چکیده در این پژوهش تولید نانو پودر نیکل و تأثیر زمان آسیاب کاری بر اندازه نانوذرات نیکل تولید شده با استفاده از فرایند مکانوشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تأثیر استفاده از کلرید منیزیم و منیزیم اضافی (نسبت به ترکیب استوکیومتری) بهعنوان عوامل کنترل فرایند بر روند انجام واکنش و اندازه نانوذرات نیکل تولیدی بررسی گردید. برای این منظور از آسیاب گلوله‏ای سیاره ای با حداکثر سرعت rpm500 استفاده شد.به منظور جداسازی نانوذرات نیکل، پس از آسیاب کاری مکانیکی، نمونه های به دست آمده به مدت 5 ساعت در اسید کلریدریک 10درصد حجمی لیچ و سپس با آب دوبار تقطیر شستشو شد. بررسی تغییرات ایجاد شده در ساختار داخلی ذرات پودر حین فرایند مکانوشیمیایی توسط پراش پرتو ایکس(xrd) انجام شد. همچنین تغییرات ایجاد شده در مورفولوژی و ریزساختار ذرات پودر توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) مطالعه شد. در آسیاب کاری مخلوط پودری با نسبت استوکیومتری، افزایش زمان آسیاب کاری از 35 تا 40 ساعت باعث کاهش و افزایش زمان آسیاب کاری از 40 تا 50 ساعت منجر به افزایش اندازه ذرات نانوپودر نیکل تولید شده گردید. افزودن منیزیم اضافی به عنوان عامل کنترل فرایند (pca) باعث کاهش زمان مورد نیاز جهت اتمام واکنش نسبت به مخلوط استوکیومتری شده و با افزایش مقدار منیزیم اضافی اندازه ذرات نانوپودر نیکل تولید شده کاهش یافت. در این تحقیق، با افزودن کلرید منیزیم به عنوان عامل کنترل فرایند(pca) به ترکیب مواد اولیه، زمان شروع واکنش نسبت آسیاب کاری مخلوط استوکیومتری پودرهای کلرید نیکل و منیزیم (مرحله اول) کاهش یافت. همچنین افزودن کلرید منیزیم به عنوان عامل کنترل فرایند(pca) باعث به تأخیر افتادن اتمام واکنش در مقایسه با مرحله اول و نیزآسیاب کاری مخلوط پودری با منیزیم اضافی نسبت به مقدار استوکیومتری (مرحله دوم) گردید. افزایش میزان کلرید منیزیم در واکنش منجر به کاهش اندازه دانه کریستالی نیکل گردید. تأثیر افزودن کلرید منیزیم در کنترل و کاهش اندازه کریستالی نیکل نسبت به افزودن منیزیم بیشتر بود. کلمات کلیدی: آسیاب کاری مکانیکی، فرایند مکانوشیمیایی، نانوذرات نیکل، عوامل کنترل فرایند.

در سال های اخیر چالش اساسی برای تأمین مواد جدیدی که نیاز به کاشتنی های دائمی ساخته شده از مواد مهندسی را برطرف سازد و با تحریک مکانیزم های بازسازی خود بدن بافت ها را درمان و التیام بخشد، بوجود آمده است. مشخص شده که داربست ها و فوم های متخلخل که از موادی با ترکیب مشابه بافت مورد تعویض و ترمیم تهیه شده اند و دارای خواص بیولوژیکی و مکانیکی مناسب هستند، می توانند به عنوان یک الگوی سه بعدی موقت برای چسبیدن، تکثیر و مهاجرت سلول ها و شکل گیری بافت جدید عمل کنند. هیدروکسی آپاتیت به دلیل نزدیک بودن ترکیب شیمیایی به بخش معدنی استخوان و در نتیجه زیست سازگاری عالی برای سال های زیادی به عنوان ماده کلینیکی و جایگزین استخوان مورد استفاده قرار گرفته است. شیشه های زیست فعال نیز با بافت های سخت و نرم بدون باقی گذاشتن محل التیام پیوند برقرار می کنند و محصولات حاصل از انحلال آن ها باعث بیان سریع ژن هایی می شود که تشکیل استخوان و تولید فاکتورهای رشد را تنظیم می کند. در این پژوهش با توجه به مزایای بیوسرامیک های نانوساختار و فر ایند قالب ریزی ژل تلاش بر تولید فوم های نانوساختار از جنس هیدروکسی آپاتیت و شیشه زیست فعال متمرکز شد. به این منظور نانوپودرهای هیدروکسی آپاتیت و شیشه زیست فعال به روش سل-ژل تولید شد و فوم های کامپوزیتی از نانوپودرهای مذکور به روش قالب ریزی ژل تهیه شد. فوم های کامپوزیتی به منظور دست یابی به ترکیب خواصی چون ترکیب شیمیایی مشابه هیدروکسی آپاتیت با بخش معدنی استخوان و زیست فعالی و زیست اضمحلالی بالای شیشه زیست فعال با اضافه کردن پودر شیشه زیست فعال به پودر هیدروکسی آپاتیت به میزان صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد وزنی تهیه شد. آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور بررسی ساختار فازی استفاده شد. بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه حفرات فوم های کامپوزیتی با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (edx) برای مشخص نمودن ترکیب شیمیایی و بررسی یکنواختی توزیع دو پودر در ساختار استفاده شد. به منظور بررسی اندازه ذرات پودرهای اولیه و اندازه دانه فوم های کامپوزیتی تهیه شده، از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) بهره گرفته شد. میزان تخلخل نمونه ها به دو روش یکی با استفاده از روش ارشمیدس و دیگری با اندازه گیری ابعاد فوم ها تعیین شد. مساحت سطح مخصوص و متوسط اندازه ذرات با استفاده از تکنیک جذب سطحی نیتروژن (bet) تعیین شد. آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن به منظور بررسی خواص زیست فعالی و زیست اضمحلالی فوم های تولیدی انجام گرفت و از روش های طیف سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه (ftir)، پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی برای تشخیص و تأیید تشکیل لایه آپاتیت و بررسی میزان پرشدن حفرات استفاده شد. از تکنیک طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی (icp-oes) برای تعیین میزان رهایش یون های کلسیم و فسفر از فوم های کامپوزیتی استفاده شد. نتایج به دست آمده تولید موفقیت آمیز فوم کامپوزیتی نانوساختار با میزان تخلخل بالاتر از 84 درصد، اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر و اندازه حفره بین 100 تا 400 میکرومتر را نشان داد. با افزایش مقدار شیشه زیست فعال تا 25 درصد وزنی استحکام فوم ها افزایش داشت و افزایش بیشتر شیشه منجر به کاهش استحکام شد. مقادیر ماکزیمم به دست آمده برای استحکام فشاری و ضریب کشسانی به ترتیب برابر با 78/2 و 219 مگاپاسکال بود. مقادیر استحکام به دست آمده در محدوده حد استحکام پایینی برای استخوان اسفنجی است. نتایج آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن نیز زیست فعالی و زیست اضمحلالی بالای فوم های تولیدی را تأییدکرد. نتایج به دست آمده در مقایسه با نتایج دیگر محققین نشان داد که تولید فوم هیدروکسی آپاتیت تقویت شده با شیشه زیست فعال و همچنین کاهش اندازه ذرات تا مقیاس نانو باعث افزایش استحکام فشاری فوم ها می شود. به نظر می رسد که خواص به دست آمده برای فوم کامپوزیتی نانوساختار تولید شده می تواند این فوم را به عنوان کاندید نویدبخشی به منظور استفاده در کاربردهای مهندسی بافت مخصوصاً کاربردهایی که نیاز به تحمل بار ندارد مثل حامل دارو و سلول مطرح سازد. همچنین با تغییر نسبت هیدروکسی آپاتیت به شیشه زیست فعال می توان به نرخ کنترل شده ای از زیست فعالی و زیست اضمحلالی مورد نیاز برای کاربردهای مختلف دست پیدا کرد.

فرایند نورد تجمعی (arb) از فرایندهای تغییر شکل پلاستیکی شدید می باشد که اخیراً برای ساخت کامپوزیت های لایه ای فلزی فوق ریز دانه مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر کامپوزیت لایه ای آلومینیم- تیتانیم توسط روش نورد تجمعی تولید شد. فرایند arb تا 8 سیکل بر روی al (aa1100) و تیتانیم خالص تجارتی انجام شد. نوارها به ابعاد cm 5cm×10 برش خورده و در استون به مدت 10 دقیقه چربی زدایی شدند. برس کاری توسط دریل و برس خورشیدی در جهت طولی نوارها انجام شد. ساندویچ اولیه شامل دو نوار آلومینیمی به ضخامت mm 5/0 و یک نوار تیتانیمی با ضخامت 6/0 در بین آن ها بود. پس از انجام نورد با 50% کاهش در ضخامت، نوار تولید شده در راستای طولی از وسط برش خورده و پس از برس کاری روی هم قرار گرفته و نورد شدند. این روند تا 8 سیکل ادامه یافت. برای بررسی تغییرات لایه های آلومینیم و تیتانیم در نمونه کامپوزیتی و همچنین چگونگی ایجاد پیوند بین لایه ها از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. از تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری به عنوان شاهدی برای ریز شدن دانه ها استفاده شد. آزمون لایه کنی برای بدست آوردن استحکام پیوند در شرایط مختلف نورد انجام شد. برای بررسی خواص مکانیکی نمونه ها آزمون ریزسختی سنجی و کشش تک محوری در پاس های مختلف انجام شد. آنالیز عنصری خطی برای بررسی نفوذ درهم اتم های آلومینیم و تیتانیم انجام شد. الگوی پراش پرتو ایکس نمونه ها در سیکل های مختلف فرایند حضور فاز جدید را در نمونه ها نشان نداد. سطح شکست نمونه های کشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. شکست در نمونه ها به صورت ترکیبی از شکست نرم و ترد اتفاق افتاد. عملیات حرارتی روی نمونه های کامپوزیتی صورت گرفت. نمونه های 8 سیکل arb شده در 3 دمای 550، 600 و 700 درجه سانتی گراد تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. با توجه به الگوی پراش پرتو ایکس نمونه ها و نتایج آنالیز عنصری eds فاز جدید، al3ti تشخیص داده شد. برای بررسی تاثیر کرنش اعمالی بر روی نفوذ اتم ها، نمونه های کامپوزیتی پس از 4، 6 و 8 سیکل از فرایند arb در دمای 600 درجه سانتی گراد و به مدت 10 دقیقه عملیات حرارتی شده و الگوی پراش پرتو ایکس مربوط به آن ها مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد با افزایش کرنش اعمالی نرخ نفوذ افزایش می یابد. الگوهای پراش پرتو ایکس مربوط به نمونه های کامپوزیتی در سیکل های مختلف فرایند arb توسط روش ریت-ولد به وسیله نرم افزار maud تحلیل شد. با استفاده از این نرم افزار اندازه دانه فرعی آلومینیم و تیتانیم، میکروکرنش و دانسیته نابجایی ها در سیکل های مختلف فرایند، بدست آمد.

در این تحقیق ساخت قطعه ممانعت کننده سرباره مورد بررسی قرار گرفت، قطعه ممانعت کننده سرباره، وسیله ای است برای جدا کردن سرباره که در هنگام تخلیه کنورتور، در مجرای خروج قرار می گیرد. این قطعه که وزن مخصوصی بیشتر از سرباره و کمتر از مذاب دارد، دارت سرباره نامیده می شود که با غوطه ور شدن مابین سرباره و مذاب، در هنگام تخلیه، به عنوان ممانعت کننده در خروج سرباره عمل می کند. دارت سرباره از دو قسمت فوقانی و دنباله تشکیل شده است. تفاوت دو قسمت فوقانی و دنباله در این است که قسمت فوقانی، دارای وزن مخصوص بالاتری نسبت به قسمت دنباله دارد. از جمله مزایای قسمت دنباله این است که این قسمت باعث شکسته شدن جریان گردابی می گردد و بدین صورت می توان از خروج سرباره کنورتور به پاتیل جلوگیری و فولاد تمیز با کیفیت بالا تولید کرد. در این تحقیق، ترکیب قطعه ممانعت کننده سرباره با استفاده از دو جرم ریختنی مختلف، بوکسیت چینی پخته شده و جرم ریختنی آلومینای بالا تولید و از سیمان آلومینات کلسیم به عنوان بایندر استفاده شد. نتایج نشان داد که تولید جرم ریختنی با استفاده از بوکسیت پخته شده، تحت تاثیر فازهای مولایت موجود در تخلخل های درون ذرات بوکسیت و هم چنین نحوه قرارگیری دانه بندی های مختلف و تولید فازهای c3ah6,ah3 می باشد. نتایج نشان داد که جرم ریختنی با استفاده از بوکسیت چینی پخته شده درصورتی که ضریب توزیع در فرمول آندریازن برابر 22/0 و مقدار سیمان به کار رفته 8 درصد وزنی باشد استحکام بالاتری نسبت به جرم آلومینائی دارد. برای رسیدن به وزن مخصوص بالاتر در قسمت فوقانی تاثیر افزودن ساچمه های فولادی و کرومیت آفریقای جنوبی مورد بررسی قرار گرفت. اثر اندازه گلوله های مختلف 5 و 1 میلی متر به مقدار 20 درصد وزنی در خواص فیزیکی و استحکامی جرم ریختنی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با کاهش اندازه گلوله های فولادی به علت توزیع مناسب ذرات در زمینه و برقراری اتصال مناسب ساچمه ها با زمینه، استحکام جرم ریختنی افزایش می یابد.گلوله های فولادی با اندازه ذره 1 میلی متر با مقادیر مختلف به جرم ریختنی افزوده شد. نتایج حاصل از استحکام فشاری سرد (ccs) ، بیشترین استحکام را برای ریختنی با 20 درصد وزنی ساچمه با اندازه 1میلی متر نشان داد و هم چنین تست خوردگی، نشان داد که جرم ریختنی با 20 درصد ساچمه ی فولادی با اندازه 1 میلی متر، به علت متعادل شدن ضریب انبساط حرارتی ساچمه ها و جرم، بهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارد. هم چنین با استفاده از رابطه ارشمیدس وزن مخصوص جرم ریختنی با 20 درصد وزنی ساچمه ی فولادی از 4/2 به 6/3 گرم بر سانتیمتر مکعب افزایش می یابد. اثر افزودن 2 درصد الیاف فولادی تقویت کننده با اندازه 5/0 سانتی متر بر خواص استحکامی بررسی شد. با افزودن 2 درصد الیاف فولادی تقویت کننده باعث افزایش استحکام فشاری از 46 به 58 مگاپاسکال گردید. . در هنگام تخلیه کنورتور، در اثر جریان گردابی ایجاد شده در اثر تخلیه، سرباره لایه مذاب را می شکافد و مابین مذاب از کنورتور خارج می گردد. قسمت دنباله قطعه ممانعت کننده بدین منظور طراحی گردیده است که جریان گردابی ایجاد شده را بشکند و مانع از خروج سرباره به همراه مذاب گردد. برای اثبات این واقعیت ، مدل سازی فیزیکی انجام شد. بدین منظور دارت سرباره با ابعاد یک سوم واقعی از جنس چوب ساخته شد . به جای کنورتور از یک محفظه ی شیشه ای دارای دریچه خروج یک/سوم، دهانه کنورتور، به جای سرباره از روغن با وزن مخصوص 8/0 و به جای مذاب از آب با وزن مخصوص 1 گرم بر سانتیمتر مکعب استفاده شد. نتایج نشان داد در صورتی که 12 میلی متر روغن بر روی سطح آب وجود داشته باشد، در هنگام تخلیه بدون حضور دارت چوبی، در اثر جریان گردابی ایجاد شده 10 میلی متر روغن از دریچه خارج می گردد و در صورت استفاده از دارت چوبی، به دلیل شکسته شدن جریان گردابی، مانع از خروج سرباره از کنورتور می گردد.

