در سالهای اخیر برخی از سرامیک های شامل منیزیم و سیلیسیم در توسعه مواد کاشتنی استخوانی مورد توجه قرار گرفته اند. فورستریت از جمله این مواد بوده که اخیراً به عنوان یک بیوسرامیک مطرح شده است. علاوه بر این، نانوپودرفورستریت رفتار زیستی بهتری در مقایسه با فورستریت میکرونی نشان داده است. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی پودر نانوساختار فورستریت به روش فعال سازی مکانیکی و ارزیابی خواص زیستی آن بود. مواد اولیه مورد استفاده در این تحقیق شامل پودر تالک، کربنات منیزیم، اکسید منیزیم، آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بود. از پودرهای آمونیوم فلورید و آمونیوم کلرید به عنوان عوامل تسریع کننده فرایند استفاده شد. مواد اولیه با نسبت مولی منطبق بر ترکیب فورستریت آسیاکاری شده و سپس تحت عملیات آنیل قرار گرفت. تأثیر عوامل مختلف از جمله زمان فعال سازی، دمای عملیات حرارتی، زمان عملیات حرارتی، استفاده از پودرهای اولیه کلسینه شده و پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بر ساختار فازی و اندازه کریستالیت های پودر تولیدی بررسی شد. از تکنیک های مختلفی برای ارزیابی و مشخصه یابی محصولات تولیدی استفاده شد. از تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور بررسی ساختار فازی و تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب بدست آمده و از آنالیز حرارتی همزمان (sta) برای ارزیابی حرارتی محصول تولیدی استفاده شد. به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه ذرات و آگلومره های پودرهای اولیه و تولیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. همچنین مورفولوژی و اندازه کریستالیت های پودر فورستریت نانوساختار به کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) ارزیابی شد. همچنین توزیع اندازه ذرات پودر فورستریت تولیدی به کمک آزمون پراکنش دینامیکی نور (dls) ارزیابی شد. بمنظور بررسی میزان تخریب پذیری، پودر فورستریت نانوساختار تولید شده به صورت قرص درآمده و به مدت چهار هفته در محلول رینگر قرارداده شد. همچنین خواص زیست فعالی پودر نانوساختار فورستریت تولید شده پس از قرص زنی با قراردادن در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) به مدت چهار هفته ارزیابی شد. طیف سنج مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) برای ارزیابی بنیان های موجود در سطح نمونه های غوطه ور شده در محلول شبیه سازی شده بدن مورد استفاده قرار گرفت. مورفولوژی و چگونگی رسوبات آپاتیت در سطح نمونه ها با روش میکروسکوپ الکترونی روبشی ارزیابی شد. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (edx) جهت بررسی آپاتیت های تشکیل شده مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از طیف سنج جذب اتمی (aas) برای بررسی رهایش یونی نمونه ها و تأییدی بر تشکیل رسوبات آپاتیت، استفاده شد. با توجه به آزمون های صورت گرفته و نیز بررسی ترمودینامیکی سیستم، مکانیزم هایی جهت توضیح واکنش های صورت گرفته حین تشکیل پودر نانوساختار فورستریت به روش های مختلف، به عنوان فرضیه مطرح شد. نتایج نشان داد که بدون حضور یون های فلوئور و کلر، پودر تک فاز نانوساختار فورستریت پس از 5 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای اکسید منیزیم و تالک و یک ساعت عملیات حرارتی بعدی در 1000 درجه سانتی گراد با اندازه کریستالیت های 40 نانومتر حاصل می گردد. همچنین پودر فورستریت نانوساختار با 10 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات منیزیم و تالک و 10 دقیقه عملیات حرارتی بعدی در 1000 درجه سانتی گراد با اندازه کریستالیت های 30 نانومتر حاصل شد. حضور یون های فلوئور و کلر سبب کاهش زمان فعال سازی مکانیکی و زمان عملیات حرارتی شد. در مقابل اندازه کریستالیت های بدست آمده در نتیجه تغییر مکانیزم تشکیل فورستریت افزایش یافت. پودر فورستریت نانوساختار پس از 5 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات منیزیم و تالک و اضافه کردن آمونیوم فلوراید و مخلوط کردن آن ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و یک ساعت عملیات حرارتی در 1000 درجه سانتیگراد با اندازه کریستالیت های 53 نانومتر بدست آمد. نیز فورستریت نانوساختار پس از 5 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات منیزیم و تالک و اضافه کردن آمونیوم کلراید و مخلوط کردن آن ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و دو دقیقه عملیات حرارتی در 1000 درجه سانتیگراد حاصل شد. نتایج بدست آمده از آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده نشان داد که نانوپودر فورستریت بر خلاف فورستریت میکرونی، کاملاً زیست فعال بوده و به خوبی قابلیت تشکیل آپاتیت در محلول شبیه سازی شده بدن را دارد. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از آن است که پودر فورستریت نانوساختار زیست فعال بوده و می تواند به عنوان یک ماده زیستی در مصارف پزشکی از جمله پر کردن عیوب استخوانی و مصارف تحت بار به کار رود.

زئولیت ها آلومینوسیلیکات های کریستالی با ساختمان قفسی شکل هستند که حفره هایی با شکل یکنواخت و اندازه ی میکرو دارند. اندازه ی حفره های زئولیت ها بین 2 تا 13 انگسترم می باشد که نزدیک به اندازه مولکولی بیشتر ترکیبات شیمیایی است، بنابراین این مواد می توانند برای جداسازی انتخابی مواد شیمیایی بر اساس اندازه و شکل مولکولی بکار روند. زئولیت ها به طور موفقیت آمیزی به عنوان غربال مولکولی برای بسیاری از کاربردهای تجاری مثل خشک نمودن گازها و حلال ها، جداسازی آلکان های نرمال از ایزوآلکان ها، سیکلوآلکان ها و آروماتیک-ها به کار رفته اند. این مواد قابلیت استفاده در دما و فشار بالا و همچنین محیط های فعال شیمیایی را دارند و همین علت استفاده از آن ها در راکتورهای کاتالیستی می باشد. اندازه حفره های زئولیت های مختلف به صورت غیر پیوسته افزایش می یابد و خاصیت جذبی و انتخابگری این مواد به اندازه حفره هایشان وابسته است. به همین علت اصلاح اندازه حفره های زئولیت های موجود به این منظورکه آن ها را برای جداسازی-های خاص مناسب سازد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مهندسی اندازه حفره های زئولیت می تواند بعد از ستنز زئولیت به وسیله اصلاح درونی یا بیرونی توسط واکنش های شیمیایی، جذب اولیه مولکول های قطبی، رسوب شیمیایی بخار و فرایندهای روکش دهی مشابه، عملیات حرارتی و یا تبادل یونی با یون های مناسب و همچنین استفاده از روش میکروامولسیون در طی مراحل سنتز انجام شود. میکروامولسیون شامل قطره های کوچک آب در روغن یا روغن در آب می باشد که با کپسوله کردن یک گونه درون ماده فعال سطحی به وجود می آید. به طور کلی یک میکروامولسیون شامل ماده فعال سطحی، ماده روغنی، ماده فعال سطحی کمکی و آب می باشد. به علت وجود همزمان آب و روغن در میکروامولسیون، استفاده از این روش در سنتز زئولیت دو مزیت دارد، از یک جنبه میکروامولسیون به عنوان نانو راکتور عمل می کند و از جنبه ی دیگر ماده فعال سطحی صفحات کریستالی کریستال در حال رشد را هماهنگ نموده و رشد کریستال ها را تحت تاثیر قرار می دهد. در این کار تحقیقاتی نانوکریستال های زئولیت 5a با استفاده ازکائولن به عنوان ماده ی اولیه و توسط روش میکروامولسیون تولید شده اند و اثر پارامترهای مرتبت از جمله نسبت واکنش گرها و شدت امواج فراصوتی روی اصلاح نانوساختارها بررسی شده است. همچنین زئولیت 4a تحت تبادل یونی با کلرید قلع قرار گرفت تا زئولیت sn-a با اندازه حفره های بزرگتر تولید شود. آنالیز xrf برای مشخص نمودن نسبت sio_2/al_2 o_3 موجود در کائولن به کار گرفته شد و xrd، sem و edx برای تاکید کریستاله بودن زئولیت، درجه خلوص فازها و ساختمان کریستال ها مورد استفاده قرار گرفت. سپس بهترین نمونه برای تست جذب توسط یک برش کروسین شامل هیدروکربن های پارافینی c_(10-) c_13 انتخاب شد و نتایج جذب و غربال گری نمونه تولید شده توسط دستگاه gc-mass مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می-دهد که میکروامولسیون باعث افزایش سرعت تشکیل کریستال ها می شود، به طوری که تشکیل زئولیت 4a در بعضی موارد بعد از 2 ساعت شروع شده است، در حالی که بدون وجود میکروامولسیون گاهی تا 12 ساعت به طول می انجامد. همچنین نشان داده شد که امواج فراصوت اثر بسیار جالبی در کاهش اندازه کریستال های تشکیل شده دارند. روش میکروامولسیون- امواج فراصوتی باعث تولید کریستال های کوچکتر، یکنواخت تر، خالص تر، با حفرات بزرگتر و ظرفیت تبادل کلسیم بیشتر درمقایسه با روش های متداول سنتز و روش های متداول هم زدن شده است.

