با استفاده از ذرات تقویت کننده zro2 در مقیاس میکرونی- ودر صورت امکان- نانومتری است. براساس تحقیقات انجام شده ترکیب پایه شیشه در سیستم مذکور انتخاب شده و پس از ذوب در محدوده دمایی1400-1450درجه سانتی گراد ،مذاب شیشه در آب سرد می شود. فریت شیشه ای حاصل شده با استفاده از مقادیر مختلف ذرات (20-5?)zro2 از طریق سینتر پودر و تبلور مورد بررسی قرار می گیرد . با توجه به مشکل سینتر پذیری در سیستم مذکور نقش عوامل کمک سینتر مورد بررسی قرار می گیرند. از طرفی با توجه به همزمان بودن فرآیندهای سینتر و تبلور استفاده از عواملی که نقش کمک سینتر و جوانه زا داشته باشند نیز مورد نظر است . بررسی و انتخاب جوانه زاهای موثر و تعیین محدوده مناسب سینترینگ توسط آنالیز dta و دیلاتومتری انجام میگیرد.

سرامیک های اکسی نیتریدی سیالون دارای خواص مفید و کاربردهای فراوان در زمینه مهندسی است. این ماده را می توان با استفاده از روش های مختلف نیتروژن دهی ترکیبات آلومینوسیلیکاتی مانند آندالوزیت سنتز کرد. لذا در این پژوهش، روش های نیتروژن دهی کربوترمال، آلومینوترمیک و سیلیکوترمال آندالوزیت به منظور سنتز سیالون و اثر عوامل گوناگون برای افزایش درصد این فاز مورد بررسی قرار گرفت. سپس به بررسی اثر پارامترهای مختلف مانند دما، زمان و نسبت سیلیسیم به آلومینیم ترکیب بر روی مقدار z فاز ?- سیالون و اثر مقدار z بر روی پارامترهای شبکه پرداخته شد. نتایج این بررسی ها بیانگر این موضوع است که نیتروژن دهی سیلیکوترمال نسبت به دو روش دیگر از لحاظ تولید سیالون راندمان بالاتری دارد، به طوری که در این روش 100% فاز سیالون (o- سیالون و ?- سیالون ) تولید شد. با افزایش دما و کاهش نسبت سیلیسیم به آلومینیم ترکیب، مقدار z فاز ?- سیالون افزایش می یابد. همچنین یک رابطه خطی به صورت ax+b بین پارامترهای شبکه و مقدار z وجود دارد.

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.

به دلیل کوچک بودن، اتم نیتروژن می تواند در موقعیت بین نشین قرار گیرد. تقریبا همه فلزات به جز فلزات نجیب و قلیایی، می توانند تشکیل نیترید بدهند. برخی از نیتریدهای فلزی از سختی، نقطه ذوب، مقاومت شیمیایی و هدایت حرارتی بالا و ویژگی های مکانیکی و فیزیکی قابل توجه برخوردار می باشند. نیترید سیلیسیوم به عنوان مهمترین عضو خانواده این گروه محسوب می گردد و امروزه جایگاه ویژه ای در بین سرامیک های مهندسی دارد و کاربردهای گسترده ای برای آن تعریف می گردد. روش های متعددی برای تولید این ماده بسیار ارزشمند وجود دارد، که می توان به روش نیتریداسیون مستقیم و احیا کربوترمال اشاره کرد. مهمترین روش تجاری، روش کربوترمال است، که مواد اولیه ارزان قیمت نظیر سیلیس و یا ترکیبات آمورف آن به کمک احیاء کننده های مختلف نظیر کربن (ترکیبات مختلف آن ) احیاء شده و به کمک اتمسفر نیتریدی واکنش های مورد نظر انجام شده و فاز نیترید سیلیسیم تشکیل می گردد. در کنار این فاز، فازهای رقیب نظیر کاربید سیلیسیم نیز شکل می گیرد. در این پژوهش تاثیر عواملی مانند دما و زمان و آسیاکردن برای نیتریداسیون مستقیم و تاثیر عوامل احیاء کننده نظیر کربن، آلومینیوم و ترکیبات آلی نظیر پلی اکریلامید بر خواص پودر سنتز شده نظیر شکل دانه، خواص پودر سنتز شده و دمای سنتز مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است و بهترین روش برای تولید پودر نیترید سیلیسیم با خلوص بالا گزارش شده است. در این کار از تکنیکهای مختلف نظیر xrd، sem و غیره استفاده شده است. نیترید سیلیسیم با خلوص بالا به روش نیتریداسیون مستقیم با زمان آسیاب کردن 10 ساعت، به مدت 5 ساعت در دمای k1723 سنتز شد که اندازه متوسط ذرات 061/13 میکرون بود.

