هدف از این پژوهش تولید کامپوزیت آلومیناید آهن– کاربید تیتانیوم به روش سنتز احتراقی با استفاده از پودرهای فروتیتانیوم، گرافیت وآلومینیوم بوده است. ضمن مشخصه یابی محصولات تولیدی و اثر عوامل اجرایی بر آن، مسیر انجام واکنش سنتز احتراقی به دو روش کوئنچ جبهه احتراق و آنالیز حرارتی انجام گرفت. مشخصه یابی پودر کامپوزیت توسط آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام شد. نتایج بررسی ها نشان داد که افزایش مقدار آلومینیوم سبب کاهش دمای احتراق نمونه ها می شود. همچنین تغییر مقدار آلومینیوم سبب تغییر فاز زمینه شده و آلومینایدهای مختلفی تشکیل می شود. بررسی مسیر انجام واکنش به روش کوئنچ جبهه احتراق نشان می دهد که ابتدا ذرات آلومینیوم در دمای ?c 660 کاملا ذوب شده و به همراه کربن، ذرات feti2 را احاطه می کنند. با افزایش دما، ذرات feti2 (با نقطه ذوب ?c 1085) کاملا ذوب شده و تشکیل محلول مذابی از تیتانیوم، آهن، کربن و آلومینیوم می دهد. به دلیل انحلال سریع تر کربن داخل تیتانیوم، کربن محتوی تیتانیوم افزایش یافته و تشکیل ticx با مقادیر غیراستوکیومتری کربن می دهد. بیشتر ذرات tic در دمایی کمتر از ?c1450 در مذاب آلیاژ آهن و آلومینیوم رسوب می کنند و فاز آلومیناید آهن اطراف ذرات درشت تشکیل می شود. بر اساس مشاهدات ریزساختار و نتایج به دست آمده، می توان واکنش سنتز احتراقی کامپوزیت مزبور را توسط مکانیزم انحلال- رسوب سه تایی توصیف نمود. بررسی مسیر انجام واکنش به روش آنالیز حرارتی نیز نشان می دهد که با ذوب شدن al در تماس با ترکیب fe3al تشکیل می شود که همراه با آزاد شدن گرماست. گرمای آزاد شده باعث ذوب شدن سطحی ti با فروتیتانیوم شده که با حل شدن کربن در آن فاز tic به وجود می آید

یکی از روش های بهبود خواص کامپوزیت ها، استفاده از ترکیبات بین فلزی به عنوان فاز زمینه می باشد. در میان ترکیبات بین فلزی، coti با داشتن خواص مناسب از جمله استحکام نهایی، مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون خوب، پایداری فازی قابل توجه و انعطاف پذیری در دمای بالا و خاصیت حافظه داری، به عنوان فاز زمینه کاربرد دارند. در این تحقیق از فرایند آلیاژسازی مکانیکی، به منظور تولید کامپوزیت نانوساختار coti-tic استفاده شد. فرایند تولید، شامل تولید ترکیب بین فلزی coti نانوساختار و تولید نانوکامپوزیت coti-tic به صورت درجا بود. آلیاژسازی مکانیکی با استفاده از پودر خالص co، ti و c به نسبت استوکیومتری و نسبت گلوله به پودر5:1 و 10:1 توسط دستگاه آسیاب گلوله ای سیاره ای پرانرژی با سرعت rpm300، در بازه های 2 تا 10 ساعت انجام گرفت. عملیات حرارتی در کوره خلاء، در دمای°c900 و در زمان های 30 و 60 دقیقه انجام شد. به منظور بررسی های ریزساختاری، پیگیری روند تولید آلیاژ در طی آلیاژسازی مکانیکی و شناسایی محصولات، از میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) و عبوری(tem) و پراش پرتو ایکس(xrd) استفاده شد. تغییرات اندازه دانه های کریستالی و کرنش شبکه در مخلوط های پودری تولیدی با کمک نرم افزار سیگماپلات و فرمول ویلیامسون- هال در مراحل مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که بهترین نسبت گلوله به پودر برای تولید ترکیب بین فلزی coti، نسبت 10:1 بود. این ترکیب پس از 12 ساعت آسیاب کاری و با اندازه دان?nm 14 و کرنش شبکه 5/0% بدست آمد.کامپوزیت نانوساختار coti-tic، پس از 40 ساعت آسیاب کاری(با نسبت گلووله به پودر 10:1) بدست آمد که اندازه دان? coti در این کامپوزیت، nm15 و کرنش شبکه آن 4/1% و اندازه دان?tic در این کامپوزیت، nm8 و کرنش شبکه آن 5/1% بدست آمد. در تمامی نمونه ها افزایش زمان آسیاب کاری با افزایش سختی، افزایش میزان کرنش شبکه و کاهش اندازه دان? مخلوط های پودری همراه بود. حضور tic در کامپوزیت نانوساختار coti-tic باعث شد تا سختی آن نسبت به ترکیب بین فلزی coti تقریباً 2 برابر شود. نتایج همچنین نشان داد که افزایش نسبت وزنی گلوله به پودر از 5:1 به 10:1 منجر به کاهش زمان تولید ترکیب coti از 20 ساعت به 8 ساعت وکاهش اندازه دانه از 31 به 14 نانومتر می شود. انجام عملیات حرارتی مخلوط پودری موجب تشکیل فازهای coti، tic و تشکیل ترکیب بین فلزی co2ti شد. همچنین عملیات حرارتی موجب افزایش انداز? دانه در پودر نانوساختار coti از 14 به 80 نانومتر و کاهش میزان سختی آن ازhv470 به hv390 شد و سختی نانوکامپوزیت coti-tic را از hv900 بهhv760 کاهش داد.

هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر ریزساختار و مورفولوژی فازی بر مکانیزم و رفتار خوردگی مقاطع جوش آلیاژ ti-6al-4v ایجاد شده با جوشکاری قوسی تنگستن گاز و اصطکاکی اغتشاشی است. برای این منظور، رفتار خوردگی آلیاژ ti-6al-4v پس از جوشکاری قوسی تنگستن گاز و اصطکاکی اغتشاشی در محلول اسید کلریدریک 5 درصد در شرایط غیر هوازی و دمای محیط مطالعه شد. در این راستا، و با توجه به در دسترس نبودن اطلاعات کافی درباره تاثیر ریزساختار و مورفولوژی فازی بر رفتار خوردگی آلیاژ ti-6al-4v، در ابتدا به ارزیابی رفتار خوردگی ریزساختارهای متداول لایه ای کامل، هم محور کامل و بی مدال در دو محلول کلرید سدیم 9/0 درصد و اسید کلریدریک 5 درصد پرداخته شد. ریزساختارهای لایه ای کامل، بی مدال دارای 10 تا 20 درصد فاز آلفای هم محور، بی مدال دارای 40 تا 50 درصد فاز آلفای هم محور و هم محور کامل از طریق عملیات ترمومکانیکی و عملیات حرارتی بدست آمد. نتایج مطالعات پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که همه ریزساختارها دارای رفتار رویین خودبه-خودی در محلول 9/0 درصد کلرید سدیم و رفتار فعال - رویین در محلول اسید کلریدریک 5 درصد هستند. با وجود آن که آزمون-های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک تفاوت قابل ملاحظه ای از نرخ خوردگی را نشان نداد، آزمون های غوطه وری کاهش وزن نشان داد که ریزساختار لایه ای کامل بیشترین کاهش وزن را دارد. این موضوع با استفاده از ارزیابی سطح نمونه های مختلف، پس از 50 ساعت غوطه وری در محلول 5 مولار اسید کلریدریک در دمای 35 درجه سانتی گراد، به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی تایید شد. این امر به گسترش برهم کنش های گالوانیکی و توسعه مرزهای بین فازی آلفا/بتا نسبت داده شد. نتایج نشان داد کسر حجمی فازهای آلفا و بتا، چینش اجزای ریزساختاری و توزیع عناصر آلیاژی بین فازهای آلفا و بتا، مهم ترین جنبه های ریزساختاری اثرگذار بر رفتار خوردگی آلیاژ ti-6al-4v است. هم چنین مرزهای بین فازی آلفا/بتا و فاز بتا به عنوان مراکز ترجیحی خوردگی مشخص شد. با توجه به مشخص تر بودن تفاوت رفتار خوردگی ریزساختارهای مختلف در محلول اسید کلریدریک 5 درصد، ارزیابی رفتار خوردگی مناطق جوش در این محلول مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که با وجود رفتار مشابه فعال - رویین فلز جوش و فلز پایه، چگالی جریان خوردگی فلز جوش بیشتر از فلز پایه است. این موضوع بوسیله آزمون-های غوطه وری در محلول اسید کلریدریک 5 مولار تایید شد. حضور ریزساختار سوزنی، تخلخل و دانه های درشت بتا در فلز جوش نمونه جوشکاری قوسی تنگستن گاز باعث افزایش نرخ خوردگی آن نسبت به فلز پایه شد. در مقابل، حضور ساختار آلفای ثانویه در بتای استحاله یافته در منطقه متاثر از حرارت باعث بهبود رفتار خوردگی این ناحیه شد. در ادامه، ریزساختارهای بدست آمده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در دو شرایط پایین تر و بالاتر از دمای دگرگونی بتا بررسی شد. همه ریزساختارها رفتار فعال - رویین در محلول اسید کلریدریک 5 درصد ارایه کردند؛ اما نمونه عملیات شده در پایین تر از دمای دگرگونی بتا بیشترین نرخ خوردگی را نشان داد. این موضوع با استفاده از بررسی سطح نمونه های مختلف، پس از 50 ساعت غوطه وری در محلول 5 مولار اسید کلریدریک در دمای 35 درجه سانتی گراد، به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی تایید شد. در این شرایط، فاز آلفای غنی از وانادیوم بصورت ترجیحی مورد تهاجم خوردگی قرار گرفت. اندازه دانه، ریزساختار و توزیع عناصر آلیاژی مهم ترین جنبه های ریزساختاری موثر بر رفتار خوردگی مناطق جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی شده تعیین شد. در این پژوهش ضمن بررسی مکانیزم های مقاومت خوردگی ریزساختارهای مختلف، رفتار خوردگی منطقه متاثر از حرارت و منطقه گذرای بدست آمده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مطالعه شد.

در این تحقیق به بررسی تأثیر استفاده از پودر نانوساختار conicraly با و بدون تقویت کننده ysz با مقادیر 5، 10 و 15 درصد وزنی بر خصوصیات پوشش های حاصل از روش پاشش حرارتی سوخت و اکسیژن با سرعت زیاد پرداخته شده است. به منظور تهیه پودر نانوساختار کامپوزیتی از روش آسیاب کاری مکانیکی با نسبت گلوله به پودر 10:1 و زمان های مختلف آسیاب کاری 12، 24 و 36 ساعت استفاده شد. به منظور بهینه سازی پارامترهای پوشش دهی روش طراحی آزمایش تاگوچی، به کار گرفته شد. پس از به دست آمدن پارامترهای بهینه، پودر نانوساختار conicraly، پودرهای نانوساختار کامپوزیتی conicraly/ysz که با مقادیر 5%، 10% و ysz15% تقویت شده بودند و پودر تجاری، بر روی زیرلایه اینکونل 617 به روش پاشش حرارتی سوخت و اکسیژن با سرعت زیاد پوشش داده شدند. به منظور ارزیابی ریزساختار، مورفولوژی پودر و پایداری حرارتی پودرها و پوشش های مورد نظر از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز طیف سنج انرژی استفاده شد. فازشناسی پودرها و پوشش-های حاصله توسط آزمایش پراش پرتو ایکس، سختی پودرها و پوشش ها توسط روش ریزسختی سنجی ویکرز، چقرمگی شکست و چسبندگی پوشش ها نیز به روش سختی سنجی ویکرز انجام شد. ارزیابی مقاومت به اکسیداسیون پوشش توسط آزمایش اکسیداسیون سیکلی به مدت 100 ساعت در دمای 1000 درجه سانتیگراد و ارزیابی مقاومت سایشی در دمای محیط و دمای 700 درجه سانتیگراد با استفاده از روش پین روی دیسک تحت بار 5 نیوتن و مسافت 1000 متر انجام شد. یافته های پژوهش نشان داد که پودرهایی که به مدت 24 ساعت تحت آسیاب کاری مکانیکی قرار گرفته بودند، از نظر ریزساختار، مورفولوژی پودر، خواص مکانیکی و پایداری حرارتی، پودرهای با خواص بهینه هستند. در حالی که پوشش های نانوساختار و کامپوزیتی به دلیل عدم مورفولوژی مناسب پودرهای حاصل از آسیاب کاری، بر خلاف پودر تجاری دارای تخلخل زیادی هستند، اما از نظر خواص مکانیکی به دلیل وجود فاز تقویت کننده، بهبود چشمگیری در پوشش های کامپوزیتی مشاهده شد. بررسی های ریزساختاری پوشش ها نشان داد که وجود ذرات ysz که در اثر فرایند آسیاب کاری به انداز? کافی خرد و در زمینه توزیع شده اند، مانع از رشد دانه ها در حین پوشش دهی شده اند که این امر در پوشش حاوی ysz10% به خوبی مشهود است. نتایج حاصل از آزمون اکسیداسیون نشان داد که پوشش های حاصل از پودرهای آسیاب کاری شده، خواص اکسیداسیون ضعیف تری نسبت به پوشش حاصل از پودر تجاری دارند. ارزیابی های انجام شده نشان داد که این پوشش ها به دلیل عدم مورفولوژی مناسب ذرات پودر، دارای تخلخل زیادی هستند که این امر باعث تضعیف مقاومت به اکسیداسیون آنها شده است. ارزیابی رفتار سایشی پوشش ها نشان داد که پوشش حاوی ysz5% با نرخ سایش (mm3/nm)5-10×1/1 مقاومت به سایش بهتری نسبت به دیگر پوشش ها مخصوصاً پوشش حاصل از پودر تجاری با نرخ سایش (mm3/nm) 5-10×9/5 داشته است. ارزیابی رفتار سایشی دمای بالا نیز نشان داد که پوشش حاوی ysz5% با رسیدن به ضریب اصطکاکی در حدود 15/0 کمترین ضریب اصطکاک را در بین پوشش ها داشته است. همچنین این پوشش با نرخ سایش (mm3/nm) 6-10×54/3 کمترین نرخ سایش دمای بالا را در میان پوشش های مورد بررسی از خود نشان داده است، این در حالی است که پوشش حاصل از پودر تجاری با نرخ سایش (mm3/nm) 6-10×8/28 بیشترین نرخ سایش دمای بالا را دارا بوده است.