ترکیبات پودر قالب در ریخته گری پیوسته فولاد استفاده می شوند. پودر های قالب را بر روی مذاب درون قالب اضافه می کنند. دو نقش مهم پودر قالب روانسازی رشته فولاد منجمد شده و کنترل هدایت حرارتی بین قالب آب گرد و فولاد مذاب می باشد. همچنین از پودرهای قالب برای جلوگیری از اتلاف حرارت و اکسیداسیون مجدد فولاد مذاب استفاده می شود. در فرآیندهای ریخته گری پیوسته، برای حفظ سلامت سطح و کاهش ترکهای سطحی شمش ریخته گری مطلوب است که شار حرارت کنترل شود که عمدتا اینکار توسط پودر قالب کنترل می شود. به طور کلی ترکیب پایه پودر قالب cao-sio2-al2o3-na2o-caf2 می باشد، که مقدار al2o3 آن کم می باشد. در عصر جدید که انسانها به محیط زیست خود اهمیت بیشتری می دهند، استفاده از پودرهای قالب فلوئور دار به دلایل صدمه زدن به محیط زیست، آسیب رساندن به سلامت انسان هایی که در تماس با این پودر ها هستندو خوردگی ماشین آلات ریخته گری مداوم مخصوصا نازل آن، محدودتر شده است. در تحقیق حاضر سعی شده تا با استفاده از اکسید های جایگزین مانند tio2 و b2o3 به جای caf2 پودرهای قالبی ساخته شود و با بررسی اثر پارامترهای بازیسیته، درصد tio2 وb2o3 بر روی ویسکوزیته و انتقال حرارت نمونه ها گامی در جهت این هدف برداشته شود. به همین منظور ترکیبهای متفاوتی از پودر های قالب بدون فلوئور آماده شد و بوسیله دستگاهی که جهت اندازه گیری انتقال حرارت طراحی وساخته شد، مقدار شار حرارتی انتقال یافته توسط هر یک از نمونه ها اندازه گیری گردید. همچنین خواص جریان یابی نمونه ها بررسی گردید. ریزساختار سرباره های شکل گرفته در هنگام آزمایش بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت و رابطه بین ریز ساختار و انتقال حرارت بررسی شد. همچنین فازهای تشکیل شده در مراحل مختلف در پودرهای قالب توسط پراش پرتو ایکس بررسی گردید.تحقیقات نشان داد که در نمونه های پودر قالب بدون فلوئور مورد تحقیق، فازهای کریستالی تشکیل شده پروسکایت و ولاستونیت بودند.باافزایش درصد tio2 در بازیسیته کمتر از 9/0، ویسکوزیته مذاب پودرهای قالب کاهش می یابدهمچنین باکاهش مقدار بازیسیته در پودرهای قالب بدون فلوئور مقدار فاز های کریستالی کاهش می یابد و به طور کلی در بازیسیته های 9/0 و کم تر از ان مقدار فاز کریستالی تشکیل شده به مراتب کمتر از نمونه ها حاوی فلوئور است.همین امر سبب افزایش شار حرارتی انتقال یافته می شود.

در این پژوهش به منظور یافتن جایگزینی مناسب برای پوشش های wc-co، پوشش های فروکروم پرکربن (hcfecr)، فروکروم کم کربن (lcfecr) و کامپوزیتی فروکروم پرکربن- نیکل (hcfecr-ni) ایجاد و رفتار سایشی آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. پوشش های مذکور به روش پاشش حرارتی پلاسمایی بر روی زیرلایه فولاد ساده کربنی پاشش شدند. در این رابطه، ابتدا پوشش های فروکروم در نرخ های مختلف از جریان گاز آرگون پاشش دهی و با یکدیگر مقایسه شدند، هم چنین پارامترهای بهینه پاشش برای آن ها به دست آمد. نتایج نشان داد که پوشش های فروکروم در کمترین نرخ جریان گاز آرگون خواص بهتری از خود نشان می دهند. نتایج بدست آمده نشان دهنده ی قابلیت ساخت و توسعه پوشش های مذکور به روش پاشش حرارتی است. سپس این پوشش ها از نظر ریز ساختار، فازهای تشکیل دهنده، سختی، چقرمگی و رفتار سایشی مورد مطالعه قرار گرفتند. متعاقباً پوشش های فروکروم پرکربن جهت تولید پوشش کامپوزیتی با نیکل انتخاب شد. سپس به منظور بهبود خواص پوشش های فروکروم به ویژه استحکام چسبندگی آن ها از فلز نیکل به مقادیر 10%، 20% و 30%، به عنوان فاز زمینه و پیوندی در تولید کامپوزیت فروکروم- نیکل استفاده شد. جهت آماده سازی پودر کامپوزیتی، روش زینترینگ و خرد کردن به کار گرفته شد. بررسی های انجام شده بر پوشش-های کامپوزیتی حاصل نشان داد که نیکل به صورت یکنواخت در سرتاسر پوشش توزیع شده است. هم چنین این پوشش ها رفتارهای متفاوتی را نشان داده اند. چقرمگی شکست کلیه پوشش های کامپوزیتی نسبت به پوشش فروکروم پرکربن افزایش نشان می دهد. از میان پوشش های کامپوزیتی، پوشش حاوی 10% نیکل، خواص ضعیفی را از خود نشان داد که بیانگر ناکافی بودن مقدار نیکل به عنوان فاز پیوندی و عدم توانایی آن در ایجاد پیوستگی لازم در پوشش است، در نتیجه، درصد تخلخل در این پوشش افزایش یافته و کلیه خواص مکانیکی را به همراه مقاومت به سایش آن تضعیف کرده است. پوشش حاوی 20% نیکل، بهترین خواص مکانیکی و مقاومت به سایش را داشته است، میکروسختی پوشش hcfecr با افزودن 20% نیکل از 763 ویکرز به 950 ویکرز افزایش یافته است، هم چنین حضور مقدار بهینه نیکل در این پوشش به عنوان فاز پیوندی، افزایش قابل ملاحظه ای را در تافنس شکست آن نشان داده است. نکته قابل توجه در بررسی کاهش وزن پوشش ها در مسافت 1000 متر، ثابت ماندن نرخ سایش آن ها پس از طی کردن مسافت مشخصی در این پوشش ها بوده است، که بیانگر پایدار شدن سایش است. نتایج حاصل از آزمون سایش نشان می دهد که مکانیزم سایش در پوشش های hcfecr و کامپوزیتی hcfecr-ni، سایش چسبان به همراه ریزترک بوده و تفاوت آن ها در شدت سایش بوده است، بهترین رفتار سایشی و کمترین مقدار کاهش وزن را پوشش hcfecr-20%ni داشته است، هم چنین ضعیف ترین مقاومت به سایش در پوشش hcfecr-10%ni مشاهده شده است. شایان ذکر است که مکانیزم سایشی حاکم بر پوشش lcfecr مکانیزم سایش ورقه-ای بوده است. در نهایت پوشش hcfecr-20%ni به عنوان پوشش بهینه در این پژوهش انتخاب شد و می توان این پوشش را به عنوان دستاورد این پژوهش و جایگزینی برای پوشش های wc-co با ارزش افزوده بالا معرفی کرد.

تولید مواد نسوز، کامپوزیتها، برخی ترکیبات بین فلزی و ترکیبات سه تایی با روشهای سنتی و صنعتی متداول، به دلیل استفاده از تجهیزاتی مانند کوره های دمای بالا، صرف زمانهای طولانی و غیره هزینه تولید بسار بالا بوده و حتی در برخی موارد این مواد با روشهای متداول به سادگی تولید نمی گردند. با این حال از فرایند سنتز خود انتشار دمای بالا (shs) به عنوان یک روش اقتصادی جایگزین رو به پیشرفت می توان برای تولید این نوع مواد استفاده کرد. سنتز خود انتشار دمای بالا شکل کنترل شده ای از فرآیند سنتز احتراقی است که در آن از واکنشهای مشتعل شونده شدیداً گرمازا بین اجزای پودری، طیف گسترده ای از مواد منحصر بفرد تولید که از لحاظ انرژی این فرآیند خودکفا می باشد. در فرایند shs از گرمای ایجاد شده بین مواد اولیه برای پیشرفت واکنش استفاده می گردد. همچنین به منظور حذف برخی پارامترها نظیر فعالسازها و بهینه کردن خواص فیزیکی و مکانیکی محصولات واکنش از فعالسازی مکانیکی به منظور بالا بردن واکنش پذیری واکنشگرها و بهبود فرآیند استفاده می گردد. در فرآیند shs فعال شده مکانیکی پارامترهای موثر در فعال سازی مکانیکی نظیر دما، مدت زمان آسیاب، وزن و جنس گلوله ها، اتمسفر آسیاب و غیره تأثیر بسزایی در فرآیند دارند. کامپوزیت al2o3-sic یکی از موادی است که می تواند از طریق فرایند shs تولید گردد. به دلیل برخی از ویژگی های مکانیکی، حرارتی و تریبولوژیکی این کامپوزیت سرامیکی از آن می توان به خوبی برای تولید ابزارهای برشی، مواد ساینده و و دیگر کاربردهای دمای بالا استفاده کرد. بنابراین در این پژوهش، تولید پودر کامپوزیت al2o3-sic به روش سنتز خود انتشار دمای بالا (shs) از مواد اولیه پودرهای al، sio2 و c مد نظر قرار گفته است. در این تحقیق به منظور حذف فعالسازهایی نظیر kno3 و پلی وینیل الکل پودرهای اولیه فعال سازی می گردند. با توجه به مشکلات ناشی از آسیاب کاری مخلوط پودرها و همچنین به علت بالا بودن میزان فعالیت پودرهای آلومینیم و کربن به علت ریز بودن بیش از حد ذرات این پودرها، لذا فقط پودرهای sio2 آسیاب کاری می شوند. نسبت استوکیومتری پودرهای sio2:al:c برابر با 3:4:3 می باشد لیکن در این پژوهش علاوه بر فعالسازی مکانیکی تأثیر تغییر مقدار استوکیومتری کربن نیز بررسی شده است. تاثیر پارامترهایی مانند زمان فعال سازی مکانیکی و درصد کربن بر محصولات واکنش shs توسط پراش سنج اشعه ی ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آنالیز حرارتی دمای جبهه ی احتراق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج xrd نشان داد که با انجام فعال سازی مکانیکی در حدود 30-15 دقیقه در نسبت استوکیومتری کربن 5، کامپوزیت al2o3-sic را می توان بدون حضور دیگر فازها یا مواد اولیه از طریق shs تولید کرد. حال آنکه در نسبتهای کمتر کربن و زمان های کوتاه فعال سازی، si در نتیجه ی تجزیه ی sio2 در محصولات قابل تشخیص است. از سوی دیگر با افزایش میزان کربن به بیش از مقدار استوکیومتری و انجام فعال سازی در حدود 30 دقیقه، فاز al2oc در محصولات مشاهده می گردد. نتایج sem نشان داد که با افزایش زمان فعال سازی در نمونه های با نسبت مولی کربن 5، علاوه بر کاهش اختلاف اندازه ذرات، توزیع عناصر نیز بهبود پیدا کرده است. همچنین با کنترل زمان فعال سازی و مقدار کربن می توان حداکثر دمای جبهه ی احتراق را به خوبی کنترل کرد که این عامل در تعیین فازهای مطلوب در محصول نهایی بسیار موثر است.

