با وجود خواص بسیار مطلوب آلومینیوم و آلیاژهای آن و کاربردهای روبه گسترش در صنایع مختلف ، به علت سختی کم ، نقطه ذوب پائین و مقاومت به سایش نامطلوب و اصولاً خواص تریبولوژی ضعیف ، بکارگیری آن ها در بخش هایی که با اصطکاک شدید و بارگذاری مکانیکی و حرارتی در ارتباط هستند، محدود می شود . لذا به منظور توسعه کاربرد می بایست به روش های مختلف کارائی سطحی آن ها را افزایش داد . از آن جا که امکان تغییر حالت مارتنزیتی (در فلزات آهنی ) و لذا استحکام دهی ناشی از آن برای آلومینیوم و آلیاژهای آن وجود ندارد لذا برای افزایش قابلیت آنها عمدتاً از عملیات سطحی استفاده می شود . در این میان آلیاژسازی سطحی آلومینیوم توسط لیزر با ایجاد ساختارهای کاملاً کنترل شده روش مؤثری در بهبود خواص سایشی و خوردگی است. در پژوهش حاضر تأثیر متغیرهای اصلی در آلیاژسازی سطحی توسط لیزر nd-yag ضربانی همچون زمان اندرکنش پرتو با ماده ، توان و چگالی توان و همچنین اثر روبش مجدد در تشکیل ترکیبات بین فلزی نیکل و آلومینیوم و در نهایت بر رفتار تریبولوژیک آن ها مورد بررسی قرار گرفته است . ریز ساختار ، ترکیب شیمیایی و هندسه لایه آلیاژی شده ، خواص مکانیکی و رفتار تریبولوژیک آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ، آنالیز edx ، پراش پرتو x (xrd) ، میکروسختی سنج و دستگاه سایش لغزشی رفت و برگشتی مورد بررسی قرار گرفت . مشخص شد که زمان اندرکنش پرتو لیزر ضربانی دارای اثر مهمی بر ریزساختار و خواص لایه های آلیاژ شده می باشد . همچنین مشخص گردید که اثرات چگالی و مقدار انرژی جذب شده از پرتو لیزر هر دو بر عمق لایه آلیاژ شده و سختی می بایست بطور همزمان مورد ارزیابی قرار گیرد . نتایج نشان می دهد که روبش مجدد لیزر موجب تغییر در ترکیب شیمیایی نمونه های فرآوری شده می شود. ترک های طویل و عمیق تشکیل شده درحوضچه در شرایط روبش مجدد به علت اثرات حرارتی ناشی از روبش سوم از بین می روند. نتایج بررسی رفتار تریبولوژیک لایه های آلیاژ شده نسبت به آلومینیوم بدون پوشش و آلومینیم آبکاری شده از کاهش قابل توجهی در نرخ سایش حکایت دارد. کاهش نرخ سایش نمونه های آلیاژ شده توسط لیزر به تشکیل ساختارهای شامل فازهای سخت آلومیناید نیکل ربط داده می شود. با روبش مجدد ، علی رغم افزایش سختی در لایه آلیاژ شده ؛ نرخ سایش افزایش می یابد که این رفتار متناسب با ریز ساختار و لذا مکانیزم سایش ناشی از آن ارزیابی می شود .

در این تحقیق ساخت فوم روی مورد بررسی قرار گرفت. ویسکوزیته یکی از پارامترهای مهم فوم سازی می باشد. جهت جلوگیری از فرار حباب های تشکیل شده به سطح مذاب، به روش های مختلفی ویسکوزیته را افزایش می دهند یکی از این روش ها افزودن کلسیم به مذاب است؛ به همین دلیل در این تحقیق اثر کلسیم بر ویسکوزیته روی بررسی شد. جهت بررسی این اثر دستگاه ویسکومتر دمای بالای سقوط گلوله ساخته شد. در این تحقیق اثر درصد کلسیم و زمان همزدن بر ویسکوزیته مذاب بررسی شد. در مرحله دوم واکنش هیدرایدتیتانیم با مذاب روی خالص و مذاب حاوی کلسیم بررسی شد. بر روی نمونه های گرفته شده بررسی های میکروسکپ نوری و الکترونی و xrd و جذب اتمی بمنظور تعیین فازهای تشکیل شده و درصد عناصر انجام شد. در مرحله آخر فوم روی با درصد های مختلف کلسیم ساخته و چگالی آن ها با هم مقایسه شد. جهت مقایسه بین حباب زای هیدرایدتیتانیم و کربنات کلسیم، فوم روی با دو درصد مختلف کربنات کلسیم ساخته و با هیدرایدتیتانیم مقایسه شد. نتایج نشان دادند که با افزایش کلسیم ویسکوزیته مذاب روی افزایش می یابد که این افزایش با تشکیل یک لایه با ویسکوزیته بسیار بالا همراه است و فاز موجود در این لایه در تمامی درصدهای کلسیم cazn13 می-باشد همچنین مشخص شد که هم زدن تأثیر مشخصی بر ویسکوزیته ندارد. مذاب روی با حباب زای هیدرایدتیتانیم ترکیب بین فلزی tizn16 را تشکیل می دهد. در 1 درصد وزنی کلسیم بهترین ساختار فومی با چگالی gr/cm35/1 بدست آمد. بررسی حباب زای کربنات کلسیم نیز نشان می دهد که فوم های حاصل از آن کیفیت پایین تری نسبت به هیدراید تیتانیوم دارند. کلمات کلیدی: ویسکوزیته، ویسکومتر سقوط گلوله دمای بالا، فوم روی، مذاب روی، کلسیم، حباب زا، هیدرایدتیتانیم، کربنات کلسیم

به منظور دستیابی به استحکام و دمای کارکرد بالاتر، خانواده ای از آلیاژهای روی-آلومینیوم تحت عنوان آلیاژهای za در سه دهه ی اخیر گسترش یافته اند. در این بین آلیاژ 27-za بالاترین استحکام، پایین ترین چگالی و بهترین خواص سطحی در این گروه را دارد. تحقیقات نشان داده است که حضور مس در مقادیر بالای 3-2 درصد وزنی به خصوص در حالت ریختگی در ماسه، موجب بهبود خواص سطحی این آلیاژها می شود. در این راستا و به منظور بررسی نظام مند ریزساختار آلیاژ 27-za، میکروساختارهای متفاوتی از نمونه های آلیاژ دوتایی 27%al-zn و آلیاژهای سه تایی (4%،3%،2%و1%)cu-27%al-zn تحت گستره ای از عوامل حرارتی، در شرایط ریخته گری تبریدی در قالب ماسه ای در این تحقیق تولید شدند. منحنی های سرمایش این آلیاژها در فواصل معین از مبرد بدست آمد و پارامترهای حرارتی نمونه ها نیز محاسبه شدند. همچنین پارامترهای میکروساختاری کلیه نمونه ها شامل نوع و درصد فازهای مختلف توسط تصاویر متالوگرافی، میکروسکوپ الکترونی، آنالیز کمی ترکیب شیمیایی و تفرق اشعه ایکس، در 5 نقطه با فاصله ی معین از مبرد بدست آمد. در مورد رسوبات غنی از مس، چگونگی تشکیل و توزیع آنها توسط آنالیزهای کمی فازی بررسی شد. در نهایت نتایج حاکی از تشکیل دانه های هم محور در کلیه نمونه ها تحت شرایط حرارتی اعمال شده، بود. از طرفی با افزایش زمان لازم برای تکمیل انجماد در نواحی دورتر از مبرد، میزان و مورفولوژی فازهای بین دندریتی تغییر کرد. همچنین بررسی های فازی نشان داد که حضور مس در مقادیر زیر 1% به صورت محلول جامد است، اما با افزایش آن به مقادیر بالای 1% فاز ? با ترکیب cuzn4 تشکیل می شود. با افزایش درصد مس و کاهش نرخ سرمایش، این رسوبات بخش قابل توجهی از ساختار آلیاژ 27-za را به خود اختصاص می دهند. علت تغییرات مورفولوژی این رسوبات از شکل نواری به شکل کروی در حضور درصدهای بالای مس، به تمایل برای کاهش انرژی سطحی این رسوبات نسبت داده شد.

یکی از روشهای نوین شکل دهی، فرآیند شکل دهی خزشی است که به دلیل بهبود خواص مکانیکی و کاهش هزینه های تولید در صنایع هوایی توسعه یافته است. شکل دهی خزشی بر اساس پدیده خزش و آزادسازی تنش در حین عملیات پیرسازی مصنوعی آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر آلومینیم رخ می دهد. در این پژوهش اثر دما و زمان در سیکل های حرارتی یک، دو و سه مرحله ای بر میزان برگشت فنری، خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم 7075 در شکل دهی خزشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش دما و زمان شکل دهی، برگشت فنری کاهش یافت. به منظور بررسی اثر دما و زمان بر خواص مکانیکی از آزمون سختی سنجی برینل و آزمون کشش استفاده شد. نتایج نشان داد در دمای ?c 150و ?c 190ماکزیمم سختی و استحکام به ترتیب در زمانهای 24 و 6 ساعت بدست آمد. با توجه به ماکزیمم خواص مکانیکی مورد نیاز در قطعه سیکل 150 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت به عنوان سیکل بهینه برای شکل دهی خزشی آلیاژ انتخاب شد. همچنین به منظور بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز حرارتی استفاده شد.