زئولیت ها آلومینوسیلیکات های کریستالی با ساختمان قفسی شکل هستند که حفره هایی با شکل یکنواخت و اندازه ی میکرو دارند. اندازه ی حفره های زئولیت ها بین 2 تا 13 انگسترم می باشد که نزدیک به اندازه مولکولی بیشتر ترکیبات شیمیایی است، بنابراین این مواد می توانند برای جداسازی انتخابی مواد شیمیایی بر اساس اندازه و شکل مولکولی بکار روند. زئولیت ها به طور موفقیت آمیزی به عنوان غربال مولکولی برای بسیاری از کاربردهای تجاری مثل خشک نمودن گازها و حلال ها، جداسازی آلکان های نرمال از ایزوآلکان ها، سیکلوآلکان ها و آروماتیک-ها به کار رفته اند. این مواد قابلیت استفاده در دما و فشار بالا و همچنین محیط های فعال شیمیایی را دارند و همین علت استفاده از آن ها در راکتورهای کاتالیستی می باشد. اندازه حفره های زئولیت های مختلف به صورت غیر پیوسته افزایش می یابد و خاصیت جذبی و انتخابگری این مواد به اندازه حفره هایشان وابسته است. به همین علت اصلاح اندازه حفره های زئولیت های موجود به این منظورکه آن ها را برای جداسازی-های خاص مناسب سازد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مهندسی اندازه حفره های زئولیت می تواند بعد از ستنز زئولیت به وسیله اصلاح درونی یا بیرونی توسط واکنش های شیمیایی، جذب اولیه مولکول های قطبی، رسوب شیمیایی بخار و فرایندهای روکش دهی مشابه، عملیات حرارتی و یا تبادل یونی با یون های مناسب و همچنین استفاده از روش میکروامولسیون در طی مراحل سنتز انجام شود. میکروامولسیون شامل قطره های کوچک آب در روغن یا روغن در آب می باشد که با کپسوله کردن یک گونه درون ماده فعال سطحی به وجود می آید. به طور کلی یک میکروامولسیون شامل ماده فعال سطحی، ماده روغنی، ماده فعال سطحی کمکی و آب می باشد. به علت وجود همزمان آب و روغن در میکروامولسیون، استفاده از این روش در سنتز زئولیت دو مزیت دارد، از یک جنبه میکروامولسیون به عنوان نانو راکتور عمل می کند و از جنبه ی دیگر ماده فعال سطحی صفحات کریستالی کریستال در حال رشد را هماهنگ نموده و رشد کریستال ها را تحت تاثیر قرار می دهد. در این کار تحقیقاتی نانوکریستال های زئولیت 5a با استفاده ازکائولن به عنوان ماده ی اولیه و توسط روش میکروامولسیون تولید شده اند و اثر پارامترهای مرتبت از جمله نسبت واکنش گرها و شدت امواج فراصوتی روی اصلاح نانوساختارها بررسی شده است. همچنین زئولیت 4a تحت تبادل یونی با کلرید قلع قرار گرفت تا زئولیت sn-a با اندازه حفره های بزرگتر تولید شود. آنالیز xrf برای مشخص نمودن نسبت sio_2/al_2 o_3 موجود در کائولن به کار گرفته شد و xrd، sem و edx برای تاکید کریستاله بودن زئولیت، درجه خلوص فازها و ساختمان کریستال ها مورد استفاده قرار گرفت. سپس بهترین نمونه برای تست جذب توسط یک برش کروسین شامل هیدروکربن های پارافینی c_(10-) c_13 انتخاب شد و نتایج جذب و غربال گری نمونه تولید شده توسط دستگاه gc-mass مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می-دهد که میکروامولسیون باعث افزایش سرعت تشکیل کریستال ها می شود، به طوری که تشکیل زئولیت 4a در بعضی موارد بعد از 2 ساعت شروع شده است، در حالی که بدون وجود میکروامولسیون گاهی تا 12 ساعت به طول می انجامد. همچنین نشان داده شد که امواج فراصوت اثر بسیار جالبی در کاهش اندازه کریستال های تشکیل شده دارند. روش میکروامولسیون- امواج فراصوتی باعث تولید کریستال های کوچکتر، یکنواخت تر، خالص تر، با حفرات بزرگتر و ظرفیت تبادل کلسیم بیشتر درمقایسه با روش های متداول سنتز و روش های متداول هم زدن شده است.