امروزه ترکیبات بین فلزی ni-ti-al به دلیل مقاومت به خوردگی و استحکام مناسب در دمای بالا به شدت مورد توجه محققین قرار گرفته اند. ویژگی های ترکیبات ni-ti-al منجر به گستردگی کاربرد آنها در صنایع مختلف شده است. آلیاژسازی مکانیکی با وجود برخی از محدودیت ها، به دلیل ساده بودن فرایند و هزینه تولید پایین، یکی از بهترین روش ها برای ساخت و تولید بسیاری از ترکیبات و آلیاژها از جمله ترکیبات بین فلزی می باشد. هدف از این پژوهش، نخست بررسی ترکیبات تشکیل شده در حین آلیاژسازی مکانیکی سیستم ni-ti-al است. بدین منظور مخلوط پودریni50ti25al25 مخلوط و تحت اتمسفر آرگون آسیاب کاری گردید. همچنین با توجه به این که، محصول نهایی و سرعت تشکیل آن طی آلیاژسازی مکانیکی بستگی شدیدی به انرژی آسیاب کاری دارد، در این پژوهش تأثیر پارامتر انرژی آسیاب کاری بر تشکیل ترکیبات نیز مورد بررسی قرار گرفت. از این رو آلیاژسازی در دو آسیاب گلوله ای سیاره ای و اتریتور صورت گرفت. تغییرات فازی و مطالعات ریزساختاری به وسیله آزمون های xrd، sem، dta و ریزسختی سنجی ارزیابی شد. نتایج بررسی ها نشان داد که آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری ni50ti25al25 منجر به تشکیل ترکیب نانوساختار ni3(ti,al) با ساختار نامنظم l12 گردید. مشاهده شد که حین آلیاژسازی مکانیکی، با شکل گیری ساختار لایه ای و نفوذ اتم های تیتانیوم و آلومینیوم در نیکل، نخست محلول جامد فوق اشباع ایجاد می شود که با ادامه فرایند آلیاژسازی مکانیکی به ترکیب بین فلزی ni3tial تبدیل می گردد. عملیات حرارتی محصول در شرایط مختلف، منجر به تجزیه مقداری از فاز ni3tial به فازهای بین فلزی دیگر می شود. در نهایت پس از عملیات حرارتی، آلیاژی از چند فاز حاصل می شود. عملیات حرارتی منجر به افزایش نظم شبکه ni3tial و ظاهر شدن پیک های ابرشبکه آن می گردد. به منظور افزایش راندمان کاری قطعات و ابزار صنعتی لازم است تا عملیات سطحی مناسب یا پوشش دادن بر روی قطعات انجام شود. بنابراین مهندسی سطح امروزه از اهمیت بالایی برخوردار است. در این بین پوشش های ترکیبات بین فلزی بر روی زیر لایه های آلیاژهای آهنی و غیر آهنی به دلیل مقاومت به سایش و اکسیداسیون عالی و ضریب اصطکاک نسبتاً پایین بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از این رو در ادامه این پژوهش، مشخصه یابی و ارزیابی ریزساختار پوشش های بین فلزی ni-ti-al اعمال شده به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری(aps) بر روی زیرلایه فولاد ساده کربنی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی تاثیر شدت جریان پاشش بر روی پوشش ها از 4 آمپراژ متفاوت استفاده شد. پودر مناسب جهت پاشش حرارتی، از آسیاب کردن مخلوط پودری ni50ti25al25 به مدت 2 ساعت در آسیاب اتریتور تولید شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که پس از پاشش فازهای بین فلزی ni2tial، nitial، محلول جامد نیکل و مقادیری اکسید تیتانیم در پوشش موجود می باشد. افزایش حرارت پلاسما تا حد مشخصی، منجر به کاهش میزان ترکیبات بین فلزی، افزایش تخلخل و کاهش سختی در پوشش می گردد. پوشش ایجاد شده با کمترین شدت جریان دارای بالاترین میزان استحکام چسبندگی به زیرلایه و کمترین مقدار چقرمگی شکست است.

ترکیبات بین فلزی نیکل - تیتانیم دارای خواص فوق العاده ای هستند که آنها را حتی از سایر ترکیبات بین فلزی متمایز می کند. سیستم نیکل - تیتانیم دارای سه ترکیب بین فلزی niti، niti2، و ni3ti است. از این میان، بر روی ترکیب بین فلزی niti به اندازه کافی تحقیقات صورت گرفته است ولی دو ترکیب دیگر تا حدودی مورد غفلت واقع شده اند. در این پژوهش، نخست، ساخت پودر نانو ساختار ni75ti25 به روش آلیاژسازی مکانیکی با استفاده از دو نوع آسیاب پر انرژی گلوله ای سیاره ای و آسیاب اتریتور تحت اتمسفر آرگون بررسی گردید. مطالعات ریز ساختاری به وسیله آزمون های پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، آنالیز حرارتی و ریز سختی سنجی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که آلیاژسازی مخلوط پودر ni75ti25 منجر به تشکیل محلول جامد و مقداری فاز ni3ti می گردد. مکانیزم تشکیل این ترکیب با شکل گیری ساختار لایه ای از مواد اولیه و انحلال اتم های تیتانیم در نیکل آغاز می شود. با ادامه فرایند، محلول جامد فوق اشباع و ساختار ni3ti ایجاد می گردد. عملیات حرارتی محصول، باعث افزایش نظم شبکه ni3ti و حضور بیشتر این ترکیب می شود. همچنین در هیچ یک از مراحل آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی، پیک های ابر شبکه در ساختار پودر ظاهر نمی شوند. توسعه اولیه ترکیبات نیکل - تیتانیم به خاطر داشتن خاصیت حافظه داری، رفتار سوپر الاستیک، قابلیت جذب انرژی و زیست سازگاری آنها بوده است. اما در دو دهه اخیر مشخص گردیده که ترکیبات فوق در برابر سایش، فرسایش، خوردگی، کاویتاسیون و همچنین خوردگی فرسایشی نیز مقاومند. بنابراین در ادامه این پژوهش به بررسی پوشش ایجاد شده از مخلوط پودری ni75ti25 پرداخته شد. از روش پاشش پلاسمایی اتمسفری (aps) برای اعمال پوشش های بین فلزی نیکل – تیتانیم بر روی فولاد ساده کربنی استفاده گردید. پودر مورداستفاده قبل از پاشش، به مدت 2 ساعت با آسیاب اتریتور آسیاب کاری شد. جهت انجام فرایند پاشش از 4 آمپراژ متفاوت استفاده گردید. نتایج مشخصه یابی پوشش ها نشان داد که فازهای بین فلزی ni3ti و niti2 ، نیکل و مقادیر اندکی از اکسید تیتانیم در تمامی پوشش ها حضور دارند. با افزایش جریان از میزان تشکیل ترکیبات بین فلزی کاسته شد که خود منجر به ایجاد خواص متفاوت در پوشش ها شد. به علاوه اینکه پوشش ایجاد شده با آمپراژ های بالا، از بقیه پوشش ها متراکم تر بوده و در نتیجه چسبندگی بهتری به زیر لایه داشتند. در ضمن نشان داده شد که پوشش های سخت تر، در برابر فرو رونده ویکرز مقاومت کمتری داشته و زودتر ترک می خورند. در نتیجه از تافنس شکست پایین تری برخوردار هستند

اگرچه هیدروکسی آپاتیت نانومتری ماده بسیار عالی برای پیوند استخوان است ولی چقرمگی شکست پایین آن، استفاده از آن را در کارهای ارتوپدی و به خصوص کاشتنی های تحت بار محدود کرده است. به همین دلیل کامپوزیت سازی، کاربرد آن را وسیع تر می کند. فورستریت در مقایسه با سایر بیو سرامیک ها، مانند شیشه زیست فعال، شیشه- سرامیک ها و هیدروکسی آپاتیت، خواص مکانیکی بالاتری دارد. پس می توان انتظار داشت که کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت در جهت بهبود خواص مکانیکی و زیست فعالی مفید باشد. هدف از این پژوهش تهیه و مشخصه یابی نانو پودر کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت به روش سل-ژل و بالک نانو ساختار از آن به روش زینترینگ دو مرحله ای است. نانو پودر کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت به روش سل- ژل تولید شد. سپس برای ایجاد ساختاری متراکم و چگال از کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت، با حفظ ویژگی های ساختار نانو، روش زینترینگ دو مرحله ای استفاده شد. با روش تاگوچی آزمایش طراحی شد و به کمک نرم افزار qualitek دمای ثانویه، زمان اولیه و زمان ثانویه بهینه شد. تاثیر دما و زمان زینترینگ بر چگالی، اندازه دانه، ساختار فازی و خواص مکانیکی بررسی شد. از روش های پراش پرتو ایکس (xrd)، آنالیز حرارتی افتراقی(tg,dta) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری(tem) به منظور مشخصه یابی نانو پودر کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت و بالک نانو ساختار چگال زینتر شده از نانو پودر تولیدی، استفاده شد. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه(ftir) و میکروسکوپ الکترونی روبشی به منظور ارزیابی خواص زیست فعالی بالک نانو ساختار چگال زینتر شده از نانو پودر کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت، استفاده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) به منظور ارزیابی مورفولوژی سلول های کشت شده در سطح بالک نانو ساختار زینتر شده استفاده شد. نتایج نشان داد که اندازه ذرات نانو پودر کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت حدود 30 نانو متر و اندازه دانه های بالک نانو ساختار چگال زینتر شده به روش زینترینگ دو مرحله ای حدود 20 تا 50 نانومتر حاصل شده است. بیش ترین چگالی در دمای اولیه 1200 درجه سانتی گراد، دمای ثانویه 1100 درجه سانتی گراد، زمان اولیه 5 دقیقه و زمان ثانویه 25 ساعت، بدست آمد. نتایج آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن حاکی از آن بود که بالک نانو ساختار زینتر شده از نانو پودر کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت قابلیت تشکیل آپاتیت را در محلول شبیه سازی شده بدن دارد که نشان دهنده زیست فعالی آن است. نتایج آزمون کشت سلول نشان دهنده تاثیر عدم سمیت نانو پودر کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت بر سلول ها است. نتایج آزمون چسبندگی سلولی بر سطح بالک نانو ساختار زینتر شده، نشان دهنده چسبندگی و رشد سلول ها بر روی آن است. چگالی بالک زینتر شده به روش زینترینگ دو مرحله ای تحت شرایط بهینه 94% دانسیته تئوری بدست آمد. چقرمگی شکست بالک نانو ساختار چگال زینتر شده از کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت بیش تر از هیدروکسی آپاتیت بدست آمد.

هدف از پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه یابی بیوسرامیک کامپوزیتی شیشه زیست فعال- فورستریت و بررسی تاثیر حضور تقویت-کننده بر خواص زیست فعالی، زیست سازگاری، آنتی باکتریالی، قابلیت تف جوشیوخواص مکانیکی بود. به این منظور، نانوپودر شیشه زیست فعال حاوی درصدهای مختلف فورستریت (10، 20 و 30 درصد وزنی) به روش سل- ژل تهیه شد. تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری،میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری به کمک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه جهت مشخصه یابی پودر کامپوزیتی ساخته شده، انجام شد. ارزیابی زیست فعالی بررسی رفتار پاسخ سلولی و رفتار آنتی باکتریال نانوپودرهای تهیه شده نیز به انجام رسید و در ادامه به منظور بررسی اثر تقویت کننده بر خواص مکانیکی شیشه زیست فعال، نمونه های بالک کامپوزیتی (حاوی 0، 10، 20 و 30 درصد وزنی فورستریت) به روش تف جوشی دومرحله ای تهیه شد. در این راستا از روش تاگوچی، جهت بهینه سازی پارامترهای فرایند تف جوشی دومرحله ای بهره گرفته شد. از آزمون دندانه گذار نانو (نانوایندنتور) نیز برای سنجش خواص مکانیکی نانوکامپوزیت بهره گرفته شدو آزمون زیست سازگاری جهت بررسی چسبندگی سلولی سلول های استخوانی در مجاورت نمونه های بالک به انجام رسید. نتایج موید آن بود که دمای مناسب به منظور عملیات حرارتی پودر کامپوزیت دوتایی دمای 600 درجه سانتی گراد است. اندازه کریستالیت جزء فورستریت در پودر تهیه شده، کم تر از 100 نانومتر بود. تصاویر میکروسکوپی الکترونی عبوری نیز تاییدکننده ابعاد نانومتری ذرات پودر کامپوزیتی بود. بررسی رفتار پاسخ سلولی و رفتار آنتی باکتریال نانوپودرهای تهیه شده نشان دهنده عدم سمیت سلولی و خاصیت آنتی باکتریال بر باکتری های اشریشیاکلی و استافیلوکوک آرئوس بود. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس و مطالعه تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی، نشان دهنده تبلور زمینه شیشه زیست فعال در اثر عملیات حرارتی در دماهای بالا و اندازه دانه های کم تر از 200 نانومتر در نمونه های بالک بود. ارزیابی بالک نانوساختار نشان داد که نمونه های حاوی 10 درصد تقویت کننده از نظر تراکم، مناسب ترین نمونه است. سنجش به کمک آزمون دندانه گذار نانونیز نشان دهنده بهبود سختی و چقرمگیشکست نانوکامپوزیت حاوی 10 درصد فورستریت نسبت به سایر نمونه ها بود. علاوه براین، نتایج بررسی چسبندگی سلولی، تاییدکننده چسبندگی و رشدسلول های استخوانی در مجاورت نمونه های بالک تف جوشی شده بود. دستاوردهای پژوهش حاضر موید آن است که پودر و بالک کامپوزیتی شیشه زیست فعال- فورستریت می-تواند کاندید مطلوب و مناسبی جهت استفاده در کاربردهای دندان پزشکی باشد.