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

چکیده: 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. در این پژوهش٬ روش ذوب برای تهیه شیشه سرامیک¬ها مورد بررسی قرار گرفت و شیشه سرامیک سیستم mgo-al2o3-sio2 با فاز بلورین اصلی کوردیریت تهیه شد. هدف از این تحقیق بهینه¬سازی شرایط تبلور سیستم mas در حضور افزودنی¬های مختلف است. برای این منظور٬ ترکیب استوکیومتری کوردیریت انتخاب شد و افزودنی¬های cao، b2o3 و tio2 به عنوان اکسید دگرگون¬ساز، گدازآور و جوانه¬زا افزوده شدند. پس از انتخاب ترکیب پایه مناسب با توجه به قابلیت تولید فاز کوردیریت، مواد اولیه در دمای cº1600 و زمان نگه¬داری 2 ساعت، ذوب و ریخته¬گری شده و سپس تحت فرایند جوانه-زنی و رشد قرار گرفتند. پارامترهای موثر بر جوانه¬زنی و رشد مانند دمای تبلور و نوع افزودنی¬ها مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی و ارزیابی رفتار حرارتی توسط دستگاه¬ آنالیز حرارتی dta٬ بررسی¬های فازی و تبلور ساختاری توسط پراش اشعه ایکس (xrd)، خواص اسپکتروسکوپی نمونه¬های شیشه¬ای و شیشه سرامیکی توسط طیف¬های جذبی ft-ir و بررسی مورفولوژی ساختاری به وسیله¬ی میکروسکوپ sem مورد بررسی قرار گرفتند. مطالعه الگوهای پراش اشعه ایکس برای نمونه¬های حاوی cao نشان داد که فاز¬های عمده در سیستم مذکور شامل α-کوردیریت و آنورتیت بودند. همچنین فاز α-کوردیریت به عنوان فاز اول در همه نمونه¬ها در دمای بیشینه تبلور تشکیل شد. یررسی رفتار تبلور در نمونه¬های حاوی b2o3 نیز نشان می¬دهد که فاز α-کوردیریت به عنوان فاز اول تشکیل شد.

با توجه به آیات قرآن کریم در مورد قیامت، و ضرورت ترجمان دائم معانی عمیق قرآنی و اسلامی به فرمهای هنری به عنوان موثرترین راه برای تبین اندیشه های اسلامی نگارنده را بر آن داشت تا با استفاده از خواص نوری بدنه های سرامیکی نیمه شفاف و بهره گیری از آنها به اجرای نمادین و مفهومی قیامت بپردازد. در این مسیر ضمن تلاش برای بومی سازی دانش تولید بدنه های چینی استخوانی و کاربردی کردن آن برای تولید مصنوعات هنری با هدف رسیدن به یک بیان مفهومی سعی بر آن بود تا با استفاده از این متریال در عرصه ی هنر اسلامی به بیانی تازه از مفاهیم دینی دست پیدا کرده و گامی در اعتلای هر چه بیشتر آن برداشته شود. در این راستا با اصلاح برخی مواد مورد استفاده در تولید پرسلانهای نرم به ویژه چینی استخوانی، مانند کاهش ضریب شکست نور، کاهش قدرت جذب نور، کاهش قدرت بازتابش و افزایش قدرت عبوردهی نور سعی شد، به ساخت کیفیتی از بدنه های نیمه شفاف دست یافته که توانایی عبور نور از خود را به صورت حداکثری داشته باشد. از نظر روش شناسی در این پژوهش از روش تحقیق علمی– آزمایشگاهی برای جمع آوری اطلاعات استفاده شده است و نوع پژوهش، یک تحقیق کاربردی محسوب میگردد.