در بسیاری از علوم و صنایع، جداسازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و با توجه به توسعه فناوری و همچنین نیاز بشر به ترکیبات جدیدتر و در نتیجه تولید مواد جدید به روش های متنوع، روش های گوناگون جداسازی هر روزه تکمیل و تصحیح می شوند و انتخاب شیوه مناسب به متغیرهایی مثل طبیعت اجزای سازنده مخلوط، حجم محلولی که باید تصفیه شود، درجه جداسازی مورد نیاز، هزینه فرایند (خصوصاً در عملیات صنعتی با ابعاد بالا) و مسائل زیست محیطی بستگی دارد و در بیشتر موارد غشا و فرایند غشایی، انتخابی بسیار مناسب است. هدف از انجام این پژوهش ساخت غشای سرامیکی مسطح نانو حفره با استفاده ازپلیمرهای طبیعی و بی خطر به عنوان عنوان عامل ژل کننده در فرایند قالبریزی ژلی و بررسی عوامل موثر در این فرایند می باشد. در مطالعه ی حاضر، با توجه به شناخت نسبت به فرایند و عوامل تاثیر گذار و همچنین استفاده از تجربیات دیگران،عوامل تاثیرگذار نظیر دمای پخت، اندازه متوسط ذرات پودر، میزان جامد در دوغاب و میزان عامل ژل کننده، شناسایی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. علاوه بر این، در مرحله ی خشک کردن پایه ها، از روش جدید محلول مایع خشک کننده استفاده شده است و اثر وزن مولکولی و غلظت peg بر زمان خشک شدن پایه ها در این روش مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها برای اصلاح منافذ سطحی از پوشش دهی به روش غوطه وری استفاده شده است و عواملی نظیر غلظت سوسپانسیون، زمان غوطه وری در سوسپانسیون و سرعت بالا کشیدن از سوسپانسیون وتعداد لایه های پوشش داده شده مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مرحله به منظور کاهش تعداد آزمایشات، تخمین شرایط بهینه و تعیین اهمیت نسبی عوامل مستقل، از روش طراحی آزمایشات تاگوچی استفاده شده است. نهایتاً کارایی غشاها در جداسازی پلی اتیلن گلایکول از آب آزمایش شده است واندازه متوسط حفرات برآورد شده است. بر اساس نتایج حاصل، مقادیر بدست آمده برای پایه غشا سرامیکی بهینه عبارتست از 40% وزنی میزان بارگذاری پودر سرامیک، 5% وزنی ژلاتین و دمای پخت 1400 درجه سانتی گراد. همچنین در مورد بخش پوشش دهی و اصلاح سطح غشا،از محلول peg برای انجام آزمون جداسازی استفاده شد و بیشترین میزان پس زنی در جداسازی peg10000 از آب با مقدار 98/0 در غشایی پوشش داده شده با شرایط غلظت سوسپانسیون 25%، زمان غوطه وری 30ثانیه، سرعت 72 میلیمتر بر دقیقه و با سه بار لایه نشانی بدست آمد و غشاء لایه نشانی شده با سوسپانسیون 25%، زمان غوطه وری 20 ثانیه، سرعت بالا کشیدن 36 میلیمتر بر دقیقه و یک بار لایه نشانی، بیشترین فلاکس را به میزان(106 × m3/m2.s) 02/4 داشت.علاوه بر موارد فوق غشا مطلوب در شرایط عملیاتی (بیشترین فلاکس ممکن به همراه حداقل پس زنی 90 درصد) با شرایط سوسپانسیون 25%، زمان غوطه وری 30 ثانیه، سرعت بالا کشیدن 36 میلیمتر بر دقیقه و یک بار لایه نشانی بدست آمد که از نکات قابل تعمق در مورد این غشا این بود که این شرایط تنها با یکبار لایه نشانی محقق شد.

چکیده در سال های اخیر استفاده از نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری جهت تعمیر نواقص و آسیب های موجود در بافت استخوان و همچنین توسعه مواد کاشتنی استخوانی مورد توجه قرار گرفته اند. این در حالی است که به تازگی مشخص شده است که استخوان خود یک نانو کامپوزیت با زمینه پلیمری از نوع کلاژن و هیدروکسی آپاتیت به صورت تقویت کننده می باشد. به همین دلیل نانو کامپوزیت کلاژن و هیدروکسی آپاتیت شبیه ترین نانو کامپوزیت به استخوان می باشد. اما به دلیل محدودیت منابع و روش های تولید کلاژن و همین طور نقص این کامپوزیت در تحمل بارهای کششی زیاد و همین طور اثبات زیست فعالی فورستریت به عنوان یک نانو سرامیک زیست سازگار و اینکه خواص مکانیکی آن بهتر از نانو هیدروکسی آپاتیت می باشد، نانو کامپوزیت پلی اتیلن- فورستریت را به عنوان یک محصول جایگزین کامپوزیت کلاژن و هیدروکسی آپاتیت مطرح کرده است. این در حالی است که پلی اتیلن یک پلیمر با دسترسی بسیار بالا می باشد. هدف از انجام این پژوهش، تهیه و مشخصه یابی نانو کامپوزیت پلی اتیلن- فورستریت بود. مواد اولیه مورد استفاده در این پژوهش، تالک، کربنات منیزیم و پلی اتیلن(uhmwpe) بود. ابتدا پودر تالک و کربنات منیزیم جهت تولید فورستریت به نسبت مولی مشخص با یکدیگر مخلوط و آسیاکاری شد وسپس به مدت زمان 10 دقیقه در دمای 1000 درجه سانتی گراد حرارت داده شد. سپس فورستریت تهیه شده با این روش تحت آزمون های (xrd)، به منظور بررسی ساختار فازی، (sem)، به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع ذرات و آزمون زیست فعالی، در طول چهار هفته در محلول (sbf) به منظور سنجش زیست فعالی، قرار گرفت. سپس فورستریت تولید شده به این روش، با استفاده از آسیاب مکانیکی با پودر پلی اتیلن مخلوط شده و سپس با دو روش پرس و اکستروژن تبدیل به کامپوزیت با چهار درصد حجمی فورستریت گردید. کامپوزیت های تهیه شده با این دو روش سپس تحت آزمون (xrd) جهت بررسی ساختار فازی و تأیید حضور فازهای مطلوب قرار گرفت. به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع ذرات فورستریت در زمینه پلی اتیلن از آزمون (sem) استفاده گردید. به منظور سنجش زیست فعالی نانو کامپوزیت های تهیه شده به مدت 28 روز در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) مورد آزمون زیست فعالی قرار گرفت. کامپوزیت ها، پس از آزمون زیست فعالی دوباره تحت آزمون های (xrd) جهت بررسی و تعیین فازهای حاصل از انجام آزمون زیست فعالی و آزمون (sem) و آنالیز عنصری (edx) به منظور بررسی مورفولوژی محصولات آزمون زیست فعالی قرار گرفت. نانوکامپوزیت های پلی اتیلن- فورستریت تولید شده با استفاده از اکستروژن، همچنین تحت آزمون کشش به منظور بررسی خواص مکانیکی کششی آن ها و همچنین مقایسه آن ها با خواص مکانیکی کششی استخوان و نانو کامپوزیت های مشابه با زمینه پلی اتیلن قرار گرفت. نتایج حاکی از تشکیل کریستالیت های فورستریت با ابعاد 30 نانو متر پس از 10 ساعت آلیاژسازی مکانیکی و سپس حرارت در 1000 درجه سانتی-گراد به مدت 10 دقیقه بود. همچنین نتایج حاکی از حضور کریستالیت های فورستریت با اندازه 30 نانومتر و با توزیع نسبتا مناسب در زمینه پلی اتیلن بود. نتایج حاصل از آزمون زیست فعالی حاکی از این بود که نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- فورستریت دارای قابلیت تشکیل هیدروکسی آپاتیت در تماس با محلول شبیه سازی شده بدن می باشند ولی این خاصیت نسبت به سایر نانو کامپوزیت ها با زمینه پلی اتیلن پایین تر بود و در بین نانو کامپوزیت های تهیه شده نانو کامپوزیت با 40 درصد حجمی فورستریت دارای بیشترین خاصیت زیست فعالی بود. نتایج حاصل از تست کشش بر روی نمونه های کامپوزیتی حاکی از افزایش مدول الاستیسیته با افزایش درصد حجمی کریستالیت های فورستریت در زمینه پلی اتیلن بود و از این لحاظ نانو کامپوزیت با 40 درصد حجمی فورستریت دارای خواص مکانیکی بهتری نسبت به بقیه نانو کامپوزیت ها با درصدهای پایین تر فورستریت بود. همچنین نانو کامپوزیت با 40 درصد حجمی فورستریت دارای خواص مکانیکی بهتری نسبت به نانو کامپوزیت های دیگر با زمینه پلی اتیلن بود چرا که دارای خواص مکانیکی کششی شبیه تری تسبت به خواص مکانیکی کششی بافت طبیعی استخوان خصوصا استخوان غشایی بود. کلمات کلیدی: نانو کامپوزیت، فورستریت، پلی اتیلن، اکستروژن، پرس، مدول الاستیسیته، زیست فعال.