در این تحقیق به بررسی ریزساختار و رفتار اکسیداسیونی و سایشی روکش جوشی درجای پودر نانو ساختارc -mo-si بر سطح نیکل پرداخته شده است. پیش از اعمال فرایند روکش کاری، عملیات آسیاب کاری به منظور فعال سازی مخلوط پودری-c mo-si و همچنین ارزیابی تشکیل ترکیبات سیلیکاتی نظیر mosi2 و sic انجام گرفته و در ادامه با تهیه الکترودهای مصرفی از مخلوط پودری و اعمال فرایند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز، پوششی با ضخامت 1 میلیمتر بر سطح نیکل ایجاد شد. مقطع عرضی نمونه ها به وسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرارگرفت. جهت شناسایی نوع فازهای تشکیل شده در سطح روکش و فصل مشترک از آزمون پراش پرتو ایکس استفاده گردید. بررسی میزان رقت در نمونه ها توسط آزمون طیف سنجی انرژی انجام شد. به کمک آزمون سختی و ریزسختی سنجی، پروفیل سختی نمونه ها تهیه شد. آزمون سایش رفت و برگشتی به منظور بررسی مقاومت به سایش نمونه های روکش کاری جوشی شده انجام گرفت. سپس سطوح سایش توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت و از آزمون پراش پرتو ایکس جهت شناسایی فازها پس از سایش استفاده شد. بررسی متالوگرافی بر روی نمونه ها نشان می دهد که با انجام عملیات آسیاب کاری به مدت 20 ساعت، مورفولوژی دندریت های تشکیل شده یکنواخت تر و توزیع دندریت ها مناسب تر است. فازشناسی نمونه ها مشخص می کند که با افزودن 5/1درصد وزنی گرافیت به مخلوط پودری، علاوه بر تشکیل فازهای mo2ni3si و nisiمقدار کمی mosi2 و فاز تقویت کننده sic بوجود می آید. نتایج آزمون سایش رفت و برگشتی نشان داد که با حضور 5/1درصد وزنی گرافیت در مخلوط پودری و ایجاد فاز تقویت کننده sic، مقاومت سایشی خوبی بوجود می آید. با حضور تقویت کننده sic در پوشش، سایش نمونه ها تا مقدار 90 درصد نسبت به نمونه ی بدون فاز sic کاهش می یابد. همچنین انجام آزمون سختی سنجی نشان داد که با اعمال روکش کاری جوشی مخلوط پودری، افزایش سختی لایه جوش تا hv0.2850 رخ می دهد. بررسی رفتار اکسیداسیونی پوشش در دمای 900 درجه سانتیگراد نشان داد که با تشکیل لایه پیوسته sio2 محافظت مطلوبی از پوشش اتفاق می افتد.

ترکیب بین فلزی mosi2 به دلیل نقطه ذوب بسیار بالا، چگالی نسبتاً پایین، هدایت الکتریکی و حرارتی خوب و مقاومت به اکسیداسیون عالی در دماهای بالاتر از ?c 1000 یکی از مهمترین ترکیبات بین فلزی سیلیسایدی است. با این حال، چقرمگی شکست mosi2 پایین می باشد و برای بهبود آن از ذرات تقویت کننده zro2 استفاده شده است. هدف از این پژوهش، بررسی امکان تشکیل ترکیب بین فلزی mosi2 و کامپوزیت mosi2-zro2 با استفاده از فرایندهای آلیاژسازی مکانیکی و سنتز احتراقی می باشد. ذرات zro2 به دو صورت غیردرجا و درجا (حاصل از واکنش احیای اکسید مولیبدن توسط زیرکونیم) در تولید کامپوزیت mosi2-zro2 مورد استفاده قرار گرفت. واکنش احیای اکسید مولیبدن توسط زیرکونیم توسط فرایند آلیاژسازی مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. آلیاژسازی مکانیکی سه مخلوط پودری mo-si، mo-si-zro2 و mo-si-zr-moo3 تحت شرایط یکسان انجام شد. این سه مخلوط پودری به صورت فشرده تحت فرایند سنتز احتراقی به صورت خودپیش رونده و انفجاری قرار گرفتند. تغییرات فازی و مطالعات ریزساختاری توسط آزمون های پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) به همراه طیف سنج توزیع انرژی پرتو ایکس (eds) انجام گرفت. پروفیل های دمایی و سرعت جبهه احتراق نمونه های سنتز احتراقی شده به صورت خودپیش رونده به ترتیب توسط ترموکوپل نوع s و فیلمبرداری از نمونه مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج آنالیز فازی مشخص گردید، احیای اکسید مولیبدن توسط زیرکونیم پس از 6 ساعت آلیاژسازی مکانیکی، با مکانیزم خود پیش رونده صورت می گیرد. تشکیل mosi2 در دو مخلوط پودری mo-si و mo-si-zro2 پس از حدود 20 ساعت آلیاژسازی مکانیکی آغاز و تا 60 ساعت نیز به طور کامل صورت نگرفته است. اما در مخلوط پودری mo-si-zr-moo3 زمان آغاز به حدود 10 ساعت تنزل یافته و با ادامه آن تا زمان حدود 60 ساعت کامپوزیت mosi2-zro2 به طور کامل تشکیل می شود. بررسی های فازشناسی نیز نشان داد که mosi2 تولیدی در هر سه نمونه به صورت فازهای ? و ? می باشند که غالب آن را فاز ? تشکیل می دهد. از طرفی بررسی های مربوط به مکانیزم تشکیل mosi2 در این فرایند نشان داد که مکانیزم غالب از نوع برخورد مکانیکی می باشد. اما مشاهدات فازی و ریزساختاری روی محصولات ناشی از فرایند سنتز احتراقی نشان داد که فاز غالب ?-mosi2 می باشد. همچنین فازهای غنی از مولیبدن و سیلیسیم نیز در نمونه ها وجود داشت که بیانگر غیرتعادلی و کامل نشدن واکنش می باشد. همچنین نتایج حاصل از آنالیز حرارتی dta روی مخلوط mo-si نشان داد که تشکیل mosi2 همواره طی دو مرحله ذوب سیلیسیم و سپس انجام واکنش سنتز احتراقی صورت می گیرد. از طرفی با توجه به نتایج حاصل از آزمون dta روی مخلوط پودری zr-moo3 مشخص گردید که احیای اکسید مولیبدن (moo3) توسط zr تا ?c 800 کامل می شود. لذا، افزودن این مخلوط به مخلوط mo-si (به صورت نمونه mo-si-zr-moo3) نه تنها می تواند در فرایند سنتز احتراقی، منجر به شکل گیری ذرات zro2 شود، بلکه گرمای ناشی از آن نیز، کاهش دمای شروع این فرایند را به همراه خواهد داشت. این در حالی است که با انجام فرایند سنتز احتراقی به صورت انفجاری روی دو نمونه mo-si و mo-si-zr-moo3، دمای شروع واکنش از ?c 1150 به ?c 700 تقلیل یافته است. از اینرو با توجه به این نتایج می توان چنین استنباط نمود که اضافه نمودن مخلوط zr-moo3 به مخلوط پودری mo-si می تواند مکانیزم و سرعت تشکیل mosi2 را طی فرایندهای سنتز احتراقی و آلیاژسازی مکانیکی تحت تأثیر قرار دهد.

در این پژوهش جوشکاری غیرمشابه آلیاژهای آلومینیم 2024 و 5052 به روش اصطکاکی اغتشاشی صورت پذیرفت، بدین منظور سرعت چرخش و پیشروی ابزار به عنوان متغیرهای فرایند انتخاب شدند، در حالی که بقیه پارامترها (نظیر هندسه ابزار، زاویه انحراف ابزار و غیره) ثابت در نظر گرفته شدند. جوش های اصطکاکی اغتشاشی غیرمشابه با در نظر گرفتن سرعت چرخش و پیشروی به ترتیب برابر با 800، 1000 و 1250 دور در دقیقه و 50، 100 و 160 میلی متر بر دقیقه ایجاد شدند. به منظور دستیابی به شرایط بهینه از لحاظ استحکام کششی و انعطاف پذیری، تاثیر این پارامترها بر خواص مکانیکی (استحکام کششی، انعطاف پذیری و پروفیل سختی) و سیکل دمایی جوش اصطکاکی اغتشاشی حاصل مورد بررسی قرار گرفت. به کمک میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مجهز به سیستم طیف سنج توزیع انرژی ریزساختار اتصال مورد بررسی دقیق قرار گرفت. به منظور مطالعه تغییرات بافت پس از فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی الگوی پراش پرتو ایکس فلزات پایه و منطقه اغتشاش مورد بررسی واقع شد. نتایج نشان داد که شرایط بهینه منجر به اتصال بدون عیب می گردد که ناشی از سیلان مناسب مواد و ریزساختاری با دانه بندی ریز و هم محور می باشد. اتصال ایجاد شده با سرعت چرخش و پیشروی به ترتیب برابر با 1250 دور در دقیقه و 160 میلی متر بر دقیقه بیشترین استحکام و انعطاف پذیری را در محدوده آزمایش از خود نشان داد، در حالی که سرعت چرخش و پیشروی به ترتیب برابر با 800 دور در دقیقه و 160 میلی متر بر دقیقه به دلیل سیلان نامناسب و تشکیل حفره در سمت پس ران کمترین استحکام و انعطاف پذیری را دارا بود. پروفیل سختی مقطع عرضی جوش در سمت آلیاژ آلومینیم 2024 نشان دهنده کاهش سختی در منطقه متاثر از حرارت نسبت به فلز پایه و منظقه اغتشاش بود، در حالی که در سمت آلیاژ آلومینیم 5052 افزایش اندک سختی منطقه اغتشاش نسبت به فلز پایه آلومینیم 5052 مشهود می باشد. در تمامی موارد منطقه اغتشاش شامل ریزساختار کاملا تبلور مجدد یافته، هم محور و بسیار ریز با اندازه دانه حدود 4 میکرون می باشد، در حالی که در منطقه متاثر از حرارت پیر شدن بیش از حد و درشت شدن ناچیز دانه ها مشاهده شد. نتایج آنالیز طیف سنج توزیع انرژی نشان دهنده رسوبات بسیار ریز غنی از مس با توزیع یکنواخت در منطقه اغتشاش می باشد. الگوی پراش پرتو ایکس تغییر بافت منطقه اغتشاش نسبت به فلز پایه را پس از فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نشان داد.

در این تحقیق ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه های فولاد زنگ نزن دوفازی gost 5632 جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور نمونه های مختلف به ضخامت mm 5/1 تحت متغیر های سرعت چرخشی 400، 600 و rpm 800 و سرعت های پیشروی 50، 100 و mm/min 150 جوشکاری شدند. ابزار مورد استفاده از نوع آلیاژ های کاربید تنگستنی و به قطر شانه mm 16 و پین مخروطی به ارتفاع mm 25/1 بوده است. پروفیل دمایی حاصل از ترموکوپل های نوع k، بیشینه دمای جوشکاری در ناحیه مرکزی جوش تحت بالاترین حرارت ورودی یعنی سرعت چرخشی rpm 800 و سرعت پیشروی mm/min 50 را در حدود 1000 درجه سانتی گراد نشان داد. بررسی های ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مجهز به آنالیز عنصری صورت گرفت. فاز شناسی به روش پراش پراش پرتو ایکس(xrd)، سختی سنجی تحت بار g 300 و خواص مکانیکی با روش آزمایش کشش انجام شد. در نهایت سطح مقطع شکست نمونه های کشش مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج xrd از نمونه های جوشکاری عدم تشکیل فاز های مضر سیگما، چی و غیره را به علت سرعت سرد شدن بالای نمونه ها به اثبات رساند. اندازه دانه ناحیه اغتشاش به دلیل تغییر شکل شدید ماده در تماس با ابزار در حال چرخش نسبت به سایر نواحی به شدت کاهش یافت. دلیل آن رخ دادن پدیده تبلور مجدد دینامیکی است که در حضور حرارت و تغییر شکل شدید به سرعت فعال شده و در نتیجه آن اندازه دانه ها کاهش یافته است. کمترین اندازه دانه برای نمونه جوشکاری شده با سرعت چرخشی rpm 600 و سرعت پیشروی mm/min 150 در حدود ?m 1 اندازه گیری شده است. با توجه به سیلان ماده در حین چرخش ابزار، سمت پیشرونده نمونه ها بیشترین میزان تغییر شکل را متحمل شد و به همین دلیل اندازه دانه در سمت پیشرونده نسبت به سمت پسرونده کاهش بیشتری یافت. با توجه به ریز شدن و پدیده تبلور مجدد دینامیکی، سختی ناحیه مرکزی جوش به شدت افزایش یافت به گونه ای که برای نمونه با سرعت چرخشی rpm 600 و سرعت پیشروی mm/min 150 به حدود 423 ویکرز نسبت به فلز پایه با 284 ویکرز رسید. بررسی نتایج آزمون کشش و نحوه شکست نمونه ها نشان داد که در نمونه های با سرعت چرخشی rpm 600 و سرعت پیشروی mm/min 100 میزان استحکام نهایی در حدود mpa 774 بوده اما محل شکست نمونه ها از ناحیه فلز پایه اتفاق افتاد. این در حالی بود که برای سایر پارامتر ها اغلب شکست از مرز جوش با فلز پایه رخ داد. بررسی شکست نگاری نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که به جز در یک مورد، در هیچ یک از نمونه ها شکست تورقی مشاهده نشد. براساس نتایج حاصل از مشاهدات ریزساختاری، پروفیل های دمایی، پراش اشعه ایکس و خواص مکانیکی، پارامتر بهینه جوشکاری فولاد دو فازی gost 5632 شامل سرعت چرخشی rpm 600 و سرعت پیشروی mm/min 100 معرفی شد.