در این تحقیق آلیاژ دارای ترکیب شیمیایی fe52cr18mo7b16c4nb3 انتخاب شده و امکان ایجاد لایه ی نانوساختار با این ترکیب شیمیایی توسط لیزر پالسی nd:yag مورد بررسی قرار گرفت. آلیاژ انتخاب شده دارای قابلیت شیشه ای شدن بالایی است و با اعمال سرعت های سردشدن پائین تر می توان در آن ساختار آمورف ایجاد نمود. از آن جایی که ساختار آمورف دارای سختی بالاتری نسبت به ساختارهای بلوری است، انتظار می رود سختی سطح در اثر عملیات لیزری افزایش یابد. این پژوهش شامل دو بخش کلی است: در مرحله ی اول تأثیر متغیرهای مختلف لیزر بر ریزساختار و سختی لایه ی سطحی ذوب شده مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله ی دوم نیز امکان نشاندن لایه ی سطحی با ترکیب شیمیایی فوق روی زیرلایه ی فولاد زنگ نزن l316 بررسی شد. در هر مرحله از الگوهای پراش پرتوی ایکس (xrd)، میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem)، طیف سنجی تفکیک انرژی (eds) و سختی سنجی برای بررسی خواص لایه های ایجادشده استفاده شد. در مرحله ی اول تأثیر سه متغیر سرعت لیزر، پهنای پالس و شدت باریکه ی لیزر بر ریزساختار و سختی لایه ی سطحی ذوب شده توسط لیزر بررسی شد. ابتدا نمونه هایی به ضخامتmm 2 از آلیاژ ریختگی بریده شد و هر مرحله عملیات لیزری با ثابت نگه داشتن تمام پارامترهای لیزر و تغییر متغیر موردنظر انجام شد. نتایج نشان داد که با اعمال سرعت روبش بیشتر روی نمونه، ساختار ریزدانه تر شده و به ساختار آمورف نزدیک تر می شود که این امر منجر به افزایش سختی سطحی شده است. بالاترین میزان سختی (حدودhv 1200) در مقایسه با آلیاژ اولیه (با سختی حدودhv 600) در نمونه ی روبش شده با سرعتmm/s 8 به دست آمد. هم چنین با افزایش پهنای پالس و به تبع آن انرژی ورودی، عمق حوضچه ی مذاب بیشتر شده و سختی آن کاهش می یابد. در حالت تغییر شدت نیز، با افزایش قطر لکه ی لیزر روی نمونه، سختی افزایش می یابد. در مرحله ی دوم ابتدا سعی بر آن شد تا نوارهای آمورف به دست آمده از روش ذوب ریسی توسط عملیات لیزر بر فولاد l316 نشانده شوند ولی این عملیات کاملاً ناموفق بود و نوارهای آمورف به محض برخورد اولین پرتو لیزر ذوب شده و توانایی نشانده شدن روی فولاد را نداشتند. در ادامه ورق های نازکی به ضخامت mm 6/0 از آلیاژ ریختگی بریده شده و توسط لیزر بر سطح فولاد زنگ نزن l316 نشانده شد. بررسی های میکروسکوپی و میکروسختی نشان داد که اعمال لایه ی مربوطه منجر به افزایش سختی سطحی (تا حدودhv 1200) می شود. بنابراین، با ایجاد لایه ی آمورف یا نانوساختار بر روی فولاد l316 (با سختی حدودhv 250) سختی سطحی افزایش می یابد.

فومهای فلزی گروه جدیدی از مواد مهندسی هستند که با ورود خود، تحول شگرفی در حوزه فناوری بوجود آورده اند. در رساله حاضر، از خواص عالی آنها در جذب و استهلاک انرژی حاصل از انفجار مواد منفجره، در تهیه پانلهای فناشونده استفاده شده است. این پانلها با جذب انرژی تابشی از مصدر انفجار، سازه های تحت حفاظت خود را از آسیبهای احتمالی در امان می دارند که البته به بهای آسیب دایمی و یا انهدام آنها تمام خواهد شد. با توجه به افزایش تهدیدات تروریستی در سطح بین المللی و نیز لزوم دفاع از ساختمانهای با اهمیتِ استراتژیک، تجهیزات و ادوات نظامی و صنعتی و . . . در برابر این تهدیدات، نیاز به تحقیقات هرچه جامعتر بر روی این سازه ها روز به روز بیشتر احساس می شود؛ چه اینکه تولید روزافزون آنها نیز موید وجود بازاری با پتانسیل جذب بالاست. در رساله پیش رو، مدل تحلیلیِ جدیدی برای تخمین مقاومت و توصیف کیفی و کمی فروریزش فومهای آلومینیومی با پوسته فلزی در برابر بارگذاری انفجاری ارائه گردیده است. در مدلسازی مذکور که با استفاده از روابط بقا و براساس «آنالیز شوک» و استفاده از مدل کاملاً جدید و اصلاح شد? (e-p-l) و با تمرکز بر روی برهمکنش یک بعدی ورق و فوم و فروریزش پیشرونده آن به انجام رسیده است، سه رژیم مجزای انتشار «مــوج شوک»، «موج الاستیک- پلاستیک» و «موج صوتی الاستیک» کاملاَ از یکدیگر تمیز داده شده اند که خود از نقـاط قوت این مطـالعه به شمار رفته و نسبت به تحقیـقـات قبلی، یک گام به جلو محسوب می گردد. مدل تحلیــلی ارائه داده شده با استفاده از داده های تجربی حاصـل از دو گروه آزمایش بارگذاری انفـجاری، درستی آزمایی و اعتـبارسنجی گردید. نزدیکی مـطلوب پیش بینی های تئوری به داده های تجربی، حاکی از دقت بالای مدلسازی تحلیلی ارائه شده است. دانش تولید و تدوین شده در این رساله، یک طراحِ مسلط را قادر خواهد ساخت تا بتواند با توجه به سطح تهـدید پیش بینی شده، پانلـهای فوم آلومینیوم کارائی را برای سالم نگه داشتن سازه هـای حفاظت شده و یا به حداقل رساندن آسیب آنها طراحی نماید.

به منظور تعیین ویژگی های ریزساختاری از جمله اندازه کریستالیت، کرنش شبکه و ماهیت نابجایی ها با استفاده از الگوی پراش اشعه ایکس، از معادلات ویلیامسن- هال کلاسیک و پیشرفته استفاده شد. نتایج نشان داد، با گذشت زمان اندازه کریستالیت کاهش یافت، به گونه ای که پس از 80 ساعت آسیاکاری (با استفاده از معادله پیشرفته ویلیامسن-هال) به مقدار 31/4 نانومتر رسید. همچنین نتایج میکروسختی نیز موید افزایش سختی پودر آلیاژی با گذشت زمان آسیاکاری بود و به میزانی معادل با 37/978 ویکرز در 80 ساعت آسیاکاری رسید. همچنین بدست آمد که نرخ کاهش اندازه کریستالیت با نرخ افزایش کرنش شبکه در طول آسیا کاری تقریبا مشابه بود. رابطه ی بین نتایج بدست آمده از تصاویر میکروسکوپ نوری، الکترونی و آنالیز شیمیایی با یکدیگر مقایسه و بحث شدند. مشخص شد که پروسه ی آسیاکاری آلیاژ مورد بررسی شامل چند مرحله ی جوش سرد بین ذرات پودر آهن و احاطه شدن آن ها توسط لایه هایی آلیاژی و سپس تشکیل ذرات بزرگتری است که با گذشت زمان و اعمال انرژی ضربه ، ساختار کروی درون آن ها، به ساختار لایه-ای شکل تبدیل شده است. با گذشت زمان لایه ها ظریف تر شد تا اینکه پس از 80 ساعت از آسیاکاری تقریباً محو شدند. در این مرحله ترکیب درون ذرات نیز به ترکیب نامی آلیاژ نزدیک شده بود و پیوند ذرات اکسیدی ایتریا شکسته و در زمینه حل شده است. نتایج آنیل پودرها در دماهای 700 و 800 درجه نشان داد، پس از آنیل در دمای 800 درجه ذرات اکسیدی ایتریا در ریزساختار تشکیل شد.