کامپوزیت¬های zrb2-sic با 5، 10 و 15 درصد حجمی الیاف کربن در دماهای 1700، 1775 و 1850 درجه سانتی گراد به مدت زمان 30، 60 و 90 دقیقه تحت فشار 8، 12 و 16 مگاپاسکال با روش تاگوچی پرس گرم شدند. کامپوزیت های پرس گرم شده دارای ریزساختار همگن بوده و الیاف کربن به طور یکنواخت در زمینه پخش شده اند. با استفاده از روش تاگوچی تاثیر دما، زمان نگه¬داری و فشار پرس گرم و نیز درصد حجمی الیاف کربن بر چگالی و ویژگی¬های مکانیکی بررسی شد. کامپوزیت دارای 10 درصد حجمی الیاف کربن که در دمای 1850 درجه سانتی¬گراد به مدت 30 دقیقه با فشار 16 مگاپاسکال پرس گرم شد، بیشینه چگالی نسبی (100 درصد)، بیشینه سختی (1/13 گیگاپاسکال) و بیشینه چقرمگی شکست (2/6 مگاپاسکال جذر متر) را نشان داد. درصد تخلخل باز نمونه های پرس گرم شده در دمای 1700 درجه سانتی گراد بیشتر از درصد تخلخل بسته است و در نمونه های پرس گرم شده در دمای 1775 و 1850 درجه سانتی گراد، کل تخلخل ها از نوع بسته است. سختی کامپوزیت با افزایش چگالی افزایش یافته و با افزایش فاز ثانویه ضعیف (الیاف کربن) کاهش می¬یابد. سازوکارهای افزایش دهنده چقرمگی شکست در این کامپوزیت ها انحراف و انشعاب ترک تشخیص داده شد.

سرامیک های اکسی نیتریدی سیالون، دارای خواص مفید و کاربردهای فراوان در زمینه مهندسی است. این ماده را می توان با استفاده از روش های مختلف نیتروژن دهی ترکیبات آلومینوسیلیکاتی سنتز کرد. لذا در این پژوهش روش نیتروژن دهی سیلیکوترمال آندالوزیت به منظور سنتز سیالون مورد بررسی قرار گرفت و اثر پارامترهای مختلف مانند دما و نسبت احیاکننده سیلیسیم به آندالوزیت بر میزان سنتز فازهای سیالون بررسی شد. بدنه های سیالون را می توان با استفاده از روش های مختلف تفجوشی بدون فشار، تفجوشی فوق فشار گاز و پرس گرم در دو نوع درجا و غیر درجا ساخت. لذا در این پژوهش روش تفجوشی بدون فشار واکنشی با نیتروژن دهی و احیای سیلیکوترمال آندالوزیت و روش تفجوشی بدون فشار غیرواکنشی از ماده اولیه سیالون برای ساخت بدنه های مختلف سیالون مورد بررسی قرار گرفت. سپس به بررسی اثر پارامترهای مختلف دما، زمان و درصدهای مختلف کمک¬تفجوش اکسید ایتریم بر نیتریده شدن، چگالی، تخلخل، تفجوشی و سختی نمونه¬ها پرداخته شد. نتایج این بررسی ها بیانگر این موضوع است که نیتروژن دهی سیلیکوترمال روش موثر در سنتز فازهای سیالون است، به طوری که در این روش سیالون با 95 درصد خلوص در دمای 1550 درجه سانتی گراد از سیلیسیم و آندالوزیت با نسبت 64 به 36 درصد وزنی تولید شد. همچنین روش ساخت درجا با نیتروژن دهی و احیای سیلیکوترمال آندالوزیت، به علت نفوذپذیری کم نیتروژن در بدنه و عدم واکنش های کامل درجا روش موثری در ساخت بدنه سیالون نمی باشد. البته نتایج این بررسی نشان داد که با افزایش زمان نیتروژن دهی زیر دمای ذوب سیلیسیم یا استفاده از نیتروژن دهی های چند مرحله ای می توان مشکلات این روش را رفع نمود و از روش درجا به عنوان یک روش دما پایین و موثر در ساخت بدنه سیالون استفاده کرد. همچنین تفجوشی بدون فشار روشی موثر در ساخت بدنه های سیالون است و اثر افزایش دما و درصد وزنی کمک زینتر اکسید ایتریم بر افزایش چگالی، تفجوشی و سختی بدنه های سیالون ساخته شده به روش غیر واکنشی مثبت است، به¬طوری که بدنه هایی با چگالی نسبی 82/3 درصد در دمای1750 درجه سانتی گراد با 5 درصد وزنی کمک زینتر اکسید ایتریم با مکانیسم تفجوشی فاز مایع و سختی 11/04 گیگاپاسکال تولید شد.