در سال های اخیر جرم های ریختنی آلومینا - کاربید سیلیسیم – کربن جلب توجه نموده است، که به خاطر مقاومت به خوردگی، پایداری حرارتی و مقاومت به شوک حرارتی می باشد.کاربرد اصلی این دسته از جرم های ریختنی در جوی مذاب و سرباره است. در ابتدای تولید این نوع محصولات، جرم های ریختنی با مقداری سیمان نسوز قسمت عمده ای از محصولات تولیدی را تشکیل می دادند اما به دلیل وجوداکسید کلسیم در سیمان، منجر به کاهش خواص دمای بالای این محصولات می شد که در نتیجه منجر به تولید جرم های کم سیمان خیلی کم سیمان در دهه گذشته شد.در همین راستا در این مطالعه برای بررسی پارامترهای مختلفی نظیر نوع و مقدار مواد اولیه مصرفی و سنگدانه ها ، اندازه ذرات مواد اولیه (طبق فرمول آندریازن) وبایندر مناسب در دماهای مختلف پخت، بررسی و چگالی، درصد تخلخل ظاهری و استحکام فشاری سرد نمونه ها اندازه گیری و همچنین مطالعات فازی پراش پرتو ایکس و ریز ساختاری میکروسکوپ الکترونی انجام شد.همچنین در این مطالعه از ترکیبات فسفاتی جهت برقراری اتصالات فسفاتی در کنار اتصالات آلومینای هیدراته و زینترینگ سرامیکی در جرم بدون سیمان استفاده شده، نتایج پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی نشان داد که استفاده از هگزا متا فسفات سدیم و آلومینای کلسینه به عنوان بایندر فسفاتی در تمامی دماها مخصوصا در محدوده دمایی بحرانی جرم ها c ° 1000-800 که اتصالات آلومینای هیدراته از بین رفته و اتصالات سرامیکی هنوز تشکیل نشده است مفید می باشد. در اثر اضافه کردن 2% اکسیدکروم و 1% زیرکن به عنوان اضافه شونده با هگزا متا فسفات سدیم واکنش می دهد و فازهایی نظیر فسفات کروم (cr2p2o8) و فسفات زیرکونیوم (zrp2o7) ، در دمایc °800 تشکیل می دهد. با ایجاد باندهای فسفاتی و اتصال بین ذرات مختلف، خواص جرم را بهبود می بخشد. همچنین در بین سنگدانه ها ی متداول در زمینه جرم نسوز مخلوط پیروفیلیت ، شاموت، بوکسیت در کنار باند فسفاتی، جرم نسوز بدون سیمان مناسبی عرضه کرده است.

امروزه کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل خواصی همچون استحکام ویژه بالا، مقاومت به سایش خوب، ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت به اکسیداسیون بالا مصرف زیادی را در صنعت خودروسازی، صنایع نظامی و صنایع هوافضا پیدا کرده اند. یکی از روش های جدید ساخت مواد کامپوزیتی زمینه آلومینیومی روش نفوذدهی مذاب به درون پیش ساخته های فلزی، توسط ریخته گری کوبشی است. در این پژوهش کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با پیش ساخته هایی از الیاف فولادی توسط روش ریخته گری کوبشی تولید گردید. به منظور جلوگیری از انجام واکنش های شیمیایی مضر بین الیاف فولادی و زمینه آلومینیومی و نیز افزایش قابلیت ترشوندگی الیاف، با استفاده از فرایند الکترولس بر روی الیاف، پوشش نیکل- فسفراعمال شد. سپس کامپوزیت های آلومینیوم- فولاد با درصدهای وزنی مختلف از الیاف فولادی تهیه شدند. نمونه ها در دمای بارریزی 750 درجه سانتی گراد، تحت فشارهای mpa 50، 75، 100 و 125 ریخته گری شدند. در ادامه خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های حاوی 3، 5 و 7 درصد وزنی الیاف فولادی در مقایسه با آلومینیوم خالص تجارتی بررسی گردید. نتایج نشان داد با افزایش فشار ریخته گری کوبشی از mpa 50 به mpa 125، درصد تخلخل نمونه آلومینیوم خالص به صفر می رسد و استحکام ویژه یا نسبت استحکام به وزن کامپوزیت حاوی 7 در صد وزنی الیاف فولادی حدود دو برابر آلومینیوم خالص شد. همچنین سختی، از 19 برینل برای آلومینیوم خالص در فشار mpa 50، به 52 برینل برای نمونه ی کامپوزیتی با 7 در صد وزنی الیاف در فشار mpa 125 می رسد. علاوه بر این با افزایش درصد وزنی الیاف فولادی، تخلخل افزایش یافته و انعطاف پذیری کاهش می یابد. به منظور بررسی رفتار تریبولوژیکی نمونه ها، آزمایش های سایش با استفاده از دستگاه پین روی دیسک انجام شد. آزمایش های سایش در شرا یط خشک و تحت بار های 1، 3 و 5 نیوتن و با سرعت لغزش m/s 14/0 صورت گرفت. جهت تشخیص مکانیزم غالب سایش، سطوح تماس و ذرات سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آزمایش های سایش نشان می دهد که نمونه های کامپوزیتی با در صد بیشتر تقویت کننده از مقاومت سایش بالاتری برخوردار بوده که این امر را می توان به افزایش مقاومت به تغییر شکل پلاستیک نمونه های کامپوزیتی در اثر حضور الیاف فولادی تقویت کننده نسبت داد. در نهایت می توان چنین نتیجه گرفت که درکاربردهایی که سختی، استحکام یا مقاومت به سایش بالا مد نظر باشد، استفاده از کامپوزیت های با زمینه ی آلومینیوم خالص و حاوی درصد وزنی مناسب الیاف فولادی پوشش کاری شده با پوشش نیکل- فسفر، منطقی و دارای توجیه اقتصادی خواهد بود.

کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل داشتن خواصی نظیر استحکام و سختی مناسب، مقاومت سایشی بالاو چگالی نسبتاً پایین در سال های اخیر مورد توجه طراحان و مهندسان برای کاربرد در صنایع مختلف قرار گرفته است. در این پژوهش تولید و ارزیابی کامپوزیت هایal-tic، al-b4c، al-tic-b4c با درصدهای مختلف از پودر tic و b4c با استفاده از ترکیب فرآیندهای ریخته گری همزدنی و ریخته گری کوبشی مورد مطالعه قرار گرفت. مشکل اصلی فرآیندهای ریخته گری ترشوندگی ضعیف ذرات تقویت کننده سرامیکی در مذاب و عدم توزیع یکنواخت این ذرات در زمینه است. در این تحقیق برای حل این مشکلات، روش های مختلفی از جمله اضافه کردن عنصر آلیاژی منیزیم به مذاب آلومینیوم، تولید و اضافه کردن پودرهای کامپوزیتی cp(al-tic) و cp(al-b4c) به مذاب آلومینیوم، اضافه کردن روانساز na3alf6 به مذاب و عملیات حرارتی ذرات تقویت کننده مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه یابی نمونه ها با استفاده ار میکروسکوپ نوری(om)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و آنالیز طیف سنجی انرژی (eds) انجام شد. نتایج بررسی ها نشان داد که از میان روش های متفاوت بهبود ترشوندگی و توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده در زمینه، اضافه کردن روانساز همراه با ذرات tic و عملیات حرارتی ذرات b4c موفقیت آمیز بود. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی محصولات کامپوزیتی، آزمون های سختی سنجی، کشش و سایش با شرایط یکسان برای نمونه-ها انجام گرفت. نتایج سختی سنجی نمونه ها، سختی بالاتر کامپوزیت های دوگانه را نسبت به کامپوزیت های تقویت شده با یک نوع ذره نشان دادند. مقایسه خواص کششی نمونه های کامپوزیتی نیز حاکی از بالاتر بودن استحکام تسلیم و کششی کامپوزیت دوگانه تقویت شده با 5/7 درصد حجمی کاربید تیتانیم و کاربید بور بود. همچنین نتایج انجام آزمون سایش بر روی نمونه های مختلف، رفتار سایشی مناسب تر کامپوزیت دوگانه al-7.5tic-7.5b4c را در مقایسه با نمونه های دیگر نشان داد به طوری که بعد از 1000 متر لغزش، کاهش جرم فلز پایه mg5/82، نمونه تقویت شده با 10 درصد حجمی ذرات کاربید تیتانیم mg 36، نمونه تقویت شده با 10 درصد حجمی ذرات کاربید بور mg 21، کامپوزیت دوگانه تقویت شده با 5 درصد حجمی کاربید تیتانیم و کاربید بور mg2/25 و کامپوزیت دوگانه تقویت شده با 5/7 درصد حجمی کاربید تیتانیم و کاربید بور mg8/13 بود. بررسی سطوح و ذرات سایش نمونه ها مکانیزم های سایش متفاوت را نشان داد.