فرایند احیای مستقیم الکتروشیمیایی در تولید فلزاتی مانند تیتانیوم، نیوبیوم، سیلیسیوم و مولیبدن از اکسیدها و ترکیبات دیگر در مقیاس آزمایشگاهی و نیمه صنعتی موفقیت آمیز بوده است. مصرف کم انرژی و آلودگی پایین از مزایای این روش می باشند و مشکل عمده آن پایین بودن سرعت است و افزایش سرعت فرایند نیازمند درک مکانیسم فرایند و عوامل موثر در سرعت و رفع موانع سینتیکی می باشد. از آنجایی که در کارهای تجربی به دلیل غیر قابل کنترل بودن تمامی عوامل موثر، امکان درک تاثیر یک عامل منفرد به سادگی امکان پذیر نیست؛ به نظر می رسد شبیه سازی پدیده های فیزیکی هر فرایند در شرایط کاملا کنترل شده بتواند به فهم دقیق تر تأثیر عوامل کمک کند. لذا بررسی سینتیک فرایند احیای مستقیم الکتروشیمیایی با هدف درک تاثیر عوامل ولتاژ اعمالی، مقدار و نحوه توزیع تخلخل در کاتد اکسیدی، مقدار ذرات فلزی در کاتد اکسیدی و تشکیل فاز اکسید میانی و ارایه راهکارهای عملی سودمند است. بنابراین در این پژوهش پدیده های نفوذ یونهای اکسیژن و انتقال بار الکتریکی به عنوان پدیده های موثر در فرایند با استفاده از نرم افزار phasepot و بر اساس رهیافت میدان فازی مدل سازی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش ولتاژ اعمالی، سرعت احیا خصوصا در مراحل اولیه افزایش می یابد و با انجام احیا در دو ولتاژ متفاوت (ابتدا ولتاژ بالا و سپس ولتاژ پایین) می توان با حفظ سرعت احیا، مصرف انرژی را کاهش داد. نتایج محاسبات بیان می کند که در راستای بهبود سینتیک فرایند، وجود یک مقدار بهینه تخلخل در کاتد اکسیدی الزامی است که این مقدار به خواص ترموفیزیکی سیستم مورد مطالعه بستگی دارد و در سیستم مطالعه شده، این مقدار بهینه حدود 10 درصد است. حضور ذرات فلزی اولیه در کاتد اکسیدی، صرفا منجر به سرعت نسبتا بالای احیا در مرحله اولیه می شوند اما نقش قابل ملاحظه ای در زمان کلی احیا ندارند. این نتایج با کارهای تجربی تطابق نسبی دارند و در اکثر موارد تایید می شوند. در این کار برای تعیین مکان تصادفی تخلخلها و ذرات فلزی نیز از مدل میدان فازی استفاده گردید که کاربرد جدیدی برای این روش و یکی از نوآوریهای این پژوهش محسوب می شود.

فرآیند همزن اصطکاکی (fsp) که بر اساس جوشکاری همزن اصطکاکی (fsw) ابداع شده و در حال تحقیق و توسعه می باشد، یکی از روش های حالت جامد برای بهبود ریزساختار سطح فلزات و ساخت کامپوزیت سطحی زمینه فلزی است. این روش مشکلات و محدودیت های روشهای ذوبی ذوب و انجماد را ندارد. بوسیله این روش می توان با کنترل پارامترهای فرآیند به یک ساختار بهینه و مطلوب دست یافت. تحقیق حاضر به بررسی شرایط بهینه ساخت کامپوزیت سطحی زمینه فولادی تقویت شده با ذرات نانو ساختار پایه آهنی fe48cr18mo7nb6c4b16y1 پرداخته است. در این تحقیق از ابزار پایهwc با شانه استوانه ای و یک پین مخروطی برای ساخت کامپوزیت استفاده شد. ورق هایی به ضخامت mm2 از جنس فولاد کم کربن 14 stبه عنوان آلیاژ زمینه مورد استفاده قرار گرفتند. شیارهایی با ابعاد mm6/0×1 روی این ورق ها ایجاد شد. سپس پودر ذرات تقویت کننده در شیارها ریخته شد. جهت ایجاد کامپوزیت در سطح، fsp در سرعت چرخشی 315 تا rpm800 و سرعت حرکت ابزار 50 تا mm/min 250 انجام شد. برای بررسی اثر fsp بدون ذرات تقویت کننده، نمونه-هایی بدون حضور ذرات در سرعت های مذکور آماده و نتایج مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. در ادامه تأثیر متغیرهای مختلف بر سیلان مواد، توزیع و اندازه ذرات، سختی و رفتار سایشی کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات ریزساختاری نشان می دهد که وجود همزمان دو عامل تغییر شکل پلاستیک شدید و افزایش دما طی fsp، منجر به پدیده تبلور مجدد و ریز شدن دانه های زمینه فولادی از ?m34 تا ?m5 بدون حضور ذرات تقویت کننده و ?m 3 در حضور ذرات تقویت کننده شده است. همچنین مشخص شد که با افزایش سرعت چرخشی و در نتیجه افزایش دما، رشد دانه منجر به درشت شدن دانه بویژه در نمونه با سرعت چرخشی pm800 می شود. بررسی سیلان مواد، حاکی از وجود 3 ناحیه همزده شده (sz)، ناحیه متاثر از حرارت و عملیات مکانیکی (tmaz) و ناحیه تحت تاثیر حرارت(haz) می باشد. بررسی سختی و رفتار سایشی کامپوزیت ایجاد شده در سطح زمینه فولاد نشان داد که سختی و مقاومت به سایش آلیاژ زمینه، در اثر ایجاد کامپوزیت در سطح بوسیله فرآیندfsp ، به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

فرآیند همزن اصطکاکی (fsp) یک فرآیند حالت جامد برای اصلاح موضعی ریزساختار است که بر اساس جوشکاری همزن اصطکاکی (fsw) ابداع شده است. یکی از کاربردهای این روش تولید کامپوزیت سطحی است که به منظور بهبود خواص سایشی و سختی صورت می گیرد. به دلیل عدم امکان استفاده از فولادهای نانوساختار به صورت بالک و همچنین هزینه بالای تولید آن ها، هدف این تحقیق، استفاده از خواص ویژه آن ها در سطح، به صورت کامپوزیت سطحی، قرار گرفت. در این تحقیق ابتدا آلیاژ پایه آهنی 4c16b7mo18cr55fe ریخته گری شده و بعد به روش ریسندگی مذاب به ساختار آمورف -رسید. سپس با عملیات حرارتی نوارهای آمورف به دست آمده ، در دما و زمان مناسب، کریستال هایی با اندازه متوسط nm5±50 در آن ها ایجاد شد. در ادامه تحقیق تولید کامپوزیت سطحی با استفاده از fsp در سطح فولاد 37 st و با پودر نانوساختار 4c16b7mo18cr55fe، امکان سنجی شد. بدین منظور ورق هایی آنیل شده از فولاد 37st با ضخامت mm 3 تهیه و شیارهایی با عمق 1 و عرض mm6/0 روی آن ایجاد شد. سپس خمیری از ذرات مذکور، با الکل تهیه و داخل شیار از آن پر شد. جهت ایجاد کامپوزیت در سطح، fsp با ابزاری از جنس کاربید تنگستن و در سرعت چرخشی 315 تا rpm 800 و در سرعت حرکت ابزار 50 تا mm/min 250 صورت گرفت. در ادامه، تاثیر متغیرهای مختلف بر سیلان مواد، توزیع و اندازه ذرات، سختی و رفتار سایشی کامپوزیت مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت چرخشی، اندازه ذرات ریزتر می شود؛ اما خارج شدن پودر به صورت پلیسه هم افزایش می یابد. با انجام فرآیند fsp ریزساختاری همگن و ریزتر ایجاد می شود که خود منجر به افزایش سختی و مقاومت به سایش می شود. همچنین نتایج نشان داد که با ورود ذرات سخت تقویت کننده به زمینه، افزایش سختی با شدت بیشتری انجام می گیرد و کاهش وزن در طی سایش کاهش می یابد. از طرفی کنده شدن ذرات سخت موجود در سطح و قرار گرفتن آن ها روی سطح سایش، ضریب اصطکاک کامپوزیت نسبت به زمینه fsp شده افزایش می یابد.

