نانو مواد به دلیل خصوصیات جالبی که دارا هستند مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته اند این در حالیست که نمی توان خصوصیات مد نظر را از مواد در اندازه های معمول انتظار داشت. نیاز به بالا بردن بهره وری در سیستم های مختلف، باعث شده است که نانو ساختارهای مختلف از ترکیبات متفاوت سنتز شود. در بین نانوساختارهای سنتز شده از ترکیبات مختلف، نانولوله های اکسید تیتانیوم به دلیل مقاومت شیمیایی بالا، شکاف انرژی مناسب برای کاربردهای مورد نظر و غیر سمی بودن از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. خصوصیات نانولوله های سنتز شده تا حد زیادی به طول، قطر دهانه، ضخامت دیواره ها و نظم و جهت گیری آنها مربوط می شود که در روش اکسیداسیون آندی پارامترهای مذکور تا حد زیادی قابل کنترل هستند. در این پژوهش سعی شده است به بررسی عوامل تاثیرگذار در فرایند اکسیداسیون آندی تیتانیوم، از قبیل زمان، ولتاژ اعمالی، ترکیب الکترولیت و جنس کاتد پرداخته شود و از طریق مقایسه نتایج بدست آمده و استفاده از روش تاگوچی بهترین شرایط برای سنتز نانولوله ها با خصوصیات مورد نظر مشخص شود. بر اساس نتایج آنالیزxrd و تصاویر sem گرفته شده از نمونه ها، سنتز و رشد نانولوله های اکسید تیتانیوم بر اساس شرایط ذکر شده برای اکسیداسیون آندی در الکترولیت های اسید فلوریدریک با درصدهای مختلف، اسید سولفوریک همراه با اسید فلوریدریک و محلول بر مبنای اتیلن گلیکول حاوی آمونیوم فلوراید انجام شد. مشاهده شده است که ولتاژ اعمالی به انحلال اکسید تیتانیوم و شکل گیری نانولوله ها کمک می کند و قطر نانولوله ها با تغییر در ولتاژ تغییر می یابد. طول نانولوله ها تحت تاثیر نوع الکترولیت و مدت زمان آندایزینگ قرار دارد. همچنین با تغییر در غلظت الکترولیت ضخامت دیواره نانولوله ها تغییر می یابد. مشخص شد کاتد مورد استفاده با تغییر در سرعت واکنش های آندی و کاتدی نظم و جهت گیری نانولوله ها را تحت تاثیر خود قرار می دهد.

چکیده: گرادیان دمایی بالایی که در طی فرآیند edm درون قطعه کار ایجاد می شود منجر به تنشهای پسماند در ناحیه ای کوچک از سطح می شود. این تنش ها می توانند منجر به ایجاد ترک ها ی ریز در سطح ، کاهش مقاومت و عمر خستگی ، و در نهایت شکست شوند. در این پایان نامه با استفاده از خواص متغیر با دمای فولاد ابزار aisi h13 ، یک مدل المان محدود (fem) برای تخمین توزیع درجه حرارت در قطعه کار ، اندازه چاله مذاب و تخمین توزیع تنش های پسماند حاصل از فرآیند edm در سطح قطعه کار با در نظر گرفتن تغییرات فازی در حالت جامد ، ایجاد شده است . نتایج شبیه سازی نشان می دهند که با افزایش شدت جریان پالس به علت افزایش گرادیان دمایی حداکثر تنش پسماند کششی در سطح کمی افزایش می یابد و عمقی که در آن تنش بیشینه ایجاد می شود نیز افزایش می یابد و نیز نسبت قطر به عمق چاله مذاب کاهش می یابد که نشان دهنده عمیق تر شدن چاله مذاب می باشد . نتایج شبیه سازی تا آنجا که ممکن است با نتایج تجربی مقایسه شده است . با استفاده از روش نانو- ایندنتیشن پروفیل تنش پسماند در عمق قطعه کار اندازه گیری شده است. حداکثر مقدار تنش پسماند کششی بدست آمده از شبیه سازی برای حالت جریان پالس a4 و زمان روشنیs ? 100 از استحکام نهایی فولاد ابزار aisi h13 (mpa 1990) گذشته و به mpa 2050 می رسد. حداکثر مقدار تنش پسماند اندازه گیری شده توسط نانو- ایندنتیشن mpa 2040 می باشد که در حدود mpa 50 یا 2.5% خطای اندازه گیری وجود دارد که قابل قبول می باشد . از آنجا که بیشینه تنش پسماند بدست آمده از اندازه گیری تجربی، که روی قطعه کار ماشین کاری شده با جریان a4 و زمان روشنیs ? 100 انجام گرفته است، در حدود استحکام کششی نهایی فولاد ابزارh13 aisi می باشد انتظار می رود که با افزایش انرژی بیشینه تنش پسماند تغییر نکند، چونکه جنس ماده نمی تواند تنش های بالاتر از استحکام نهایی را تحمل کند.