شناخت قابلیت¬های گل¬ها و به طور کلی سرامیک¬ها بستگی زیادی به شناخت مواد اولیه و تأثیرات آن برروی بدنه های دارد. شناخت مواد اولیه نیز بسیار مهم بوده و جزء اهداف و اصول اولیه در کار با سرامیک¬ها، به حساب می¬آید. تأثیر مواد اولیه بر قابلیت¬های گل¬ها و سرامیک¬ها قابل چشم پوشی نیست و لازمه¬ی بررسی قابلیت¬های آن، بررسی دقیق آن به صورت علمی و تجربی است. مواد مورد استفاده خاصیتی به نام پلاستیسیته در گل¬ها ایجاد می¬کند که نقش مهمی در به وجود آمدن سرامیک دارد. از این رو شناخت پلاستیسیته، لازمه¬ی شناختِ بسیاری از قابلیت¬هایِ سرامیک¬ها است. قابلیت¬های سرامیک¬ها بسیار گسترده است و به طور کلی می¬تواند این قابلیت¬ها به دو بخش در حالت خام و پخت مورد بررسی قرار داد. در این پایان¬نامه شناخت قابلیت¬های سرامیک¬ها در حالت خام یعنی پلاستیک و خشک به دلیل ارتباطی که بین این دو وجود دارد، مورد بررسی قرار گرفته شده است. در این پایان¬نامه درک قابلیت¬های گل¬ها در حالت پلاستیک و خشک، در دو بخش قابلیت های عمومی و خاص گل ها تقسیم بندی و بررسی شده است. قابلیت های عمومی گل ها، مشترک در بین همه ی گل ها است. ولی قابلیت¬های خاص گل¬ها، قابلیت هایی هستند که خاص یک گل بوده و گل دیگری آن را ندارد. درک قابلیت¬های سرامیک ها همگام با شناخت آثار هنرمندان سفالگر معاصر در سطح جهان است و لازمه¬ی آن به شمار می رود. هنرمندان این قابلیت¬ها را به خوبی در آثارشان نشان می¬دهند که نشان دهنده¬ی درک متفاوت هر یک از آن¬ها از کار با گل است. لازمه¬ی شناخت بهتر و کامل قابلیت¬ها، انجام تست¬های بدنه است که برنامه ریزی وانجام شده است. انجام این تست¬ها برای شناخت قابلیت های جدید سرامیک ها و پیدا کردن ترکیب مناسب برای ساخت حجم¬های سرامیکی بوده که از ما حصل آن در پروژه¬ی نهایی استفاده شده و گزارش جامعی از آن تهیه شده است.

نانوکامپوزیت های مس-آلومینا به دلیل دارا بودن سختی و استحکام بالای مربوط به فاز آلومینا و همچنین هدایت الکتریکی مطلوب مربوط به فاز مس، در سال های اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. افزودن فاز آلومینا به زمینه مس، تاثیر منفی روی خواص الکتریکی نانوکامپوزیت تولیدی دارد، اما باعث بهبود خواص مکانیکی آن می شود. با دست یابی به ترکیب بهینه ای از خواص الکتریکی و مکانیکی، می توان نانوکامپوزیت های مس-آلومینا را به عنوان الکترودهای جوشکاری نقطه ای و مقاومتی، اجزای ترمزهای اصطکاکی و سایر موارد مورد استفاده قرار داد. در این پژوهش، پودرهای نانوکامپوزیت مس-آلومینا به دو روش ترموشیمیایی و آلیاژسازی مکانیکی و با محتوای آلومینای 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی سنتز شده و سپس عملیات پرس سرد و تف جوشی در شرایط مختلف، روی پودرها انجام پذیرفت. به منظور انتخاب درصد وزنی بهینه آلومینا، 4 درصد وزنی مختلف از این ماده مورد استفاده قرار گرفت. پس از تعیین درصد وزنی بهینه برای آلومینا، دو متغیر دما و زمان تف جوشی نیز با انتخاب دماها و زمان های مختلف بهینه سازی شدند. فرایند بهینه سازی براساس خواص نانوکامپوزیت شامل هدایت الکتریکی، سختی و چگالی انجام شد. پودرهای سنتز شده با درصدهای مختلف آلومینا با دستگاه پراش اشعه ایکس (xrd) مورد ارزیابی قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام پذیرفت. با افزایش درصد آلومینا در نانوکامپوزیت، سختی افزایش یافته و هدایت الکتریکی کاهش پیدا کرد. نانوکامپوزیت حاوی 3 درصد وزنی آلومینا، بهترین نتایج مربوط به سختی و هدایت الکتریکی را از خود نشان داد. دما و زمان بهینه تف جوشی نیز به ترتیب برابر با °c 900 و 90 دقیقه بود. سختی و هدایت الکتریکی نمونه نانوکامپوزیتی حاوی 3 درصد وزنی آلومینا تولید شده به روش ترموشیمیایی، در این دما و زمان به ترتیب برابر با 85 برینل و iacs 7/64% بود. این مقادیر برای نانوکامپوزیت های تولید شده به روش مکانیکی برابر با 152 برینل و iacs 7/51% بود.