پژوهش حاضر به منظور بررسی فوم پذیری آلیاژهای zn-al با درصد های متداول al و سپس ارزیابی خواص فشاری شبه استاتیک فوم های تولیدی تعریف و اجرا گردید. بدین منظور، فوم های روی خالص و آلیاژهای zn-al با نام های متداول: آلیاژ شماره 5 (al%4)، za12، zn-22al و za27 به روش فوم سازی ذوبی و با استفاده از حباب زای zrh2 تولید شدند. از روش های افزودن کلسیم و همزدن مذاب و نیز تلفیق این دو روش برای ویسکوزسازی مذاب آلیاژهای zn-al و کمک به پایداری فوم مذاب بهره گرفته شد. آزمایش های ویسکومتری بر پایه سنجش زمان سقوط گلوله فولادی در مذاب اجرا گردید تا درک عمیق تری از اختلاف موجود میان انواع روش های ویسکوزسازی حاصل شود. ریزساختار فوم ها توسط آنالیز میکروسکوپی مورد بررسی قرار گرفته و فازهای موجود توسط پراش پرتوی x شناسایی شدند. خواص فشاری تک محوری فوم ها در محدوده شبه استاتیک مورد بررسی قرار گرفته و ویژگی های تغییرشکل آن ها مطالعه شد. نتایج نشان داد که تغییر مقدار al آلیاژهای zn-al، منجر به بروز رفتارهای متفاوتی از آن ها در قبال روش های ویسکوزسازی اعمال شده می شود. با این حال، با بکارگیری روش های مختلف ویسکوزسازی و انتخاب دمای فوم سازی مناسب، امکان تولید فوم پایدار با بازدهی بسیار خوب برای روی و آلیاژهای zn-al وجود دارد. بررسی خواص فشاری فوم ها نشان داد که فوم های روی و آلیاژهای zn-al دارای رفتار تنش- کرنش فشاری مشابه با فوم های سلول بسته می باشند. هم چنین، مشخص گردید که رفتار تغییرشکل فشاری فوم های روی و آلیاژهای zn-al در دمای محیط، ترد بوده و مکانیزم اصلی تغییرشکل این فوم ها شکست دیواره می باشد. با تغییر مقدار al آلیاژ ماده دیواره، استحکام و مدول الاستیک فشاری فوم ها تغییرات غیر منتظره ای را از خود نشان می دهند.

دراین تحقیق ارزیابی پدیده تبلور در نسل جدیدی از آلیاژهای آمورف پایه آهن با کاربردهای سازه ای مدنظر می باشد. رویکردهای اصلی دراین تحقیق، ارزیابی تاثیر افزودن عنصر آلیاژی نایوبیم بر دو پدیده تبلور و رشد در یک گروه خاص ازاین آلیاژها و همچنین بررسی تغییرات سختی در حالتهای آمورف و کریستالی می باشد. ترکیب شیمیایی آلیاژها fe55-xcr18mo7b16c4nbx (x=0, 3, 4,5) می باشد. تهیه شمشهای اولیه در کوره ذوب القایی صورت گرفته و نوارهای مورد نیاز بررسی های سینتیکی و ساختاری با استفاده از فرایند ذوب-ریسی (melt-spinning) و سپس عملیات حرارتی در کوره عملیات حرارتی خلا تهیه شده اند. بررسی های سینتیکی به کمک داده های حاصله از آزمونهای اسکن گرمایی افتراقی (dsc) و همچنین تشخیص نوع فازهای تشکیل شده در ساختار با استفاده از آزمون های تفرق اشعه ایکس (xrd) صورت گرفته است. درادامه، ساختار میکروسکپی بوسیله میکروسکپهای الکترونی نوع عبوری (tem) و روبشی (sem) بررسی شده و سختی سنجی در مقیاس ویکرز برروی نمونه ها انجام شده است. نتایج نشان میدهد که افزودن عنصر آلیاژی نایوبیم به ترکیب شیمیایی آلیاژها، سبب افزایش قابلیت شیشه ای شدن آلیاژها می شود. بررسی نوارهای عملیات حرارتی شده مشخص نمود که فاز fe36cr12mo10 اولین فازی است که پس از انجام عملیات حرارتی در ساختار آلیاژها تشکیل می شود. افزایش عنصر آلیاژی نایوبیم در ترکیب شیمیایی آلیاژها سبب افزایش انرژی اکتیواسیون جوانه زنی، کاهش فرکانس جوانه زنی و نرخ رشد شده که نتیجه آن تبدیل ماهیت تبلور دومرحله ای به یک مرحله ای در آلیاژهاست. پس از انجام عملیات حرارتی آنیل، جوانه زنی فاز fe36cr12mo10 با میانگین اندازه 20 نانومتر در ساختار مشاهده شد. دراین تحقیق جوانه زنی فاز مذکور در کلنی های مجزا و با مورفولوژی "راه راه" در ساختار، تشخیص داده شد. دراین تحقیق سه منطقه مختلف دراستحاله تبلور، برای بررسی ضریب اورامی درنظر گرفته شد که این سه منطقه شامل مناطق جوانه زنی، رشد و رشد نهایی می باشد. مقادیر بدست آمده برای ضرایب سینتیکی مشخص می کند که افزایش عنصر آلیاژی نایوبیم سبب محدود شدن جوانه زنی و رشد فاز fe36cr12mo10 در تبلور مرحله اول آلیاژها می شود. همچنین مشخص شد که با افزایش عنصر نایوبیم در ترکیب شیمیایی آلیاژها، نیروی محرکه جوانه زنی، رشد و همچنین فرکانس جوانه زنی و نرخ رشد در تبلور فاز آهن آلفا (تبلور مرحله دوم) کاهش می یابد. باتوجه به نتایج حاصله از تصاویر میکروسکپ الکترونی عبوری مشخص شد که مکانیزم کاهش نرخ رشد کریستالها در ساختار، ایجاد لایه ممانعت کننده نفوذی در اطراف کریستالهای درحال رشد و کاهش سرعت نفوذ عناصر در ساختار است. نتایج آزمونهای تفرق اشعه ایکس و مشاهدات ساختاری حاکی از این است که با افزودن عنصر نایوبیم میانگین اندازه کریستالها در ساختار کاهش یافته و درواقع عنصر نایوبیم به عنوان یک تثبیت کننده ساختار عمل نموده که میانگین اندازه کریستالهای آهن در ساختار آلیاژها را کاهش می دهد. در بررسی های سختی سنجی مشخص شد که تشکیل محلول جامد فوق اشباع به عنوان مهمترین مکانیزم افزایش دهنده سختی در آلیاژها و در حالت آمورف می باشد. انجام عملیات حرارتی تک مرحله ای و ایجاد ساختاری حاوی زمینه آمورف به همراه کریستالهای نانوسایز fe36cr12mo10 سبب افزایش سختی نمونه ها تا حد 1900 ویکرز شده که قابل مقایسه با انواع پوششهای فوق سخت است.

هدف از این تحقیق ایجاد پوشش آمورف پایه آهن روی قطعات فولادی توسط فرآیند پوشش دهی الکترواسپارک است. در پروژه حاضر ابتدا دستگاه پوشش دهی الکترواسپارک (esd) ساخته شد و سپس از آن برای انجام آزمایشات پوشش دهی استفاده گردید. در فرآیند esd به سبب ایجاد اختلاف پتانسیل بین الکترود و زیرلایه و تماس لحظه ای، تخلیه الکتریکی به شکل جرقه ایجاد می شود و به دنبال آن فلز از الکترود به قطعه کار منتقل می شود. این تخلیه الکتریکی بسیار سریع، سبب ذوب شدن بسیار جزیی الکترود و زیرلایه و انتقال ماده مذاب از سر الکترود به زیرلایه می شود. در فرآیند esd با تنظیم پارامترها، نرخ سرد شدن می تواند به 105 تا 106 درجه سانتی گراد بر ثانیه برسد. به همین منظور در این پروژه امکان بکارگیری فرایند esd برای ایجاد پوشش آمورف از الکترود بلوری بر روی زیرلایه بلوری مورد تحقیق قرار گرفت. الکترود مورد استفاده آلیاژ پایه آهن با ترکیب شیمیایی fe48cr18mo7b16c4nb7 است که قابلیت شیشه ای شدن بالایی دارد. آزمایش های فرایند esd در سه مرحله با سیکل های وظیفه مختلف در دامنه 0.5% تا 20% انجام شد. آزمایش های متالوگرافی و سختی سنجی و sem و xrd انجام شده روی نمونه های بدست آمده با سیکل وظیفه 1.14 درصد حاکی از موفقیت آمیز بودن فرایند پوشش دهی الکترواسپارک در ایجاد پوشش آمورف از الکترود بلوری، روی سطح فولاد زنگ نزن آستنیتی است. همچنین در این تحقیق تاثیر پارامترهای انرژی جرقه و حرارت ورودی کلی به صورت کمی و تاثیر پارامترهای نیروی وارد بر الکترود و ضربه به پوشش به صورت کیفی بر ریزساختار، حداکثر ضخامت و کیفیت پوشش بررسی شد. همچنین چند آزمایش مقدماتی سایش روی نمونه های پوشش داده شده با فرآیند esd که آمورف بودن آن ها به اثبات رسیده بود، انجام شد.