برای تولید کامپوزیت ها روش های متنوعی وجود دارد، که در مورد کامپوزیت al2o3-tic به علت بالا بودن دمای هر دو ترکیب و همچنین خاصیت مواد اولیه در انجام واکنش گرما زا روش سنتز احتراقی روشی کارآمد و مفید است. از جمله پارامترهایی که در انجام این فرایند می توان مد نظر قرار داد شامل تاثیر فعال سازی مکانیکی پودرهای اولیه، حضور عامل رقیق کننده و نوع منبع کربن بر سرعت پیشروی جبهه احتراق، تخلخل، نحوه تشکیل و مورفولوژی محصولات می باشد. برای بدست آوردن کامپوزیت از این روش ابتدا پودرهای اولیه که شامل tio2-al-c هستند به نسبت استوکیومتری مخلوط شده اند. پس از تهیه نمونه بالک پودری فرایند shs بر روی نمونه انجام شده است. نتایج نشان داد، آستانه زمان فعال سازی در سرعت 500 دور بر دقیقه برای نمونه گرافیت 2 ساعت و برای نمونه کربن اکتیو 5/1 ساعت می باشد. با استفاده از نرم افزار کامپیوتری imagej و easy fit اندازه ذرات و نحوه توزیع آنها در نمونه های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. میانگین اندازه ذرات در بزرگنمایی 32000 برای زمان های فعال سازی 5/0، 1 و 5/1 ساعت برای منبع کربن (کربن اکتیو) به ترتیب برابر با100، 99 و 107 نانومتر می باشد، برای منبع کربن (گرافیت) در زمان های 5/0، 1، 5/1 و2 ساعت میانگین اندازه ذرات به ترتیب مقادیر 216، 124، 132 و 140 نانومتر می باشد. میزان تخلخل برای نمونه بالک کربن اکتیو در دو نیروی اعمالی 16 و 50 کیلو نیوتن تقریبا ثابت بود برای نمونه گرافیت با افزایش نیروی اعمالی تخلخل 29 درصد کاهش یافت. تغییر در میزان نیروی اعمالی تاثیر چندانی بر سرعت پیشروی جبهه احتراق نداشت، اما برای منابع مختلف کربن این سرعت دچار تغییرات شد. افزودن عامل رقیق کننده باعث کاهش زمان پیشروی جبهه احتراق و کاهش دمای آدیاباتیک شد. با افزایش میزان عامل رقیق کننده نرخ کاهش زمان پیش روی جبهه احتراق بر اثر افزایش فعال سازی مکانیکی کاهش یافت. نتایج تفرق اشعه ایکس حاکی از تشکیل فازهای نهایی واکنش مورد نظر برای محصولات بود. آنالیز حرارتی حاکی از کاهش دما به اندازه 350 درجه سانتیگراد برای شروع واکنش پس از 5/1 ساعت فعال سازی در نمونه کربن اکتیو بود. تصاویر میکروسکوب الکترونی نشان دهنده توزیع ذرات کروی tic در فاز al2o3 بود.

در سال های اخیر برخی از سرامیک های شامل نیکل و آلومینیم در توسعه کاتالیزورهای صنعتی مورد توجه قرار گرفته اند. آلومینات نیکل از جمله این مواد بوده که از سال ها پیش به عنوان یک کاتالیزور و در سالهای اخیر به عنوان آند پیل های سوختی مطرح شده است. علاوه بر این، نانو پودرآلومینات نیکل رفتار کاتالیستی بهتری در مقایسه با آلومینات نیکل میکرونی نشان داده است. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی پودر نانوساختار آلومینات نیکل به روش فعال سازی مکانیکی است. مواد اولیه مورد استفاده در این تحقیق شامل پودر آلومینیم، آلومینا، کربنات نیکل، اکسید نیکل، آمونیوم فلوراید، آمونیوم کلراید و کربنات منیزیم است. از پودرهای آمونیوم فلورید و آمونیوم کلرید به عنوان عوامل تسریع کننده فرایند استفاده شد. مواد اولیه با نسبت مولی منطبق بر ترکیب آلومینات نیکل آسیاکاری شده و سپس تحت عملیات آنیل قرار گرفت. تأثیر عوامل مختلف از جمله زمان فعال سازی، دمای عملیات حرارتی، استفاده از پودرهای اولیه مختلف و پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بر ساختار فازی و اندازه کریستالیت های پودرهای تولیدی بررسی شد. از روش های مختلفی برای ارزیابی و مشخصه یابی محصولات تولیدی استفاده شد. از روش پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور بررسی ساختار فازی و تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب بدست آمده و از آنالیز حرارتی همزمان (sta) برای ارزیابی حرارتی محصول تولیدی استفاده شد. به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه ذرات و آگلومره های پودرهای اولیه و تولیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. همچنین مورفولوژی و اندازه کریستالیت های پودر آلومینات نیکل نانوساختار به کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) ارزیابی شد. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (eds) جهت بررسی انحلال عناصر در حین فعال سازی مکانیکی مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به آزمون های صورت گرفته و نیز بررسی ترمودینامیکی سیستم، مکانیزم هایی جهت توضیح واکنش های صورت گرفته حین تشکیل پودر نانوساختار آلومینات نیکل به روش های مختلف، به عنوان فرضیه مطرح شد. پودر آلومینات نیکل نانوساختار با 5 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات نیکل و آلومینیم و 1 ساعت عملیات حرارتی بعدی در 1300 درجه سانتی گراد با اندازه کریستالیت های حدود 30 نانومتر حاصل شد. نتایج نشان داد، حضور یون های فلوئور سرعت تشکیل پودر تک فاز نانوساختار آلومینات نیکل را پس از 3 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات نیکل و آلومینیم و یک ساعت عملیات حرارتی بعدی در 1300 درجه سانتی گراد زیاد کرد. اما حضور یون های کلر اثر معکوس داشت. در روشی دیگر پودر آلومینات نیکل نانوساختار پس از 20 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات نیکل و آلومینا و یک ساعت عملیات حرارتی در 1300 درجه سانتیگراد با اندازه کریستالیت های 63 نانومتر بدست آمد. در روش سوم با فعال سازی مکانیکی پودرهای آلومینیم و اکسید نیکل تا 60 ساعت و عملیات حرارتی بعدی تا دمای 1400 درجه سانتیگراد پودر آلومینات نیکل خالص حاصل نشد.