مهندسی بافت علم طراحی و تولید بافت های جدید برای ترمیم اندام های آسیب دیده و جایگزین قسمت های از دست رفته به علت عوامل مختلف است. هدف از اجرای پژوهش حاضر، بررسی تاثیر مقدار نانوذرات هیدروکسی آپاتیت بر خواص و ویژگی های فوم نانوساختار فورستریت با ویژگی دارا بودن کاربرد پزشکی است. به این منظور نانوپودرهای فورستریت وهیدروکسی آپاتیت به ترتیب به روش های آلیاژسازی مکانیکی و سل-ژل تولید شد و فوم های کامپوزیتی از نانوپودرهای مذکور به روش قالب ریزی ژل تهیه شد. فوم های کامپوزیتی با اضافه کردن پودر هیدروکسی آپاتیت به پودر فورستریت به میزان صفر، 10، 20 و 30 و درصد وزنی تهیه شد. آنالیز پراش پرتو ایکس به منظور بررسی ساختار فازی استفاده شد. بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه حفرات فوم های کامپوزیتی با میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس برای مشخص نمودن ترکیب شیمیایی ساختار استفاده شد. به منظور بررسی اندازه ذرات فوم های کامپوزیتی تهیه شده، از میکروسکوپ الکترونی عبوری بهره گرفته شد. میزان تخلخل نمونه ها با استفاده از روش ارشمیدس تعیین شد. آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن به منظور بررسی خواص زیست فعالی و زیست اضمحلالی فوم های تولیدی انجام گرفت و از آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی برای تشخیص و تأیید تشکیل لایه آپاتیت و بررسی میزان پرشدن حفرات استفاده شد. از تکنیک طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی برای تعیین میزان رهایش یون های کلسیم و فسفر و منیزیم از فوم های کامپوزیتی استفاده شد. نتایج به دست آمده تولید موفقیت آمیز فوم کامپوزیتی نانوساختار با میزان تخلخل بالاتر از 77 درصد، اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر و اندازه حفره بین 60 تا 400 میکرومتر را نشان داد. با افزایش مقدار هیدروکسی آپاتیت در فوم های کامپوزیتی استحکام فوم ها کاهش یافت. مقادیر ماکزیمم به دست آمده برای استحکام فشاری و ضریب کشسانی به ترتیب برابر با 2/7 مگاپاسکال و 271/0 گیگاپاسکال بود. نتایج آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن نیز زیست فعالی و زیست اضمحلالی بالای فوم های تولیدی را تأییدکرد. نتایج به دست آمده نشان داد که خواص به دست آمده برای فوم کامپوزیتی نانوساختار تولید شده می تواند این فوم را به عنوان کاندید نویدبخشی به منظور استفاده در کاربردهای مهندسی بافت مطرح سازد.

هدف از اجرای پژوهش حاضر، ساخت نانوکامپوزیت گلاس آینومر- فورستریت و بررسی تأثیر افزودن نانوذرات بیوسرامیک فورستریت، به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر، به منظور ارتقاء خواص مکانیکی و زیست فعالی آنبود. بدین منظور، نانوذرات فورستریت به روش سل – ژل ساخته شد. به منظور شناسایی ساختار فازیو تعیین اندازه دانه نانوپودر فورستریت تولیدی، از آزمون پراش پرتو ایکس(xrd) استفاده شد. در ادامه، نانوکامپوزیت گلاس آینومر- فورستریت از طریق افزودن مقادیر 1، 2، 3 و 4 درصد وزنی نانوذرات فورستریت به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر تجاری ((fuji ii gc ساخته شد. به منظور بررسی خواص مکانیکینانوکامپوزیت تولیدی، نمونه ها تحت آزمون های استحکام فشاری، خمشی به روش سه نقطه ای و کششی قطری قرار گرفتند.مورفولوژی سطح شکست نمونه ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. از آزمون رهایش فلوراید و محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) به ترتیب به منظور بررسی خاصیت رهایش فلوراید و ارزیابی زیست فعالی نانوکامپوزیت تولیدی استفاده شد.تحلیل آماری با استفادهاز تحلیلواریانس یک سویه(one way anova) انجامشدوتفاوت ها بین مقادیر نتایج،درصورتی که05/0p< بود،ازنظرآماریمعناداردرنظر گرفتهشد.نتایج آزمون پراش پرتو ایکس، ترکیب فورستریت نانوکریستالی و خالص را تأیید نمود. بر اساس نتایج آزمون های مکانیکی، مقادیر وزنی بهینه نانوذرات فورستریت جهت افزایش استحکام فشاری، خمشی و کششی قطری به ترتیب مقادیر 3، 1 و 1 درصد وزنی به دست آمد. بر اساس نتایج آزمون رهایش فلوراید، میزان فلوراید آزاد شده از نانوکامپوزیت تولیدی اندکی کمتر از سیمان گلاس آینومر بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی،نتایج تغییرات ph محلول شبیه سازی شده بدن در زمان های مختلف غوطه وری و همچنین آزمون های طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی(icp-oes)، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ(ftir) و آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (eds)، همگی زیست فعالی نانوکامپوزیت تولیدی را تأیید نمودند.بر اساس مطالعات آماری، اختلاف مقادیر نتایج بین تمامی گروه ها از نظر آماری معنادار بود. مجموعه نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت گلاس آینومر- فورستریت حاوی یک درصد وزنی نانوذرات فورستریت، به دلیل رفتار رهایش فلوراید مطلوب، بهبود خواص مکانیکی و افزایش زیست فعالی،می تواند گزینه مناسبی برایترمیم های دندانی و کاشتنی های ارتوپدی تحت بار باشد.

امروزه استفاده از فولادهای bh در صنعت خودروسازی به منظور کاهش وزن بدنه اتومبیل در راستای کاهش مصرف سوخت گسترش چشمگیری یافته است. این فولادها، قبل از فرآیند شکل دهی دارای تنش تسلیم پایین و انعطاف پذیری بالا بوده و پس از مرحله شکل دهی طی فرآیند پخت رنگ استحکام و در نتیجه مقاومت در برابر تورفتگی در آنها افزایش می یابد. فرآیند پخت رنگ نوعی عملیات حرارتی است که در دما و زمان معین بر روی شکل نهایی قطعه اعمال می شود. در این پروژه قابلیت افزایش تنش تسلیم در فولادی با 12/0 درصد کربن در فرآیند bh مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور ابتدا فولادی با ترکیب شیمیایی معین و با افزودن عناصر آلیاژی منگنز و فسفر در کوره القایی ذوب و سپس ریخته گری شد. ضخامت شمش های ریخته شده توسط عملیات چکش کاری گرم و نورد گرم کاهش داده شد. پس از نورد گرم، به منظور حذف پوسته های اکسیدی تشکیل شده روی سطح، قطعات اسید شویی شدند. سپس عملیات نورد سرد به میزان 70 تا 75 درصد بر روی نمونه ها اعمال شد. به منظور حذف اثرات ناشی از کارسرد، نمونه های کششی ساخته شده از ورق های بدست آمده تحت آنیل تبلور مجدد قرار گرفتند. جهت بررسی تأثیر اندازه دانه بر مقادیر bh، دمای 650 و 700 درجه سانتیگراد و زمان 60 و 120 دقیقه برای آنیل تبلور مجدد انتخاب شد. همچنین به منظور بررسی اثر سرعت سردشدن بر میزان bh، نمونه های آنیل شده با دو نرخ متفاوت، در مخلوط آب و یخ و در هوا سرد شدند. نمونه های آنیل شده در محدوده 4 تا 12 درصد تحت کرنش اولیه کششی قرار گرفته و سپس در حمام روغن سیلیکن با دمای 175 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه پیر شدند. پس از پیرشدن، نمونه ها در هوا سرد شده و تا نقطه شکست تحت آزمون کششی قرار گرفتند. اثر میزان کرنش اولیه، اندازه دانه، دمای آنیل تبلور مجدد و سرعت سرد شدن پس از آ نیل بر میزان افزایش تنش تسلیم ناشی از فرآیند bh، مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد که با افزایش کرنش اولیه، مقادیر bh ابتدا افزایش یافته و پس از اینکه در کرنش اولیه 10 درصد به ماکزیمم مقدار خود رسید، کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد که افزایش اندازه دانه باعث کاهش مقادیر bh می گردد و میزان کاهش، به تأثیر افزایش دمای آ نیل بر میزان اتم های کربن محلول بستگی دارد. همچنین بررسی ها نشان می دهد که نرخ سردکردن بعد از آنیل در دمای 650 درجه سانتیگراد بر مقادیر bh تأثیر چندانی ندارد، در حالی که با کاهش سرعت سردکردن بعد از آنیل در دمای 700 درجه سانتیگراد مقادیر bh به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

در فرایند ریخته گری مداوم به هنگام عملیات تعویض پاتیل زمان هایی لازم است نوع فولاد تولیدی به لحاظ ترکیب شیمیایی تغییر کند. با توجه به پیوسته بودن عملکرد سیستم های تاندیش و ماشین ریخته گری و همچنین حضور جریان مغشوش در تاندیش و حوضچه مذاب شمش در حال انجماد، دو فولاد مذاب متوالی با ترکیب شیمیایی مختلف با یکدیگر مخلوط می شوند. جهت خارج کردن فولاد مخلوط شده از فرایند تولید، نیاز به شناسایی دقیق ناحیه مخلوط شده در شمش وجود خواهد داشت، همچنین به لحاظ اقتصادی به کارگیری راه کارهایی به منظور کاهش مقدار فولاد مخلوط شده بین دو ذوب نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش پدیده اختلاط در فرایند ریخته گری مداوم با استفاده از مدل های ریاضی اختلاط، شبیه سازی و ترکیب شیمیایی تختال واسط بین ذوبهای مخلوط شده پیش بینی شده است. برای این منظور ابتدا اختلاط در تاندیش در شرایط همدما و غیرهمدما با استفاده از مدل های توزیع زمان اقامت مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. معادلات دیفرانسیلی حاکم به روش اختلاف محدود و با استفاده از الگوریتم رانگ-کوتای مرتبه چهار حل عددی شده است. همچنین به کمک داده های تجربی سیستم مدل آبی پارامترهای مجهول مدل اختلاط تعیین، و اعتبار مدل نیز توسط آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با مدل سازی مکانیزم های انتقال حرارت و انجماد شمش در ماشین ریخته گری مداوم، شکل هندسی حوضچه مذاب پیش بینی شده است. در این راستا معادله بقای انرژی به روش حجم محدود و به کمک الگوریتم quick حل عددی شده است. با اندازه گیری دمای سطح شمش و همچنین با استفاده از نتایج دیگر محققان، پیش بینی های مدل ریاضی در نواحی مختلف خنک سازی شمش مورد ارزیابی قرار گرفته است. پس از آن نحوه اختلاط در حوضچه مذاب شمش با استفاده از مدل های توزیع زمان اقامت مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ معادلات حاکم به صورت عددی تعیین گردیده است. نهایتاً تغییرات رخ داده در ترکیب شیمیایی ناحیه مخلوط شده در شمش پس از انجماد محاسبه شده است. جهت ارزیابی صحت پاسخ نهایی مدل اختلاط، آنالیز شیمیایی نقاط مختلف نمونه تختالی که در محدوده اختلاط بین دو ذوب متوالی قرار گرفته، در شرکت فولاد مبارکه اندازه گیری گردیده است. مقایسه انجام شده حاکی از تطابق نسبتاً خوبی بین پیش بینی مدل و اندازه گیری های تجربی بوده است. نتایج مدل نشان داده است پارامترهایی مانند: مقدار ذوب داخل تاندیش به هنگام تخلیه ذوب جدید، نرخ پرشدن تاندیش پس از عملیات تعویض پاتیل، دبی مذاب خروجی از تاندیش، سرعت ریخته گری، عرض تختال، دامنه ترکیب شیمیایی ذوب های مخلوط شده و اختلاف دمایی بین دو ذوب ریخته گری شده از جمله مواردی هستند که بر میزان اختلاط تأثیرگذار بوده است که بصورت کمی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد اختلاف دمایی بین دو ذوب مخلوط شده، علاوه بر این که مقدار فولاد مخلوط شده در تاندیش را به شدت تحت تأثیر قرار داده است، در تختال نیز این اثر در شرایط خاصی موثر واقع شده و سبب کاهش مقدار اختلاط در محصول نهایی گردیده است..

در این پژوهش تولید فولاد api 5l-x70 با استفاده از شارژ 100 % آهن اسفنجی مورد بررسی قرار گرفت. در تهیه این فولاد بر خلاف فولادهای api مرسوم از نیوبیوم استفاده نگردید و تنها از عناصر تیتانیم و وانادیم استفاده شد. از طرفی مولیبدن جایگزین مس ونیکل گردید. بدین منظور عملیات فولادسازی در کوره القایی صورت گرفت که شامل مراحل فسفرزدایی، کربن زدایی، اکسیژن زدایی و آلیاژسازی بود. پس از تهیه شمش فولاد مورد نظر نمونه هایی جهت نورد گرم تهیه گردید و نمونه با استفاده از دستگاه نورد گرم آزمایشگاهی در دو شرایط دمایی °c1100-°c850 و °c950- °c700 نورد شده و سپس در هوا سرد شدند. محصولات بدست آمده با استفاده از متالوگرافی نوری و الکترونی و آزمون های کشش و ضربه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با استفاده از سیستم آلیاژی فوق در هر دو حالت دمایی نورد می توان به خواص مکانیکی فولاد x70 دست یافت ولی نمونه ای که در دمای پایین تر نورد شده است استحکام تسلیم نسبتاً بالاتری نسبت به نمونه دیگر دارد که می توان دلیل اصلی آن را ریز شدن دانه ها به دلیل نورد در زیر دمای تبلور مجدد و ایجاد مکانهای جوانه زایی بیشتر دانست. از طرفی ایجاد رسوبات v(c,n) در حین استحاله آستنیت به فریت و جلوگیری از رشد دانه های فریت را دلیل دیگری بر ریز شدن دانه ها و افزایش استحکام تسلیم دانست. همچنین ریز شدن بیشتر دانه ها در نمونه نورد شده در دمای زیر دمای تبلور مجدد باعث شده چقرمگی این نمونه ها نسبت به نمونه های نورد شده در دمای بالاتر، کمی بیشتر باشد.