روش فوم سازی آلپوراس یکی از روش های تجاری تولید فوم های فلزی است که با افزودن کلسیم به مذاب و همزدن گرانروی مناسب برای فوم سازی حاصل می شود. در این پژوهش تاثیر کلسیم و همزدن بر گرانروی مذاب آلومینیوم بررسی شد، مکانیسم های موثر بر این پدیده و ویژگی ها و شرایط عنصر افزودنی مشخص شد و در نهایت تاثیر این فرایند بر رفتار فومی شدن مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور در گام اول ویسکومتر دما بالا با دقت زیاد بر اساس ویسکومترهای سقوط گلوله ساخته شد. با استفاده از این ویسکومتر گرانروی مذاب در درصد های مختلف کلسیم و زمان های متفاوت هم زدن بررسی شد. در این پژوهش این پدیده از سه دیدگاه مورد بررسی قرار گرفت. در دیدگاه اول تاثیر مستقیم کلسیم بر گرانروی و ساختار آلومینیوم بررسی شد. در مرحله دوم تاثیر کلسیم بر مذاب فلزی دیگر (روی) ارزیابی شد و در نهایت تاثیر سایر عناصر آلیاژی (لیتیوم، منیزیم، سدیم و ...) بر گرانروی مذاب آلومینیوم مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه هایی از مذاب در شرایط مختلف گرفته شد و برای بررسی های مشخصه یابی متالوگرافی، xrd و sem به کاربرده شد. نتایج نشان می دهد که اکسیداسیون مذاب و تشکیل آخال های اکسیدی بسیار ریز باعث افزایش گرانروی مذاب آلومینیوم می شود. در حقیقت کلسیم باعث تغییر ساختار لایه محافظ از ?-al2o3 به فاز سیمانی ca3al2o6 می شود که مقاومت به خوردگی کمترو حجم بیشتری دارد. همزدن هم با ایجاد تلاطم این لایه محافظ را شکسته و به صورت ذرات بسیار ریز وارد مذاب می کند. این ذرات تر شوندگی کمی با مذاب دارند و تمایل زیاد به خوشه ای شدن و تجمع دارند، به گونه ای که بعد از هم زدن در مدت کوتاهی ذرات ریز زیر میکرون به ذرات درشت تبدیل می شوند و گرانروی مذاب کاهش می یابد. تمام عناصر پایین تر از آلومینیوم در دیاگرام الینگهام مانند کلسیم، منیزیم و لیتیوم توانایی تولید فازهای شبه سیمانی و افزایش گرانروی را دارند. عناصر بالاتر از آلومینیوم در صورتی توانایی تولید اینگونه فازها را دارند که فشار بخار بالایی داشته باشند. سدیم و روی از جمله این عناصر هستند. ذرات و آخال های اکسیدی با مکانیسم های متفاوت رفتار فومی شدن را تحت تاثیر قرار می دهند. با ایجاد محل های مناسب جوانه زنی حباب، فوم پذیری را بهبود می دهند. پایداری فوم را نیز با کاهش کشش سطحی، افزایش گرانروی، تشکیل شبکه اکسیدی و کاهش سرعت نفوذ گاز از دیواره ها افزایش می دهند.

در پژوهش حاضر در ابتدا سطح آلیاژ آلومینیوم ریختگی a356 به عنوان زیرلایه، با لایه ای از نیکل به روش آبکاری پوشانده شد. دو سری نمونه با ضخامت های اولیه پوشش ni ( µm 5 ±20 و µm 5 ±50) جهت آلیاژسازی سطحی آماده شد. سپس با استفاده از لیزر nd:yag این لایه به همراه بخشی از زیرلایه ذوب شده و یک لایه سطحی با خواصی متفاوت نسبت به توده ماده به وجود آمد. ریزساختار، ترکیب شیمیایی و هندسه لایه آلیاژی شده و سختی نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی (sem)، آنالیز طیف سنجی تفکیک انرژی (eds)، آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسختی سنج ویکرز، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که بر اثر انجماد سریع که در فرایند آلیاژسازی سطحی با لیزر رخ می دهد، ریزساختار تشکیل شده در لایه سطحی شامل دندریت های بسیار ریز از ترکیبات بین فلزی al3ni و al3ni2 می باشد که حضور این ترکیبات باعث افزایش سختی لایه سطحی تا حدود حداقل 5/4 برابر زیرلایه می شود. رفتار تریبولوژیکی نمونه های آلیاژ شده با استفاده از دستگاه سایش پین روی دیسک مورد بررسی قرا گرفت. نتایج حاصل نشان داد که نرخ سایش لایه های آلیاژی شده نسبت به آلومینیم بدون پوشش و آلومینیم آبکاری شده کاهش می یابد. کاهش نرخ سایش نمونه های آلیاژی شده توسط لیزر به تشکیل ریزساختارهای شامل فاز سخت آلومیناید نیکل ربط داده می شود. با افزایش ضخامت پوشش اولیه نیکل نرخ سایش کمتر شده که این رفتار متناسب با افزایش سختی با افزایش درصد نیکل در زیرلایه می باشد.

این تحقیق به منظور ارزیابی عملکرد یک فلز شیشه¬ای پایه آهن به عنوان یک آلیاژ سخت-پوشی به روش جوشکاری gtaw انجام شده است. در این تحقیق یک آلیاژ چند جزئی پایه آهن با ترکیب استوکیومتری fe49cr18mo7b16c4nb6 جهت لایه نشانی بر روی فولاد از طریق فرایند gtaw مورد استفاده قرار گرفت. به منظور بررسی رفتار این آلیاژ در فرایند لایه نشانی از دو نوع زیر لایه فولاد کم¬کربن(st37) و فولاد ابزار گرمکار h13 استفاده شد. آزمایش¬های اول بر روی فولاد کم¬کربن انجام شد و جهت بررسی اثر تعداد لایه و میزان رقت بر ریز¬ساختار و سختی، تعداد متفاوتی از لایه¬های جوش ایجاد شد. در آزمایش¬های بعدی که بر روی زیرلایه¬های فولاد ابزار گرمکار صورت گرفت، اثر پیشگرم کردن زیر¬لایه بر ریزساختار و سختی فلز جوش مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی¬های ریزساختاری و شناسایی فاز¬ها از دستگاه میکروسکوپ نوری(om) و الکترونی(fe_sem) و آزمایش پراش پرتو ایکس(xrd) استفاده شد. نتایج نشان داد که پس از لایه نشانی این آلیاژ بر روی سطح، ساختاری چند فازی متشکل از فاز¬های بورایدی و کاربیدی(فاز¬های بوراید مولیبدن سه جزئی(mo2feb2) و فاز¬های بسیار ریز کاربید نایوبیم(nbc)) در یک زمینه¬ای از آهن آلفا ایجاد می¬شوند که سختی بالاتر از 600 ویکرز را در ساختار بوجود می¬آورند و با افزایش تعداد لایه¬ها میزان این فاز¬ها و به دنبال آن میزان سختی هم افزایش می¬یابد. در ادامه نیز نتایج نشان داد که با کاهش حرارت ورودی، میزان رقت کاهش یافت که با افزایش میزان فاز¬های سخت بورایدی و کاربیدی در ساختار همراه بوده و موجب افزایش سختی در لایه جوش(به بیش از 800 ویکرز) شد.

همزدن الکترومغناطیسی یکی از روش¬های کم هزینه، قابل کنترل و با آلودگی کم است که در تولید کامپوزیت های زمینه فلزی کاربرد دارد. در طی سال های اخیر شبیه سازی های متعددی در زمینه¬ی دینامیک سیالات محاسباتی در همزن الکترومغناطیسی انجام شده است. در این تحقیق شبیه سازی جریان سیال و انتقال حرارت مذاب آلومینیوم و فولاد در همزن الکترومغناطیسی و نحوه توزیع ذرات سرامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. این مدل دو بعدی، شامل دو میدان الکترومغناطیسی و میدان جریان مذاب می باشد. محاسبه نیروهای الکترومغناطیسی وارد مذاب در نرم افزار تجاری کامسول برای جریان 11 و 30 آمپر و فرکانس 5 و 50 هرتز انجام شد. نتایج حاصل از شبیه سازی الکترومغناطیسی با نتایج تجربی مقایسه و مطابقت خوبی را نشان داد. برای حل معادلات جریان سیال و انتقال حرارت، از مدل دو بعدی متقارن محوری در نرم افزار فلوئنت استفاده شد. با توجه به اینکه حرکت سطح آزاد مذاب در این مسئه حائز اهمیت است، مدل جریان دو فازی است. برای بررسی حرکت ذره از مدل فاز گسسته در نرم افزار فلوئنت استفاده گردید. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که با افزایش جریان عبوری از کویل از 11 به 30 آمپر و همچنین فرکانس از 5 به 50 هرتز، نیروی مغناطیسی وارد بر مذاب افزایش یافته که این افزایش نیرو باعث افزایش سرعت مذاب در بوته می گردد. توزیع بهینه ذرات در فرکانس50 هرتز و جریان 11 آمپر برای مذاب آلومینیوم و همچنین فرکانس 50 هرتز، جریان 30 آمپر برای مذاب فولاد مشاهده شد. مذاب آلومینیوم در 60 ثانیه اول و مذاب فولاد در 90 ثانیه به زیر خط سالیدوس میرسند. بهترین زمان تزریق ذرات در مذاب آلومینیوم 20 ثانیه اول و در مذاب فولاد 40 ثانیه اول است. سرعت بهینه تزریق ذرات با ابعاد نانو 5 لیتر بر دقیقه است، این مقدار برای ذرات میکرومتر به یک لیتر بر دقیقه می¬رسد. پیدا کردن زمان همزدن بهینه برای ذرات با ابعاد میلیمتر نقش کلیدی را در توزیع یکنواخت ذرات بازی می کند.