کامپوزیت سطحی پایه آلومینیم تقویت شده با ذرات درجای کوراندوم به روش واکنشگر از طریق واکنش احیاء میان مذاب آلیاژ آلومینیم و پودر اکسید مس دو ظرفیتی که به صورت لایه پوششی به جداره داخلی قالب ماسه ای اعمال گردیده است، در سطح دو گروه ریختگی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم-2/11%سیلسیم تشکیل گردید . ذرات درجای تولید شده به دلیل نبود ناخالصی ها در فصل مشترک ذره-زمینه، از ترشوندگی و کوهیرنسی خوب با زمینه برخوردار هستند که علاوه بر ارتقاء خواص مکانیکی در کامپوزیت های درجا نسبت به کامپوزیت های تقویت شده با ذرات برون جای کوراندوم، موجب بهبود و افزایش سرعت جوانه زنی از فاز مذاب می گردد. علاوه بر تشکیل ذرات تقویت کننده درجای کوراندوم، بخشی از مس حاصل از واکنش احیاء وارد شبکه کریستالی آلومینیم شده و با تشکیل آلیاژ آلومینیم-مس در سطح قطعه ریختگی، سطح قطعه قابلیت عملیات حرارتی پیدا نمود در صورتی که قسمت های داخلی تر قطعه ریختگی فاقد عملیات حرارتی پیر سختی می باشند. با اعمال عملیات حرارتی پیر سازی در شرایط 100 دقیقه انحلال در حالت جامد در دمای 535 درجه سانتی گراد و 8 ساعت پیرسازی در دمای 190 درجه سانتی گراد، رسوب ترکیب بین فلزی آلومینات مس از آلیاژ آلومینیم-مس در کنار ذرات کوراندوم، مقاومت سایشی کامپوزیت سطحی تشکیل شده در سطح آلیاژ آلومینیم-2/11%سیلسیم را ارتقاء داده ولی بهبودی در نمونه ریختگی آلومینیم خالص ایجاد نمی کند اما منجر به کاهش عمق شیارها و اندازه ذرات سایشی هر دو گروه آلیاژ ریختگی می گردد. ضخامت لایه کامپوزیتی برای آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم 75 میکرون و برای آلومینیم خالص 100 میکرون می باشد. مشاهدات میکروسکوپی از سطوح سایشی نمونه ریختگی آلومینیم خالص در قالب ماسه ای پوشش داده شد با پودر اکسید مس نشان می دهد که مکانیزم سایش از حالت چسبان به ترکیبی از مکانیزم سایش چسبان و خراشان تبدیل می شود. ولی برای آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم با تشکیل کامپوزیت سطحی تغییری در مکانیزم سایش ایجاد نمی شود و مکانیزم غالب سایش، سایش ورقه ای شدن می باشد. در ادامه اثر جریان الکتریکی بر ریزساختار و مقاومت سایشی نمونه ریختگی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم بررسی گردید و در طی ریخته گری و انجماد، جریان الکتریکی مستقیم و متناوب درون نمونه ها اعمال شد. بدین منظور الکترود مثبت به قالب فلزی و الکترود منفی به مذاب متصل گردید. اعمال جریان الکتریکی به مذاب در هنگام ریخته گری موجب اصلاح ریزساختار دانه های آلومینیم و سیلسیم می گردد و با افزایش استحکام زمینه، مقاومت سایشی برای هر دو گروه آلیاژ ریختگی افزایش می یابد. بالاترین مقاومت سایشی در جریان مستقیم به وجود می آید و برای جریان متناوب، مقاومت سایشی متناسب با شدت جریان الکتریکی است. تغییر قطبیت در آلومینیم خالص تغییر محسوسی در مقاومت سایشی ایجاد نمی کند اما برای آلیاژ آلومینیم-2/11%سیلسیم، بالاترین مقاومت سایشی وقتی که مذاب به قطب منفی و قالب به قطب مثبت وصل شده است، حاصل می شود. اعمال جریان الکتریکی مستقیم علاوه بر اینکه موجب اصلاح دانه های آلومینیم و سیلسیم می شود در آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم موجب به وجود آمدن سه ریز ساختار متفاوت می گردد که شامل سیلسیم های کشیده شده در نزدیکی قطب منفی، سیلسیم های ظریف در قسمت میانی که دانه های کروی آلومینیم آلفا را احاطه کرده اند و سیلسیم های خرد شده در نزدیکی قطب مثبت می باشد. اعمال جریان الکتریکی علاوه بر اصلاح ریزساختاری موجب افزایش مقاومت سایشی برای هر دو نمونه ریختگی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم در قالب ماسه ای پوشش داده شده با اکسید مس نیز می شود. در این شرایط اندازه ذرات سایشی نسبت به نمونه های ریختگی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم-2/11% سیلسیم که در قالب ماسه ای بدون پوشش ریخته گری شده اند ریزتر می باشد.

در این پژوهش پودر هیدروکسی آپاتیت نانوکریستالی به روش های مختلف طبیعی و مصنوعی تهیه شد. پودرهای هیدروکسی آپاتیت نانوکریستالی به طور موفقیتآمیزی توسط فرایند سینتر کردن استخوانهای طبیعی ران انسان، گاو، شتر و اسب و همچنین با استفاده از مواد اولیه پنتا اکسید فسفر (p2o5) و نیترات کلسیم تترا هیدارت (ca(no3)2.4h2o به روش سل- ژل ، تهیه گردیدند. تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب و نیز تعیین اندازه دانه و میزان بلورینگی پودرهای نهایی مورد استفاده قرار گرفت. اندازهی دانهها با استفاده از روابط شرر و نیز یک روش جدید با نام شرر اصلاح شده محاسبه گردید و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شد. به منظور بررسی شکل و اندازهی ذرات و دانههای پودرهای هیدروکسی آپاتیت نانومتری، از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) بهره گرفته شد. آنالیز بنیانهای موجود در پودرهای حاصل نیز توسط طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) صورت گرفت. ترکیب عنصری پودرهای هیدروکسی آپاتیت تولید شده توسط آنالیز طیفسنجی فلورسانس پرتو ایکس (xrf) و همچنین به روش توزیع انرژی پرتو ایکس (eds) انجام شد. خواص زیستفعالی انواع پودرهای هیدروکسی آپاتیت در محلول شبیه سازی شدهی بدن (sbf)، با مدت زمانهای غوطهوری چهارده و نیز بیستوهشت روز ارزیابی گردید. میزان رهایش یون کلسیم از پودرهای هیدروکسی آپاتیت و مقادیر ph محلول در زمانهای مختلف غوطهوری در محلول شبیه سازی شده بدن به ترتیب با استفاده از طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی (icp) و phمتر تعیین گردید. همچنین، مورفولوژی سطحی پودرهای هیدروکسی آپاتیت تهیه شده پیش و پس از غوطهوری در محلول شبیه سازی شده بدن به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. ارزیابیهای سمَیت پودرهای حاصل نیز با استفاده از آزمون mtt انجام گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که در دمای کلسینه کردن c? 700، فاز غالب در محصولات تولیدی، هیدروکسی آپاتیت است و میزان بلورینگی پودرهای طبیعی بسیار بیشتر از نمونههای مصنوعی میباشد. تعیین اندازه دانهها با کمک روشهای شرر، شرر اصلاح شده و همچنین تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری، حصول پودرهای با اندازهی دانههای کمتر از nm 100 را تأیید کرد. طیفهای حاصل از آنالیز ftir بیان کرد که مشخصترین گروههای عاملی موجود در پودرهای تولید شده گروههای po43-، oh- و co32- میباشند. آنالیز عنصری پودرها نشان داد که میزان نسبت مولی ca/p در نمونهی سل- ژل برابر 75/1 و برای نمونههای طبیعی بسیار بالاتر از نسبت استوکیومتری است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی پودرها قبل از غوطهوری در محلول شبیه سازی شده بدن نشاندهندهی ذرات هیدروکسی آپاتیت به صورت تودهای، زبر، دانهای و متراکم و بعد از آن حاکی از تشکیل آگلومرههای آپاتیت روی سطوح بود. ارزیابیهای زیستسازگاری توسط آزمون mtt نشان داد که نمونه های انسان و اسب در تماس با سلولهای مغز استخوان انسان دارای کمترین میزان سمّیت بوده و رشد و تکثیر سلول ها را افزایش می دهند.