چکیده تلاشهای زیادی به منظور بکارگیری مهندسی بافت در جهت ترمیم و بازسازی اعضای مختلف بدن انجام شده است. در این میان، استفاده از مهندسی بافت برای بازسازی عیوب و نواقص استخوانی به منظور تقلید از مکانیزم طبیعی بدن در ترمیم بافت، از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به ساختار لیفی نانوکامپوزیتی زمینه استخوان، ساخت داربست نانوکامپوزیتی زمینه پلیمری با پرکننده نانومتری میتواند در جهت بهبود و التیام سریعتر عضو بیمار موثر باشد. امروزه، فرایند الکتروریسی یکی از روشهای موثر برای ساخت داربستهای نانولیفی است. بر ا ین اساس، هدف از پژوهش حاضر طراحی، ساخت و مشخصه یابی داربستهای لیفی نانوکامپوزیتی پلیکاپرولاکتون- فورستریت با استفاده از فرایند الکتروریسی است . در این پژوهش، ابتدا با ساخت داربست خالص پلی کاپرولاکتون، پارامترهای مختلف فرایند الکتروریسی و محلول پلی کاپرولاکتون در جهت ایجاد ساختاری با کمترین قطر الیاف و مورفولوژی بهینه انجام شد . در ادامه، محدوده بهینه غلظت فورستریت نانومتری در زمینه پلی کاپرولاکتون با استفاده از فرایند طراحی آزمون تاگوچی، تعیین و بر اساس آن داربست پلیکاپرولاکتون-فورستریت با درصدهای مختلف فورستریت نانومتری به منظور تعیین داربست بهینه از نظر خواص مکانیکی، نرخ تخریب زیستی، زیست فعالی و زیست سازگاری، بررسی شدند. همچنین، اثرات فورستریت نانومتری بر ضریب کشسانی داربستهای لیفی با استفاده از مدلهای ریاضی پیش بینی شد. در ادامه به منظور بهبود توزیع کینواخت نانوذرات فورستریت در زمینه پلیکاپرولاکتون، نانوذرات فورستریت با استفاده از فرایند شیمیایی، اصلاح سازی سطحی شده و اثرات این اصلاح سازی بر خواص فیزیکی، مکانیکی، ساختاری و بیولوژیکی داربست نهایی بررسی شد . از آنجایی که یکی از مهمترین محدودیت های پلیمره ای مصنوعی، آبدوستی ضعیف آنها است، داربست لیفی لایه-لایه از پلیکاپرولاکتون-فورستریت و ژلاتین با استفاده از فرایند الکتروریسی ساخته و اثرات این ساختار بر قابلیت چسبندگی و رشد سلولی، خواص مکانیکی، فیزیکی و تغییرات مورفولوژی داربست ها بررسی شد . با توجه به اثرات مفید فاکتورهای تمایز در تسریع التیام و استخوان سازی، داروی دگزامتازون در حین فرایند ساخت داربستهای خالص پلیکاپرولاکتون و کامپوزیت پلیکاپرولاکتون-فورستریت، به آنها اضافه شد و نقش نانوذرات فورستریت و نوع آرایش الیاف در داربست ساخته شده بر نرخ رهایش د ارو و سینتیک آن ارزیابی شد . نتایج تحقیقات نشان داد که حضور نانوذرات فورستریت در الیاف پلی کاپرولاکتون سبب کاهش قطر الیاف و افزایش قابل توجه خواص مکانیکی داربست ها در مقایسه با پلیکاپرولاکتون خالص شد. داربستهای لیفی با الیاف جهتدار خواص مکانیکی غیریکنواختی را در دو جهت موازی و عمود بر اعمال بار از خود نشان می داد، ضمن آنکه خواص مکانیکی افزایش قابل توجهی نسبت به داربستهای با الیاف تصادفی داشت. نتایج انطباق نتایج آزمایشگاهی با معادلات مرتبط نشان داد که در بین 4 مدل مورد بررسی برای پیش بینی رفتار مکانیکی، مدل نارکیس بیشترین انطباق را با خواص مکانیکی بدست آمده دارد. حضور نانوذرات فورستریت در زمینه پلیکاپرولاکتون نه تنها سبب افزایش نرخ تخریب و جذب آب در مقایسه با پلی کاپرولاکتون خالص شد، بلکه سبب القای زیست فعالی به سیستم شد. حضور نانوذرات فورستریت سبب بهبود چشمگیر قابلیت چسبندگی سلول های پیشساز استخوانی و قابلیت مینراله شدن بافت استخوانی شد. فرایند استری کردن سطحی نانوذرات سبب بهبود سازگاری پلیکاپرولاکتون با نانوذرات شده که نتیجه آن توزیع یکنواخت نانوذرات در زمینه بود که سبب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی داربستها شد. توسعه داربست لیفی لایه-لایه پلیکاپرولاکتون-فورستریت/ژلاتین سبب شد که ضمن افزایش اندازه حفرات در حدود 40 میکرومتر، زاویه تماس با آب به طور قابل توجهی کاهش پیدا کند . همچنین حضور ژلاتین سبب بهبود قابل توجه چسبندگی، رشد و تکثیر سلول های بنیادی پالپ دندان شیری شد. علاوه بر این، افزایش اندازه حفرات سبب شد امکان رشد سلول در لایه های پایینتر از سطح داربست نیز فراهم آید . در (shed) ادامه نتایج نشان میدهد که نرخ رهایش و مکانیزم رهایش دگزامتازون بارگذاری شده در داربستهای لیفی پلیکاپرولاکتون-فورستریت تابع نحوه آرایش الیاف و حضور نانوذرات فورستریت بود. به طور کلی حضور نانوذرات فورستریت سبب افزایش قابل توجه حجم داروی رهایش یافته از داربستها شد، ضمن آن که مکانیزم رهایش آن ها از انتشار به ترکیبی از انتشار و تخریب داربست تغییر کرد. همچنین با ارزیابی معادلات تجربی گوناگون حاکم بر سسیستمهای رهایش دارو، مشاهده شد که در حالی که رهایش دگزامتازون از داربست لیفی پلیکاپرولاکتون خالص با معادله هیگوچی تطابق خوبی دارد، حضور نانوذرات فورستریت سبب میشود که معادله اصلی حاکم بر سیستم رهایش داروی دگزامتازون بر مبنای معادله در جه اول باشد . در نهایت، نتایج نشان داد که ترکیبی از ترکیب شیمیایی داربست، نحوه شد. بر این اساس، داربست لیفی پایه پلی- shed آرایش الیاف و رهایش دگزامتازون از سیستم سبب القای قابلیت تمایز به سلولهای کاپرولاکتون-فورستریت با خواص مکانیکی، فیزیکی و زیستی قابل کتنرل میتواند داربست مناسبی جهت ترمیم عیوب استخوانی باشد.

تلاشهای زیادی به منظور بکارگیری مهندسی بافت در جهت ترمیم و بازسازی اعضای مختلف بدن انجام شده است. در این میان، استفاده از مهندسی بافت برای بازسازی عیوب و نواقص استخوانی به منظور تقلید از مکانیزم طبیعی بدن در ترمیم بافت، از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به ساختار لیفی نانوکامپوزیتی زمینه استخوان، ساخت داربست نانوکامپوزیتی زمینه پلیمری با پرکننده نانومتری میتواند در جهت بهبود و التیام سریعتر عضو بیمار موثر باشد. امروزه، فرایند الکتروریسی یکی از روشهای موثر برای ساخت داربستهای نانولیفی است. بر ا ین اساس، هدف از پژوهش حاضر طراحی، ساخت و مشخصه یابی داربستهای لیفی نانوکامپوزیتی پلیکاپرولاکتون- فورستریت با استفاده از فرایند الکتروریسی است . در این پژوهش، ابتدا با ساخت داربست خالص پلی کاپرولاکتون، پارامترهای مختلف فرایند الکتروریسی و محلول پلی کاپرولاکتون در جهت ایجاد ساختاری با کمترین قطر الیاف و مورفولوژی بهینه انجام شد . در ادامه، محدوده بهینه غلظت فورستریت نانومتری در زمینه پلی کاپرولاکتون با استفاده از فرایند طراحی آزمون تاگوچی، تعیین و بر اساس آن داربست پلیکاپرولاکتون-فورستریت با درصدهای مختلف فورستریت نانومتری به منظور تعیین داربست بهینه از نظر خواص مکانیکی، نرخ تخریب زیستی، زیست فعالی و زیست سازگاری، بررسی شدند. همچنین، اثرات فورستریت نانومتری بر ضریب کشسانی داربستهای لیفی با استفاده از مدلهای ریاضی پیش بینی شد. در ادامه به منظور بهبود توزیع کینواخت نانوذرات فورستریت در زمینه پلیکاپرولاکتون، نانوذرات فورستریت با استفاده از فرایند شیمیایی، اصلاح سازی سطحی شده و اثرات این اصلاح سازی بر خواص فیزیکی، مکانیکی، ساختاری و بیولوژیکی داربست نهایی بررسی شد . از آنجایی که یکی از مهمترین محدودیت های پلیمره ای مصنوعی، آبدوستی ضعیف آنها است، داربست لیفی لایه-لایه از پلیکاپرولاکتون-فورستریت و ژلاتین با استفاده از فرایند الکتروریسی ساخته و اثرات این ساختار بر قابلیت چسبندگی و رشد سلولی، خواص مکانیکی، فیزیکی و تغییرات مورفولوژی داربست ها بررسی شد . با توجه به اثرات مفید فاکتورهای تمایز در تسریع التیام و استخوان سازی، داروی دگزامتازون در حین فرایند ساخت داربستهای خالص پلیکاپرولاکتون و کامپوزیت پلیکاپرولاکتون-فورستریت، به آنها اضافه شد و نقش نانوذرات فورستریت و نوع آرایش الیاف در داربست ساخته شده بر نرخ رهایش د ارو و سینتیک آن ارزیابی شد . نتایج تحقیقات نشان داد که حضور نانوذرات فورستریت در الیاف پلی کاپرولاکتون سبب کاهش قطر الیاف و افزایش قابل توجه خواص مکانیکی داربست ها در مقایسه با پلیکاپرولاکتون خالص شد. داربستهای لیفی با الیاف جهتدار خواص مکانیکی غیریکنواختی را در دو جهت موازی و عمود بر اعمال بار از خود نشان می داد، ضمن آنکه خواص مکانیکی افزایش قابل توجهی نسبت به داربستهای با الیاف تصادفی داشت. نتایج انطباق نتایج آزمایشگاهی با معادلات مرتبط نشان داد که در بین 4 مدل مورد بررسی برای پیش بینی رفتار مکانیکی، مدل نارکیس بیشترین انطباق را با خواص مکانیکی بدست آمده دارد. حضور نانوذرات فورستریت در زمینه پلیکاپرولاکتون نه تنها سبب افزایش نرخ تخریب و جذب آب در مقایسه با پلی کاپرولاکتون خالص شد، بلکه سبب القای زیست فعالی به سیستم شد. حضور نانوذرات فورستریت سبب بهبود چشمگیر قابلیت چسبندگی سلول های پیشساز استخوانی و قابلیت مینراله شدن بافت استخوانی شد. فرایند استری کردن سطحی نانوذرات سبب بهبود سازگاری پلیکاپرولاکتون با نانوذرات شده که نتیجه آن توزیع یکنواخت نانوذرات در زمینه بود که سبب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی داربستها شد. توسعه داربست لیفی لایه-لایه پلیکاپرولاکتون-فورستریت/ژلاتین سبب شد که ضمن افزایش اندازه حفرات در حدود 40 میکرومتر، زاویه تماس با آب به طور قابل توجهی کاهش پیدا کند . همچنین حضور ژلاتین سبب بهبود قابل توجه چسبندگی، رشد و تکثیر سلول های بنیادی پالپ دندان شیری شد. علاوه بر این، افزایش اندازه حفرات سبب شد امکان رشد سلول در لایه های پایینتر از سطح داربست نیز فراهم آید . در (shed) ادامه نتایج نشان میدهد که نرخ رهایش و مکانیزم رهایش دگزامتازون بارگذاری شده در داربستهای لیفی پلیکاپرولاکتون-فورستریت تابع نحوه آرایش الیاف و حضور نانوذرات فورستریت بود. به طور کلی حضور نانوذرات فورستریت سبب افزایش قابل توجه حجم داروی رهایش یافته از داربستها شد، ضمن آن که مکانیزم رهایش آن ها از انتشار به ترکیبی از انتشار و تخریب داربست تغییر کرد. همچنین با ارزیابی معادلات تجربی گوناگون حاکم بر سسیستمهای رهایش دارو، مشاهده شد که در حالی که رهایش دگزامتازون از داربست لیفی پلیکاپرولاکتون خالص با معادله هیگوچی تطابق خوبی دارد، حضور نانوذرات فورستریت سبب میشود که معادله اصلی حاکم بر سیستم رهایش داروی دگزامتازون بر مبنای معادله در جه اول باشد . در نهایت، نتایج نشان داد که ترکیبی از ترکیب شیمیایی داربست، نحوه شد. بر این اساس، داربست لیفی پایه پلی- shed آرایش الیاف و رهایش دگزامتازون از سیستم سبب القای قابلیت تمایز به سلولهای کاپرولاکتون-فورستریت با خواص مکانیکی، فیزیکی و زیستی قابل کتنرل میتواند داربست مناسبی جهت ترمیم عیوب استخوانی باشد.