هدف تحقیق حاضر بررسی نقش ریز ساختار و درصد مس افزوده بر روی مقاومت به سایش و خوردگی آلیاژ zn- %27al منجمد شده بصورت جهتدار بوده است. همچنین هدف دیگر این تحقیق بررسی ارتباط بین متغیرهای حرارتی و ساختاری با خواص الکتروشیمیایی بوده است. برای نیل به این اهداف نمونه هایی از آلیاژهای دوتایی zn- %27al و آلیاژهای سه تایی zn-%27al-(%1,2,4 cu) تحت انجماد تبریدی تولید شده، بمدت 72 ساعت در دمای 320 نگهداری شده و در کوره سرد شدند. آزمایش سایش در فواصل 1، 20، 50 و 110 میلی متری از مبرد آلیاژهای عملیات حرارتی شده، انجام شده است. بررسی خواص خوردگی با استفاده از سه آزمایش طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی، پلاریزاسیون و غوطه وری در محلول nacl 5/3% در دو حالت ریختگی و عملیات حرارتی شده، انجام شده است. نتایج آزمایش سایش نشان داد که برای آلیاژ بدون مس و 1% مس کمترین مقدار کاهش وزن در فاصله 1 میلی متری و بیشترین مقدار آن در فاصله 110 میلی متری از مبرد بدست آمد. اما در آلیاژهای حاوی مس زیاد (2 و 4 درصد)، کمترین مقدار کاهش وزن در فاصله 110 میلی متری و بیشترین مقدار آن در فاصله 1 میلی متری از مبرد بدست آمد. بطور کلی بهترین مقاومت به سایش در فاصله 1 میلی متری آلیاژ حاوی 1% مس و بدترین حالت درفاصله 110 میلی متری از مبرد آلیاژ بدون مس مشاهده شد. آزمایش های خوردگی با تغییر ترکیب شیمیایی و ساختار نتایج متفاوتی را نشان دادند. در آلیاژ بدون مس، بهترین خواص خوردگی مربوط به فاصله 110 میلی متری و بدترین حالت مربوط به فاصله 1 میلی متری از مبرد است. اما آلیاژهای حاوی مس زیاد (2 و 4%) نتایج متفاوتی را ارائه دادند. بهترین خواص مربوط به فاصله 1 میلی متری و بدترین خواص مربوط به فاصله 110 میلی متری از مبرد است. روند تغییرات نرخ خوردگی در آزمایش های الکتروشیمیایی و غوطه وری مشابه بوده اما مقادیر آنها بدلیل تشکیل محصولات خوردگی روی سطح نمونه ها تفاوت دارند.

چکیده یکی از روش¬های تولید نانوذرات فلزی، روش انفجار الکتریکی سیم است. راندمان بالای انرژی، امکان تنظیم پارامترهای فرآیند و همچنین هزینه پایین و سادگی تجهیزات این روش را به روشی مناسب برای تولید نانوذرات فلزی تبدیل کرده است. در این پژوهش از روش انفجار الکتریکی سیم برای تولید نانوکامپوزیت آلومینیوم-cnt در محیط مایع استفاده شد. انفجار الکتریکی سیم آلومینیوم در محیط¬های آب، محلول آبی 1/0 مولار نیکل(ii) سولفات هگزاهیدرات، استون و متیل اتیل کتون انجام شد. به منظور سنتز نانوکامپوزیت آلومینیوم-cnt، ابتدا در هریک از محیط¬ها، نانولوله¬های کربنی توسط دستگاه فراآوا پخش شدند. سپس سیم آلومینیومی در این محیط¬ها منفجر شد. در اثر فرآیند انفجار الکتریکی سیم، سیم قرار گرفته بین دو الکترود گرم شده و سپس در 10 میلی¬ثانیه منفجر شده و تبدیل به پلاسما ¬شد. نمونه¬های سنتز شده به منظور مشخصه¬یابی تحت آزمون¬های طیف سنجی ftir، پراش پرتوی ایکس، میکروسکوپی الکترونی عبوری و طیف سنجی فرابنفش-مرئی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانوذرات سنتز شده در محیط مایع به شکل کروی هستند. همچنین میانگین اندازه ذرات در محیط¬ آب و محلول آبی 1/0 مولار نیکل(ii) سولفات هگزاهیدرات در حدود 20 نانومتر و در محیط استون 4 نانومتر شد. نانوذرات تولید شده در محیط¬های آبی ته¬نشین شدند اما در محیط استون پایدار ماندند. همچنین نتایج نشان دهنده برهمکنش بهتر نانوذرات آلومینیوم و نانولوله¬های کربنی در محیط استون نسبت به محیط¬های آبی بود. در نهایت در این پژوهش در بین محیط¬های ساخت آبی و آلی می¬توان نتیجه گرفت که بهترین محیط برای سنتز نانوکامپوزیت آلومینیوم-cnt، محیط استون است چون در این محیط کامپوزیتی یکپارچه با توزیع مناسب نانوذرات بدست می¬آید. کلیدواژه: انفجار الکتریکی سیم، نانوکامپوزیت، آلومینیوم، نانولوله کربنی، سنتز نانوذرات، محیط مایع

شکل دهی خزشی یکی از روش های جدید شکل دهی ورق های فلزی می باشد. که بعلت ایجاد خواص مکانیکی بهینه، کاهش مراحل تولید و به تبع آن کاهش هزینه های تولید، مورد توجه اکثر تولیدکنندگان بال و بدنه هواپیما، قرار گرفته است. این روش تنها برای آلیاژهای رسوب سختی پذیر استفاده می شود. شکل دهی خزشی ترکیبی از فرآیند آزادسازی تنش(خزش) و پیرسازی می باشد، که به ترتیب باعث شکل دهی و استحکام دهی می شوند. در این پژوهش تاثیر پارامتر های زمان و دما بر روی میزان شکل پذیری، برگشت فنری و خواص مکانیکی (استحکام وسختی) آلیاژ 7075 در فرآیند شکل-دهی خزشی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین خواص مکانیکی نمونه هایی که در دماهای°c120 ،°c180 و زمان های 6، 12، 24، 48 و72 ساعت تحت شکل دهی خزشی و پیرسازی معمولی قرار گرفته اند؛ نیز مورد بررسی قرار گرفت است. نتایج نشان داد که افزایش دما و زمان فرآیند میزان شکل-پذیری را افزایش و میزان برگشت فنری را کاهش می دهد. همچنین نتایج آزمون های کشش و سختی نشان داد که افزایش دما در زمان مشابه در فرآیند شکل دهی خزشی، استحکام و سختی را بهبود می-بخشد. بیشترین استحکام و سختی در دماهای °c120 و°c180 به ترتیب در زمان های 48 و 24 ساعت بدست آمد. در مقایسه بین شکل دهی خزشی و پیرسازی معمولی، نمونه های شکل دهی خزشی شده در دمای °c120 خواص مکانیکی پایین تری نسبت به نمونه های مشابه در فرآیند پیرسازی معمولی دارند. اما در دمای °c180 نمونه های شکل دهی خزشی شده خواص بسیار بهتری نسبت به نمونه های پیرسازی معمولی دارند. این امر می تواند نشان دهد که شکل دهی خزشی از یک دمای مشخص به بعد باعث بهبود خواص می شود. در آزمون رشد ترک که انجام شد مشخص شد که افزایش زمان شکل دهی خزشی، تعداد سیکل لازم برای شکست را کاهش و افزایش دمای شکل دهی تعداد سیکل لازم برای شکست را افزایش می دهد. کمترین سرعت رشد ترک مربوط به شکل دهی در دمای°c180 و زمان 6 ساعت می شد. با توجه به ماکزیمم خواص مکانیکی موردنیاز و همچنین برگشت فنری، سیکلh24/°c180می تواند بعنوان سیکل بهینه انتخاب گردد.