حسگرها در گستره ی وسیعی مورد نیاز هستند. صنایع پزشکی، نفت و پتروشیمی، هسته ای، نظامی، غذایی و... به این ابزار نیاز مبرم دارند. لذا تحقیقات گسترده ای در سطح بین المللی بر روی این وسایل انجام شده است. بیش از نیم قرن است که بشر کشف نموده که هدایت الکتریکی نیمه رسانا تحت تاثیر گاز محیط اطراف آن است. خواص حسگری نیمه رسانا های اکسید فلزی مانند اکسید قلع، اکسید تیتانیوم، اکسید تنگستن، اکسید روی، اکسید آهن و اکسید ایندیوم مورد مطالعه واقع شده است. همچنین تحقیقات زیادی بر روی تاثیرات افزودن فلزات کمیاب، مانند پالادیوم، پلاتین، طلا و نقره به حسگرها در راستای بهبود خواص حسگرهای گازی برپایه ی نیمه رسانا اکسیدفلزی انجام شده است. در تحقیق حاضر از آرایه های نانولوله ی اکسید تیتانیوم به عنوان بستر شناسایی گاز استفاده شد. برای این منظور ابتدا نانوساختار مورد نظر به روش اکسیداسیون آندی بر روی سطح تیتانیوم ایجاد شد. سپس با انجام عملیات حرارتی مناسب ساختارهای مدنظر حاصل شد. پس از افزودن ذرات پالادیوم به دیواره ی نانولوله ها و انجام بستر سازی لازم، آزمون های شناسایی گاز انجام شد. در فصل ابتدایی این پژوهش، به روش سنتز نانولوله های اکسید تیتانیوم به روش اکسیداسیون آندی و عوامل موثر بر آن و کریستالوگرافی ساختار اشاره ای می شود. سپس نگاهی کوتاه به مقوله ی حسگرها خواهیم داشت. در انتهای فصل اول نیز به پیشنه ی پژوهش در کابرد نانولوله های اکسید تیتانوم در حسگر هیدروژن پرداخته می شود. فصل دوم، روش های تجربی و روند تحقیق را شامل می شود که به چگونگی آماده سازی نمونه ها، شرایط انجام اکسیداسیون آندی در الکترولیت های مختلف و شناسایی نانولوله ها به وسیله آنالیز xrd و تصاویر fe-sem اشاره می شود. همچنین کیفیت ایجاد اتصالات الکتریکی و نحوه ی انجام آزمون های شناسایی گاز مورد توجه قرار می گیرد. در فصل نهایی تحقیق نیز به نتایج بدست آمده و تحلیل علت ها و نتیجه گیری از مراحل سنتز و شناسایی گاز پرداخته می شود. در انتهای این فصل، نتیجه گیری های کلی و نیز چند پیشنهاد برای ادامه ی کار ارائه شده است

. در این پژوهش، دو نوع پوشش کامپوزیتی کاربید تنگستن نیکل دارwc-10ni و wc-20cr-7niو یک پوشش کاربید تنگستن با 17 درصد کبالت (به عنوان نمونه شاهد) که با روش اسپری حرارتی با سوخت اکسیژن و با سرعت بالا برروی فولاد پایه پوشش دهی شده اند مورد بررسی قرار گرفته اند. به منظور دست یابی به پوششهای نانو ساختار عملیات حرارتی در دمای 1100 درجه سانتیگراد و در دو زمان نگهداری یک و 3 ساعت بر روی این نمونه ها انجام شد. ساختار آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نوری، دیفراکسیون اشعه x (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد مطالعه قرار گرفت. در محلولهای wt ?5/3 نمک طعام و wt%5 اسید سولفوریک، آزمایشات طیف سنجی الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون و امپدانس بر روی هر سه نوع نمونه های پوشش داده شده، انجام شد. دیده شد که با انجام عملیات حرارتی در دماهای بالا بر روی پوشش wc-10ni و wc-20cr-7niفاز آمورف به فازهای کریستالین تبدیل می شود. نتایج آزمون های خوردگی و خواص خوردگی در دو محیط جداگانه نشان می دهد که عملیات حرارتی مقاومت به خوردگی پوشش نانوساختار wc-10ni را نسبت به پوششی که فقط اسپری شده است، بهبود می دهد. نتایج بدست آمده برای رفتار خوردگی در تمامی پوششهایی که در محلول نمک طعام قرار گرفته بودند بهتر از محیط اسید سولفوریک شد.

دیرگدازهای ریختنی بر پایه کربن نظیر جرم های ریختنی آلومینا-منیزیا-کربن به دلیل داشتن خاصیت ترشوندگی پایین و مقاومت بهتر در برابر مذاب و سرباره در حال جایگزینی به جای آجرهای دیرگداز در صنایع به ویژه در صنعت فولاد سازی و سیمان سازی هستند. این جرم ها به طرق گوناگون از قبیل مخلوط کردن اگریگیت های آلومینای تابولار، منیزیا، سیمان دیرگداز، مواد پرکننده نظیر میکروسیلیس و آلومینای ریزدانه و روان سازها تهیه می شود. در تحقیق حاضر به بررسی پارامترهای موثر بر خواص دیرگدازهای ریختنی آلومینا-منیزیا-کربن به منظور دستیابی به خواص فیزیکی و شیمیایی بالا پرداخته شد. مهم ترین پارامترهای مورد بررسی نوع و درصد آنتی اکسیدان است که تاثیر آنها بر خواص فیزیکی نظیر دانسیته، تخلخل و استحکام فشاری سرد نمونه های حاصل از خشک شدن در دمای c°110 و پخت در دماهای c°1000 و c°1450 مورد ارزیابی قرار گرفت. مقاومت به خوردگی به روش آزمایش بوته بر روی تمامی ترکیبات در دمای c°1450 انجام شد. درنهایت اندازه گیری مقاومت به اکسیداسیون نمونه ها در 4 دمای c°500 ، c°800، c°1100و c°1300 صورت گرفت. آنالیز فازی نمونه ها به روش تفرق اشعه ایکس (xrd) و بررسی ریزساختاری آنها به وسیله میکروسکوپ نوری (om) و الکترونی روبشی (sem) تحت مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که نوع و میزان آنتی اکسیدان تاثیر زیادی بر روی خواص این نوع دیرگدازهای ریختنی دارد. با استفاده از آنها می توان به خواص مناسب فیزیکی و مکانیکی بالا دست یافت.