تلاش های زیادی به منظور بکارگیری مهندسی بافت در جهت ترمیم و بازسازی اعضای مختلف بدن انجام شده است. در این میان، استفاده از مهندسی بافت برای بازسازی عیوب و نواقص استخوانی به منظور تقلید از مکانیزم طبیعی بدن در ترمیم بافت، از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به ساختار لیفی نانوکامپوزیتی زمینه استخوان، ساخت داربست نانوکامپوزیتی زمینه پلیمری با پرکننده نانومتری می تواند در جهت بهبود و التیام سریعتر عضو بیمار موثر باشد. امروزه، فرایند الکتروریسی یکی از روش های موثر برای ساخت داربست های نانولیفی است. بر این اساس، هدف از پژوهش حاضر طراحی، ساخت و مشخصه یابی داربست های لیفی نانوکامپوزیتی پلی کاپرولاکتون- فورستریت با استفاده از فرایند الکتروریسی است. در این پژوهش، ابتدا با ساخت داربست خالص پلی کاپرولاکتون، پارامترهای مختلف فرایند الکتروریسی و محلول پلی کاپرولاکتون در جهت ایجاد ساختاری با کمترین قطر الیاف و مورفولوژی بهینه انجام شد. در ادامه، محدوده بهینه غلظت فورستریت نانومتری در زمینه پلی کاپرولاکتون با استفاده از فرایند طراحی آزمون تاگوچی، تعیین و بر اساس آن داربست پلی کاپرولاکتون-فورستریت با درصدهای مختلف فورستریت نانومتری به منظور تعیین داربست بهینه از نظر خواص مکانیکی، نرخ تخریب زیستی، زیست فعالی و زیست سازگاری، بررسی شدند. همچنین، اثرات فورستریت نانومتری بر ضریب کشسانی داربست های لیفی با استفاده از مدل های ریاضی پیش بینی شد. در ادامه به منظور بهبود توزیع یکنواخت نانوذرات فورستریت در زمینه پلی کاپرولاکتون، نانوذرات فورستریت با استفاده از فرایند شیمیایی، اصلاح سازی سطحی شده و اثرات این اصلاح سازی بر خواص فیزیکی، مکانیکی، ساختاری و بیولوژیکی داربست نهایی بررسی شد. از آنجایی که یکی از مهمترین محدودیت های پلیمرهای مصنوعی، آبدوستی ضعیف آن ها است، داربست لیفی لایه-لایه از پلی-کاپرولاکتون-فورستریت و ژلاتین با استفاده از فرایند الکتروریسی ساخته و اثرات این ساختار بر قابلیت چسبندگی و رشد سلولی، خواص مکانیکی، فیزیکی و تغییرات مورفولوژی داربست ها بررسی شد. با توجه به اثرات مفید فاکتورهای تمایز در تسریع التیام و استخوان سازی، داروی دگزامتازون در حین فرایند ساخت داربست های خالص پلی کاپرولاکتون و کامپوزیت پلی کاپرولاکتون-فورستریت، به آن ها اضافه شد و نقش نانوذرات فورستریت و نوع آرایش الیاف در داربست ساخته شده بر نرخ رهایش دارو و سینتیک آن ارزیابی شد. نتایج تحقیقات نشان داد که حضور نانوذرات فورستریت در الیاف پلی کاپرولاکتون سبب کاهش قطر الیاف و افزایش قابل توجه خواص مکانیکی داربست ها در مقایسه با پلی-کاپرولاکتون خالص شد. داربست های لیفی با الیاف جهت دار خواص مکانیکی غیریکنواختی را در دو جهت موازی و عمود بر اعمال بار از خود نشان می داد، ضمن آنکه خواص مکانیکی افزایش قابل توجهی نسبت به داربست های با الیاف تصادفی داشت. نتایج انطباق نتایج آزمایشگاهی با معادلات مرتبط نشان داد که در بین 4 مدل مورد بررسی برای پیش بینی رفتار مکانیکی، مدل نارکیس بیشترین انطباق را با خواص مکانیکی بدست آمده دارد. حضور نانوذرات فورستریت در زمینه پلی-کاپرولاکتون نه تنها سبب افزایش نرخ تخریب و جذب آب در مقایسه با پلی کاپرولاکتون خالص شد، بلکه سبب القای زیست فعالی به سیستم شد. حضور نانوذرات فورستریت سبب بهبود چشمگیر قابلیت چسبندگی سلول های پیش ساز استخوانی و قابلیت مینراله شدن بافت استخوانی شد. فرایند استری کردن سطحی نانوذرات سبب بهبود سازگاری پلی کاپرولاکتون با نانوذرات شده که نتیجه آن توزیع یکنواخت نانوذرات در زمینه بود که سبب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی داربست ها شد. توسعه داربست لیفی لایه-لایه پلی کاپرولاکتون-فورستریت/ژلاتین سبب شد که ضمن افزایش اندازه حفرات در حدود 40 میکرومتر، زاویه تماس با آب به طور قابل توجهی کاهش پیدا کند. همچنین حضور ژلاتین سبب بهبود قابل توجه چسبندگی، رشد و تکثیر سلول های بنیادی پالپ دندان شیری (shed) شد. علاوه بر این، افزایش اندازه حفرات سبب شد امکان رشد سلول در لایه های پایین تر از سطح داربست نیز فراهم آید. در ادامه نتایج نشان می دهد که نرخ رهایش و مکانیزم رهایش دگزامتازون بارگذاری شده در داربست های لیفی پلی کاپرولاکتون-فورستریت تابع نحوه آرایش الیاف و حضور نانوذرات فورستریت بود. به طور کلی حضور نانوذرات فورستریت سبب افزایش قابل توجه حجم داروی رهایش یافته از داربستها شد، ضمن آن که مکانیزم رهایش آن ها از انتشار به ترکیبی از انتشار و تخریب داربست تغییر کرد. همچنین با ارزیابی معادلات تجربی گوناگون حاکم بر سسیستم های رهایش دارو، مشاهده شد که در حالی که رهایش دگزامتازون از داربست لیفی پلی کاپرولاکتون خالص با معادله هیگوچی تطابق خوبی دارد، حضور نانوذرات فورستریت سبب می شود که معادله اصلی حاکم بر سیستم رهایش داروی دگزامتازون بر مبنای معادله درجه اول باشد. در نهایت، نتایج نشان داد که ترکیبی از ترکیب شیمیایی داربست، نحوه آرایش الیاف و رهایش دگزامتازون از سیستم سبب القای قابلیت تمایز به سلولهای shed شد. بر این اساس، داربست لیفی پایه پلی کاپرولاکتون-فورستریت با خواص مکانیکی، فیزیکی و زیستی قابل کنترل می تواند داربست مناسبی جهت ترمیم عیوب استخوانی باشد.

در این پروژه تولید کاربیدهای cec2 و cr7c3 از مخلوط پودر کروم و گرافیک با ترکیب cr00 c40 به روش آلیاژسازی مکانیکی مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر پارامترهای نطیر سرعت چرخش آسیا، نسبت وزنی گلوله به پودر و اندازه گلوله روی فرایند آلیاژسازی مکانیکی بررسی گردید.

این پژوهش با هدف مطالعه تأثیر فلاکس بر مبنای آهک به صورتcao-20%caf2-8%feo بر فرایند حذف همزمان فسفر و گوگرد آهن خام و بررسی تأثیر افزودن na2o به ترکیب فلاکس و همچنین دمش اکسیژن در مذاب بر نتایج فرایند حذف انجام شد. بدین منظور آزمایش های مورد نظر با استفاده از آهن خام تولیدی واحد کوره بلند شرکت ذوب آهن اصفهان در یک کوره القایی به ظرفیت 20 کیلوگرم حاوی نسوز منیزیتی و در محدوده دمایی 1450-1350 درجه سانتی گراد انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان دهنده امکان حذف همزمان این ناخالصی ها از چدن مذاب با استفاده از فلاکس بر مبنای آهک است. مشخص شد افزودن کربنات سدیم به عنوان عامل ورود na2o به ترکیب فلاکس به دلیل افزایش حجم فاز مذاب در سرباره، افزایش توانایی بازی فلاکس و آزاد شدن گاز دی اکسید کربن باعث بهبود قابل توجه نتایج فرایند می شود در حالی که دمش اکسیژن در مذاب حذف فسفر را به مقدار کمی افزایش داده است که این موضوع به افزایش دمای مذاب ناشی از دمش اکسیژن و بازگشت فسفر از سرباره به آهن خام نسبت داده می شود. از سوی دیگر افزایش پتانسیل اکسیدکنندگی مذاب ناشی از دمش اکسیژن گوگردزدایی را به مقدار چشمگیری کاهش می دهد. نتایج حاصل بیان می کند در شرایط بهینه میزان فسفر 35 و مقدار گوگرد 75 درصد کاهش یافته است. به دلیل اهمیت مقدار سیلیسیم اولیه مذاب بر نتایج حذف فسفر این موضوع مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به آنالیز نمونه-های سرباره و استفاده از روابط تجربی و نیز نتایج مطالعات قبلی مشخص شد ابتدا بایستی مقدار سیلیسیم آهن خام به کمتر از 15/0 درصد کاهش یابد تا در ادامه حذف فسفر امکان پذیر گردد. مطالعه نتایج حاصل از مراحل مختلف این تحقیق و استفاده از بررسی-های سایر پژوهشگران نشان می دهد انتقال جرم در فاز سرباره و پتانسیل اکسیدکنندگی مذاب به ترتیب بیش ترین تأثیر را بر سینتیک فرایند حذف همزمان فسفر و گوگرد آهن خام دارند.

در این پژوهش کامپوزیت پایه کبالت استلایت6 حاوی ذرات تقویت کننده کاربید تنگستن به روش hvof تولید و مشخصه یابی شد. برای این منظور پودر کاربید تنگستن با درصدهای 0، 10، 20 و 30 درصد وزنی به پودر استلایت6 اضافه گردید و در داخل همزن بدون گلوله به مدت یک ساعت به خوبی مخلوط و سپس توسط فرایند hvof بر روی سطوح زیرلایه ها اعمال گردید. جهت تعیین فازهای تولید شده در طی فرایند پاشش از پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف سنج توزیع انرژی اشعه ایکس (eds) استفاده شد و بررسی ریزساختارها به کمک متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) صورت پذیرفت. بر اساس الگوی پراش پرتو ایکس نمونه های پوشش داده شده، وجود فازهای غنی از کبالت، co3w3c، cocx و همچنین پیک های فازهای کاربیدی cr23c6 و cr7c3 که نقش به سزایی در افزایش میزان سختی و مقاومت به سایش پوشش ها دارند، تایید شد. به کمک آزمون ریزسختی سنجی، پروفیل سختی نمونه ها تهیه گردید. آزمون سایش پین برروی دیسک به منظور بررسی مقاومت به سایش انجام گرفت و سپس سطوح سایش توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت و از آزمون طیف سنج انرژی پرتو ایکس جهت شناسایی فازها پس از سایش استفاده شد. با افزایش درصد تقویت کننده پوشش استلایت6، سختی و مقاومت به سایش بهبود یافت. مکانیزم سایش غالبا ورقه ای و چسبان بود. پوشش حاوی 30 درصد فاز تقویت کننده دارای کمترین میزان تخلخل و بیشترین میزان چسبندگی بود. جهت بررسی رفتار اکسیداسیون داغ پوشش های ایجاد شده، فرآیند اکسیداسیون سیکلی برای سه دمای 350، 450 و 550 درجه سانتی گراد انجام گرفت. سپس از xrd و eds جهت شناسایی فازهای تشکیل شده استفاده گردید. نتایج نشان داد پوشش استلایت6 دارای کمترین میزان افزایش وزن بر واحد سطح نسبت به زمان می باشد. میزان افزایش وزن نمونه ها در ابتدا زیاد، اما با گذشت زمان و تشکیل اکسید و اسپینل های مختلف نظیر cr2o3، cocr2o4، cowo4 و niwo4 و مسدود شدن مسیر نفوذ اکسیژن شروع به کاهش یافت.

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

روش های پوشش دهی در علم متالورژی برای ایجاد پوشش بر روی سطح قطعات استفاده می شود که پوشش حاصله، سطح قطعه را در برابر عوامل مخربی چون خوردگی، سایش، فرسایش وسایرعوامل سطحی مقاوم می کند. رسوب فیزیکی بخار یا pvd در بردارنده گروهی از روش های رسوب دهی در خلأ بوده و واژه ای عمومی برای توصیف هریک از چندین روش رسوب دهی لایه نازک با چگالش بخارات ماده روی سطح یک زیرلایه در خلأ است. پوشش های سخت، امروزه دامنه وسیعی از کاربرد ها را به خود اختصاص داده¬اند، به عنوان مثال می توان پوشش های tialn و altin را نام برد که پوشش های tialn برای ابزار برش و ماشین کاری ترجیح داده می شوند و پوشش های altin برای کاربرد های هوا-¬فضا مناسب تر هستند. پوشش های tialn از جمله پوشش های لایه نازک هستند که به طور معمول بر روی ابزار برش و ماشین کاری به روش pvd پوشش داده می شوند . پوشش¬ها به روش رسوب فیزیکی بخار به کمک پرتوی الکترونی بدست آمده است که برای ایجاد پوشش، از هدف¬های پودری استفاده شده است. هدف¬های پودری نسبت به هدف¬های ذوبی دارای قیمت پایین¬تری هستند و همچنین برای تولید آنها تجهیزات کمتری احتیاج است، پس سعی در تولید و بهینه¬سازی این هدف¬ها شده است. از جمله خواص این پوشش¬ها می توان به سختی و چسبندگی بالای آن¬ها اشاره کرد. در این پوشش ها با اضافه کردن عنصر چهارم می توان بعضی از خواص پوشش را تقویت کرد که باعث بهبود خواص و کاربرد پوشش حاصله می شود. عناصری مانند کروم که شعاع اتمی یکسانی با al دارند انحراف قابل توجهی در پارامتر شبکه ایجاد نمیکنند. با افزودن کروم، پوشش با سختی کمتر (و احتمالاً چقرمگی بیشتر) و یک چسبندگی خیلی خوب به زیر لایه مشاهده می شود. همچنین زبری پوشش ها با افزایش سطح کروم افزایش یافته است. با افزودن کروم به پوشش tialn ، مقدار سختی کاهش می یابد و با تغییر مقدار کروم، مقدار سختی تغییرات چندانی نداشته است. همچنین با اضافه کردن کروم به پوشش ها مقدار مدول الاستیک افزایش یافته است. بار شروع شکستگی و ایجاد ترک در پوشش tin کمترین مقدار و در پوشش¬های tialcrn بسیار بالاتر و با افزایش درصد کروم به خوبی افزایش می¬یابد. با استفاده از هدف پودری مقدار زمان پوشش¬دهی بسیار (6 برابر) کاهش یافته است که این مطلب باعث کاهش شدید هزینه¬های فرایند پوشش¬دهی خواهد شد. هدف از انجام پروژه، بهبود واصلاح خواص پوشش های tialn و بررسی میزان کروم افزوده شده و رابطه ی آن با نوع و میزان بهینه¬سازی پوشش است که از این طریق بتوان با توجه به نوع ابزار و کارآیی و خواصی که از آن انتظار می رود، مقدار کرومی که برای پوشش tialn احتیاج است، مشخص گردد.