فولادهای پراستحکام کم آلیاژ دارای استحکام و مقاومت به خوردگی بیشتری نسبت به فولادهای ساده کربنی هستند،اما در برابریون‎های خورنده ای چون کلرید موجود در آب دریا بسیار آسیب پذیر اند. از سوی دیگر، فولادهای زنگ نزن سوپردوفازی دارای خواص مطلوبی از نظر مکانیکی و مقاومت به خوردگی خصوصاً خوردگی حفره ای و تنشی در محیط های حاوی کلرید هستند. این فولادها به خاطر دارابودن ترکیبی از استحکام و مقاومت به خوردگی خوب، کاربردهای گوناگونی پیدا کرده اند. عمده کاربرد این فولادها ساخت تفکیک کننده های گریز از مرکز است که به طور مداوم در معرض تریبوخوردگی و خوردگی سایشی قرار دارند. بنابراین روکش کاری فولادهای پراستحکام کم آلیاژ توسط فولادهای زنگ نزن دوفازی، می تواند یک روش منطقی جهت ساخت تفکیک کننده های گریز از مرکز با هزینه کمتر باشد. در این پژوهش پس از بهینه سازی فرایند روکش کاری با جریان پالسی در روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز توسط روش رویه پاسخ، به بررسی تاثیر جریان پالسی بر خواص خوردگی و تریبوخوردگی روکش پرداخته شد. در این راه از پراش اشعه ایکس جهت بررسی فازهای تشکیل‎شده، میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت بررسی ریزساختاری، آزمون‎های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و سیکلی و آزمون امپدانس الکتروشیمیایی جهت بررسی رفتار خوردگی و آزمون تریبوخوردگی در سه حالت مدار باز، پلاریزاسیون آندی و پلاریزاسیون کاتدی جهت بررسی رفتار تریبوخوردگی روکش استفاده شد. بررسی های ریزساختاری انجام‎شده نشان داد که دو فاز فریت و آستنیت در نمونه روکش کاری با جریان ثابت وجود داشتند، اما در نمونه روکش شده با جریان پالسی مقادیر زیادی آستنیت ثانویه نیز علاوه بر این دو فاز تشکیل شده بود. حضور این آستنیت ثانویه به همراه مورفولوژی تیغه ای شکل فریت و آستنیت به وجود آمده در روکش کاری با جریان پالسی باعث افزایش قابل توجه نرخ خوردگی و دانسیته جریان رویین شدن در آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک شده بود.همچنین حلقه هیسترزیس بزرگ تر این نمونه در آزمون پلاریزاسیون سیکلی حاکی از حساسیت بیشتر این نمونه به حفره دار شدن بود.نتایج آزمون امپدانس الکتروشیمیایی حاکی از آن بود که فیلم رویین تشکیل شده بر سطح هر دو نمونه دارای نواقص زیادی است. مقاومت پلاریزاسیون به دست آمده از این آزمون نیز نشان دهنده مقاومت پلاریزاسیون کمتر نمونه روکش‎کاری شده با جریان پالسی بود.بررسی های تریبوخوردگی نشان داد که سایش تشدیدکننده خوردگی، مکانیزم غالب در تخریب هر دو روکش بوده است، لیکن میزان حجم کل از دست رفته در آزمون تریبوخوردگی تحت پلاریزاسیون آندی در نمونه روکش شده با جریان پالسی حدود 5 برابر بیشتر از نمونه روکش کاری شده با جریان ثابت بود که دلیل آن دانسیته جریان رویین شدن بالاتر در این نمونه تشخیص داده شد.

در این تحقیق، به بررسی تاثیر پارامترهای فرایند عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی بر رفتار خوردگی و رفتگی-خوردگی آلیاژ برنز آلومینیوم-نیکل دار پرداخته شد. نتایج نشان از آن داشت که ریزساختار خشن و ناهمگن ریختگی به واسطه عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشیبه ریزساختاری همگن و ریزدانه تبدیل شده است و همچنین مشاهده شد که در فواصل مختلف از سطح منطقه اغتشاش ساختارهای متفاوتی ایجاد می شود که تعداد و نوع آن ها بستگی به پارامتر فرایند عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی دارد. نتایج ریزسختی نشان می داد که اولا مقدار سختی سطح با انجام عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی افزایش می یابد و ثانیا این افزایش سختی تابعی از پارامتر فرایند عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی است. ازآزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی قبل و پس از عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی جهت بررسی رفتار خوردگی آلیاژ برنز آلومینیوم-نیکل دار در محلول %5/3 کلرید سدیم استفاده شد. نتایج نشان می داد که مقاومت به خوردگی با انجام عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی کاهش می یابد و همچنین سرعت خوردگی در نمونه هایی که تحت عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته اند نیز تابعی از پارامتر فرایند می باشد. از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک سیکلی جهت ارزیابی تاثیر عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی بر رفتار خوردگی شیاری آلیاژ بهره گرفته شد، نتایج نشان دهنده عدم حساسیت به خوردگی شیاری در نمونه هایی بود که تحت عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته بودند. جهت ارزیابی تاثیر عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی بر مقاومت به خوردگی فیلم رویین از آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بهره گرفته شد. نتایج نشان می داد که مقاومت به خوردگی فیلم رویین در نمونه-های عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی شده، بیشتر بوده و مقدار آن تابعی از پارامتر فرایند عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی می باشد و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی نیز موید پیوستگی و کیفیت مطلوب تر فیلم رویین در نمونه هایی داشت که تحت عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته بودند. عملیات حرارتی آنیل کردن موجب افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ ریختگی برنز آلومینیوم-نیکل دار می شود. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک حاکی از تاثیر مثبت عملیات حرارتی آنیل کردن بر رفتار خوردگی نمونه هایی که تحت عملیات سطحی اصطکاکی اغتتشاشی قرار گرفته بودند داشت. آزمون رفتگی-خوردگی در زوایای برخورد مختلف بر روی نمونه های ریختگی و عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی انجام شد، نتایج کاهش وزن این آزمون اولا نشان می داد که کلیه نمونه ها رفتار رفتگی-خوردگی انعطاف پذیری دارند و ثانیا نرخ رفتگی-خوردگی با انجام عملیات سطحی اصطکاکی اغتشاشی افزایش می یابد که مقدار آن تابعی از پارامتر فرایند می باشد. آزمون رفتگی خالص بر روی کلیه نمونه ها تکرار شد، نتایج کاهش وزن نشان دهنده اثر هم افزایی منفی در نتیجه انجام همزمان عوامل خوردگی و رفتگی داشت.

در این پژوهش به بررسی ریزساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی مقاطع جوش غیر مشابه فولاد زنگ نزن سوپر دو فازی uns s32750 به فولاد کم آلیاژ استحکام بالای api x65 پرداخته شد. برای جوشکاری از فرایند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز با قطبیت منفی و فلز پر کننده aws a2594n استفاده شد. با توجه به اهمیت حرارت ورودی در جوشکاری فولادهای زنگ نزن دوفازی، جوشکاری در چهار حرارت ورودی مختلف انجام و تأثیر حرارت ورودی بر تغییرات ریزساختاری، خواص مکانیکی و خوردگی منطقه جوش مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت. به منظور ارزیابی استحکام ضربه ای اتصالات، از آزمون ضربه چارپی در دمای 20- درجه سانتیگراد استفاده شد و سطوح شکست با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شده و از eds جهت بررسی ترکیب شیمیایی ذرات موجود در سطوح استفاده شد. برای ارزیابی مقاومت به خوردگی نیز از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و پلاریزاسیون سیکلی در محیط 5/3 درصد کلرید سدیم در دمای محیط استفاده شد. آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در دماهای مختلف نیز برای ارزیابی دمای بحرانی حفره دار شدن (cpt) دو فلز جوش با حرارت ورودی های 78/0 و 86/0 کیلوژول بر میلیمتر استفاده شد. آزمون خوردگی گالوانیکی zra برای ارزیابی خوردگی گالوانیکی بین زوج گالوانیکی فولاد کم آلیاژ استحکام بالا / فلز جوش با بهترین خواص استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش حرارت ورودی از 5/0 تا 86/0 کیلوژول بر میلیمتر موجب کاهش درصد فریت فلز جوش از 44 تا 34 درصد می شود. نتایج حاکی از آن بود که در تمامی فلزات جوش، در فولاد زنگ نزن سوپر دو فازی منطقه متأثر از حرارتی با عرض حدود 200 میکرومتر و با مقدار آستنیتی کمتر نسبت به فلز جوش و فلز پایه ایجاد می گردد. اما در منطقه متأثر از حرارت فولاد کم آلیاژ استحکام بالا در حرارت ورودی های پایین، فاز بینیت و فریت و در حرارت ورودی های بالا فاز پرلیت و فریت با پراکندگی غیر یکنواخت به وجود می آید. نتایج حاصل از آزمون ضربه چارپی نشان داد که نمونه های جوشکاری شده در دو حرارت ورودی پایین به ترتیب دارای انرژی ضربه پایین تر، شکست ترد و عدم پیوستگی بودند، در حالی که نمونه های جوشکاری شده در دو حرارت ورودی بالاتر دارای استحکام ضربه ای به مراتب بیشتر از فلزات پایه بودند. نتایج حاصل از eds نیز از حضور ذرات غنی از عناصر آلیاژی در نمونه با بیشترین حرارت ورودی حکایت داشت. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک نشان داد که رفتار خوردگی فلزات جوش شبیه فلز پایه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی و بسیار بهتر از فلز پایه کم آلیاژ استحکام بالا است. آزمون پلاریزاسیون سیکلی نیز نشان داد که فلز جوش با بیشترین حرارت ورودی دارای حساسیت به حفره دار شدن بیشتری نسبت به فلزات جوش دیگر می باشد. آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در دماهای مختلف نیز نشان داد که با افزایش دما پتانسیل حفره دار شدن کاهش می یابد و دمای بحرانی حفره دار شدن (cpt) فلزات جوش با حرارت ورودی های 78/0 و 86/0 کیلوژول بر میلیمتر به ترتیب 65 و 35 درجه سانتیگراد است. سرانجام مشخص شد که جوشکاری در حرارت ورودی 78/0 کیلو ژول بر میلیمتر منجر به بهترین خواص ضربه و خوردگی می شود. نتایج آزمون zra نیز نشان داد که در زوج گالوانیکی فولاد کم آلیاژ استحکام بالا / فلز جوش، فولاد کم آلیاژ استحکام بالا دچار خوردگی می شود و مکانیزم این خوردگی گالوانیکی نیز از نوع خوردگی حفره ای است.

در این پژوهش به بررسی ریزساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی مقاطع جوش غیر مشابه فولاد زنگ نزن سوپر دو فازی uns s32750 به فولاد کم آلیاژ استحکام بالای api x65 پرداخته شد. برای جوشکاری از فرایند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز با قطبیت منفی و فلز پر کننده aws a2594n استفاده شد. با توجه به اهمیت حرارت ورودی در جوشکاری فولادهای زنگ نزن دوفازی، جوشکاری در چهار حرارت ورودی مختلف انجام و تأثیر حرارت ورودی بر تغییرات ریزساختاری، خواص مکانیکی و خوردگی منطقه جوش مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت. به منظور ارزیابی استحکام ضربه ای اتصالات، از آزمون ضربه چارپی در دمای 20- درجه سانتیگراد استفاده شد و سطوح شکست با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شده و از eds جهت بررسی ترکیب شیمیایی ذرات موجود در سطوح استفاده شد. برای ارزیابی مقاومت به خوردگی نیز از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و پلاریزاسیون سیکلی در محیط 5/3 درصد کلرید سدیم در دمای محیط استفاده شد. آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در دماهای مختلف نیز برای ارزیابی دمای بحرانی حفره دار شدن (cpt) دو فلز جوش با حرارت ورودی های 78/0 و 86/0 کیلوژول بر میلیمتر استفاده شد. آزمون خوردگی گالوانیکی zra برای ارزیابی خوردگی گالوانیکی بین زوج گالوانیکی فولاد کم آلیاژ استحکام بالا / فلز جوش با بهترین خواص استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش حرارت ورودی از 5/0 تا 86/0 کیلوژول بر میلیمتر موجب کاهش درصد فریت فلز جوش از 44 تا 34 درصد می شود. نتایج حاکی از آن بود که در تمامی فلزات جوش، در فولاد زنگ نزن سوپر دو فازی منطقه متأثر از حرارتی با عرض حدود 200 میکرومتر و با مقدار آستنیتی کمتر نسبت به فلز جوش و فلز پایه ایجاد می گردد. اما در منطقه متأثر از حرارت فولاد کم آلیاژ استحکام بالا در حرارت ورودی های پایین، فاز بینیت و فریت و در حرارت ورودی های بالا فاز پرلیت و فریت با پراکندگی غیر یکنواخت به وجود می آید. نتایج حاصل از آزمون ضربه چارپی نشان داد که نمونه های جوشکاری شده در دو حرارت ورودی پایین به ترتیب دارای انرژی ضربه پایین تر، شکست ترد و عدم پیوستگی بودند، در حالی که نمونه های جوشکاری شده در دو حرارت ورودی بالاتر دارای استحکام ضربه ای به مراتب بیشتر از فلزات پایه بودند. نتایج حاصل از eds نیز از حضور ذرات غنی از عناصر آلیاژی در نمونه با بیشترین حرارت ورودی حکایت داشت. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک نشان داد که رفتار خوردگی فلزات جوش شبیه فلز پایه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی و بسیار بهتر از فلز پایه کم آلیاژ استحکام بالا است. آزمون پلاریزاسیون سیکلی نیز نشان داد که فلز جوش با بیشترین حرارت ورودی دارای حساسیت به حفره دار شدن بیشتری نسبت به فلزات جوش دیگر می باشد. آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در دماهای مختلف نیز نشان داد که با افزایش دما پتانسیل حفره دار شدن کاهش می یابد و دمای بحرانی حفره دار شدن (cpt) فلزات جوش با حرارت ورودی های 78/0 و 86/0 کیلوژول بر میلیمتر به ترتیب 65 و 35 درجه سانتیگراد است. سرانجام مشخص شد که جوشکاری در حرارت ورودی 78/0 کیلو ژول بر میلیمتر منجر به بهترین خواص ضربه و خوردگی می شود. نتایج آزمون zra نیز نشان داد که در زوج گالوانیکی فولاد کم آلیاژ استحکام بالا / فلز جوش، فولاد کم آلیاژ استحکام بالا دچار خوردگی می شود و مکانیزم این خوردگی گالوانیکی نیز از نوع خوردگی حفره ای است.