کوره قوس الکتریکی یکی از بهترین انواع برای ذوب، آلیاژسازی و تصفیه فولاد به حساب می آید. اغلب کوره های مدرن به منظور کاهش میزان نفوذ سرباره به درون مذاب فولاد دارای سیستم ebt(eccentric bottom tap-hole) هستند. در این کوره ها محفظه تخلیه به صورت عمودی کف کوره قرار می گیرد. زمانی که دریچه تخلیه بسته است، توسط ماسه نسوز مانند الیوینی پر می شود. در این پروژه دو نوع ماسه ebt مصرفی در صنایع فولاد مورد مطالعه و مهندسی معکوس قرار گرفتند. خواص و پارامترهای متنوع تاثیرگذار بر عملکرد ماسه مانند دانه بندی، چگالی، میزان نفوذپذیری، ترک های حرارتی و ترشوندگی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. میزان نفوذپذیری ماسه به صورت تئوری محاسبه و بهینه گردید. نتایج آزمایش نفوذپذیری نشان از کاهش %12 میزان نفوذپذیری ماسه طراحی شده دارد. به دلیل ناهمسانگردی ساختار زاویه ترشوندگی برای ماسه طراحی شده °90 بدست آمد و نشان دهنده عدم ترشوندگی ماسه توسط مذاب آهن است.

سرامیک های دی بورید زیرکونیم، کامپوزیت های تقویت شده با کاربید سیلیسیم و همچنین به همراه افزودنی نانو کربن در دماها، زمان ها و فشارهای گوناگون با فرآیند پرس گرم ساخته شدند. ساخت سرامیک دی بورید زیرکونیم چگال حتی در دمای 2000 درجه سانتی گراد شدنی نیست، زیرا وجود ناخالصی های اکسیدی موجب رشد افراطی دانه ها و بروز اخلال در زدایش تخلخل ها می شوند. افزودن کاربید سیلیسیم و اختلاط مناسب مواد اولیه، نقش به سزایی در جلوگیری از رشد افراطی دانه ها داشت. دمای فرآیند، مهم ترین متغیر در ساخت سرامیک های دی بورید زیرکونیم بود. با افزودن کاربید سیلیسیم، فشار اعمالی به عنوان مهم ترین متغیر فرآیند برگزیده شد. با اضافه شدن اندازه افزودنی کاربید سیلیسیم به جمع متغیرهای فرآیند، هر دو عامل دما و فشار دارای اهمیت شدند. افزودنی نانو کربنی با مورفولوژی های گوناگون منجر به دست یابی به کامپوزیت هایی نزدیک به چگالی نظری شد. بالاترین چقرمگی شکست به کامپوزیت تقویت شده با نانو گرافیت تعلق داشت.