کوردیریت به لحاظ ویژگی های فیزیکی مناسب نظیر ثابت دی الکتریک پایین در فرکانس های بالا و ضریب انبساط حرارتی کم? یک فاز بلورین مطلوب است. با توجه به ویژگی های مذکور در کاربرد های الکترونیکی و اپتیکی جایگاه ویژه ای دارد. لذا خلوص بالا برای این کاربرد ها الزامی است که از طریق روش های نوین ساخت شیشه-سرامیک ها می توان به این مهم نائل شد. در این پژوهش? روش سل-ژل برای تهیه شیشه-سرامیک ها مورد بررسی قرار گرفت و شیشه-سرامیک سیستم mgo-al2o3-sio2 با فاز بلورین اصلی کوردیریت تهیه شد. منابع تامین مواد اولیه? آلکوکسید های فلزی و نمک های کلریدی بودند. برای این منظور? ترکیب استوکیومتری کوردیریت انتخاب شد و افزودنی های cao و b2o3 در مقادیر مختلف به عنوان اکسید دگرگون ساز و گدازآور افزوده شدند. پس از تهیه سل و تبدیل به ژل خشک شده? پودر حاصل شده به صورت نمونه های قرصی شکل پرس شدند. سپس از نظر تبلور و سینترپذیری مورد بررسی قرار گرفتند. برای بررسی و ارزیابی خواص از دستگاه های آنالیز حرارتی dsc? پراش اشعه ایکس (xrd) و آنالیز اسپکتروسکوپی ft-ir استفاده شد. سینترپذیری و تبلور در محدوده دمای c?1050 تا c?1350 با اندازه گیری درصد انقباض خطی و چگالی نسبی بررسی شد. بررسی فازی و ریزساختاری نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. مطالعه الگوهای پراش اشعه ایکس برای نمونه های حاوی cao نشان داد که فاز های عمده در سیستم مذکور شامل ?-کوردیریت? کریستوبالیت و اسپینل بودند. همچنین فاز ?-کوردیریت به عنوان فاز اول در همه نمونه ها در دمای بیشینه تبلور تشکیل شد. نتایج سینترپذیری نیز نشان دادند که بهینه ترین شرایط سینترپذیری مربوط به نمونه حاوی 5 درصد وزنی cao در دمای c?1350 است. در ادامه افزودنی b2o3 در مقادیر مختلف به نمونه حاوی 5 درصد وزنی cao افزوده شد. یررسی رفتار تبلور و سینترپذیری در مورد نمونه-های حاوی 5 درصد cao و مقادیر مختلف b2o3 نشان داد که فاز ?-کوردیریت به عنوان فاز اول تشکیل شد.

همچنین با استفاده از روشهایlsm ،matusitta از طریق آنالیز حرارتیdta ثوابت آورامی(m,n) و انرژی برانگیختگی تبلور شیشه سرامیک پایه و نمونه حاوی افزودنی های مختلف تعیین شدند. مقادیر n از 2 تا 3 و مقدار e بین 300 تا 500 (kj/mol) متغیر بودند. این مقادیر که با نتایج تحقیقات پیشین که از افزودنی های ceo2 ، zro2 استفاده نموده بودند نیز مطابقت دارد . تعیین دماهای جوانه نی و رشد با استفاده از تکنیک های مرسوم در آنالیز حرارتی انجام شد و با مطالعات ریزساختاری sem مطابقت داده شدند. نوع فازهای بلورین ایجاد شده نیز با استفاده از الگوهای xrd مورد ارزیابی قرار گرفتند.

در این تحقیق پوشش nicraly بر روی سوپرآلیاژ پایه نیکل(in738lc) که در ساخت پره های توربین گازی تولید الکتریسیته، پوشش قطعات موتورهای جت و همچنین اجزای محفظه های احتراق به کار می رود به دو روش الکتروشیمیایی و پاشش پلاسمای اتمسفری(aps) اعمال شده است. برای بکارگیری nicraly بر سطح سوپرآلیاژ به روش الکتروشیمیایی، روشی مشتمل بر درگیر شدن ذرات کروم و آلومینیوم در زمینه پوشش نیکل استفاده شد. همچنین برای مقایسه پوشش اعمال شده با پوشش های لایه میانی که به روش های تجاری پاشش پلاسمایی همچون aps، hvof و vps اعمال می شوند، لایه میانی nicraly به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری بر روی سوپرآلیاژ پایه نیکل اعمال شد. سپس یک لایه سرامیکی زیرکونیایی با ترکیب (zro2-8%y2o3) بر روی لایه های میانی اعمال شد. مورفولوژی نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، و ترکیب شیمیایی و فازی آن ها به وسیله روش های eds، xrd و x-ray map مورد بررسی قرار گرفت. رفتار خوردگی داغ پوشش های اعمالی به روش کوره ای در مخلوط نمک های na2so4-55%v2o5و به صورت هم دما در دمای 900 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین مشخصه های ساختاری و فازی پوشش ها قبل و بعد از آزمون خوردگی داغ نیز از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem/eds) و آنالیز پراش پرتو ایکس(xrd) استفاده شد. بررسی های انجام شده نشان داد مقدار عناصر مورد نیاز در پوشش nicraly اعمال شده به روش الکتروشیمیایی در مقایسه با پوشش اعمالی به روش پاشش پلاسمای اتمسفری مطابقت مناسبی دارد و پس از عملیات حرارتی یکنواخت سازی فازهای مناسب ?-nial و –ni(cr)? در پوشش به خوبی قابل تشخیص است. سیستم سد حرارت تشکیل شده دارای لایه میانی به روش الکتروشیمیایی از نظر هزینه های اقتصادی بسیار مناسب تر ایجاد و جایگزین شد. لایه میانی اعمال شده به روش الکتروشیمیایی دارای چسبندگی مناسب بوده و همچنین مقایسه مقاومت به خوردگی داغ پوشش های با زیر لایه nicraly اعمالی به دو روش متفاوت، مناسب بودن جایگزینی لایه میانی به روش الکتروشیمیایی را نشان می دهد.