الیاف کربن به دلیل دارا بودن ویژگی های منحصربه فرد، به عنوان گزینه مناسبی برای تقویت کامپوزیت های زمینه فلزی به شمار می-روند. در این پژوهش کامپوزیت ریختگی زمینه آلیاژ آلومینیم a413، تقویت شده با الیاف کوتاه کربن، با استفاده از ترکیبی از فرایند ریخته گری گردابی وکوبشی تولید شد. در ادامه تاثیر اعمال فشار، درصد حجمی الیاف و پوشش الیاف بر چگالی و تخلخل، توزیع تقویت کننده، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و خواص سایشی کامپوزیت های تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور پوشش دهی الیاف کربن، از روش الکترولس نیکل-فسفر استفاده و تاثیر افزودن غلظت های مختلف سورفکتانت pva به حمام الکترولس، بر یکنواختی پوشش اعمالی بر الیاف کربن بررسی گردید. غلظت بهینه pva در حمام g/lit 0/5 تشخیص داده شد. اعمال فشار بر مذاب، باعث افزایش چگالی نمونه ها و کاهش تخلخل آنها می شود. همچنین با افزایش درصد الیاف کربنی به ساختار، چگالی نمونه ها کاهش و تخلخل آنها افزایش یافت. پوشش دادن الیاف کربن منجربه افزایش چگالی و کاهش درصد تخلخل شد. نتایج به دست آمده حاکی از توزیع عمدتاً دسته ای الیاف در ساختار برای کامپوزیت های تقویت شده با الیاف بدون پوشش است که عدم اعمال فشار بر مذاب منجر به عدم نفوذ و اعمال فشار باعث نفوذ مذاب در بین دسته های الیاف می شود. استفاده از الیاف پوشش داده شده به همراه اعمال فشار بر مذاب در فرایند ریخته گری منجر به دستیابی به توزیع یکنواخت الیاف در زمینه می گردد. در کامپوزیت های تقویت شده با الیاف بدون پوشش و بدون فشار، با افزایش درصد تقویت کننده، افت خواص مکانیکی و خواص سطحی مشاهده شد. نتایج نشان می-دهد، در کامپوزیت های تولید شده تحت شرایط اعمال فشار بر مذاب و الیاف بدون پوشش تا 2درصد حجمی الیاف، خواص مکانیکی بهبود یافته و با افزودن 3 درصد افت خواص رخ می دهد. در حالی که در کامپوزیت تقویت شده با 3 درصد حجمی الیاف دارای پوشش و منجمدشده همراه با اعمال فشار، استحکام بیش از دو برابر و سختی نزدیک به دو برابر نسبت به نمونه غیرکامپوزیتی منجمد شده بدون اعمال فشار افزایش یافت. نتایج حاصل از آزمون سایش نشان از افت خواص سایشی در شرایط بدون فشار و بهبود خواص سایشی در حضور الیاف کربنی و تحت فشار دارد. نتایج اندازه گیری مقاومت الکتریکی نمونه ها نشان دهنده کاهش رسانایی الکتریکی نمونه های کامپوزیتی نسبت به نمونه های مشابه غیرکامپوزیتی است.

الیاف کربن به دلیل دارا بودن ویژگی¬های منحصربه¬فرد، به عنوان گزینه مناسبی برای تقویت کامپوزیت¬های زمینه فلزی به شمار می-روند. در این پژوهش کامپوزیت ریختگی زمینه آلیاژ آلومینیم a413، تقویت شده با الیاف کوتاه کربن، با استفاده از ترکیبی از فرایند ریخته¬گری گردابی وکوبشی تولید شد. در ادامه تاثیر اعمال فشار، درصد حجمی الیاف و پوشش الیاف بر چگالی و تخلخل، توزیع تقویت¬کننده، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و خواص سایشی کامپوزیت¬های تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور پوشش¬دهی الیاف کربن، از روش الکترولس نیکل-فسفر استفاده و تاثیر افزودن غلظت¬های مختلف سورفکتانت pva به حمام الکترولس، بر یکنواختی پوشش اعمالی بر الیاف کربن بررسی گردید. غلظت بهینه pva در حمام g/lit 5/0 تشخیص داده شد. اعمال فشار بر مذاب، باعث افزایش چگالی نمونه¬ها و کاهش تخلخل آنها می¬شود. همچنین با افزایش درصد الیاف کربنی به ساختار، چگالی نمونه¬ها کاهش و تخلخل آنها افزایش یافت. پوشش دادن الیاف کربن منجربه افزایش چگالی و کاهش درصد تخلخل شد. نتایج به دست آمده حاکی از توزیع عمدتاً دسته¬ای الیاف در ساختار برای کامپوزیت¬های تقویت¬شده با الیاف بدون پوشش است که عدم اعمال فشار بر مذاب منجر¬به عدم نفوذ و اعمال فشار باعث نفوذ مذاب در بین دسته¬های الیاف می¬شود. استفاده از الیاف پوشش¬داده شده به همراه اعمال فشار بر مذاب در فرایند ریخته¬گری منجر به دستیابی به توزیع یکنواخت الیاف در زمینه می¬گردد. در کامپوزیت¬های تقویت شده با الیاف بدون پوشش و بدون فشار، با افزایش درصد تقویت¬کننده، افت خواص مکانیکی و خواص سطحی مشاهده شد. نتایج نشان می-دهد، در کامپوزیت¬های تولید شده تحت شرایط اعمال فشار بر مذاب و الیاف بدون پوشش تا 2درصد حجمی الیاف، خواص مکانیکی بهبود یافته و با افزودن 3 درصد افت خواص رخ می¬دهد. در حالی¬که در کامپوزیت تقویت شده با 3 درصد حجمی الیاف دارای پوشش و منجمدشده همراه با اعمال فشار، استحکام بیش از دو برابر و سختی نزدیک به دو برابر نسبت به نمونه غیرکامپوزیتی منجمد شده بدون اعمال فشار افزایش یافت. نتایج حاصل از آزمون سایش نشان از افت خواص سایشی در شرایط بدون فشار و بهبود خواص سایشی در حضور الیاف کربنی و تحت فشار دارد. نتایج اندازه¬گیری مقاومت الکتریکی نمونه¬ها نشان¬دهنده کاهش رسانایی الکتریکی نمونه¬های کامپوزیتی نسبت به نمونه¬های مشابه غیرکامپوزیتی است.