در این تحقیق ارزیابی پدیده تبلور در نسل جدیدی از آلیاژهای آمورف پایه آهن با کاربردهای سازه ای مدنظر می باشد. رویکردهای اصلی در این تحقیق، ارزیابی تأثیر افزودن عنصر آلیاژی نایوبیم بر دو پدیده تبلور و رشد در یک گروه خاص از این آلیاژها و همچنین بررسی تغییرات سختی و انعطاف پذیری در حالت های آمورف و کریستالی می باشد. ترکیب شیمیایی آلیاژها fe55-xcr18mo7b16c4nbx (x=0, 3) می باشد. تهیه شمش های اولیه در کوره ذوب القایی صورت گرفته و نوارهای موردنیاز بررسی های سینتیکی و ساختاری با استفاده از فرایند ذوب-ریسی (melt-spinning) و همچنین ریخته گری مکشی و سپس عملیات حرارتی در کوره عملیات حرارتی خلأ تهیه شده اند. بررسی های سینتیکی به کمک داده های حاصله از آزمون های اسکن گرمایی افتراقی (dsc) و همچنین تشخیص نوع فازهای تشکیل شده در ساختار با استفاده از آزمون های تفرق اشعه ایکس (xrd) صورت گرفته است. در ادامه، ساختار میکروسکپی به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شده و سختی سنجی در مقیاس ویکرز بر روی نمونه ها انجام شده است. همچنین آزمون فشار و خمش جهت بررسی انعطاف پذیری آن ها انجام شد. نتایج نشان می دهد که افزودن عنصر آلیاژی نایوبیم به ترکیب شیمیایی آلیاژها، سبب افزایش قابلیت شیشه¬ای شدن آلیاژها می شود. بررسی نوارهای عملیات حرارتی شده مشخص نمود که فاز fe36cr12mo10 با اندازه دانه ?? نانومتر اولین فازی است که پس از انجام عملیات حرارتی مرحله اول در ساختار آلیاژها تشکیل می شود. در فلزات حجیم ? میلی متری پس از ریخته گری به طریق ریخته گری مکشی کامپوزیت آمورف-نانوساختار حاصل شد . نانوکریستال های آهن آلفا تنها دانه های موجود در فلز حجیم ? میلی متری بودند و آلیاژ دارای نایبیوم دارای سختی و استحکام بیشتری بود. با انجام عملیات حرارتی آنیل موردنظر ، در میله های ریختگی افزایش کرنش پلاستیک تا میزان?/? ? مشاهده شد.

بازسازی پره¬های توربین گازی که معمولا از جنس سوپرآلیاژهای پایه نیکل می¬باشند، معمولا به روش جوشکاری انجام می¬شود. به علت تمایل شدید به ترک گرم، جوشکاری و پوشش¬دهی پره توربین از جنس in738lc با آلیاژ هم¬جنس خود دارای چالش¬های زیادی است. در این تحقیق روش جوشکاری و پوشش¬دهی الکترواسپارک (esd) برای لایه¬نشانی اولیه آلیاژ ریختگی in738lc با هدف کنترل ترک ذوبی در فلز پایه و سپس فرآوری ذوبی پوشش با لیزر پالسی (ضربانی) با هدف افزایش یکپارچگی پوشش مورد مطالعه قرار گرفت. محدوده علمی این تحقیق مطالعه پدیده ترکیدگی گرم در فرایندهای esd و لیزر است. پوشش دهی esd با حرارت ورودی بالا به میزان 11 تا 13 میلی¬ژول سبب ایجاد ترک¬های ذوبی در فلز پایه ریختگی می¬شود. با کاهش حرارت ورودی تا یک چهارم نمونه¬های قبل، میزان ترک ذوبی در زیرلایه کاهش می¬یابد (کاهش تا یک پانزدهم) و تنها شکستگی¬های ذرات کاربیدهای مجاور پوشش مشاهده می¬شود. انرژی جرقه عامل تاثیرگذار بر روی کیفیت پوشش است. ساختار لایه esd از سلول¬های فاز ? تشکیل شده است که به صورت هم بافته از زیرلایه رشد می¬کنند و ساختار بسیار دانه ریز جهت¬دار در امتداد رشد پوشش را تشکیل می¬دهند. نتایج نشانگر نقش بسیار زیاد عیوب مانند عدم ذوب¬شدگی بین لایه¬ایی و تخلخل در ایجاد دانه¬های جدید و کوچک است.

در این پژوهش به بررسی فرایند الکترولس، جهت ایجاد پوشش فلزی نیکل- فسفر و عملیات حرارتی مستقیم، جهت ایجاد لایه ی اکسیدی بر سطح ذرات کاربید سیلیسیوم با میانگین اندازه ذرات 25 میکرومتر پرداخته شد. در فرایند الکترولس اثر پارامترهای فعال سازی سطحی پودر، دما، ph، میزان بارگیری از حمام و ترکیب شیمیایی حمام مورد بررسی قرار گرفت. جهت آنالیز پوشش ایجاد شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem)، آنالیز تفکیک انرژی(eds)، آنالیز پلاسمای جفت شده ی القایی(icp ) و پراش سنجی پرتو ایکس(xrd) استفاده شد. در بررسی اثر فعال سازی سطحی پودر از پودرهای شستشو شده با استون، عملیات حرارتی شده، اسیدشویی شده، آسیا شده و فعال شده با کلرید پالادیم استفاده شد. نتایج نشان داد که از بین روش های انجام شده فرایند فعال سازی با کلرید پالادیم منجر به ایجاد پوشش یکنواخت و همگن بر سطح پودر شده است. دما و ph مناسب جهت ایجاد پوشش بر سطح پودرهای اسیدشویی شده c? 90t= و 4 ph=و برای پودر فعال شده با کلرید پالادیم c? 70t= و 5/4 ph=به دست آمد. به منظور دستیابی به مقدار بیشینه ی بارگیری از حمام مقادیر 4، 8، 12 و 16 گرم بر لیتر پودر کاربید سیلیسیوم به منظور پوشش دهی در حمام الکترولس استفاده شد و نتایج نشان داد که حداکثر مقدار پودر مورد استفاده به منظور پوشش دهی 12گرم بر لیتر است. همچنین در بررسی اثر ترکیب شیمیایی و ph حمام نتایج نشان داد که حمامی با nicl2 g/lit 45 ، g/lit nah2po2.h2o 8 در 8/5 ph=جهت دستیابی به پوشش یکنواخت مناسب است. در بررسی عملیات حرارتی مستقیم پودر کاربید سیلیسیوم جهت دستیابی به لایه ی اکسیدی، پودر کاربید سیلیسیوم به مدت 7 ساعت در دمای 1200درجه سانتیگراد در اتمسفر معمولی حرارت داده شد. پودر اکسید شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی و xrd آنالیز شد. نتایج وجود لایه ی اکسیدی میکرومتری بر سطح پودر کاربید سیلیسیوم را به اثبات رسانید.

سوپرآلیاژهای پایه نیکل ods آلیاژهای دمای بالایی هستند که در چند دهه اخیر در کاربردهای صنعتی پیشرفته همچون پره های توربین های گازی به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش دو نوع سوپرآلیاژ پایه نیکلods شامل pm1000 و سوپرآلیاژ طراحی شده جدید ods-cmsx10 برای کاربرد توربین گازی مورد شناسایی و کنترل ریزساختار و سپس ارزیابی خواص مکانیکی قرار گرفتند. به منظور تولید این سوپرآلیاژها، آلیاژسازی مکانیکی پودرهای آلیاژی و عملیات ترمومکانیکی اکستروژن گرم و فورج گرم در دمای c°1150 و در نهایت آنیل جهت دار و پیرسازی استفاده شد. بررسی های ریزساختاری در سوپرآلیاژ دوفازی ods-cmsx10 نشان داد زمینه پرانرژی به شدت تغییر شکل یافته ناشی از تغییر شکل شدید در حین آلیاژسازی مکانیکی از طریق واکنش شبه یوتکتوئیدی منجر به تشکیل ساختار لایه ای نانومتری جدید ׳γ/γ می شود که جهت کاهش انرژی کرنشی الاستیک ساختار، جهت گیری لایه ها در جهت نرم الاستیک [100] زمینه است. همچنین با افزودن جزئی عنصر hf به ترکیب سوپرآلیاژ ods-cmsx10، ترکیب و فصل مشترک عمده نانوذرات اکسیدی از ذرات غیر هم سیما yalo3 با اندازه nm24 و فاصله بین ذره ای nm252 به ذرات اکسیدی نیمه هم سیما y2hf2o7 با اندازه nm8 و فاصله بین ذره ای nm76 تبدیل شد. علاوه بر این در این سوپرآلیاژ برخلاف سوپرآلیاژهای ods تجاری، به دلیل جدایش عناصر y و o به فاز γ، رسوب گذاری ترجیحی ذرات اکسیدی y2hf2o7 در فاز γ انجام شد. نتایج آنیل جهت دار در سوپرآلیاژ pm1000 در دماهای مختلف c°1200، c°1250 و c°1300 نشان داد با افزایش دما، ایجاد ساختار ستونی با دانه های با طول چند میلیمتر به کمک افزایش سرعت حرکت کویل امکان پذیر بوده و استحکام کششی دمای c°1000 از mpa45 تا حدود 3 برابر به mpa125 افزایش می یابد. نتایج آنیل جهت دار در سوپرآلیاژ ods-cmsx10 نیز نشان داد کنترل تحرک مرزدانه ای از طریق بافت بلوری جهت دار < 100> مکانیزم اصلی کنترل کننده ساختار ستونی بوده و بافت بلوری تصادفی باعث قفل شدن حرکت مرزدانه ها و ایجاد ساختار هم محور دانه ریز خواهد شد. در نهایت با ایجاد ساختار نسبتا ستونی استحکام دمای c°1000 در این سوپرآلیاژ از mpa70 به mpa180 ارتقا یافت.