. حمام آبکاری در این تحقیق شامل کلریدکروم شش آبه (منبع یون کروم سه ظرفیتی) ، اسید فرمیک یا فرومات آمونیوم و استات سدیم (کمپلکس ساز)، کلرید آمونیوم و کلرید پتاسیم (افزایش هدایت الکتریکی حمام)، اسید بوریک (بافر)، بورماید آمونیوم (جلوگیری از واکنش اکسیداسیون یون های کروم سه ظرفیتی به کروم شش ظرفیتی)، دودسیل سدیم سولفات (کاهش تنش داخلی پوشش) است. آند و کاتد به ترتیب از جنس پلاتین و فولاد ساختمانی st37، انتخاب شد. برای بهینه کردن پارامترهای آبکاری پالسی از روش طراحی آزمایش مرکب مرکزی استفاده شد. ریزساختار و آنالیز شیمیایی نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. سختی قبل و بعد از عملیات حرارتی با دستگاه میکروسختی سنج ویکرز اندازه گیری شد. در محلول های wt ?5/3 نمک طعام و 5/0 مولار اسید سولفوریک، آزمایش ها پلاریزاسیون و امپدانس بر روی نمونه های پوشش داده شده با کروم شش ظرفیتی و سه ظرفیتی، انجام شد. مشاهده شد که که در آبکاری با جریان پالسی بازده جریان نسبت به آبکاری با جریان مستقیم افزایش می یابد و بالاترین بازده در شرایط چرخه کارکاتدی: 73%، چرخه کارآندی: 9 % و نسبت جریان آندی به کاتدی: 03/0 اتفاق می افتد. بعد از عملیات حرارتی به علت تشکیل کاربید کروم، سختی افزایش می یابد.

درمان های مرسوم سرطان به علت محدودیت هایی از قبیل عدم دسترسی مناسب به تومور، ریسک جراحی وعدم توانایی در تمایز تومور با سلول های سالم و... کارایی مناسبی ندارند، بنابر این تلاش برای جایگزینی آنها با روش های جدید آغاز شده که به کارگیری فروفلویدی از نانوذرات فریت کبالت یکی از این روش ها است. به دلیل پایداری کلوئیدی نسبتا پایین نانوذرات مغناطیسی در ph محیط، بهبود سطح این نانوذرات به منظور افزایش پایداری شیمیایی_فیزیکی و ایجاد کاربردهای زیستی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. نانوذرات تولید شده با پوششی از مواد آلی نظیر پلی اتیلن گلیکول می توانند بیشتر در جریان خون باقی بمانند و کمتر توسط فیلتر های بیولوژیکی مخصوص بدن شناسایی شوند و همچنین پوشش از قرار گرفتن آن ها در معرض مستقیم بدن جلوگیری می کند. هدف نهایی در این پژوهش پوشش دهی پودر نانو ذرات فریت کبالت بافرمول شیمیایی(0،0.01،0.03،0.05،0.1=x) coxdy1-xfe2 o4 تهیه شده به روش هم رسوبی، توسط پوشش پلی اتیلن گلیکول به منظور دستیابی به پایداری کلوئیدی مناسب برای ایجادکاربردهای پزشکی می باشد. خواص ساختاری با استفاده از آنالیز xrd و ftir بررسی شد. همچنین با استفاده از tem شکل و اندازه ذرات بررسی شد. همچنین برای تایید اندازه و شکل ذرات از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. مطالعه ی خواص مغناطیسی ذرات با استفاده از دستگاه vsm انجام شد. بررسی الگوهای پراش اشعه x تشکیل ساختار اسپینل فریت کبالت-دیسپرسیوم را نشان داد که با افزایش درصد دیسپرسیوم اندازه ذرات افزایش یافت. همچنین با بررسی نتایج vsmمشاهده می شود که با افزایش میزان افزودنی دیسپرسیوم میدان پسماندزدا و ثابت ناهمسانگردی مغناطیسی افزایش می یابند و فریت کبالت سخت تر می شود. از سوی دیگر با افزایش میزان افزودنی دیسپرسیوم، مغناطش اشباع و دمای کوری کاهش می یابد. با استفاده از داده های ftir پوشش دهی ذرات مورد تایید قرارگرفت و در نهایت میزان اثر بخشی نانوذرات جهت گرمادرمانی با قرار دادن نانوذرات مغناطیسی تحت میدان مغناطیسی متناوب بررسی شد. مشخص گردید که نانوذرات پوشیده شده با پلی اتیلن گلیکول تولید حرارت بیشتری از خود نشان می دهند.