در این پژوهش کامپوزیت al-4vol.% b4c به روش نورد تجمعی و پس از 10 سیکل نورد متوالی تولید شد. سپس جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نمونه های کامپوزیتی با سرعت های چرخش ابزار 560، 710 و 900rpm و سرعت های جوشکاری 100، 200 و 300mm/min انجام شد. به منظور بررسی تاثیر هندسه پین ابزار جوشکاری بر ریزساختار و خواص مکانیکی، نمونه های کامپوزیتی با سرعت چرخش و پیشروی ثابت به ترتیب 900rpm و 300mm/min و با استفاده از چهار هندسه پین مختلف شامل، استوانه ای، مربعی، مثلثی و شش ضلعی تحت جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری کامپوزیت اولیه نشان داد که انجام 10 سیکل فرآیند نورد تجمعی، سبب خرد شدن و توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده در زمینه ی آلومینیمی شده است. بررسی خواص مکانیکی نیز نشان داد که استحکام کششی و سختی کامپوزیت تولید شده به ترتیب 9/2 و 4/2 برابر مقادیر مربوط به آلومینیم آنیل شده اولیه است، در حالی که درصد ازدیاد طول از 41 % به 5/8 % کاهش یافت. سطح شکست نمونه های کامپوزیتی، حضور حفره ها و دیمپل های هم محور را نشان داد که بیانگر مکانیزم شکست نرم در این مواد می باشد. انجام جوشکاری با سرعت های چرخش مختلف و سرعت جوشکاری 100mm/min به دلیل سرعت پیشروی کم ابزار و وارد شدن فشار زیاد از طرف ابزار جوشکاری به ساختار لایه لایه کامپوزیت اولیه، موفقیت آمیز نبود و اتصال برقرار نشد. جوشکاری با سرعت چرخش 560rpm و سرعت های پیشروی 200 و 300mm/min نیز به علت حرارت جوشکاری کم وارد شده به قطعه و عدم سیلان و امتزاج مناسب ماده ی حول پین، باعث ایجاد حفره هایی در ریزساختار جوش های مربوطه شد که کاهش شدید خواص مکانیکی را به دنبال داشت. انجام جوشکاری با سرعت های چرخش بالاتر به علت اعمال حرارت ورودی بیشتر به نمونه باعث ایجاد اتصالات سالم و بدون عیبی شد. بررسی های ریزساختاری و خواص مکانیکی نمونه های جوشکاری شده با سایر متغیرهای جوشکاری نشان داد که تاثیر حرارت ورودی و اندازه دانه نهایی ساختار جوش بر خواص اتصالات حاصل، بیشتر از نقش اندازه ذرات تقویت کننده و توزیع آن ها در زمینه است. نتایج نشان داد که با انجام جوشکاری در حالت 200mm/min - 900rpm به علت حرارت ورودی بیشتر و رشد سریع تر دانه های تبلورمجدد یافته در منطقه ی جوش، کم ترین میزان استحکام کششی و سختی و بیشترین درصد ازدیاد طول حاصل شد. شرایط بهینه نیز از لحاظ بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی برای اتصال ایجاد شده با پارامتر 300mm/min - 710rpm به دست آمد که به علت حرارت ورودی کمتر، بیشترین میزان استحکام کششی و سختی و کم ترین درصد ازدیاد طول را نشان داد. سطح شکست نمونه های جوشکاری شده با سرعت چرخش بیشتر و یا سرعت پیشروی کمتر، حفره ها و دیمپل های بزرگ تری را در مقایسه با سایر نمونه های نشان داد. نتایج ریزساختاری و خواص مکانیکی مربوط به اتصالات جوشکاری شده با هندسه پین های مختلف نشان داد که پین مربعی به علت فاکتور اغتشاشی ضربانی بالاتر، خرد شدن بیشتر و توزیع یکنواخت تر ذرات تقویت کننده در زمینه را ایجاد کرده است که در نتیجه بیشترین میزان استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و سختی برای اتصال حاصل از آن ایجاد شده است. به علت سیلان و امتزاج نا مناسب ماده ی اطراف پین شش ضلعی، عیوب حفره ای شکل در ریزساختار جوش ایجاد شده به وسیله ی این پین مشاهده شد که باعث افت خواص مکانیکی شد به نحوی که اتصال جوشکاری حاصل، کم ترین میزان استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و سختی را از خود نشان داد. کلمات کلیدی: نورد تجمعی، کامپوزیت، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، حرارت ورودی، ریزساختار، خواص مکانیکی، هندسه پین ابزار.

در تحقیق حاضر ابتدا نانوکامپوزیت al-3%vol.tic با استفاده از روش نورد تجمعی پس از 10 سیکل نورد تولید شد . سپس ماده ی تولید شده با در نظرگرفتن سه سرعت چرخش ابزار 320، 600 و rpm 900 و سه سرعت پیشروی 100، 200 و mm/min 300 تحت جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفت تا متغیر بهینه تعیین شود . در ادامه با استفاده از متغیر بهینه نانوکامپوزیت تولید شده به روش غوطه وری در زیر آب جوشکاری شد . به منظور بررسی های ریزساختاری از نمونه های مختلف از میکروسکوپ های الکترونی عبوری و روبشی و برای بررسی های خواص مکانیکی از آزمون کشش و سختی سنجی استفاده شده است . توزیع اندازه ذرات کاربید تیتانیم در زمینه با استفاده از نرم افزار انجام شد . سطح شکست نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت . بررسی های ریزساختاری از نانوکامپوزیت اولیه عدم تخلخل و ناپیوستگی در زمینه و فصل مشترک ها را نشان داد . هم چنین بررسی های ریزساختاری از منطقه ی جوش نشان داد که پارامترهای مربوط به سرعت چرخش ابزار rpm 320 به دلیل حرارت ناکافی و عدم سیلان مناسب زمینه دارای حفره و ناپیوستگی های فراوانی بودند و اتصالات آن ها غیر قابل قبول بود . پارامترهای مربوط به سرعت های چرخش ابزار 600 و rpm900 دارای ریزساختار سالم و بدون نقصی بودند . بررسی ها نشان داد که پارامترهای مربوط به سرعت چرخش ابزار rpm 600 علیرغم این که دارای اندازه ذرات تقویت کننده ی نسبتا درشت تری بودند اما به دلیل اینکه حرارت ورودی کمتری نسبت به متغیرهای مربوط به سرعت چرخش ابزار rpm 900 به قطعه وارد کرده اند از خواص مکانیکی بالاتری برخوردار بودند . در بین متغیرهای مختلف ، متغیرmm/min 300- rpm 600 به دلیل کمترین میزان حرارت ورودی به ماده از بیشترین استحکام کششی و سختی و کمترین درصد ازدیاد طول برخوردار بود . جوشکاری ماده ی مورد نظر در زیر آب به دلیل افزایش در نرخ سرد شدن و پیک دمایی کمتر نسبت به نمونه ی جوشکاری شده در شرایط معمولی منجر به افزایش قابل ملاحظه ی استحکام کششی و سختی شد اما درصد ازدیاد طول کاهش از خود نشان داد . هم چنین جوشکاری در زیرآب منجر به بالا رفتن بازده جوشکاری شد . شکست نگاری نانوکامپوزیت اولیه قبل از جوشکاری و نمونه های جوشکاری شده وجود حفره ها با اندازه و عمق های مختلف را نشان داد که بیانگر شکست نرم بود .

فولاد های ساده کربنی پرکاربردترین فلز در صنایع مختلف هستند، با این وجود این آلیاژها دارای ضعف خواص تریبولوژیکی و سختی پایین می باشند. جهت بهبود این خواص از پوشش های مقاوم مانند ترکیبات بین فلزی nial استفاده می شود که با روش های متنوعی بر روی سطح قطعه اعمال می شوند. در این تحقیق از روش آسیاکاری مکانیکی برای ایجاد پوشش نانوساختار nial در دما-ی محیط برسطح فولاد ساده کربنی استفاده شد و پارامتر های موثر بر فرایند آسیاکاری و تشکیل پوشش مورد بررسی قرار گرفت. در همین راستا گلوله های به قطر 2 ،4 ،7 و10 میلی متر و نسبت وزنی گلوله به پودر 5:1 ،10:1 و20:1 استفاده شد. آسیاکاری در زمان های مختلف بین30 تا 600 دقیقه انجام گردید. همچنین نمونه های بدست آمده در دماهای مختلف c°400 ، c°500 و c°600 عملیات حرارتی شدند و تاثیر دما بر خواص پوشش از قبیل سختی، مقاومت به سایش، تغییرات فازی، اندازه دانه و چسبندگی بررسی شد. در ادامه جهت بهینه سازی خواص پوشش از نانو ذرات tic به عنوان تقویت کننده در درصد های وزنی مختلف 1، 2 ، 3 ، 4 و5 استفاده شد و مناسب ترین درصد تقویت کننده از نظر تغییرات خواص پوشش تعیین گردید. به منظور مشخصه یابی و بررسی مورفولوژی پوشش تولید شده، نمونه ها تحت آزمایش های پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، زبری سنجی، آزمون سایش، میکرو خراش و میکرو سختی سنجی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده نشان داد بهترین پوشش از نظر خواص ساختاری و یکنواختی سطحی با گلوله های به قطر mm4 ، نسبت وزنی گلوله به پودر 10:1 و زمان آسیاکاری 480 دقیقه ایجاد می شود. افزایش زمان آسیاکاری موجب افزایش ضخامت پوشش تا 470 میکرون و افزایش سختی پوشش تا 970 ویکرز و کاهش اندازه دانه پوشش تا 23 نانومتر گردید. نتایج عملیات حرارتی نشان داد،آنیل در دمای c°600 به مدت 90 دقیقه موجب تشکیل ترکیب بین فلزی nial به طور کامل و افزایش مقاومت سایشی و چسبندگی پوشش می گردد. بررسی تاثیر میزان نانو ذرات تقویت کننده tic نشان داد، اضافه کردن 2% تقویت کننده موجب افزایش یکنواختی و بهبود ساختار پوشش می شود. همچنین حضور نانو ذرات تقویت کننده موجب افزایش سختی، مقاومت سایشی و چسبندگی پوشش گردید.