در این پژوهش از دو کوره¬ی مقاومتی و القایی که هرکدام به یک همزن الکترومغناطیس مجهز بودند؛ برای توزیع ذرات sic در مذاب آلومینیوم جهت تولید کامپوزیت al/sic استفاده شد. از چهار روش ایجاد لایه اکسیدی sio2 بر روی سطح ذرات از طریق عملیات حرارتی، ایجاد پوشش نیکل به روش الکترولس، تولید پودر کامپوزیتی با آسیای ماهواره¬ای و پیش¬گرم پودر جهت بهبود ترشوندگی ذرات تقویت¬کننده استفاده شد. در کوره القایی مجهز به همزن الکترومغناطیسی، عدم تجهیز دستگاه به وسایل اندازه¬گیری دما و عدم امکان استفاده از دستگاه در مدت زمان زیاد (حدود 1 ساعت) منجر به عدم موفقیت در تولید کامپوزیت al/sic شد. در کوره مقاومتی مجهز به همزن الکترومغناطیسی، روش¬های دستی اضافه کردن پودر با موفقیت همراه نبود. به همین منظور یک سیستم تزریق پودر به کمک گاز حامل طراحی و ساخته شد. در بررسی ریزساختار نمونه¬های تولید شده با سیستم تزریق پودر، هیچ ذره¬ای یافت نشد و استفاده از این سیستم با افزایش تخلخل در فاز زمینه همراه بود. به منظور حذف لایه اکسیدی بر روی سطح مذاب، یک محفظه خلا از جنس فولاد 304 ساخته شد و آزمایش¬های بعدی در حضور خلا یا اتمسفر محافظت شده انجام شد. از آلیاژ آلومینیوم 356a به عنوان آلیاژ زمینه استفاده شد. جهت بررسی توزیع ذرات sic داخل فاز زمینه، از تصاویر میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (fesem) استفاده شد. آنالیز طیف سنجی تفکیک انرژی (eds) و الگوی توزیع نقطه¬ای عناصر (x-ray map) برای تایید وجود ذرات sic در فاز زمینه به کار گرفته شد. توزیع ذرات در اتمسفر محافظت شده درون فاز زمینه بسیار بهتر بود. همچنین از آزمون پراش¬سنجی پرتو ایکس (xrd) جهت تایید حضور sic در زمینه استفاده شد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

نانوذرات مگنتیت (fe3o4) کاربردهای زیست دارویی بسیاری از قبیل عامل کنتراست در تصاویر mri، سیستم رهایش دارو وکاربردهای درمانی در دماهای زیاد دارند. به دلیل جلوگیری از کلوخه ای شدن و همچنین سازگاری نانوذرات با بدن انسان، سطح ذرات با عوامل مختلفی اصلاح می شود. از میان روش های اصلاح سطحی، پوشش دهی با طلا به علت زیست سازگار بودن au با بدن انسان و همچین خواص منحصر به فرد آن مورد توجه قرار گرفته است. در این پروژه نانوذرات مگنتیت از طریق روش هم رسوبی یون های آهن در یک محیط قلیایی در دمای محیط و بدون استفاده از فعال کننده سطحی سنتز شدند. میزان احیاءکنندگی عصاره های گیاهی اکالیپتوس و آزادیراکتا برای سنتز نانوذرات طلا به کمک روش تیتراسیون مورد بررسی قرار گرفت و از میان آنها اکالیپتوس به عنوان عامل احیاءکننده انتخاب شد و از طریق آن پوشش دهی نانوذرات مغناطیسی با طلا صورت گرفت. نتایج حاصل از تصاویر tem نشان داد که محدوده ابعاد نانوذرات مگنتیت، بین nm 24-6 با قطر متوسط nm 10 می باشد. آنالیزهای eds و xrd، حضور فازهای au و fe3o4 را تایید کرد. بعلاوه ظاهر شدن پیک های جذب پلاسمون در طیف سنجی uv در محدوده nm 700-500 تشکیل لایه طلا روی ذرات و ایجاد نانوذرات کامپوزیتی au-fe3o4 را اثبات کرد. استفاده از عصاره گیاهی به عنوان عامل احیاءکننده و همچنین عدم استفاده از فعال کننده های سطحی در سنتز نانوذرات از ویژگی های این روش می باشد.

در این رساله واکنش پذیری آهن جامد - آلومینیم مذاب در جریان رانش مذاب در پیش فرمهای متخلخل آهنی (رانش واکنشی) مورد پژوهش قرار گرفته است. مطالعه و بررسی فصل مشترک زوجهای آهن - آلومینیم پس از غوته وری تیغه های آهنی در دماهای 700، 800، 900 درجه سانتیگراد و زمانهای 90 تا 3000 ثانیه نشان داده است فاز اصلی ‏‎fe2al5‎‏ و فاز فرعی ‏‎feal3‎‏ در اثر واکنش مایع جامد در فصل مشترک تشکیل می گردد. بررسی های تکمیلی بر روی پیش فرمهای رانش یافته از آلومینیم مذاب در دمای 700 تا 900 درجه سانتیگراد نشانگر تشکیل محصولات واکنش مشابهی در روش رانش واکنشی بوده است. مطالعه سینتیک رشد لایه ترکیبی در فصل مشترک آهن جامد و آلومینیم مذاب در آزمایشها یغوته وری تیغه های آهنی در دماهای 700 تا 900 درجه سانتی گراد و زمانهای 90 تا 3000 ثانیه و سیمهای نازک آهنی در دماهای 700 تا 800 درجه سانتیگراد و زمانهای 10 تا 90 ثانیه نشان داده است واکنش آهن جادم و آلومینیم مذاب از نوع واکنشهای نفوذی با معادله ‏‎‎‏14539 + ‏‎5/94t‎‏ = ‏‎y2=9/62t+4151, y2‎‏ و ‏‎y2=56t+1540‎‏ در دماهای 700، 800، 900 درجه سانتیگراد و انرژی کنشگری 108 کیلو ژول بر مول است. مقایسه واکنش پذیری در شرایط رانش مذاب آلومینیم در پیش فرمهای متخلخل آهنی و آزمایشهای غوته وری نشانگر تفاوت محسوسی در سینتیک تشکیل ترکیبات بین فلزی بوده است. این تفاوت به اثرات ناشی از گرمای آزادشده از واکنش که در شرایط آدیاباتیک به افزایش درجه حرارت در پیش فرم منتهی می شود نسبت داده شده است. افزایش درجه حرارت منجر به افزایش ثابت سرعت واکنش و در نتیجه افزایش واکنش پذیری دو فازخواهد شد. الگوریتم پیشنهادی برای در نظر گرفتن اثرات ناشی از غیر ایزوترم بودن واکنش نشانگر تاثیر اندازه الیاف نسبت استوکیومتری آهن - آلومینیم (فشردگی حجمی پیش فرم) و درجه حرارت رانش بر واکنش پذیری در رانش واکنشی است. به این ترتیب کاهش اندازه الیاف و نسبت استوکیومتری موجب افزایش دمای ناشی از واکنش در پیش فرم خواهد شد که می تواند به ذوب محصولات و همچنین تغییر نوع واکنش از واکنش نفوذی به واکنش انحلال رسوب گردد. این الگوریتم علاوه بر نتایج این پژوهش نتایج پژوهشهای قبلی در مورد ساختارهای متفاوت از رانش واکنشی در تولید آلومیناید نیکل را توجیه نموده است. براساس استنباطهای حاصل از آزمایشهای این پژوهش و مطالعه منابع که در بخش ضمیمه رساله ارائه شده است اثرات واکنش بر رانش به شرح ذیل پیشنهاد شده است:1- افزایش حجم ناشی از واکنش و تشکیل لایه ترکیبی پیرامون الیاف آهنی که در آزمایشهای غوته وری سیم های نازک آهنی مشاهده شده است موجب می گردد نفوذپذیری پیش فرمها در طی رانش واکنشی تحت تاثیر این پدیده با زمان تغییر نماید. 2- ترشوندگی آهن جامد - آلومینیم مذاب از نوع ترشوندگی واکنشی با گسترش عرضی لایه ترکیبی تشخیص داده شد که در نتیجه زاویه تماس در معادلات حرکت سیال در محیط متخلخل متناسب با شرایط جدید می باید تعیین شود. 3- وجود فازهای بین فلزی در زمینه آلومینیم در مقطع پیش فرم که ناشی از انحلال آهن طی عملیات رانش واکنشی است نشانگر تغییر خصوصیات فیزیکی سیال نظیر گرانروی و یا تنش سطحی مذاب طی عملیات رانش مذاب می باشد. این اثرات ضرورت بهینه سازی مدلهای دینامیکی حرکت سیال در مورد رانش واکنشی در شرایط واکنش پذیری در پیش فرم را روشن ساخت. در پایان پژوهش روند بهینه سازی و در نظر گرفتن این اثرات در مدلهای دینامیکی سیال (مدل لوله های موئین و دارسی) جهت تکمیل در پژوهشهای آتی پیشنهاد شده است.