سرمت های کاربید تنگستن کبالت (wc-co) دارای تلفیقی از خواص فیزیکی مطلوب شامل مدول یانگ و مقاومت سایشی بالا و تافنس شکست قابل قبول هستند. به همین دلیل، این مواد در کاربردهای مختلفی چون ابزار برش فلزات و قطعات مقاوم به سایش و... مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پژوهش سه نوع پوشش سرمت با ترکیب شیمیایی wc-12co، wc-17co و wc-10co-4cr که با روش اسپری حرارتی با سوخت اکسیژنی و با سرعت بالا بر سطح فولاد کربنی ساده پوشش دهی شدند و مقاومت در برابر اکسیداسیون دما بالا و مقاومت در برابر خوردگی داغ این پوشش ها بررسی شد . برای نانوساختار شدن پوشش ها، عملیات حرارتی در دمای 950 درجه سانتیگراد و زمان نگهداری 5/3 ساعت در کوره تحت خلاء بر روی نمونه ها انجام شد و مشخصات آن ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس مطالعه شد. بررسی سینتیک اکسیداسیون دما بالا با آنالیز ترموگراویمتری در سه دمای مختلف (800، 870 و 900 درجه سانتیگراد) و با روش کوره ای در دمای 900 درجه سانتیگراد انجام شد. به منظور بررسی مقاومت به خوردگی داغ پوشش ها از روش کوره ای و پلاریزاسیون در دمای 900 درجه سانتیگراد استفاده شد. مشاهده شد که پوشش با ترکیب شیمیایی wc-17co نسبت به دو پوشش دیگر انرژی اکتیواسیون بیشتر و نرخ اکسیداسیون دما بالای کمتری دارد. همچنین محصولات خوردگی آزمون های مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی داغ در روش کوره ای با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت. در بررسی خوردگی داغ، بعد از اتمام آزمایش ها مشاهده شد پوشش ها چسبندگی مناسبی به زیرلایه دارند. همچنین مشاهده شد نسبت فاز کاربید به بایندر تعیین کننده ی مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی داغ این پوشش ها است. با انجام عملیات حرارتی بر روی پوشش ها، پتانسیل خوردگی پوشش wc-17co به سمت پتانسیل های نجیب تر پیش روی کرده و سرعت خوردگی آن کاسته شد و بدین ترتیب مقاومت به خوردگی آن افزایش یافت.

تامین هیدروژن خالص مصرفی پیل های سوختی اهمیت زیادی در توسعه فناوری پیل های سوختی دارد.یکی از بهترین روش های شناخته شده برای تامین هیدروژن خالص، تولید هیدروژن از اکسیداسیون جزئی متان است. این واکنش مصرف کننده حجم بالایی از اکسیژن خالص بوده و خلوص اکسیژن اهمیت بالایی در تولید هیدروژن طی این واکنش دارد. نتایج تحقیقات نشان دهنده امکان بهره برداری صنعتی از واکنش اکسیداسیون جزئی متان با هدفتولید هیدروژن خالص، با استفاده از راکتورهای غشایی است. در راکتورهای غشایی از غشاهای اکسیژن برای تولید اکسیژن بسیار خالص مورد نیاز این واکنش استفاده می شود و اکسیژن حاصل از عملکرد غشا، تحت واکنش اکسیداسیون متان مصرف می شود. یکی از بهترین غشاهای اکسیژن، غشاهای پروسکایتی است که در دسته غشاهای متراکم و بدون تخلخل قرار گرفته و به دلیل مکانیزم منحصر به فرد تفکیک اکسیژن که از طریق حجم بالای عیوب اکسیژن در ساختارانجام می شود، در صورت عدم وجود ترک و تخلخل های باز، قابلیت تولید اکسیژن با خلوص بسیار بالا را دارا است.در تئوری،قدرت تفکیک این غشاها تا 100% است. پروسکایت?هاموادی با ترکیب abo3 می?باشند که ترکیبات شیمیایی متفاوتی داشته وخواص بسیار جالبی از خود نشان می?دهند.یکی از حائز اهمیت?ترین خواص پروسکایت?هاخواص هدایت مخلوط یونی و الکتریکی آنان است. این مواد به دلیل داشتن هدایت مخلوط که تحت تاثیر حجم عیوب اکسیژنی موجود در ساختار است به عنوان مهم?ترین غشاهای سرامیکی هادی اکسیژن مورد بررسی قرارمی گیرند. هدایت الکتریکی پروسکایت?هانقش اساسی در عملکرد این ترکیبات به عنوان غشا دارد و به صورت مدار کوتاه داخلی عمل می کند. در نهایت، غشاهایی با هدایت مخلوط نیازی به الکترود?ها و مدارات خارجی ندارند. اگر یک غشای پروسکایتی اکسیژن تحت گرادیان پتانسیل شیمیایی قرار گیرد آنیون?های اکسیژن از سمتی با پتانسیل شیمیایی بالاتر به سمتی با پتانسیل شیمیایی پایین?تر جریان می?یابند و این در حالی است که خنثایی الکتریکی حفظ می شود. جای خالی یونی تامین کننده راه عبور برای یون ها است بنابراین با افزایش تعداد عیوب، جریان اکسیژن قابل افزایش است. افزایش حجم عیوب اکسیژن برای داشتن سرعت مطلوب انتشار اکسیژن با حفظ پایداری فاز پروسکایت همواره محور اصلی تحقیقات در حوزه غشا های پروسکایتی بوده است. استراتژی آلاییدن یکی از بهترین راهکارها در افزایش حجم عیوب و بهینه سازی خواص پروسکایت?های سنتزی می باشد. یون آلاینده و غلظت آن می تواند به طور قابل ملاحظه ای عملکرد پروسکایت، هدایت الکتریکی و پایداری این فاز را تحت تاثیر قرار دهد. ترکیب شیمیایی پروسکایت، نوع افزودنی، غلظت افزودنی، چگال بودن و عاری از عیب بودن بدنه غشا، از مهم ترین عوامل تاثیر گذار بر خلوص اکسیژن، سرعت انتشار اکسیژن و پایداری آن به عنوان مهم ترین معیارهای عملکرد پروسکایت?هااست. دستهبندی غشاهای پروسکایتی هادی اکسیژن نیز بر اساس سرعت انتشار اکسیژن و میزان پایداری فاز پروسکایت به ویژه در شرایط احیایی است.از میان سیستم های مختلف پروسکایتی، ترکیبات سیستم sr(co,fe)o3??سیستمی با بالاترین جریان انتشاراکسیژن است.این سیستم پایداری مطلوبی نداشته و همواره تحقیقات زیادی برای افزایش پایداری این سیستم انجام شده است.شائو* و همکارانش اثر آلاییدن کاتیون استرانسیوم را با کاتیون باریم در این سیستم بررسی نموده و اثر این آلاییدن را در افزایش پایداری مثبت ارزیابی نمودند. با پیشرفت تحقیقات ترکیبco0.8fe0.2o3??ba1?xsrx با پایداری بهبود یافته و سرعت انتشار اکسیژن مطلوب معرفی شد. در این سیستم بیشترین سرعت انتشار اکسیژن1-min2-cm3cm19/1 برای غشایی با ضخامت 5/1 میلیمتر در oc850 گزارش شد. توسعه تحقیقات در زمینه غشاهای هادی اکسیژن سیستم جدیدی را با انتشار مطلوب اکسیژن و با پایداری بسیار مطلوب معرفی نمود. در این سیستم جایگاه a، به طور کامل با کاتیون باریم جایگزین شده و در جایگاه b، علاوه بر کاتیون کبالت و آهن از آلاینده های مختلفی استفاده می شود. یکی از اعضای این سیستم ba(co0.7fe0.2nb0.1)o3??می باشد. این گروه از غشا های پروسکایتی به دلیل خواص ویژه و قابلیت بالادر ساخت راکتور های غشایی اکسیداسیون جزئی متان، بسیار مورد توجه می?باشند. در این پایان نامه سیستمba(co0.7fe0.2m0.1)o3??مورد بررسی قرار گرفته و بر اساس مطالعات خواص و ساختار پروسکایت ba(co0.8fe0.2)o3?? به عنوان ترکیب پایه، خواص ایده آل برای آلاینده انتخاب شده است. یکی از اهداف این تحقیق تعریف معیار هایی برای انتخاب آلاینده بوده است. بر اساس معیارهای تعریف شده اکسید تانتالم به عنوان آلاینده مناسب انتخاب شد و مکانیزم تشکیل و خواص پروسکایت ba(co0.7fe0.2ta0.1)o3?? بررسی شده و فرایند بهینه سنتز این فاز پروسکایت ارائه شد. با بررسی اثر دما و زمان در ساخت بدنه های پروسکایتی ba(co0.7fe0.2ta0.1)o3??، شرایط ساخت بدنه هایی بدون تخلخل نیز ارائه شد و اثر افزودنی اکسید مس نیز به عنوان کمک زینتر مورد بررسی قرار گرفت. برخی از خواص حائز اهمیت در انتخاب غشا های ایده آل چون میزان هدایت الکتریکی نیز برای بررسی میزان کارایی این ترکیب به عنوان غشا مورد بررسی قرار گرفت.