در چند دهه اخیر تحقیقات در زمینه نانوکامپوزیت ها به علت خواص منحصر به فردشان چون استحکام، سختی و دمای کاری بالاتر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش نانوکامپوزیت ریختگی a356-sio2با استفاده از فرایندهای ریخته گری گردابی در حالت کاملا مذاب و نیمه جامد و با افزودن ذرات تقویت کننده به دو صورت sio2 خام و ورقه های کامپوزیتیal1100-sio2 حاصل از فرایند آنیل و نورد اتصالی پیوسته، تولید شد. در ادامه تاثیر افزودن sio2 و فرایند ریخته گری بر خصوصیات ساختاری و مکانیکی نانوکامپوزیت تولیدی بررسی گردید. نتایج حاصل از فرایند آنیل و نورد اتصالی پیوسته نشان داد که تعداد آگلومره های ذرات sio2 با افزایش سیکل های فرایند نورد کاهش و پیوند مکانیکی و ترشوندگی بین اکثر ذرات و زمینه بهبود می یابد. انتظار می رود با ورود این ورقه ها به مذاب ترشوندگی ذرات تقویت کننده ای که وارد مذاب شده اند با آلیاژ زمینه بهبود یابد. نتایج حاصل از مرحله ریخته گری و تولید کامپوزیت نهایی نشان داد که اضافه کردن sio2 به صورت ورقه های کامپوزیتی al1100-sio2 به آلیاژ زمینه باعث کاهش طول دندریت ها به عنوان معیار اندازه دانه های ساختار زمینه می گردد به طوری که در کامپوزیت های تولید شده به روش گردابی در حالت کاملا مذاب، طول متوسط دندریت ها از 314 میکرومتر به 237 میکرومتر کاهش یافت. از طرفی مقدار متوسط فاصله بین بازوهای ثانویه دندریتی در نمونه های تولید شده به روش گردابی از 17 میکرومتر به 28 میکرومتر افزایش داشت که این افزایش را می توان ناشی از هدایت حرارتی بسیار کم ذرات تقویت کننده sio2در ابعاد نانومتری دانست. در نمونه های تولید شده به روش نیمه جامد حضور ذرات تقویت کننده sio2 سبب می شود که مقدار متوسط قطر دایره معادل دانه های ?al اولیه در نمونه با 1/0 کسر جامد اولیه از 150 میکرومتر به 101 میکرومتر و در نمونه با 2/0 کسر جامد اولیه از 180 میکرومتر به 114 میکرومتر کاهش یابد. همچنین مقدار متوسط قطر دایره معادل ذرات جامد ثانویه در نمونه های کامپوزیتی نسبت به نمونه های غیرکامپوزیتی کاهش نشان داد به طوری که در نمونه های غیرکامپوزیتی با 1/0 و 2/0 کسر جامد اولیه مقدار متوسط قطر دایره معادل به ترتیب 49 و 28 میکرومتر و برای نمونه های کامپوزیتی با 1/0 و 2/0 کسر جامد اولیه این مقدار به ترتیب 37 و 30 میکرومتر به دست آمد. مقادیر سختی در تمامی نمونه های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ تقویت نشده افزایش داشت. بیشترین مقدار این افزایش در کامپوزیت های تولیدی به روش نیمه جامد و 2/0 کسر جامد اولیه، دیده شد. استحکام نهایی برشی و استحکام تسلیم برشی نانوکامپوزیت های تولیدی با تزریق ورقه های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ زمینه افزایش چشم گیری داشتند. نانوکامپوزیت های تولیدی به روش نیمه جامد و 2/0 کسر جامد اولیه حدود 45 درصد استحکام نهایی برشی و 55 درصد استحکام تسلیم برشی خود را در دمای 300 درجه سانتی گراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقادیر برای آلیاژ a356 تقویت نشده به ترتیب حدود 34 درصد و 48 درصد بود.

نتایج این تحقیق نشان داد استفاده از معیار کرنش ماکزیمم هم برای پیش بینی ایجاد ترک گرم و هم برای بررسی رشد آن معیار مناسبی است. برای رفتار ساختاری فلز اصلی مدل ترموویسکوپلاستیک با کارسختی سینماتیکی و برای فلز جوش مدل الاستوپلاستیک کامل مدلهای مناسبی هستند. صرف?نظر کردن از اثر ویسکوزیته در رفتار ماده سبب می شود طول ترک بیشتر از مقدار واقعی آن بدست آید. استفاده از مدل کارسختی ایزوتروپیک نیز سبب شد طول ترک بیشتر از مقدار واقعی آن بدست آید. پارامترهایی که برروی شکل حوضچه جوش تأثیر گذار هستند بیشترین تأثیر را برروی ترک گرم داشتند. اندک افزایشی در گرمای ورودی مانند کاهش سرعت جوشکاری سبب افزایش قابل توجه طول ترک گرم گردید. یکی از مهمترین پارامترها در بررسی ترک گرم درنظر گرفتن اثر آزادسازی کرنشها توسط حوضچه جوش است. این اثر سبب می شود فلز جوش در پشت حوضچه از وضعیت بدون تنش-کرنش شروع به سرد شدن نماید و درحین انجماد در آن تنش-کرنش های کششی که عامل ترک هستند توسعه یابند. پارامتر تأثیرگذار دیگر اثر آنیل حوضچه بود. آنیل را می توان به صورت تابع خطی از دما درنظر گرفت که از نصف دمای ذوب شروع و تا دمای ذوب تکمیل می گردد.

در این پژوهش با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی به تولید کامپوزیت سطحی هیبریدی با ذرات تقویت کننده sic و mos2 بر زیر لایه آلومینیوم 7075 پرداخته شد. برای این منظور ابتدا با استفاده از طراحی آزمایش و بهینه سازی به روش تاگوچی به تعیین پارامتر بهینه برای تولید کامپوزیت سطحی al7075/sicp پرداخته شد. پارامتر بهینه برای تولید کامپوزیت سطحی در شرایط سرعت چرخشی rpm 1600، سرعت پیشروی mm/min 25 و زاویه انحراف ? 3 تعیین شد. بر اساس شرایط بهینه تعیین شده تاثیر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر ریزساختار، سختی و رفتار تریبولوژیکی آلیاژ آلومینیوم 7075 در حالت بدون استفاده از ذرات تقویت کننده مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی روی آلیاژ پایه سبب کاهش قابل ملاحظه در اندازه دانه منطقه اغتشاشی می شود و اندازه دانه از حدود ?m 200 مربوط به فلز پایه به حدود ?m 4 در منطقه اغتشاشی کاهش می یابد. همچنین ارزیابی رفتار سایشی بهبود خواص تریبولوژیکی در نمونه فرایند شده را نسبت به فلز پایه نشان داد. در ادامه تاثیر تعداد پاس روی توزیع ذرات تقویت کننده، سختی و رفتار سایشی کامپوزیت سطحی al7075/sicp مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با انجام دو پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی به همراه تغییر در جهت چرخش ابزار توزیع یکنواختی از ذرات تقویت کننده در زمینه حاصل می شود. همچنین با افزایش تعداد پاس میزان سختی افزایش یافت و بهترین مقاومت سایشی در مورد کامپوزیت تولید شده پس از دو پاس فرایند به همراه تغییر در جهت چرخش ابزار حاصل شد. حضور ذرات sic با سختی بسیار بالا در زمینه محدودیت هایی ایجاد می کند که از جمله آن ها می توان به افزایش نرخ سایش سطح مقابل و همچنین تمایل این ذرات به جدا شدن از زمینه اشاره کرد که به عنوان یک جسم ساینده بین پین و سطح قطعه عمل می کنند. لذا لزوم استفاده از ذرات روان کار جامد به منظور رفع این نقیصه و بهبود رفتار تریبولوژیکی حایز اهمیت است. بر این اساس با استفاده از شرایط بهینه و دو پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی به تولید کامپوزیت سطحی هیبریدی با درصد حجمی یکسان از ذرات تقویت کننده sic و mos2 پرداخته شد. ارزیابی سختی کامپوزیت سطحی هیبریدی بهبود سختی در منطقه اغتشاشی را نسبت به فلز پایه نشان داد و در مقایسه با کامپوزیت سطحی al7075/sicp مقدار سختی کمی کاهش یافت. ارزیابی سطح سایش کامپوزیت هیبریدی al7075/sicp/mos2 نشان داد که به دلیل حضور ذرات تقویت کننده mos2 به عنوان روان کار جامد و تشکیل لایه مکانیکی مختلط پایدار روی سطح مقاومت سایشی به طور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد.

فرایند اصطکاکی اغتشاشی یک روش بسیار مفید و کارآمد در اصلاح ریزساختار و بهبود خواص مکانیکی اتصالات است. در این پژوهش اثر پارامترهای فرایند اصطکاکی اغتشاشی، سرعت چرخش ابزار و سرعت پیشروی ابزار، به عنوان متغیر بر روی خواص مکانیکی و ریزساختار اتصالات ایجاد شده با استفاده از فرایند جوشکاری قوسی تنگستن گاز در آلیاژ آلومینیوم t6-7075 پرداخته شده است. خواص کششی، ریزسختی و ریزساختار اتصالات نمونه ی تحت فرایند جوشکاری قوسی تنگستن گاز قرار گرفته و نمونه های تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج پژوهش نشان داد فرایند اصطکاکی اغتشاشی باعث اصلاح ریزساختار ناحیه جوش ایجاد شده به روش جوشکاری قوسی گاز-تنگستن می شود و خواص مکانیکی مطلوبی را ایجاد می کند. مقدار سختی در ناحیه جوش نمونه متصل شده با جوشکاری قوسی تنگستن گاز ثابت نبوده اما در نمونه های تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته مقدار سختی در تمام عرض ناحیه اغتشاشی تقریباً یکنواخت بود و در بین پارامترهای انتخاب شده برای انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی، نمونه ایجاد شده با سرعت گردش ابزار rpm 1600 و سرعت پیشروی 80 میلی متر بر دقیقه بهترین خواص مکانیکی را نشان داد و منجر به افزایش استحکام کشش نهایی از مقدارmpa 280، که مربوط به نمونه ی متصل شده با فرایند جوشکاری قوسی تنگستن گاز بود، به مقدار mpa 320 شد که این نمونه بهترین خواص کششی را نشان داد، همچنین درصد تغیر طول در نمونه تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفته نسبت به نمونه تحت جوشکاری قوسی تنگستن گاز قرار گرفته نزدیک به % 300 افزایش یافته است. در این نمونه شکست از محل اتصال فلز پرکننده با فلز پایه بود که ناشی از عدم توانایی فلز پرکننده برای تحمل بیشتر نیرو می باشد.

دی سیلیسید مولیبدن دارای خواص ویژه ای نظیر مقاومت به اکسیداسیون در دمای بالا هدایت الکتریکی در حد المان های حرارتی و هدایت حرارتی بالا چگالی نسبتا پایین و نقطه ذوب بالا می باشد. البته مقاومت به اکسیداسیون این ماده در محدوده 600-400 درجه سانتی گراد کم بوده ممکن است کل ماده به یکباره اکسید شود. دمای تبدیل تردی به نرم این ماده در محدوده 900 تا 1000 درجه سانتی گراد قرار دارد و بالای 1000 درجه سانتی گراد ترکیب mosi2 رفتار نرم از خود نشان می دهد. دی سیلیسید مولیبدن ماده ای مناسب جهت استفاده در درماهای بالا می باشد. المان حرارتی کوره ها، لانس دمش هوا به داخل مذاب، مشعل های گازی و تولید شیشه از جمله موارد مصرف mosi2 می باشند. با توجه به خواص دمای بالای ماده ممکن است بتوان شبکه پیش ساخته ای از دی سیلیسید مولیبدن تولید کرد که دارای تخلخل های باز است. سپس فلزی مانند مس را به داخل این ساختار نفوذ داد. با توجه به تخلخل های باز موجود در ساختار در صورت نفوذ مس رسانایی در سراسر کامپوزیت حاصل بیتشر خواهد شد. بنابراین کامپوزیتی تولید شده که به دلیل حضور مس رسانایی بیشتری از دی سیلیسید مولیبدن دارد و با توجه به حضور شبکه پیوسته mosi2 دارای استحکام مناسب در دمای بالا می باشد. مشکلی که در این میان وجود دارد ترشوندگی ضعیف دی سیلیسید مولیبدن توسط مس است که نفوذ دادن مذاب مس را به داخل شبکه پیش ساخته با مشکل مواجه می کند. از جمله روشهای تولید دی سیلیسید مولیبدن سنتز احتراقی می باشد.تحقیقات گسترده ای در زمینه آلیاژسازی مکانیکی و سنتز احتراقی سیستم mo-si بدون حضور و یا با حضور عنصر سوم صورت گرفته است.

در این تحقیق تولید mosi2 به روش های آلیاژ سازی مکانیکی و سنتز احتراقی در حضور مس مورد بررسی قرار گرفت . بدین منظور ابتدا عوامل موثر بر فرایند آلیاژ مکانیکی شامل سرعت گردش آسیا، زمان آسیا کاری، تاثیر نسبت وزنی گلوله به پودر، تاثیر قطر و تعداد گلوله در نسبت گلوله به پودر ثابت بررسی گردید. سپس اثر حضور مس بر محصولات سنتز احتراقی mosi2 و دمای اشتعال و احتراق ارزیابی شد. بعلاوه اثر فعالسازی مواد اولیه در حضور مس و همچنین اثر میزان مس در مخلوط فعال شده بر دمای احتراق و اشتعال نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادکه سرعت حرکت 250 دور در دقیقه و در زمان های طولانی آلیاژ سازی (32 ساعت) فاز شبیه پایدار b-mosi2 بوجود می آمد. بعلاوه با 60 ساعت آلیاژ سازی با دور 250 تمامی mo و si به محصول تبدیل نشدند، در حالیکه در دور 550 با 17 ساعت کار مکانیکی، آلیاژ سازی به پایان رسید. نوع و میزان محصولات بدست آمده در دورهای 250 و 550 طی آلیاژ سازی در زمان های یکسان متفاوت بود. در نسبت گلوله به پودر 1: 10 و 120 دقیقه کار مکانیکی محصولی تولید نشد. اما در نسبت 1:20 اندکی فاز a-mosi2 و در نسبت 1: 40 اندکی فازهای a-mosi2 و b-mosi2 مشاهده شد. در نسبت گلوله به پودر ثابت، با درشت شدن گلوله ها، محصول تشکیل می شود و میزان محصول در مخلوط آسیا شده با گلوله های ترکیبی بیشتر بود. در سنتز احتراقی mosi2 در حضور مس مشخص شد پیش از اینکه واکنش سنتز آغاز شودابتدا مذاب یوتکتیک تشکیل شده و در تماس با دانه های مولیبدن قرار می گیرد. در اثر واکنش گرمازای میان si موجود در این مذاب و ذرات mo دما بالاتررفته و واکنش سنتز ذوب دانه های si و انلال cu و mo در آن آغاز می شود. همچنین مشاهده شد که در مرز دانه های mosi2 فازهای سیلیسیدی غنی از مس و مولیبدن رسوب می کنند که درصد این فازها با افزایش درصد مس افزایش می یابد. با افزایش درصد مس در مخلوط پودری فعال نشده si, mo و cu، دمای اشتعال و احتراق به ترتیب کاهش و افزایش یافت. در نمونه های حاوی مقدار یکسان مس با افزایش زمان فعال سازی، دمای احتراق و اشتعال کاهش نشان داد.