رسوب دهی الکترو فورتیک یکی از فرایند های کلوئیدی پوشش دهی سرامیکی بوده و دارای مزایایی از قبیل زمان رسوب دهی کوتاه، تجهیزات ساده و امکان کنترل ضخامت و مورفولوژی رسوب است. در رسوب گذاری به روش الکتروفورتیک پارامتر هایی نظیر اندازه ذرات، رسانایی الکترولیت، پتانسیل زتا، پایداری الکترولیت، نرخ رسوب گذاری، ولتاژ اعمالی، غلظت جامد در مایع و رسانایی زیرلایه جز پارامتر های اصلی محسوب می شوند. در فرایند epd نیروی الکتروستاتیک به عنوان نیروی محرکه عمل می کند و با اعمال نیروی الکتریکی روی ذرات باردار، این ذرات به طرف الکترود با بار مخالف شتاب می گیرد. از فرایند epd می توان برای رسوب دهی ذرات سرامیکی نیز استفاده کرد. سرامیک های بوریدی ، نیتریدی و کاربیدی فلزات واسطه معمولا دارای نقطه ذوب بیشتر از 2500 درجه ی سانتی گراد بوده و به سرامیک های فوق دما بالا معروف هستند. در خانواده ی سرامیک های فوق دما بالای فلزات واسطه، زیرکونیوم دی بوراید، با توجه به نقطه ذوب بسیار بالا ، هدایت حرارتی بالا ، مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب، ضریب انبساط حرارتی کم و حفظ مقاومت در دمای بالا یکی از مواد برجسته به شمار می رود. خواص مکانیکی عالی( سختی و استحکام خمشی چهار نقطه ای) همچنین شوک حرارتی و مقاومت به اکسیداسیون مناسب این ماده به بدلیل طبیعت پیوند کووالانسی این سرامیک است.

ریختهگری ژلهای روش جدید و جذاب شکلدهی سرامیکها است که جهت تولید قطعات با کیفیت بالا و پیچیده مورد استفاده قرار میگیرد. این روش ترکیبی از روشهای شکلدهی سرامیکهای سنتی و شیمی پلیمر است که از سال 1987 میلادی مورد توجه جدی قرار گرفته و به روشی با قابلیت بالا برای تولید قطعات مهندسی مورد استفاده قرار گرفته است. دوغاب حاوی پودر سرامیکی، مونومرهای آلی حلال به داخل قالب ریخته شده و پلیمریزه میشود. مونومرهای پلیمریزه شده همچون شبکهای به هم پیوسته عمل نموده و اجزای سرامیکی را در خود جای میدهند. پس از خارج نمودن از قالب، آن را خشک نموده و زینتر مینماییم. ریختهگری ژلهای یک روش کلی تولید است و محدوده وسیعی از سرامیکها را شامل میشود. امروزه مطالعات گسترده ای روی ریخته گری ژله ای برخی از سرامیکهای اکسیدی نظیر آلومینا، نیتریدی ها مانند نیترید آلومینیوم و سیلیسیوم انجام پذیرفته است.

در این پژوهش کامپوزیت های سرامیکی sic zrb2–25 vol% به منظور بررسی تاثیر متغیرهای فرآیند (دما، زمان و فشار پرس گرم) و اندازه ذره sic (20 نانومتر، 200 نانومتر و 5 میکرومتر) روی رفتارچگال شدن، متوسط اندازه دانه zrb2 و سختی ویکرز ساخته شدند. یک روش طراحی آزمایش (روش تاگوچی) برای شناسایی میزان تاثیر هر یک از متغیرها و همچنین تعیین شرایط بهینه مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس تحلیل های آماری فشار و دمای پرس گرم به عنوان مهم ترین متغیرهای موثر روی چگالی و سختی کامپوزیت های zrb2–sic تعیین شدند. به همین ترتیب، اندازه ذره sic و زمان نگهداری به عنوان موثرترین متغیرها روی متوسط اندازه دانه zrb2 شناخته شدند. مقادیر چگالی نسبی، متوسط اندازه دانه zrb2، سختی ویکرز و چقرمگی شکست نمونه کامپوزیتی پرس گرم شده در شرایط بهینه (دمای 1850 درجه سانتی گراد، زمان 90 دقیقه، فشار 16 مگاپاسکال و sic با اندازه ذره 200 نانومتر) به ترتیب برابر 100 درصد، 03/10 میکرومتر، 1/17 گیگاپاسکال و 9/5 مگاپاسکال جذر متر است. آزمون تاییدی انجام شده در شرایط بهینه، نشان داد نتایج تجربی بدست آمده با مقادیر پیش بینی شده به روش تاگوچی یکسان است. در نهایت، ساز و کارهای افزایش چگال شدن و چقرمگی شکست کامپوزیت های سرامیکی zrb2–sic مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته و به تفصیل بیان شده است.