ماسه مجرا در پاتیل های باسستم کشویی بکار می رود.جهت جلوگیری از انجماد مذاب در داخل محفظه و نازل تخلیه، قبل از ریخته شدن مذاب به داخل پاتیل، مخزن کف پاتیل توسط ماسه پر کننده شارژ می شود. این ماسه دیرگداز بوده و نقش آن جلوگیری از نفوذ مذاب به داخل نازل (سیستم مجرای کشویی) و انجماد آن است. در غیر این صورت سیستم مجرا مختل گشته و مذاب منجمد شده مانع از گشوده شدن دریچه می شود. هنگام تخلیه ی پاتیل نازل باز شده و با ریزش ماسه پرکننده مجرا جهت خروج مذاب کاملا آزاد می شود هدف از مهندسی و طراحی این ماسه دست یافتن به خود گشایش حداکثر مجرای پاتیل است. عدم گشودگی مجرا مشکلات و هزینه های قابل توجهی را علاوه بر خطرات ناشی از آن در پی دارد. در این پژوهش ماسه مجرای پاتیل بر پایه کرومیت-سیلیس مصرفی در صنایع فولاد مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. خواص و پارامترهای متنوع تاثیر گذار بر عملکرد ماسه مانند دانه بندی و نیز تاثیر نوع مواد اولیه مانند کرومیت و دیگر مواد افزودنی مانند کربن هدف اصلی و عمده این پژوهش است. مطابق نتایج بدست آمده کرومیت مناسب جهت ساخت ماسه مجرا کم سرپنتین و از نوع کرومیت لایه ای یا بوشویلد است. دانسیته ظاهری بالا (بیش از ...) و رنگ مشکی و براق مشخصه این نوع کرومیت است. طراحی دانه بندی ماسه، سیلیس نسبت به کرومیت در دانه بندی درشت تری حضور دارد. ریز دانگی کمتر از 150 میکرومتر موجب کاهش خود جریان پذیری ماسه و در عین حال افزایش اندازه دانه و درشت دانگی موجب افزایش نفوذ پذیی ماسه می شود که هر دو در عملکرد صحیح ماسه تاثیر منفی می گذارد.همچنین پوششی کربنی ماسه به عنوان یک افزودنی موجب افزایش چشمگیر خودگشودگی مجرا می شود