ترکیبات کروم کاربردهای وسیعی در صنایع متالورژی و شیمیایی، دباغی چرم و نساجی دارند. تنها کانی کروم دار موجود در طبیعت سنگ کرومیت می باشد. دو ترکیب از مهم ترین ترکیبات کروم که به عنوان ماده اولیه ی تولید دیگر ترکیبات کروم نیز شناخته می شوند، سدیم دی کرومات و پتاسیم دی کرومات می باشند. که هر دوی این ترکیبات به ترتیب از سدیم کرومات و پتاسیم کرومات قابل تولیدند که این ترکیبات نیز مستقیماً از سنگ کرومیت قابل تولید می باشند. قدیمی ترین روش تولید سدیم کرومات بر اساس تکنولوژی پایرومتالورژی می باشد که به دلیل مصرف انرژی بالا، راندمان پایین و آلودگی های زیست محیطی آن، محققین سعی کرده اند تا روش های هایدرومتالورژی و تمیزتری را جایگزین آن کنند. در این پژوهش انحلال سنگ کرومیت در محلول پتاسیم هیدروکسید همراه با تزریق گاز اکسیژن به عنوان عامل اکسیدکننده و تولید پتاسیم کرومات مورد بررسی قرار گرفت. به طور کلی مرحله ی انحلال در دو محیط آبی و محلول مذاب koh انجام شد، که نتایج مطلوبی در محیط آبی با حداکثر دمای دسترسی ?c200 به دلیل محدودیت دمایی حاصل نشد و حداکثر میزان استخراج کروم در این شرایط30 درصد بدست آمد. ولی با افزایش دما در محیط مذاب افزایش چشمگیری در میزان استخراج کروم مشاهده شد. عوامل مختلف موثر بر فرایند انحلال شامل دما، زمان، نسبت ماده قلیایی به سنگ کرومیت و فشار تزریق اکسیژن مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه برای انحلال سنگ کرومیت در محیط مذاب دمای ?c410، نسبت پتاسیم هیدروکسید به سنگ کرومیت برابر 2 و فشار تزریق اکسیژن bar1 و سرعت بهم زدن 800 دور بر دقیقه و زمان انجام واکنش 5 ساعت تعیین شد. بیشترین میزان استخراج کروم تحت این شرایط 91 درصد بدست آمد. پتاسیم کرومات از محلول بدست آمده از مرحله انحلال حاوی پتاسیم کرومات و پتاسیم هیدروکسید باقی¬مانده نیز به روش رسوب گیری به وسیله¬ی کاهش حلالیت یک جزء با توجه به افزایش غلظت جزء دیگر انجام شد که در نهایت حدود 90 درصد از پتاسیم¬کرومات محلول به این روش رسوب¬دهی شد.

پوششهای الکترولس (پوشش دادن بدون استفاده از جریان الکتریکی) نیکل- فسفر به دلیل دارا بودن مقاومت به خوردگی و سایش مناسب از دیرباز مورد توجه محققین و صنعتگران بوده است. از آنجا که در بسیاری از محیطها ، پدیده خوردگی و سایش به صورت همزمان در نتیجهی ترکیب فرآیندهای شیمیایی، الکتروشیمیایی و مکانیکی (تحت عنوان فرایند تریبوخوردگی) موجب تخریب مواد میشود، هدف از انجام این پروژه بررسی رفتار و مکانیزم تریبوخوردگی پوششهای الکترولسنیکل- فسفر (در حالت فسفر متوسط) در سه حالت بدون عملیات حرارتی، عملیات حرارتی شده در دماهای 400 و 600 درجه سانتیگراد میباشد. بدین منظور به روش الکترولس، پوشش کاملا یکنواخت، سخت و مقاوم به خوردگی از جنس نیکل با حدود 9 درصد وزنی فسفر بر روی زیرلایههایی از جنس فولاد ایجاد و مورد ارزیابی قرار گرفت. پوشش تشکیل شده در حالت بدون عملیات حرارتی به صورت مخلوطی از ساختار آمورف و ck45 کریستالی بوده و با تشکیل یک لایه غنی از فسفر و ایجاد یک سد نفوذی مانع از انحلال نیکل ساختار شد. در حالی که پوشش بعد از عملیات حرارتی کاملاً به صورت بلوری درآمده و یکلایهی نازکاز اکسید نیکل بر روی پوششتشکیل شد. منحنیهای پلاریزاسیون چرخهای پوشش به دلیل حضور لایهی سطحی محافظ در هر سه پوشش منطقهی روئین ایجاد کرده و پوشش بدون عملیات حرارتی به astm g سبب ماهیت لایهی روئین محافظت بهتری را ایجاد کرد. آزمون تریبوخوردگی و محاسبات انجام شده بر اساس استاندارد 119 نشان داد که بیشترین حجم از دست رفته مربوط به پوششهای بدون عملیات حرارتی (پوششخام) و کمترین حجم از دست رفته مربوط است که به دلیل سختی بالاتر این پوشش هاست. درحالی که نمودارهای چگالی جریان برحسب زمان حاکی از آن ht به پوشش 400 همواره در حین سایش و بعد از آن با افزایش چگالی جریان همراه است . این نشان از نقش مهمتر سایش ht است که پوششهای 400 نسبتبه خوردگی در آزمون تریبوخوردگی است.

یکی از روش های نوین تولید کامپوزیت¬ها استفاده از سنتز خود پیشرونده دمای بالا (shs)است. کامپوزیت wc - al2o3 به دلیل برخورداری از ویژگی هایی همچون سختی، پایداری شیمیایی و حرارتی، استحکام و ... کاربرد گسترده ای در تولید ابزار برشی و پوشش های مقاوم به سایش دارد. با توجه به اهمیت این کامپوزیت و لزوم تولید ارزان قیمت و مقرون به صرفه ی آن و کاهش مصرف انرژی، تحقیق حاضر صورت گرفت. در تحقیق حاضر ابتدا محاسبات مربوط به انجام پذیری واکنش بین wo3، al و c و تولید کامپوزیتwc - al2o3 به صورت سنتز خود احتراقی، انجام شد. سپس با استفاده از روش سعی و خطا و انجام آسیا کاری در زمانهای متفاوت، زمان مناسب برای فعالسازی و مخلوط شدن پودرها بدست آمد. پس از پرس اولیه مخلوط پودر حاصل، نمونه بالک خام در دستگاهی که همزمان با انجام فرایند shs اعمال فشار می¬کند، قرار گرفت که این دستگاه توسط قالب مخصوصی که دارد یک شرایط شبه ایزواستاتیک برای اعمال فشار ایجاد میکند. پس از تولید نمونه در دستگاه ذکر شده بر روی آن آنالیز تفرق اشعه ایکس و تصویر گیری میکروسکوپ الکترونی همراه با آنالیز عنصری انجام گرفت. الگوی پراش ایکس وجودwc و al2o3 را در نمونه تایید می کند. با ریزکردن اندازه ذرات پودر، سرعت واکنش بسیار زیاد شد.

ایجاد پوششی از فولاد زنگ نزن به روش های رسوب فیزیکی بخار می تواند منجر به ایجاد ساختاری سخت و دانه ریز همراه با چقرمگی شکست و رفتار خوردگی مطلوب شود. در این پژوهش، دو روش پوشش دهی قوس کاتدی و پراکنش مغناطیسی به عنوان دو مورد از روش های رسوب فیزیکی بخار، در شرایط نزدیک به هم و برای ایجاد لایه نازکی از بخار فولاد زنگ نزن aisi 304 در خلأ، بر روی زیرلایه فولاد کربنی استفاده شدند. ساختار و اندازه دانه پوشش ها به کمک تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی بررسی شدند. به منظور ارزیابی رفتار مکانیکی پوشش ها از بررسی اثر فرورونده ویکرز برای چسبندگی و محاسبه چقرمگی شکست و آزمون نانو فرورونده برای سختی، مدول الاستیک و ضربه پذیری پوشش ها استفاده شد. در آزمون نانو فرورونده مشاهده شد که به دلیل ساختار نانو دانه پوشش حاصل از پراکنش مغناطیسی، سختی برابر 889 ویکرز شد که به طور قابل توجهی نسبت به سختی پوشش حاصل از قوس کاتدی (393 ویکرز برای زمینه) و فولاد زنگ نزن بالک 304 (220 ویکرز) افزایش یافت. نتایج آزمون eds نشان داد که ترکیب پوشش ایجاد شده به روش پراکنش مغناطیسی بسیار نزدیک به ترکیب ماده هدف است، در حالی که در سیستم تبخیری قوس کاتدی، اختلاف ترکیب بین ماده هدف و زمینه پوشش و هم چنین عیوب رشد پوشش دیده شد. از آزمون-های خوردگی شامل آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، پتانسیل ثابت، پلاریزاسیون چرخه ای، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و آنالیز موت- شاتکی به منظور بررسی مکانیزم خوردگی پوشش در دو محیط کلرید سدیم 5/3 درصد وزنی و اسید سولفوریک 2 مولار استفاده شد. مشاهده شد که عیوب رشد پوشش به شدت بر رفتار خوردگی آن در هر دو محیط تأثیرگذار بوده و باعث تشدید شرایط خوردگی آن شده است. در محیط کلرید سدیم، خوردگی موضعی به صورت میکروشیاری در اطراف عیوب رشد و اختلاف ترکیب عیوب رشد با زمینه پوشش، باعث احراز شرایط خوردگی میکرو گالوانیکی شد، در حالی که در محیط اسید سولفوریک، کنده شدن عیوب رشد به دلیل خوردگی شدید رخ داد که نهایتاً منجر به تشکیل یک پیل گالوانیکی بین زیرلایه و پوشش شد. در محیط اسید سولفوریک نتایج آزمون پتانسیل ثابت و آنالیز موت- شاتکی نشان داد که کاهش درصد کروم حین پوشش دهی با سیستم قوس کاتدی باعث تضعیف لایه رویین پوشش نسبت به فولاد بالک 304 شده است. در محیط کلرید سدیم نیز مشاهده شد که به دلیل کاهش درصد کروم پوشش حین پوشش دهی و وجود یون های کلرید، امکان تشکیل یک لایه رویین محافظ بر روی زمینه پوشش وجود نداشته است، در حالی که عیوب رشد سوزنی شکل با درصد کروم بیش تر لایه رویین تشکیل داده اند و تحت خوردگی حفره ای قرار گرفتند.

در این پژوهش به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد عاری از عناصر بین نشین نانوساختار پرداخته شده است. بدین منظور از فرایند نورد تجمعی چهارلایه در دمای محیط و افزودن میکروذرات و نانوذرات کاربید سیلیسیم در حین فرایند به فولاد عاری از عناصر بین نشین جهت دستیابی به ساختار نانو استفاده گردید. قبل از انجام فرایند نورد تجمعی، استحکام پیوند بین ورق ها و پارامترهای تاثیرگذار روی آن مانند مقدار کاهش ضخامت، مقدار ذرات و اندازه ی ذرات توسط آزمون لایه کنی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی و پراش الکترون برگشتی انجام شد. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون های کشش تک محوری و سختی سنجی استفاده گردید. نتایج آزمون لایه کنی نشان داد که با افزایش مقدار کاهش ضخامت و نیز با کاهش مقدار نانوذرات، استحکام پیوند بهبود می یابد. با افزایش مقدار ذرات، میزان تغییرشکل آستانه ای نیز افزایش یافت. در مقدار ثابتی از ذرات کاربید سیلیسیم، حضور نانوذرات نسبت به میکروذرات استحکام پیوند را بیشتر تحت تاثیر قرار داد. در نمونه های ساخته شده توسط فرایند نورد تجمعی با استفاده از ذرات کاربید سیلیسیم، افزایش تعداد سیکل موجب یکنواختی بیش تر ذرات در زمینه گردید. نتایج به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی نشان داد که می توان با دخیل کردن توامان چند عامل یعنی نورد تجمعی چهار لایه، نورد تجمعی در دمای محیط و افزودن ذرات حین فرایند، اندازه دانه ی فولاد عاری از عناصر بین نشین را به nm 55 رساند. حتی بدون حضور ذرات نیز می توان به ریزساختاری با اندازه دانه ی nm 95 در این فولاد دست پیدا کرد. وقوع تبلورمجدد برای نمونه های مختلف در سیکل های متفاوتی اتفاق افتاد. در واقع برای نمونه های فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت، تبلورمجدد به ترتیب در سیکل های سوم، دوم و اول به طور گسترده رخ داد. با انجام فرایند آنیل در دمای °c 600 به مدت 30 دقیقه روی نمونه های نهایی حاصل از نورد تجمعی، اندازه ی دانه ها به شدت افزایش یافت. اندازه دانه ی نهایی نمونه های فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت پس از فرایند آنیل به ترتیب برابر با 9/1، 8/1 و ?m 5/1 بود. نتایج مربوط به خواص مکانیکی نشان داد که با افزایش تعداد سیکل، مقدار استحکام کششی به طور مداوم افزایش می یابد به طوری که پس از سیکل چهارم، استحکام کششی فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت به ترتیب 5/4 برابر (mpa 980)، 5/5 برابر (mpa 1225) و 6 برابر (mpa 1323) مقدار استحکام کششی نمونه ی اولیه بود. نتایج نشان داد که استحکام کششی کامپوزیت در تمامی سیکل ها کم تر از استحکام کششی نانوکامپوزیت است. همچنین پس از سیکل اول، افزایش شدیدی در مقادیر سختی مشاهده شد که تقریبا 6/2 (برای فولاد خالص)، 8/2 (برای کامپوزیت) و 9/2 (برای نانوکامپوزیت) برابر سختی نمونه ی اولیه بود. با انجام فرایند آنیل، استحکام و انعطاف پذیری به ترتیب کاهش و افزایش یافتند. بافت غالب موجود در تمامی نمونه ها اعم از فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت می بایست از نوع بافت نورد می بود؛ اما بافت برشی در سیکل سوم برای فولاد خالص، سیکل دوم برای کامپوزیت و سیکل اول برای نانوکامپوزیت غالب بود.