در این تحقیق به بررسی ساختار میکروسکوپی خواص سایشی و خوردگی روکشی از استلایت 6 بر سطح فولاد ساده کربنی بدون حضور و با حضور لایه میانی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی از نوع 410 و فولاد زنگ نزن آستیتی از نوع 309 پرداخته شد. بدین منظور نمونه هایی از جنس فولاد ساده کربنی توسط روش جوشکاری قوسی تگستن –گاز (gtaw) با سیم جوش استلایت 6 به صورت تک لایه دو و سه لایه روشکش کاری جوشی شدند. لایه های میانی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی از نوع s.s 410 و آستینی از نوع s.s 309 با روش جوشکاری قوسی تنگستن –گاز بر زیر لایه (فولاد ساده کربنی) اعمال شدند و سپس یک لایه روکش استلایت 6 بر لایه های میانی روکش داده شد. مقطع عرضی نمونه ها به وسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. جهت شناسایی نوع فازهای تشکیل شده در سطح روکش و فصل مشترک از آزمون پراش پرتو ایکس استفاده گردید. بررسی میزان رقت در نمونه های توسط آزمون طیف سنجی انرژی انجام شد. به کمک آزمون سختی و ریزسختی سنجی، پروفل سختی نمونه ها تهیه شد. آ‍زمون سایش روی دیسک به منظور بررسی مقاومت به سایش نمونه های روکش کاری جوشی شده با تعداد لایه های متفاوت و همچنین بر سطح نمونه های با لایه میانی انجام گرفت. سپس سطوح سایش توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قررا گرفت و از آزمون پراش پرتو ایکس جهت شناسایی فازها پس از سایش استفاده شد. مقاومت به خوردگی نمونه ها به کمک آزمون پلاریزاسیون تافل و سیکلی بررسی شد. یافته های پژوهش نشان داد که ساختار روکش کتشکل از فازهای کاربید کروم ریز بود که به صورت رسوب در بین دندریت های کبالت توزیع شده اند. با افزایش تعداد لایه های روکش استلایت، میکانیزم سایش خراشان و ورقه ای بود فاز co(hcp) و اکسید کروم پس از سایش تشکیل شدند. نمونه با سه لایه روکش استلایت 6 را به همراه داشت و همچنین از نفوذ زیاد کروم از روکش به زیر لایه جلوگیری کرد. که این امر سبب افزایش مقاومت به خوردگی این نمونه نسبت به سایر نمونه های روکش دار شد. اعمال لایه میانی مارتنزیتی 410 افزایش رقت آهن در روکش و کاهش مقاوت به سایش روکش استلایت 6 شد.

در این پژوهش به بررسی ریزساختار و رفتار خوردگی مقاطع جوش فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی uns s32750 پرداخته شد. برای جوشکاری از فرآیند قوس تنگستن-گاز با قطبیت منفی و فلز پرکنندهaws er2594 استفاده شد. به دلیل اهمیت حرارت ورودی در جوشکاری فولادهای زنگ نزن دوفازی، جوشکاری در سه حرارت ورودی 801 ،987و1298 ژول بر میلی متر انجام شد تا تاثیر حرارت ورودی بر تغییرات ریزساختاری و رفتار خوردگی مقاطع جوش مورد بررسی قرار گیرد. بررسی های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت. همچنین برای بررسی نحوه تقسیم عناصر آلیاژی در دو فاز فریت و آستنیت بعد از جوشکاری از تکنیک eds استفاده شد. برای ارزیابی مقاومت به خوردگی از آزمون های الکتروشیمیایی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک وسیکلی وآزمون خوردگی گالوانیکی zra برای ارزیابی خوردگی گالوانیکی بین زوج گالوانیکی فلز پایه و فلز جوش استفاده شد. ازآزمون غوطه وری برای ارزیابی خوردگی مناطق مختلف اعم از فلز پایه، فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت به مدت 100 روز استفاده شد. همه آزمون های خوردگی در دمای محیط و در محلول اسید استیک80% حاوی آنیون مهاجم برمید(br-) انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش حرارت ورودی از حدود801 تا 1298 ژول بر میلی متر، مقدار آستنیت از 43 به 54 درصد افزایش می یابد. نتایج حاصل از eds نشان داد که تقسیم بندی عناصر آلیاژی در فلز جوش نسبت به فلز پایه دگرگون شده است که این نسبت برای عنصر کرم از کمترین تغییرات برخوردار بود. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که فلز جوش در تمام شرایط حرارت ورودی، نسبت به فلز پایه از مقاومت به خوردگی کمتری برخوردار است و برای حرارت ورودی حدود 987 ژول بر میلی متر، کمترین اختلاف از نظر پتانسیل و دانسیته جریان خوردگی با فلز پایه وجود دارد. آزمون پلاریزاسیون سیکلی نیز نشان دادکه هم فلز پایه و هم فلز جوش دارای حلقه هیستریزیس منفی اند و در برابر حفره دار شدن مقاوم هستند. از نظر معیار اختلاف پتانسیل، فلز پایه و فلز جوش در دو حرارت ورودی 801 و 1298 ژول بر میلی متر مستعد به خوردگی گالوانیکی هستند که نتایج آزمون zra در این دو حالت نشان داد که در یک اتصال فلز جوش آند و فلز پایه کاتد است. تحلیل نتایج آزمون zra با استفاده از ضریب تراکم نشان داد که در فلز جوش با حرارت ورودی پایین خوردگی از نوع یکنواخت و در حرارت ورودی بالا خوردگی از نوع موضعی است. نتایج آزمون غوطه وری برای ارزیابی رفتار خوردگی مناطق مختلف نشان داد که مرز بین فلز پایه و فلز جوش از کمترین مقاومت به خوردگی برخوردار است، یعنی این منطقه آندی تر از فلز پایه و فلز جوش است. نتیجه کلی این که در بین شرایط جوشکاری با حرارت ورودی های مختلف، جوشکاری با حرارت ورودی987 ژول بر میلی متر هم از لحاظ ریزساختاری و هم مقاومت به خوردگی، بهترین حرارت ورودی با توجه به ضخامت و طرح اتصال برای فولاد زنگ نزن سوپر دوفازیuns s32750 است.

در این پژوهش، تاثیر فعال سازی مکانیکی بر تغییرات ساختاری و رفتار احیایی مخلوط پودری مولیبدنیت، گرافیت و کربنات سدیم مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ترمودینامیک و سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور کربنات سدیم بررسی شد. جهت بررسی تاثیر فعال سازی مکانیکی بر تغییرات ساختاری و احیا، فعال سازی مکانیکی کلیه مخلوط های پودری مولیبدنیت، گرافیت و کربنات سدیم با نسبت مولی 1 :4 : 2 در یک آسیاب گلوله ای در محیط گاز خنثی آرگون برای مدت زمان های 10 تا 70 ساعت، صورت گرفت. همچنین جهت بررسی تاثیر میزان کربنات سدیم بر تغییرات ساختاری و احیا، سه نسبت مولی مختلف از کربنات سدیم ( 1: 4 :2 ، 1: 4 :3 و 1: 4 :4) انتخاب و هر کدام به مدت 40 ساعت در یک آسیاب گلوله ای در محیط گاز خنثی آرگون آسیاب گردید. نتایج حاصل از الگوی پراش پرتو ایکس (xrd) کلیه نمونه ها، نشان داد که در حین فعال سازی مکانیکی، هیچ واکنش یا تغییر فازی در محفظه آسیاب انجام نشده است. تغییرات اندازه دانه و کرنش شبکه ذرات مولیبدنیت با فعال سازی مکانیکی در مخلوط های پودری ذکر شده، مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که آسیاب کاری اثر شدیدی بر کاهش اندازه دانه و افزایش کرنش ساختاری ذرات مولیبدنیت دارد. همچنین مشخص شد که با افزایش میزان کربنات سدیم، از میزان فعال شدگی ذرات مولیبدنیت کاهش می یابد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem)، نشان داد که افزایش زمان فعال سازی مخلوط های پودری، سبب کاهش اندازه ذرات و ایجاد ساختار مرکب از ذرات می گردد. همچنین با افزایش میزان کربنات سدیم در مخلوط های پودری، تشکیل ساختار مرکب از ذرات، سریع تر اتفاق افتاده و ساختار مرکب تشکیل شده از اندازه بزرگ-تری برخوردار است. اثر فعال سازی مکانیکی بر رفتار احیایی نمونه های مختلف با استفاده از آزمون آنالیز حرارتی (sta)، بررسی گردید. نمونه ها در اتمسفر آرگون، با سرعت های گرم شدن 10، 15 و 20 درجه بر دقیقه حرارت داده شدند. نتایج مربوط به آنالیز فازی محصولات احیا و بررسی های ترمودینامیکی نشان داد که احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور کربنات سدیم به راحتی امکان پذیر بوده و با تشکیل فازهای میانی na2moo4 و moo2 پیش می رود و محصولات نهایی احیا شامل کاربید مولیبدن و سولفید سدیم می باشد. سینتیک احیای مخلوط های پودری با استفاده از روش های بدون مدل فریدمن، اوزاوا وکسینجر و همچنین با استفاده از روش برازش مدل کوتز- ردفرن مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که دمای شروع و پایان واکنش احیا به شدت تحت تاثیر میزان فعال سازی مکانیکی است. همچنین مشخص شد که با افزایش میزان کربنات سدیم در مخلوط پودری، دمای واکنش احیا افزایش می یابد. برازش مدل واکنش احیای نمونه بدون فعال سازی(mcn-0) نشان داد که مدل سینتیکی حاکم بر واکنش احیا مدل کنترل شیمیایی با انرژی اکتیواسیون kj/mol 218 و ضریب پیش-نمایی s-1 106×69/1 می باشد. با اعمال فعال سازی مکانیکی تا 70 ساعت(mcn-70) مدل سینتیکی حاکم بر واکنش احیا به کنترل شیمیایی در فصل مشترک با انرژی اکتیواسیون kj/mol 6/143 و ضریب پیش نمایی s-1 109×31/7 تغییر می کند. همچنین بررسی ها نشان داد که با افزایش میزان کربنات سدیم در مخلو های پودری مقدار انرژی اکتیواسیون واکنش احیا افزایش می یابد و مدل سینتیکی از کنترل شیمیایی در فصل مشترک برای نمونه استوکیومتری(نمونه mcn-40-2) به کنترل نفوذی ( برای نمونه mcn-40-4 ) تغییر می کند.

در این تحقیق ورق آلیاژ آلومینیوم aa5251 به ضخامت 5/3 میلی متر، توسط فرآیند جوشکاری قوس تنگستن-گاز، با استفاده از جریان متناوب و با فلز پرکننده یer5356 جوشکاری شد. پارامترهای قطر تنگستن، فرکانس، درصد سیکل مثبت و جریان تغییر داده شد. قطر تنگستن دارای دو سطح و سه پارامتر دیگر دارای سه سطح بود. نمونه های جوش از لحاظ خواص ظاهری، خواص مکانیکی و خواص خوردگی مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمون ظاهری شامل عمق جوش و پهنای جوش، آزمون خوردگی صرفا شامل آزمون خوردگی سیکلی، آزمون های مکانیکی شامل آزمون ریز سختی، آزمون پانچ برشی و آزمون کشش بود. به منظور تعیین حالت بهینه و تاثیر هریک از پارامترها بر روی آزمون های انجام گرفته، از طراحی آزمایش به روش تاگوچی استفاده شد. جهت کاهش تعداد آزمایش ها از آرایه ی متعامد l9 استفاده شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیزعنصری (edx)، آزمون پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ نوری ریزساختار فلز جوش، فلز پایه و منطقه ی متاثر از حرارت مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به درصد بالای منیزیم و همچنین ساختار ریختگی منطقه ی جوش، رسوبات بسیار درشتی در فلز جوش تشکیل شد. وجود این رسوبات باعث افت خواص خوردگی فلز جوش نسبت به فلز پایه شد. در بررسی آزمون ظاهری مشخص شد که درصد سیکل مثبت بر روی پهنای جوش و جریان بر روی عمق جوش تاثیر گذار است. حالت بهینه برای خواص ظاهری وقتی حاصل شد که جریان و درصد سیکل مثبت در سطح زیاد خود باشد. در مورد ریزسختی، جریان، در مورد استحکام برشی و استحکام کششی درصد سیکل مثبت فاکتورهای بسیار موثری بودند. در مورد خواص مکانیکی قطر تنگستن عملا تاثیر مهمی نداشت. در مورد استحکام برشی حالت بهینه، در سطح متوسط جریان و سطح بالای درصد قطب مثبت حاصل شد. در مورد استحکام کششی، حالت بهینه در جریان و درصد سیکل مثبت بالا حاصل شد. در مورد ریز سختی حالت بهینه در جریان های کم و درصدهای سیکل مثبت بالا حاصل شد. فرکانس بر روی خواص مکانیکی تاثیر چندانی نداشت منتهی برای ریزسختی حالت بهینه در فرکانس های کم، برای استحکام برشی و استحکام کششی حالت بهینه در فرکانس های بالا حاصل شد. در مورد خواص خوردگی، فرکانس پارامتر بسیار مهمی بود و حالت بهینه در فرکانس-های بالا، جریان کم و درصدهای سیکل مثبت بالا حاصل شد.