نانو لوله ها، به خاطر داشتن خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیکوشیمیایی خاص به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. روشهای مختلفی برای سنتز نانولوله های دی اکسیدزیرکونیوم وجود دارد. در تحقیق حاضر، با استفاده از روش آندایزینگ زیرکونیوم در محلولهای آبی و آلی، نانولوله های دی اکسیدزیرکونیوم تهیه شده و شرایط بهینه پارامترهای شیمی فیزیکی برای تهیه نانوساختار بدست آمد. در ادامه مورفولوژی و ساختار نانولوله های دی اکسید زیرکونیوم با استفاده از روشهای میکروسکوپ الکترنی روبشی و پراش اشعه ایکس مطالعه و بررسی شد. به دلیل مساحت سطح زیاد نانولوله های دی اکسیدزیرکونیوم می توان از آنها به در پیلهای سوختی استفاده کرد. با وجود پیشرفتهای زیاد در زمینه پیلهای سوختی؛ به دلیل هزینه بالای الکترودهای بکار رفته در پیلهای سوختی، تاکنون این پیلها به مرحله تجاری سازی نرسیده اند. معمولا از پلاتین و دیگر فلزات نجیب به عنوان آند استفاده می کنند که این آندها بسیار گرانقیمت بوده و از فعالیت الکتروکاتالیستیآنها کاسته می شود. به منظور کاهش میزان فلزات نجیب بکار رفته و در نتیجه کاهش قیمت تمام شده پیلها، تلاشهای زیادی انجام گرفته تا از طریق پخش نانوذرات فلزات مختلف بر روی بسترهای خلل و فرجدار و ارزانقیمت به این اهداف نائل شوند. بعد از تهیه نانولوله های بهینه از طریق دوپ کردن نانوذرات فلزی مختلف، الکترودهایی با مساحت سطح زیاد ایجادشد و پس از مطالعه بررسی ساختار و مورفولوژی آنها، فعالیت آنها به عنوان آند در پیلهای سوختی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا در ابتدا با استفاده از روشهای شیمیایی و فیزیکی همچون الکترولس و آبکاری الکتروشیمیایی نانوذرات مختلف دوپ شده و سپس اکسیداسیون الکتروشیمیایی برخی از سوختهای متداول مانند متانول و اتانول، با استفاده از روشهای مختلف الکتروشیمیایی مانند ولتامتری چرخه ای، کرونوآمپرومتری مورد مطالعه قرار گرفت.

بدنه شیرهای سماوری دفنی مورداستفاده در صنعت گاز از نوع فولاد کربنی a216 بوده که برای جلوگیری از خوردگی آن در خاک از غلاف پلی اتیلنی استفاده می شود. تجمع آب های سطحی در انتهای غلاف منجر به بروز خوردگی شیاری در شیار بین plug و cover شده و منجر به خرابی شیرها می شود. جهت جلوگیری از خوردگی شیرهای دفنی، استفاده از پوشش های نیکل، کروم و روی و هم چنین گریس پایه کلسیم (دارای مقاومت عالی در برابر نفوذ آب) پیشنهاد شد. پوشش های پیشنهادی به روش آبکاری الکتریکی بر روی سطح فولاد a216 رسوب داده شد و رفتار الکتروشیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی شیاری در محلول 5/3% nacl موردبررسی قرار گرفت. جهت بررسی رفتار الکتروشیمیایی نمونه ها آزمون تعیین پتانسیل مدارباز، کرونوآمپرومتری و پلاریزاسیون تافل و جهت ارزیابی مقاومت در برابر خوردگی شیاری آزمون پلاریزاسیون سیکلی مطابق استاندارد astm g61 و آزمون غوطه وری مطابق استاندارد astm g78 انجام شد. نتایج آزمون کرونوآمپرومتری نشان داد که اعمال پتانسیل v 0/3+ منجر به حفره دار شدن پوشش های کروم و نیکل شده اما در فولاد و پوشش روی حفرات موضعی تشکیل نمی شود. پوشش کروم نسبت به سایر پوشش ها تأثیر بیشتری در کاهش جریان و افزایش مقاومت در برابر خوردگی فولاد a216 دارد. نتایج آزمون پلاریزاسیون سیکلی نشان داد که نمونه فولادی و پوشش های نیکل، کروم و روی در برابر خوردگی شیاری حساسیت دارند اما نمونه فولادی گریس کاری شده حساسیتی در برابر خوردگی شیاری ندارد هم چنین پوشش کروم نسبت به نمونه فولادی و سایر پوشش ها مقاومت بیشتری در برابر شروع خوردگی شیاری از خود نشان داد اما پهنای زیاد منحنی پلاریزاسیون سیکلی نشان دهنده آن است که در صورت بروز خوردگی شیاری، پیشروی آن در پوشش کروم شدیدتر است. تصاویر sem نمونه ها پس از یک ماه غوطه وری در محلول آزمون نشان داد که بروز خوردگی شیاری در نیکل و کروم همراه با تشکیل حفرات موضعی در دهانه شیار است اما در فولاد و پوشش روی خوردگی درون شیار یکنواخت تر بوده و حفرات در دهانه شیار دیده نشد هم چنین استفاده از گریس منجر شد پس از یک ماه غوطه وری، علائمی از خوردگی شیاری در نمونه فولادی دیده نشود.

مطالعه تاثیر عملیات حرارتی ذوب مجدد سطحی لیزری برخصوصیات تریبولوژیکی پوشش های کامپوزیتی کاربید تنگستن اسپری شده