کاشتنی های فلزی با وجود خواص مکانیکی مناسب، از دو مشکل جدی برخوردارند. این مواد زیست فعالی مناسبی را ازخودنشان نمی دهند و با استخوان یکی نشده و به صورت مواد زیست خنثی عمل کرده و بافت رشته¬ای چگال اطراف آنها را می گیرد. از طرفی زیر لایه فلزی بدون پوشش در معرض خوردگی قرار دارد. به منظور بهبود این خواص کاشتنی، امروزه از پوشش¬های بیوسرامیکی بر روی کاشتنی¬های فلزی استفاده می¬شود. به دلیل شباهت ساختار و ترکیب شیمیایی هیدروکسی آپاتیت نانومتری مصنوعی با هیدروکسی آپاتیت بیولوژیک موجود در بخش معدنی بافت سخت بدن انسان، استفاده از هیدروکسی آپاتیت نانومتری برای کاشتنی های بدن موجب بهبود محسوس عملکرد آن ها می شود. پوشش هیدروکسی آپاتیت می تواند زیر لایه فلزی را از هجوم و خوردگی مایعات بدن محافظت کند و هم چنین قادراست با استخوان پیوند یکپارچه برقرار کند. با این وجود، پوشش مذکور خواص مکانیکی مطلوبی را نشان نمی دهد. با جایگزینی گروه¬های هیدروکسیل در ساختار هیدروکسی آپاتیت با یون فلوئور، باعث افزایش بلورینگی، کاهش کرنش کریستالی و در نتیجه پایداری شیمیایی و حرارتی آن می¬شویم. همچنین تحقیقات نشان می¬دهد که با جایگزین کردن منیزیم و کربنات به طور همزمان در ساختار هیدروکسی¬آپاتیت، می¬توان از آن به عنوان کاشتنی در بدن موجود زنده استفاده کرد. منیزیم بر تردی و شکنندگی استخوان تاثیر دارد و به طور غیر مستقیم متابولیسم استخوان را تحت تاثیر قرار می¬دهد. با وارد کردن اجزاء بیوسرامیکی در زمینه پلیمری زیست تخریب پذیر در ساختار کامپوزیت های زیستی می توان به خواص مکانیکی مناسب، انعطاف پذیری بیشتر در کاربرد و فعالیت بیولوژیک بهینه شده در کنار خاصیت مطلوب ترویج رشد استخوان دست یافت. اما تجمع نانوذرات بیوسرامیک در بستر پلیمر مهمترین چالش در تولید این نانوکامپوزیت¬هاست. واضح است که این عیب موجب پخش غیر یکنواخت نانوذرات بیوسرامیکی در بستر پلیمر وکاهش خواص مکانیکی می¬شود، در نتیجه گستره کاربرد آن¬ها را محدود می¬کند. اصلاح سازی سطح نانوذرات و سپس تهیه پوشش کامپوزیتی با آن ها می¬تواند محصولی با خواص مطلوب¬تر و ایده¬آل فراهم نماید.

در این پژوهش به تولید و بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد عاری از عناصر بین نشین نانوساختار پرداخته شده است. بدین منظور از فرایند نورد تجمعی چهارلایه در دمای محیط و افزودن میکروذرات و نانوذرات کاربید سیلیسیم در حین فرایند به فولاد عاری از عناصر بین نشین جهت دستیابی به ساختار نانو استفاده گردید. اندازه دانه ی نهایی به دست آمده برای نمونه های فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت به ترتیب برابر با 95، 73 و 55 نانومتر بودند که در هر سه حالت، ساختار نانو در فولاد به وجود آمد. نتایج مربوط به خواص مکانیکی نشان داد که با افزایش تعداد سیکل، مقدار استحکام کششی به طور مداوم افزایش می یابد. با انجام فرایند آنیل، استحکام و انعطاف پذیری به ترتیب کاهش و افزایش یافتند. بافت برشی در سیکل سوم برای فولاد خالص، سیکل دوم برای کامپوزیت و سیکل اول برای نانوکامپوزیت غالب بود.

طراحی سیستم حفاظت کاتدی مستلزم استفاده از روابط متعدد ، جداول ، استانداردها و تجربه می باشد که عموما زمان بر بوده و دقت فراوانی را می طلبد . از دهه هشتاد میلادی ، تحقیقات گسترده ای در رابطه با استفاده از کامپیوتر و شبیه سازی عددی در طراحی سیستم حفاظت کاتدی آغاز گردیده که همچنان ادامه دارد. به همین منظور در این پروژه سعی گردیده تا نرم افزاری جامع ، جهت طراحی سیستم حفاظت کاتدی تهیه گردد. نرم افزار حاضر، پس از دریافت اطلاعات ورودی - که در تمامی مراحل با راهنمایی کامل کابر همراه می باشد - با توجه به روابط ، جداول و بانک های اطلاعاتی موجود در برنامه ، طراحی سیستم را به طور دقیق و با سرعت به انجام می رساند. طراحی شامل محاسبه سطح سازه ، جریان حفاظتی ، انتخاب پوشش ، نوع سیستم حفاظتی ، ابعاد و جنس آند، نوع ، تعداد و نحوه آرایش بستر آندی ، محاسبه مقاومت مدار( شامل مقاومت سازه ، کابل ، پوشش و بستر آندی ) انتخاب رکتیفایر و دیگر موارد می باشد. کاربر این امکان را دارد که طراحی را با هر سه نوع بستر آندی ( عمودی ، افقی و چاهی ) انجام دهد. همچنین در مواردی مانند انتخاب رکتیفایر سعی شده از سیستم هوشمند در طراحی استفاده گردد. برنامه ، دارای بانک های اطلاعاتی متنوعی می باشد که همگی قابلیت افزودن اطلاعات جدید را دارند. نرم افزار فوق به زبان برنامه نویسی ‏‎(inprise borland delphi 5.0)‎‏ و تحت ‏‎windows‎‏ نوشته شده است.

ساختار میکروسکپی و خواص مکانیکی جوش های اصطکاکی ‏‎ti6al4v/(wc-co)‎‏ بدون لایه میانی و با استفاده از لایه میانی نیکل با ضخامت های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پژوهش امکانسنجی استفاده از پودرهای ساخته شده توسط آلیاژسازی مکانیکی در فرآیند اسپری پلاسمایی و بررسی تغییرات فازی ، ساختاری و خواص مکانیکی پوشش های تولیدی مورد ارزشیابی قرار گرفته است. در ضمن تاثیر پارامترهایی مانند فاصله پاشش و عملیات حرارتی در دماهای مختلف بر تغییرات فازی ، ساختاری و مقدار ریزسختی پوششهای به دست آمده نیز مورد بررسی قرار گرفته است.جهت ارزیابی خواص پوششهای به دست آمده از پودرهای ساخته شده توسط آلیاژسازی مکانیکی، از دو نوع پودر دیگر نیز برای تولید پوشش های اسپری پلاسمایی استفاده گردیده است. به منظور ارزیابی تغییرات ایجاد شده در پوشش های اسپری پلاسمایی از روشهای پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری و سختی سننجی استفاده گردید.نتایج آلیاژسازی مکانیکی نشان داد که پودرهای تولیدشده توسط این روش دارای فازهای نیکل و آلومینیوم می باشد و پس از انجام عملیات حرارتی ، ترکیب بین فلزی ‏‎nial‎‏ در آن بوجود می آید

خواص پوشش های سرمت ‏‎ni(cr)-tib2‎‏ پاشش حرارتی به روش ‏‎hvof‎‏ از پودر تولید شده به روش سنتز احتراقی ‏‎shs‎‏ ارزیابی شده و مورد بررسی قرار گرفته است.یافته های آزمایش نشان داد که ذرات فاز سخت بورایدی در سرمت های تولید شده توزیع نسبتا یکنواختی داشته و اندازه آنها بطور قابل توجهی به ترکیب اولیه مخلوط پودر بستگی دارد، بطوریکه درصد کمتر فاز پیوند دهنده و بور اضافی تشکیل ذرات درشت تر را ترغیب نموده است. پوشش ها دارای ساختار لایه ای و متراکم شامل ذرات اولیه ‏‎tib2‎‏ درون فاز پیوند دهنده غنی از نیکل بوده و بعلاوه مقادیر کمی فازهای اکسیدی نیز در پوشش ها شناسایی شد. همچنین زمینه فلزی پوشش ها مقداری طبیعت آمرف و نانوکریستالی نشان می دهد.

پوشش های آلیاژی روی و از جمله این پوشش ها ، پوشش روی - کبالت به مدت چند دهه است که در کشورهای اروپایی و آمریکا و ژاپن جهت استفاده در صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار گرفته است. دراین تحقیق از حمام اسیدی ، سولفاتی برای بدست آوردن پوشش روی - کبالت استفاده گردید. پوشش دهی به روش گالوانواستات انجام گرفت. پس از بدست آوردن پوشش اثرات دما ، دانسیته جریان آبکاری ، ‏‎ph‎‏ محلول ، غلظت سولفات کبالت در محلول و ایجاد تلاطم در محلول ‏‎(agitiation)‎‏ بر ترکیب شیمیایی به وسیله ‏‎edax‎‏ و مورفولوژی پوشش بوسیله ‏‎sem‎‏ بررسی شد. همچنین آزمون تفرق اشعه ایکس روی تعدادی از پوشش ها انجام شد و بافت پوشش ها مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه آزمایشات تعیین خواص خوردگی پوشش ها انجام شد برای این منظور نمودارهای پلاریزاسیون تافل در محلول 5/3 درصد کلرید سدیم بدست آمد. ملاحظه شد که دما دانسیته جریان آبکاری ، ‏‎ph‎‏ محلول ، ایجاد تلاطم در محلول و غلظت سولفات کبالت در محلول رابطه مستقیمی با درصد کبالت در پوشش ایجاد شده دارد. توسط آزمون تفرق اشعه ایکس مشخص شد که در پوشش روی خالص صفحه ‏‎(0002)‎‏ و در پوشش های روی کبالت اکثرا صفحه ‏‎(1011)‎‏ موازی سطح خواهد بود و توسط آزمون خوردگی مشخص شد که پوشش روی کبالت مقاومت خوردگی بهتری نسبت به پوشش روی خالص دارد.

یکی از مشکلات اساسی سیستم های برج خنک کننده خوردگی تجهیزات آن بوده که به کمک استفاده از بازدارنده ها این مشکل برطرف می گردد . این تحقیق به منظور بررسی تاثیر دو بازدارنده تجاری ‏‎watertec 1360 , betz dearborne 5494‎‏ و جایگزینی آن با یک بازدارنده ژنریک مناسب برای آب خنک کن یک واحد صنعتی انجام گردید. آزمایشات خوردگی شامل آزمایشات تقلیل وزن، ‏‎dc‎‏ پلاریزاسیون ، ‏‎ac‎‏ امپدانس و تست لوپ می باشند که بر روی فولاد ساده کربنی و برنج آدمیرالتی صورت گرفت. محاسبه راندمان بازدارندگی برای فولاد و برنج محاسبه گردید. بازدارنده های تجاری در غلظت های ‏‎30 , 45 , 60 ppm‎‏ مورد استفاده قرار گرفتند. از آنجا که سازندگان مقدار ‏‎1/3‎‏ این مقادیر بازدارنده های خوردگی را برای تزریق مواد پخش کننده ( دیسپرسانت) توصیه می نمایند لذا در کلیه آزمایشات تواما به نسبتهای فوق از مواد بازدارنده پخش کننده رسوب استفاده شد. از آنجا که فسفوناتها به همراه بازدارنده روی ، بازدارنده های خوبی برای آبهای خنک کن می باشند لذا در این بررسیها ماده فسفونات به همراه روی استفاده گردید و از ماده ترپلیمر بعنوان ماده پخش کننده استفاده گردید. به بهترین غلظت از دو بازدارنده فوق از لحاظ راندمان بازدارندگی مولیبدات برای جلوگیری از خوردگی میکروبی و خوردگی زیر رسوبات و 2 - مرکاپتو بنزوتیازول به منظور جلوگیری از خوردگی آلیاژ های مس اضافه گردید. نتایج آزمایشات خوردگی با روشهای مختلف نشان می دهد که بهترین نتایج برای فولاد و برنج غلظتهای ‏‎60:20‎‏ از دو بازدارنده تجاری و ترکیب فسفونات / روی/ مولیبدات/ مرکاپتوبنزوتیازول/ ترپلیمر به نسبت ‏‎12:3:30:0/2:15‎‏ می باشد.

ساختار میکروسکوپی و خواص مکانیکی جوش های اصطکاکی ‏‎ti6al4v/(wc-co)‎‏بدون لایه میانی و با استفاده از لایه های میانی نیکل با ضخامت های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. ریز ساختار منطقه مجاور جوش در نمونه تیتانیمی در کلیه حالتها متشکل از فریت سوزنی و هم محور همراه با فاز بتا بوده و در کلیه نمونه ها نفوذ متقابل عناصر در یکدیگر رخ داده است. استحکام شکست جوش های اصطکاکی ‏‎ti6al4v/(wc-co) با افزایش درصد کبالت موجود در زمینه کاربید تنگستن - کبالت بطور برجسته ای افزایش می یابد استحکام شکست جوش های اصطکاکی ‏‎ti6al4v/wc-6 wt.% co‎‏ ضعیف بوده و وقتی از 20 ‏‎um*‎‏ لایه میانی نیکل قبل از جوشکاری استفاده شود بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد این نتیجه فقط در صورتی بدست می آید که لایه میانی قبل از جوشکاری بر سطح کاربید تنگستن - کبالت ایجاد شده باشد. در مورد اتصالات ‏‎ti6al4v/wc - 11 wt.%co‎‏ و ‏‎ti6al4v/wc-24 wt.%co‎‏ استفاده از 20 ‏‎um*‎‏ لایه میانی نیکل قبل از جوشکاری سبب بهبود خواص استحکام اتصالات نشده است زیرا لایه های نازک نیکل قبل از جوشکاری بر سطح نمونه های کاربید تنگستن - کبالت ‏‎wc-11 wt.%co‎‏ و ‏‎wc-24 wt.%co‎‏ می توان خواص مکانیکی جوش های اصطکاکی ‏‎ti6al4v‎‏ با این نوع کاربید تنگستن -کبالت را بهبود بخشید در طی آزمایش خمش جوش های ‏‎ti6al4v/wc -6wt.%co‎‏ ترک در قسمت محیطی فصل مشترک اتصال جوانه زده و به سمت زمینه کاربید تنگستن - کبالت رشد می کند در حالیکه در جوش های ‏‎ti6al4v/wc - 11 wt.%co‎‏ و ‏‎ti6al4v/wc-24 wt.%co‎‏ پس از جوانه زنی ترک در قسمت محیطی موضع اتصال ترک در فصل مشترک رشد می کند. در مورد همین نوع اتصالات در صورتی که از لایه میانی نیکل قبل از جوشکاری استفاده شود ، ترک در فصل مشترک اتصال جوانه زده و رشد می کند.