد که ساختار سطح نمونه ها شامل یک لایه نیترید تیتانیم پیوسته، دندریت های tin عمود بر سطح در فاز زمینه ، سوزن های tin0.3 در زمینه با جهات تصادفی و در زیر آن منطقه متاثر از حرارت بود. نیتراسیون سطحی لیزری با انرژی پالس mj 500، سرعت حرکت نمونه mm/s 5/1 و نرخ خروج گاز نیتروژن lit/min 30، سطحی عاری از ترک، با سختی بالا، شیب سختی مناسب و پیوند متالورژیکی خوب با زیرلایه را ایجاد نمود. وجود یک لایه پیوسته tin بر روی سطح و نیز ایجاد لایه رویین tinxoy در اسیدکلریدریک و اسید نیتریک، مقاومت به خوردگی مناسبی را ایجاد کرد. در ضمن حضور دندریت های سخت tin و فازهای tin0.3 در زیر آن ها، مقاومت به سایش نمونه های لیزر شده را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش داد.

چکیده ندارد.