در این پژوهش ابتدا از نانو لوله های دی اکسید تیتانیم که دارای خواص فیزیکی و شیمیایی خوبی همچون سطح ویژه ی بالا، پتانسیل خوب نور کاتالیزوری و بازده جمع کنندگی نور و بار بالاتری است جهت ساخت فوتو آند سلول خورشیدی حساس شده با رنگ استفاده شده است. روش سنتز نانولوله های tio2 بر روی ورق تیتانیم به روش جدید سونوالکتروشیمیایی (سونوآندایزینگ) است. در مرحله ی بعدی فیلم های tio2 حاوی نانوذرات آناتاز با وجه های {001}، از آرایه های نانولوله ای tio2 آندایز شده تولید گردیدند و سپس جهت ساخت فوتو آند سلول خورشیدی حساس شده با رنگ مورد استفاده قرار گرفتند. از آرایه های نانولوله ای و نانوذره ای tio2 تصاویر fesem گرفته شده و مورفولوژیشان مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در آخر پس از تکمیل سلول خورشیدی حساس شده با رنگ آنالیز جریان - ولتاژ از سلول خورشیدی گرفته می شود. با استفاده از این آنالیز بازده سلول و هم چنین ولتاژ مدار باز، جریان مدار کوتاه و فاکتور پر کنندگی سلول تعیین شده و تاثیر مورفولوژی نانولوله ای و نانوذره ای فوتو آند بر عملکرد سلول خورشیدی مورد برسی قرار می گیرد. در پایان نتیجه گرفته شد با افزایش قطر داخلی و خارجی نانولوله های دی اکسید تیتانیم در اثر انجام عملیات سطحی مختلف بر روی فویل تیتانیم و افزایش طول این نانولوله ها بازده سلول رنگدانه ای افزایش می یابد. همچنین با انجام عملیات تکمیلی ticl4 در حین مراحل ساخت سلول خورشیدی حساس شده با رنگ و عملیات حرارتی غشاهای نانولوله ای سنتز شده به روش سونوآندایزینگ در دمای ?400 جهت ایجاد ساختار آناتاز بازده سلول رنگدانه ای افزایش خواهد یافت. بهترین مورفولوژی نانو دی اکسید تیتانیم، متصل به فویل تیتانیم جهت ساخت فوتوآند سلول رنگدانه ای روشن شده ی وجه زیرین، مورفولوژی نانولوله ای است.

نانولوله های دی اکسید تیتانیم به دلیل ساختار نانولوله ای و خواص وابسته به اندازه آن مورد توجه بسیار قرارگرفته اند، برتری برخی از خواص مانند فوتوولتائیک، فتوکاتالیست، فوتوالکترولیز و سنسورها در این نانولوله ها نسبت به سایر شکل های نانوکریستالی اکسید تیتانیم شناسایی شده است. این نانولوله ها با روش های مختلفی مانند مدل، هیدروترمال و آندایزینگ سنتز می شوند

پوشش های کاربید تنگستن در زمینه فلزی مانند کبالت،کروم،نیکل و یا ترکیبی از این عناصر که نقش چسب را دارند، دارای سختی بسیار بالا توام با استحکام و چقرمگی مناسبی است که مقاومت به سایش و فرسایش بالایی را نتیجه می دهد. این پوشش ها توسط روش های مختلف پاشش حرارتی بر روی زیرلایه نشانده می شوند که در میان آنها روش hvof بدلیل انتقال حرارت با دمای پایین تر به پودرهای سرمتی نسبت به روش پلاسما و سرعت بالای برخورد آنها به سطح زیر لایه سبب اکسیداسیون و تشکیل تخلخل کمتری می شود و از اینرو، پوشش با کیفیت بهتری را از نظر خواص تریبولوژیکی و مکانیکی، ایجاد می کند. با استفاده از فرایندهایی موسوم به عملیات سطحی ثانویه می توان خواص پوشش را بهینه کرد و عیوب سطحی را کاهش داد. سخت کاری با استفاده از پرتو لیزر بدلیل انعطاف پذیری فرایند و همچنین دقت و دانسیته حرارتی و گرادیان حرارتی بین مرکز و لبه های پرتو لیزر بالا برتری هایی را نسبت به دیگر روش ها داراست. توان، قطر باریکه و سرعت روبش لیزر بر روی پوشش، به نوبه ی خود پارامترهای موثر بر خواص سطحی از جمله سختی و مقاومت در برابر فرسایش هستند. در این پژوهش نمونه ها پس از آماده سازی ، تحت پارامترهای مختلف توان(w60، w90، w120) و سرعت روبش(m/min0.07، m/min 0.14، m/min 0.21) عملیات سطحی ذوب مجدد لیزر شده و سپس فازهای تشکیل شده پس از این عملیات بوسیله آزمون تفرق اشعه ایکس و همچنین سختی و زبری سطوح عملیات شده بررسی شده اند. تست فرسایش ذره جامد تحت زوایای 15، 45 و 90 درجه و متالوگرافی سطح و مقطع نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترون روبشی انجام گرفته است. نتایج xrd نشان می دهد که طی فرایند لیزر wc موجود در پوشش افت کرده (خواص) و به w_2 c تبدیل شده است. همچنین نتایج تست زبری سنجی افزایش زبری را در تمامی نمونهها بخصوص در نمونههای لیزر شده با توان بالا و سرعتهای کمتر روبش سطحی، گزارش میدهد که به دلیل افزایش قدرت ذوب در این سرعت ها می باشد. در تست ریز سختی سنجی افزایش سختی در اکثر نمونه ها مشاهده شده است. که بیشترین سختی در توان w90 سرعت روبش m/min 0.07 بدست آمده است. نتایج تست فرسایش بصورت اختلاف وزن اندازه گیری شده قبل و بعد از تست محاسبه شدند. داده های به دست آمده نشان دادند که با کاهش زاویه وابستگی فرسایش نمونه ها به زبری سطح افزایش می یابد و نمونه های لیزر شده با سرعت بالا مقاومت به فرسایش بهتری از خود نشان می دهند. با افزایش زاویه نیز سختی نمونه ها تعیین کننده مقاومت به فرسایش نمونه ها می شود. مشاهدات sem نیز از کاهش 12% تخلخل و تغییر رفتار فرسایشی نمونه ها تحت مکانیزم های شیاری شدن و میکروبرشی در اثر خستگی سیکل پایین (فرسایش نرم) به کندگی مواد در اثر ایجاد ریز ترک و رشد و اشاعه آن (فرسایش ترد) با افزایش زاویه گزارش می دهد.