در این پژوهش خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت های زمینه آلومینیوم 2024 تقویت شده با الیاف کوتاه کربن با قطر 7 میکرون و نسبت ابعادی حدود 700 در حالت بدون پوشش و با پوشش نیکل – فسفر بررسی شد. به منظور جلوگیری از انجام واکنش های شیمیایی مضر بین الیاف کربن و آلیاژ زمینه و نیز افزایش قابلیت ترشوندگی الیاف توسط مذاب، از فرایند پوشش کاری الکترولس نیکل – فسفر استفاده گردید. از روش ریخته گری گردابی برای توزیع یکنواخت الیاف کربن در زمینه آلیاژ آلومینیومی استفاده شده، مذاب آلومینیوم و الیاف کوتاه کربن پس از اختلاط به سرعت درون قالب فلزی پیشگرم شده ریخته گری شد. سپس تاثیر ماده تقویت کننده با درصدهای 0 ، 5/0، 75/0،1، 25/1 و پوشش¬دهی به روش الکترولس بر خواص مکانیکی نمونه¬ها بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش درصد الیاف کربن استحکام کششی، خمشی و مقاومت به سایش نمونه¬ها افزایش و ضریب اصطکاک آنها کاهش پیدا کرد. استحکام کششی و خمشی نمونه¬ها از 115 و 178 مگاپاسگال برای نمونه غیر کامپوزیتی به ترتیب به 228 و 455 مگاپاسگال برای نمونه¬ی با 25/1% الیاف کربنی پوشش داده نشده و 257 و 539 مگاپاسگال برای نمونه¬ی با 25/1% الیاف کربنی پوشش داده شده رسید.

در این پژوهش خواص مکانیکی و ریزساختاری کامپوزیت های زمینه آلومینیوم 2024 تقویت شده با الیاف کوتاه کربن با قطر 7 میکرون و نسبت ابعادی حدود 700 در حالت بدون پوشش و با پوشش نیکل – فسفر بررسی شد. به منظور جلوگیری از انجام واکنش های شیمیایی مضر بین الیاف کربن و آلیاژ زمینه و نیز افزایش قابلیت ترشوندگی الیاف توسط مذاب، از فرایند پوشش کاری الکترولس نیکل – فسفر استفاده گردید. از روش ریخته گری گردابی برای توزیع یکنواخت الیاف کربن در زمینه آلیاژ آلومینیومی استفاده شده، مذاب آلومینیوم و الیاف کوتاه کربن پس از اختلاط به سرعت درون قالب فلزی پیشگرم شده ریخته گری شد. سپس تاثیر ماده تقویت کننده با درصدهای 0 ، 5/0، 75/0،1، 25/1 و پوشش دهی به روش الکترولس بر خواص مکانیکی نمونه ها بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش درصد الیاف کربن استحکام کششی، خمشی و مقاومت به سایش نمونه ها افزایش و ضریب اصطکاک آنها کاهش پیدا کرد. استحکام کششی و خمشی نمونه ها از 115 و 178 مگاپاسگال برای نمونه غیر کامپوزیتی به ترتیب به 228 و 455 مگاپاسگال برای نمونه ی با 25/1% الیاف کربنی پوشش داده نشده و 257 و 539 مگاپاسگال برای نمونه ی با 25/1% الیاف کربنی پوشش داده شده رسید.

زئولیت ها بلورهای آلومینوسیلیکاتی هستند که به دلیل داشتن خاصیت کاتالیستی، تعویض یونی و غربال مولکولی کاربرد گسترده ای در صنایع شیمیایی دارند. در سال های اخیر سنتز زئولیت با اندازه ی بلوری کوچکتر به دلیل بهبود خواص اشاره شده، اهمیت زیادی پیدا کرده است. استفاده از مواد اولیه ارزان و در دسترس به منظور تولید زئولیت ها همواره مورد توجه بوده است. در این پژوهش از سدیم آلومینات سنتز شده از آلومینیوم هیدروکساید به عنوان منبع آلومینیوم استفاده شد. در فرآیند تولید زئولیت ها کم کردن زمان سنتز، کاهش مصرف انرژی و افزایش تبدیل مواد اولیه به بلورهای زئولیت موجب کاهش قیمت نهایی محصول می شود لذا دانستن سینتیک تبلور زئولیت ها به منظور طراحی متبلور کننده ها و بهینه کردن فرآیند تولید اهمیت زیادی دارد. دو پارامتر سینتیکی که اندازه ی ذرات و زمان تبلور را تحت تأثیر قرار می دهد، نرخ هسته زایی و نرخ رشد بلور می باشند. افزایش نرخ هسته زایی موجب کاهش اندازه ی ذرات و افزایش نرخ تبلور می شود اما افزایش نرخ رشد بلور موجب افزایش اندازه ی ذرات و افزایش نرخ تبلور می شود. رابطه ای که پارامترهای سینتیکی را به اندازه ی بلور ها مربوط می کند تحت عنوان معادله ی تراز جمعیت شناخته می شود.در این پژوهش زئولیت نوع a توسط روش های هیدروژل و میکروامولسیون سنتز شد و اثر دمای تبلور بر نرخ تبلور و پارامترهای سینتیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز پراش اشعه ی ایکس نشان داد سنتز زئولیت نوع a توسط سدیم آلومینات به روش های هیدروژل و میکروامولسیون موفقیت آمیز بوده است. نتایج نشان داد استفاده از روش میکروامولسیون سبب کاهش زمان تبلور نسبت به روش هیدروژل می شود؛ همچنین افزایش دمای تبلور سبب افزایش نرخ تبلور در هر دو روش می شود. کمترین زمان تبلور، در دمای 90 درجه ی سانتی گراد در روش هیدروژل ومیکروامولسیون به ترتیب 300 و 160 دقیقه گزارش شد. افزایش دمای تبلور سبب کاهش مقدار زئولیت سنتز شده در پایان فرآیند تبلور در روش هیدروژل می شود اما در روش سنتز به روش میکروامولسیون دمای تبلور اثر ناچیزی بر این مقدار دارد.آنالیز تصویری صورت گرفته بر نمونه های پایانی تبلور نشان دادکه ذرات زئولیت به دست آمده توسط روش میکروامولسیون یکنواخت تر و کوچکتر از روش هیدروژل است همچنین افزایش دمای تبلور موجب افزایش میانگین اندازه ی ذرات سنتز شده می شود، اما تاثیر دمای تبلور بر اندازه ی ذرات در روش معمولی بیش تر از روش میکروامولسیون است. کوچکترین میانگین اندازه ی ذرات در دمای 70 درجه ی سانتی گراد در روش هیدروژل و میکروامولسیون به ترتیب 75/1 و 716/0 میکرومتر به دست آمد.در ادامه داده های به دست آمده از شبیه سازی به وسیله ی معادله ی تراز جمعیت با داده های آزمایشگاهی تطبیق داده شده و تغییرات نرخ هسته زایی و نرخ رشد بلور بر حسب زمان به دست آمد و اثر دما بر پارامترهای سینتیکی تبلور مورد بررسی قرار گرفت و نرخ رشد بلور به دمای تبلور توسط رابطه ی آرنیوس به یکدیگر مرتبط شد. نتایج نشان داد که افزایش دمای تبلور سبب افزایش نرخ رشد بلور می شود همچنین میانگین نرخ رشد بلور در روش میکروامولسیون کمتر از روش هیدروژل است. بزرگ بودن انر ژی فعال سازی نشان دهنده ی این واقعیت است که واکنش شیمیایی بر روی سطح بلور، کنترل کننده ی رشد بلور است همچنین انرژی فعال سازی در روش میکروامولسیون کمتر از روش هیدروژل است. نمودارهای نرخ هسته زایی نشان داد متوسط نرخ هسته زایی در روش میکروامولسیون بیش تر از روش هیدرو ژل است. افزایش نرخ هسته زایی در روش میکروامولسیون ناشی از کاهش کشش سطحی محتوای درون نانو راکتور تشکیل شده توسط میکروامولسیون به وسیله ی مواد فعال سطحی شرکت کننده در میکروامولسیون است.