در این پروژه امکان استفاده از بنتونیت و مکانیزم اثر آن در فرایند سینترسازی کانه آهن مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر افزایش بنتونیت در محدوده 1/0 تا 4/0 درصد بر نفوذپذیری بار سینترسازی و استحکام و احیاپذیری و ساختار میکروسکوپی سینتز تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی این بود که با افزایش بنتونیت از 1/0 تا 4/0 درصد زمان پخت سینتر کاهش یافت و مقداری از مخلوط نیز اضافه ماند کهاین مطلب نشان دهنده افزایش نفوذپذیری در همه نمونه ها بود. باافزودن 1/0 تا 4/0 درصد بنتونیت، درصد تخلخل در نمونه ها از 5/31% تا 8/59% افزایش یافت ولی در مورد احیاءپذیری، نمونه های حاوی 1/0 و 2/0 درصد بنتونتی بدلیل افزایش تخلخل، از احیاپذیری بهتری برخوردار شدند، ولی در نمونه های حاوی 3/0 و 4/0 درصد بنتونیت بر خلاف افزایش تخلخل با تشکیل فازهای شیشه ای سیلیکاتی و پوشاندن سطح ذرات اکسید آهن، احیاپذیری کاهش یافت. همچنین پس از بررسی نتایج بدست آمده از آزمون استحکام مشخص شد که افزایش بنتونیت از 1/0 تا 3/0 درصد تاثیر چندانی روی استحکام نمونه ها نداشت و فقط نمونه حاوی 4/0 درصد بنتونیت استحکام کمتری پیدا کرده است. از نظر ساختاری با افزایش 1/0درصد تا 4/0 درصد بنتونیت مقدار فازهای سیلیکاتی افزایش یافته و مقدار فازهای سوزنی کلسیمی کاهش یافتند.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی همچون 310 aisi و سوپرآلیاژهای ریختگی پایه نیکل مانند اینکونل 657 از جمله مواد مهندسی هستند که بطور گسترده ای در صنایع دمای بالا از جمله پالایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند. برای ایجاد اتصال غیرمشابه بین فولاد زنگ نزن 310 aisi و سوپرآلیاژ اینکونل 657 لازم است از فرایندهای جوشکاری ذوبی استفاده نمود. تحقیق حاضر در مورد مسایلی همچون جوش پذیری، ریزساختار فلزات پایه، ریزساختار مناطق جوش (فلزجوش، منطقه متاثر از حرارت، فصل مشترک ها و مناطق ذوب جزیی شده) و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه بین فولاد زنگ نزن 310 aisi و سوپرآلیاژ اینکونل 657 در قالب تعیین بهترین فلز پرکننده انجام پذیرفته است. به دلیل اینکه اتصال فوق الذکر باید در دمای 50 ± 1000 درجه سانتیگراد کار کند لذا خواص اتصال پس از پیرسازی در این دما نیز مورد بررسی قرار گرفت. تحقیقات آزمایشگاهی صورت گرفته در مورد این اتصال نشان داد وسعت منطقه مخلوط نشده در طرف فلز پایه فولادی 310 وسیع تر بوده است. رشد دانه ها فقط در ناحیه فلز پایه فولاد 310 و ذوب موضعی مناطق بین دندریتی فقط در فلز پایه اینکونل 657 رخ داده است. ریزسختی فلزات جوش نشان داد بیشترین سختی از آن فلزجوش اینکونل a و کمترین آن برای فولاد 310 است. نتایج آزمون کشش از مقاطع جوش پیرشده حاکی از آن است که شکست یا در ناحیه فلز جوش (در مورد فلزجوش اینکونل 617 و فولاد 310) و یا در ناحیه فلزپایه فولاد 310 (در مورد فلزجوش اینکونل 82 و اینکونل a) رخ داده است. انرژی ضربه برای فلزات جوش پیرشده مربوط به اینکونل 617 و فولاد 310 کاهش نسبتا زیادی را نشان می دهد که به رسوبگذاری شدید و ناپایداری حرارتی این فلزات پرکننده بر می گردد. آزمون جوش پذیری وارسترینت در مورد اتصالات مزبور نشان می دهد که فلزجوش اینکونل a بهترین مقاومت به ترک داغ را در بین فلزات جوش دارا می باشد. در نهایت می توان گفت فلزات پرکننده اینکونل a و اینکونل 82 به ترتیب بهترین انتخاب برای اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن 310 به اینکونل 657 هستند.

در اثر شدت تمرکز حرارت در نواحی نزدیک خط جوش، سیکل های حرارتی شدیدی در این نواحی ایجاد می شود که منجر به تغییر فرم پلاستیک غیرهموژن و ایجاد تنش های پسماند در قطعه جوش خورده می گردد. تنش های پسماند معمولاً زیان آورند و حساسیت جوش را به خستگی، ترک خوردگی ناشی از خوردگی و تنش(scc) و شکست افزایش می دهند. مونل400 که یک آلیاژ پایه نیکل می باشد از مواردی است که وقتی در معرض اسید هیدروفلوریک یا اسیدکلریدریک قرار می گیرد در حضور تنش پسماند به شدت دچار scc می شود. در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر پارامترهای مختلف جوشکاری بر تنش های پسماند این آلیاژ، 4 نمونه توسط فرآیند جوشکاری قوسی گاز تنگستن (gtaw) با حرارت ورودی مختلف جوشکاری شدند. همچنین به منظور کاهش تنش های پسماند در این آلیاژ نمونه هایی به وسیله فرآیند gtaw با تکنیک های جوشکاری hsw ,lpw و lphsw جوشکاری شدند. برای تعیین سیکل مناسب عملیات حرارتی تنش زدایی نیز 8 نمونه با حرارت ورودی یکسان به کمک فرآیندgtaw، جوشکاری شدند. بعد از جوشکاری، عملیات حرارتی تنش زدایی در چندین دما و زمان انجام شد. سپس برای تمام نمونه ها تنش های پسماند به وسیله روش کرنش سنج سوراخ و بر اساس استاندارد astm-e837 اندازه گیری شد. نتایج حاصل نشان داد که افزایش حرارت ورودی تأثیر کمی بر افزایش تنش های پسماند عرضی در این آلیاژ دارد و تأثیر آن در افزایش تنش های پسماند طولی بیشتر است. همچنین مشخص گردید که با تغییر پارامترهای جوشکاری gtaw نمی توان تغییرات زیادی را در جهت کاهش تنش های پسماند حداکثر به وجود آورد. در ضمن جوشکاری با تکنیک های مختلف نشان داد که به کمک تکنیک lpw می توان تنش های پسماند طولی را که از نوع تنش های کششی هستند تا مقدار زیادی کاهش داد. در تکنیک های hsw و lphsw تنش های پسماند طولی کششی به فشاری تبدیل شدند. اندازه گیری تنش های پسماند برای نمونه های عملیات حرارتی شده نشان داد که عملیات حرارتی نمی تواند کاملا تنش های پسماند را حذف کند. همچنین مشخص شد که افزایش دمای عملیات حرارتی تنش زدایی به بیش از °c650 و افزایش زمان عملیات تنش زدایی به بیش از یک ساعت تاثیر چندانی در کاهش تنش های پسماند ندارد.

چکیده در این پژوهش به بررسی ریزساختار، فازشناسی، سختی، رفتار خوردگی و رفتار سایشی روکش حاصل از سیم جوش پایه کبالت از نوع استلایت 6 در 1، 2 و 3 پاس بر سطح فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 410 و 1 پاس استلایت 6 در حضور لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی 309 و یا اینکونل 617 پرداخته شده است. روکش کاری به روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (gtaw) انجام شد. نمونه ها توسط آزمون های متالوگرافی نوری و الکترونی،پراش پرتو ایکس، طیف سنجی انرژی(eds) و سختی سنجی مورد بررسی قرار گرفتند. یافته های پژوهشی نشان داد که در سطح نمونه ها ریزساختار دندریتی و شامل فاز زمینه کبالت (fcc) غنی از کروم و یوتکتیک غنی از کاربید کروم است. این کاربیدها شامل m23c6 ویاm7c3 (m فلز) غنی از کروم هستند. در فصل مشترک روکش و زیرلایه و در بین پاس ها رشد اپی تکسیال مشاهده شد. سختی از فصل مشترک به سمت سطح افزایش یافته است زیرا ساختار ریزتر شده است و رقت آهن در نزدیک فصل مشترک زیاد است. با اعمال لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی 309 رقت آهن از نمونه دو پاس استلایت کمتر و تقریباً شبیه نمونه 3 پاس است و سختی سطح افزایش یافته است. سختی سطح روکش استلایت در حضور لایه میانی اینکونل 617 کمتر شده است. از نمونه های 1 به 3پاس استلایت6 مقاومت به سایش بیشتر شده است، نمونه با لایه میانی 309 بیشترین مقاومت به سایش را داشت و نرخ سایش نمونه با لایه میانی اینکونل 617 از دیگر نمونه ها بالاتر است و کاهش وزن بیشتری نیز مشاهده شده است. با توجه به سختی سنجی بر روی مسیر سایش یافته، مشاهده می شود سختی سطح پس از سایش افزایش یافته است. فاز عمده پس از سایش کبالت ? (hcp) بوده که مقایسه آن با نتایج قبل از سایش نشان داد که این فاز پس از سایش بوجود آمده است. ضریب اصطکاک روکش های استلایت در محدوده 2/0 تا 28/0 بود و در نمونه با لایه میانی اینکونل ضریب اصطکاک افزایش یافت. نمونه 3پاس دارای سرعت خوردگی کم و منطقه پسیو بزرگتر بود و نمونه های همراه با لایه میانی سرعت خوردگی کمتری داشتند ولی منطقه پسیو آن ها کوچکتر بود.

در این تحقیق به بررسی تحولات ریزساختاری، تغییرات بافت، خواص مکانیکی و بررسی های اولیه در زمینه رفتار خوردگی اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 316 aisiبه فولاد کم کربن 37 stبا استفاده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی پرداخته شد. برای انجام جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، سرعت های چرخشی 400، 600 وrpm800و سرعت های پیشروی 50، 100 وmm/min150به کار گرفته شد. بررسی های فازی توسط آزمون پراش اشعه ایکس (xrd) و آزمون طیف سنجی اشعه ایکس (eds) و بررسی های ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام شد. تغییرات بافت نمونه ها با استفاده از آزمون پراش الکترونی از الکترون های برگشتی (ebsd) بررسی شد. خواص مکانیکی اتصال با استفاده از آزمون کشش، آزمون سوراخ برشی و آزمون ریزسختی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. خواص خوردگی اتصال نیز توسط آزمون تافل و آزمون غوطه-وری بررسی شد. نتایج نشان داد با استفاده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی جوش های سالم بین این دو فولاد به دست می آید. بررسی های فازی در مرز اتصال، عدم تشکیل کاربید و ترکیبات بین فلزی را نشان داد. بررسی های ریزساختاری نیز مشخص کرد، بیشترین میزان کاهش اندازه دانه ها، در ناحیه اغتشاشی سمت فولاد زنگ نزن آستنیتی نمونه جوشکاری شده با سرعت چرخشی rpm600 و سرعت خطی mm/min50 رخ می دهد. آزمون ebsdنشان داد بافت در ناحیه اغتشاشی به سمت صفحات و جهات متراکم تغییر کرده است. نمونه های آزمون کشش جوشکاری شده با سرعت چرخشی ثابت rpm400 و سرعت های پیشروی 50، 100 وmm/min150از ناحیه جوش دچار شکست شدند. این درحالی است که محل شکست سایر نمونه های جوشکاری شده فلز پایه فولاد37 st بود. نتایج آزمون سوراخ برشی بیشترین استحکام برشی نهایی و بیشترین استحکام تسلیم برشی را برای نمونه جوشکاری شده با سرعت چرخشی rpm600 و سرعت پیشروی mm/min50 نشان داد. با این وجود این نمونه کمترین میزان ازدیاد طول را داشت. بیشترین میزان ریزسختی در ناحیه اغتشاشی سمت فولاد 316 aisiنمونه جوشکاری شده با سرعت چرخشی rpm600 و سرعت خطی mm/min50 به دست آمد. نتایج بررسی رفتار خوردگی نشان داد اگرچه ناحیه جوش در نمونه های جوشکاری شده رفتار خوردگی نزدیک به فلز پایه 37 stدارد، با این وجود پتانسیل خوردگی بالاتر و جریان خوردگی بیشتری از خود نشان می دهد. نتایج آزمون غوطه وری نیز نشان داد که کمترین میزان مقاومت به خوردگی حفره ای مربوط به ناحیه اغتشاشی سمت فولاد 37 stاست که دلیل آن می تواند افزایش چگالی نابجایی ها و مرز دانه ها در این ناحیه باشد.