توسعه سرامیکهای دما بالا (uhtc) در دهه اخیر گسترش فراوان یافته و این امر نیز خود سبب توسعه تجهیزات هوا فضا شده است. یکی از مهمترین اجزاء این سرامیکها عناصر گروه iv و فلزات انتقالی نظیر zrb2 و hfb2 هستند، که به علت نقطه ذوب بالا نزدیک به 3200 درجه سانتیگراد و علاوه بر این مدول الاسیسته بالا، هدایت حرارتی بالا و .. را نیز فراهم می سازند، هرچند مقاومت به اکسیداسیون در دمای بالا این ترکیبات چندان مطلوب نیست. امروزه کامپوزیت دی بورید زیرکونیوم- سیلیکون کاربید بدین منظور مورد توجه قرار گرفته اند. چقرمگی شکست سرامیک های zrb2 در محدوده 2.4-4.8 mpa.m1/2 است. روشهای مختلفی برای افزایش چقرمگی این سرامیکها مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است از مهمترین این روشها افزودنی مواد مختلف نظیر الیاف کربنی، افزودنی های فلزی و ایجاد ساختارهای لایه مورد توجه قرار گرفته است.یکی از مهمترین افزودنیهای دی اکسید زیرکونیوم با ساختار منوکلینیک است که با استحاله های فازی و تبدیل به ساختار تتراگونال و بازگشتی به منوکلینیک و تغییرات حجمی ناشی از آن و ایجاد میکروترکها با تغییر مسیر حرکت ترک و سایر مکانیزمها به بهبود چقرمگی کمک می نماید.

شیشه سیلیسی به خاطر داشتن خواص منحصر به فرد اپتیکی، حرارتی، شیمیایی و مکانیکی همواره مورد توجه محققین بوده است. به دلیل بالا بودن دمای ذوب سیلیس خالص و ویسکوزیته بسیار بالا حین فرایند شکل دهی، حباب دار بودن مذاب شیشه، روش ذوب با مشکلات زیادی مواجه شده است. روش وایکور این امکان را فراهم می کند تا بتوان به شیشه با درصد سیلیس بالا و خواص نزدیک به شیشه سیلیسی خالص دست یافت. شیشه سیلیسی بنا به ویژگی های مناسب ذکر شده میزبان خوبی برای عناصر نادر خاکی و فلزات واسطه به شمار می رود.

کامپوزیت های zrb2-sic که با 0، 1، 3 و 5 درصد وزنی کمک زینتر سیالون و نیترید آلومینیم (به طور جداگانه) با فرآیندهای پرس گرم (تحت فشار اندک 10 مگاپاسکال) و تفجوشی بدون فشار در دمای 1900 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت آماده شدند. تاثیر افزودن sialon و aln بر پیشرفت فرآیند چگال شدن و ریزساختار چنین کامپوزیت هایی با روش شکست نگاری شناسایی شد. در مورد sialon، چندین واکنش شیمیایی برای نشان دادن ساز و کارهای احتمالی پیشرفت فرآیند تفجوشی و همچنین اثرهای ناخوشایند sialon در کامپوزیت های zrb2-sic مطالعه شد.از یک طرف، نتایج نشان داد که افزودن sialon با تشکیل فاز مایع، چگال شدن را در نمونه های پرس گرم شده شده بهبود می بخشد، به طوری که با پرس گرم کامپوزیت های zrb2-sic حاوی 5 درصد وزنی sialon، کامپوزیت های به طور کامل چگال به دست می آید. از طرف دیگر، مقدار sialon بیشتر در فرآیند تفجوشی بدون فشار، تشکیل گازهایی را تشدید می نماید که به تخلخل بیشتر می انجامد. بررسی های سطح شکست در هر دو فرآیند، حضور لایه های نازک فاز شیشه ای را نشان داد که به عنوان کمک زینتر عمل می کنند. در نهایت فرآیند چگال شدن در هر دو فرآیند با یک مدل گرافیکی ارائه شد. در مورد aln، نتایج نشان داد که تنها 1 درصد وزنی از آن می تواند به فرآیند تفجوشی کامپوزیت سرامیکی پرس گرم شده با ساز و کار تفجوشی فاز مایع به دلیل تشکیل اسپینل متاکائولینیت یاری کند. افزودن aln بیشتر در روش تفجوشی بدون فشار، می تواند تشکیل فرآورده های گازی را که منجر به تخلخل بیشتر در ریزساختار می شود، افزایش دهد. تشکیل گرافیت در فرآیند پرس گرم، اکسی کاربید آلومینیم در فرآیند تفجوشی بدون فشار و تشکیل نیترید بور در هر دو فرآیند با آنالیز پراش پرتو ایکس آشکار شد.