هدف از پژوهش حاضرارزیابی رفتار تریبولوژیکی پوشش استلایت 6 برروی زیر لایه اینکونل617 می باشد. تحقیقات گسترده ای به منظور انتخاب و بهبود پوشش های سطحی برای کاهش میزان تخریب سطوح مواد درصنایع مختلف انجام شده است. سوپرآلیاژها شامل آلیاژهای پایه نیکل، پایهآهن- نیکل وپایه کبالت هستندکه بطور گسترده در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی استفاده میشوند. اینکونل 617، سوپرآلیاژ پایه نیکل است که به دلیل مقاومت مناسب در برابرخوردگی واکسیداسیون در دماهای بالا به طور گسترده استفاده می شوند. یکی از مشکلات این سوپرآلیاژ تخریب سطحی در اثرسایش دردمای بالا ومحیط های تحت فرسایش می باشد. لذا به دلیل هزینه بالای قطعات ساخته شده از این مواد استفاده از پوشش های مقاوم به سایش به منظور بهبود خواص سطحی آنها اهمیت یافته است. به همین منظور سوپرآلیاژهای پایهکبالت همچون استلایت6 باترکیب شیمیایی ( co, 28cr ,4.5w ,1.1c )، که رفتار مناسبی در برابر سایش و فرسایش دارند، گزینه مناسبی به نظر می رسند. دراین پژوهش بااستفاده از روش جوشکاری قوس تنگستن-گاز با جریان پالسی، پس از تعیین پارامترهای مناسب جوشکاری با استفاده از طراحی آزمایش تاگوچی پوششی از استلایت 6 برروی زیرلایه اینکونل617 در پاس های مختلف اعمال شد. سپس به منظور ارزیابی خواص ریزساختاری آزمون های متالوگرافی نوری، sem، xrd، eds و میکروسختی انجام شد. بررسی های متالوگرافی وتفرق اشعه ایکس و طیف سنج انرژی، از سطح روکش تشکیل کاربید های غنی از کرم و کبالت را نشان دادند. آنالیزخطی طیف سنج انرژی کاهش تدریجی نیکل در ساختار روکش و افزایش سختی را با افزایش تعداد پاس نشان داد. ارزیابی رفتار تریبولوژیکی دمای پایین با آزمون پین برروی دیسک انجام شد. نتایج نشان دادند که با افزایش تعداد پاس از روکش استلایت 6 برروی زیرلایه مقاومت به سایش افزایش یافته است. همچنین به منظور ارزیابی رفتار سایشی در دمای بالا آزمون گلوله برروی دیسک در دمای 600 درجه سانتی گراد انجام شد. بررسی های میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنج انرژی، تفرق پرتوی ایکس و سختی نشان دادند که با ایجاد لایه های اکسیدی چسبنده برروی سطح، مقاومت به سایش در دمای بالا برای نمونه پوشش داده شده بااستلایت6 نسبت به زیرلایه اینکونلی افزایش داشته است

در این پژوهش بهبود خواص سایشی پوشش های پاشش حرارتی wc-co با توجه به اصلاح ترکیب شیمیایی فاز زمینه مدنظر قرار گرفته است. در این رابطه یکی از راه های پیشنهادی، ایجاد یک لایه از جنس نیکل فسفر بر روی پودر اولیه است. در این پژوهش با ایجاد این لایه به روش الکترولس و به ضخامت های حدود 2، 3 و 4 میکرومتر به دور ذرات پودر اولیه wc-12co، سه ترکیب پودر بدست آمد. در ایتدا شرایط حمام الکترولس در دمای 85- 82 درجه سانتیگراد و ph روی 4/5 و دور همزن روی500 دور در دقیقه بهینه شد و سپس ظرفیت حمام برای ایجاد پوشش به ضخامت حداقل 1 میکرومتر روی ذرات، 40 گرم در لیتر تعیین گردید. لایه های نیکل فسفر اعمال شده به دور ذرات ، از تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به eds مشاهده شد و تغییرات ضخامت لایه ها و درصد پوشش نیکل نیز به کمک آنالیز تصویری محاسبه شد. هم چنین با انجام آنالیزxrd روی پودرها ، تغییرات فازی قبل و بعد از پوشش دهی مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که یک پیک کوچک نیکل به الگوی پراش پودر اولیه اضافه شده است. پس از تولید انبوه پودرها، پوشش های با سه ترکیب فوق به روش پاشش hvof روی سطح دیسک های فولادی اعمال شدند و درصد تخلخل و خواص سایشی آن ها با پوشش معمول wc-12co مورد مقایسه قرار گرفت. آنالیزxrd و تصاویر sem بدست آمده از سطح مقطع پوشش ها نشان داد که در نمونه های جدید، تجزیه کاربید تنگستن کاهش چشمگیری داشته است. با انجام آنالیز تصویری بر روی تصاویر بدست آمده، تخلخل پوشش ها نیز کاهش داشت، به گونه ای که از 2/3درصد در پوشش wc-12co به 0/3 در نمونه با ضخامت لایه نیکل 3/81رسید و با انجام آزمون سختی از سطح مقطع پوشش ها، بیشترین سختی نیز برای این نمونه بدست آمد. هم چنین در بررسی خواص سایشی نمونه های جدید، محدوده ضریب اصطکاک در دمای پائین، 0/4و در دمای 700 درجه سانتیگراد، 0/2 بدست آمد و میزان سایش نیز در مقایسه با پوشش معمول wc-12co کاهش بسیار خوبی داشت. در آزمون سایش دمای بالای این پوشش ها ضمن حفظ برخی از ذرات کاربید تنگستن از تجزیه، روی سطح پوشش، فیلم اکسیدی بسیار پایداری تشکیل شد که خاصیت روانکاری سطح را افزایش داد.

امروزه کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل دارا بودن خواص مطلوب فیزیکی و مکانیکی در صنایعی که به نوعی نیاز به مواد سبک و در عین حال مستحکم دارند، به طور وسیعی کاربرد یافته اند. این خواص مطلوب در کامپوزیت های با ساختار نانو بسیار چشمگیرتر و شاخص¬تر است. در تحقیق حاضر فرایند اتصال نمونه¬های ورق آلیاژی نانوساختار از ورق¬های آلیاژی آلومینیوم تقویت شده با ذرات میکرومتری آلومینا، به روش فاز مایع گذرا مورد ارزیابی قرار گرفت. تأثیر پارامترهای دما و زمان بر روی خواص اتصال بررسی شد. برای این منظور ابتدا ورق آلیاژی نانوساختار al /5 wt.% al2o3 با استفاده از فرایند اتصال نورد تجمعی و پس از 11 پاس نورد، بدست آمد. در ادامه با لایه نشانی فلز مس به عنوان لایه واسطه، اتصال این قطعات به روش فاز مایع گذرا انجام شد. به منظور بررسی های ریز ساختاری ورق آلیاژی نانوساختار، ارزیابی خواص درز اتصال و سطوح شکست اتصال ها از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. جهت بررسی اندازه دانه های آلومینیوم زمینه در ورق آلیاژی نانوساختار پس از نورد تجمعی، از الگوی پراش پرتو ایکس استفاده شد. نتایج نشان داد که ورق آلیاژی نانوساختار حاصله اندازه دانه هایی در حدود 92 نانو متر دارد و در طول اتصال فاز مایع گذرا ثابت ماند و رشد دانه ها به طور محسوس صورت نگرفت. در حوالی درز تمام اتصال ها، ترکیبات بین فلزی سخت، تجمع ذرات آلومینا، میکرو ترک و حفراتی دیده شد که با فاز جامد α–al پرشده اند و در درون آن ها ذرات پراکنده و ریز cual2 مشاهده شد. با افزایش دمای اتصال، به دلیل افزایش حجم مذاب ایجاد شده در درز، سطح وسیع تری از درز اتصال، میکرو ترک وحفرات توسط مذاب پر شد. از طرفی ریزساختار اتصال های انجام شده در دماهای بالاتر حاوی ذرات کمتری از رسوب نسبت به ریزساختار اتصال های انجام شده در دماهای پایین تر می باشد، همین عامل نیز موجب کاهش سختی فاز جامد al-α با افزایش دمای اتصال شد. در دمای اتصال 590 درجه ی سانتی گراد، با افزایش زمان اتصال استحکام اتصال ها افزایش می یابد طوری که حداکثر استحکام برشی در همین دما و زمان اتصال 30 دقیقه، در حدود 82 در صد استحکام برشی فلز پایه بدست آمد. سطوح شکست بررسی شده، دیمپل های برشی و نرم و تغییرشکل پلاستیک را نشان داد که بعضاً در انتهای آن ها ذراتآلومینادیده می شود. در دماهای اتصال پایین با افزایش زمان، استحکام اتصالات افزایش یافت. در دماهای اتصال بالاتر که انجماد هم دما کامل شد، افزایش زمان موجب کاهش مقدار مس و کاهش ذرات رسوبی در زمینه ی نرم فاز جامد α-al شد و در نتیجه استحکام اتصال ها کاهش یافت.

در این تحقیق خواص متالورژیکی اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن دو فازی به آلیاژ مس و ارزیابی اقتصادی فرآیند جوشکاری مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از ایجاد این اتصال کاربرد خواص متالورژیکی دوگانه، خواص هدایت حرارتی آلیاژ مس و خواص استحکامی فولاد زنگ نزن دو فازی است. جهت افزایش دمای سوخت وکاهش سربع دمای بدنه موتورهای احتراقی در صنایع که منجر به افزایش بهره وری و حفظ راندمان ترمودینامیکی موتور می شود نیاز به ایجاد این نوع اتصال می باشد. آلیاژ مس نقش هدایت حرارت و فولاد زنگ نزن نقش استحکام بدنه موتور را ایفا می کنند. جوشکاری مستقیم دو فلز غیر مشابه فولاد زنگ نزن و مس بدلیل اختلاف در دمای ذوب، تفاوت در هدایت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی، آمپراژ جوشکاری، سرعت انجماد بالای مس مذاب نفوذ مس مذاب به درون مرز دانه های فولاد به ویژه ناحیه haz، اکسیداسیون شدید مس در دمای بالا، نوع فلز پرکننده و عیوب مختلف جوش با مشکلات فراوانی روبرو می باشد. برای حل این مشکلات ازتکنیک لایه دادن آستر نیکلی (لایه دهی آلیاژ اینکونل 625) به عنوان لایه واسط میانی دو آلیاژ استفاده شد. نیکل قابلیت حلالیت و جوش پذیری خوبی با هر دو آلیاژ دارد. برای اتصال از فرآیند جوشکاری قوس تنگستن–گاز و فلز پرکننده ercunicr استفاده شد. برای بررسی ریز ساختار اتصال جوش از متالوگرافی نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز eds استفاده شد. خواص مکانیکی اتصال توسط آزمایش کشش ارزیابی شد. یافته های پژوهش نشان داد در شرایط جوشکاری مستقیم دو آلیاژ در منطقه درز جوش نقاط سفیدرنگ مشاهده می شود که نشانه عدم ذوب یا ذوب ناقص می باشد. عیوب جوشکاری مانند مک، ترک گرم و ذوب ناقص در منطقه جوش به وفور دیده شد. این نقاط در کاهش استحکام اتصال نقش بسزایی دارند و به اتصال جوش نمی توان اعتماد کامل کرد. در شرایط جوشکاری غیر مستقیم، استفاده از آستر نیکلی به عنوان لایه واسط اتصال دو آلیاژ وضعیت فرق کرد. استحکام بدست آمده به لحاظ خواص مورد تایید می باشد. و عیوب جوشکاری مانند حالت قبل دیده نمی شود. محل شکست نمونه های کشش همگی از منطقه کناری جوش و از قسمت آلیاژ مسی می باشد که ثابت می کند آستر نیکلی باعث افزایش استحکام جوش شده است. نتیجتاً اینکه با جوشکاری آستر نیکلی بر روی لبه ورق فولاد زنگ نزن و سپس جوشکاری آستر نیکلی به آلیاژ مس، به نوعی اتصال مستقیم بین مس و فولاد حذف می گردد و در واقع جوشکاری بین دو فلز مس و نیکل انجام می شود که به لحاظ خواص متالورژیکی دارای شرایط مساعدتری است. اما استفاده از آستر نیکلی در منطقه درز جوش ایجاد فازهای بین فلزی کرم-آهن-نیکل می کند. ولی روی خواص مکانیکی و فیزیکی تأثیر چندانی ندارد. با اینحال جهت حذف فازهای بین فلزی استفاده ازآستر نیکلی خالص بجای آلیاژ اینکونل 625 توصیه می شود. چون فاقد عنصرکرم به عنوان جزء اصلی تشکیل دهنده فازهای بین فلزی می باشد. همچنین در ارزیابی اقتصادی مشخص گردید فرآیند جوشکاری قوس فلز–گاز محافظ (میگ) به دلیل نرخ بالای رسوب جوش از دیگر فرآیندها کم هزینه و اقتصادی تر می باشد.

در این پژوهش، فریت نیکل- مس- روی با ترکیب شیمیایی ni0.5cuxzn0.5-xfe2o4 (5/0 ،4/0 ،3/0 ،2/0 ،1/0 ،0x = ) با به کارگیری فرایند سنتز احتراقی گلیسین- نیترات تولید شد. در این فرایند، از گلسین به عنوان سوخت و از نیترات های فلزی به عنوان اکسنده استفاده شد. برای مشخصه یابی و ارزیابی محصول از تکنیک ها و روش¬های توزین حرارتی، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، مغناطش سنج نمونه مرتعش و دستگاه ظرفیت-القا-مقاومت سنج به ترتیب برای انجام ؛ آنالیز حرارتی، شناسایی ساختار فازی، مطالعه ریزساختار و مورفولوژی، ارزیابی مغناطیسی و دی الکتریک-الکترومغناطیس استفاده شد. آنالیزهای جامع فازی نیز بر روی نمونه¬های مختلف به انجام رسید. به این منظور از پنج نرم افزار مستقل استفاده شد. آنالیز کیفی فازی به کمک نرم¬افزار panalytical xpert highscore plus، آنالیز کمی به کمک نرم¬افزارcrystal impact match ، تعیین شاخصه¬های ساختاری به کمک نرم افزار material studio و توزیع کاتیونی به کمک نرم افزارهای origin pro و matlab صورت گرفت. . به منظور حذف ناخالصی¬ها در محصول، از روش عملیات حرارتی بر روی پودرهای تولید شده استفاده شد. ابتدا، دمای عملیات حرارتی بهینه برای ترکیب ni0.5zn0.5fe2o4 تعیین شد و سپس تمام نمونه¬ها در دمای 1000 درجه سانتی¬گراد به مدت دو ساعت، عملیات حرارتی شدند. شناسایی ساختار فازی پودرها پس از عملیات حرارتی، با تکنیک پراش پرتوی ایکس انجام شد. نتایج نشان داد که واکنش احتراقی در دمای 220 تا 227 درجه سانتیگراد به وقوع پیوسته است. ارزیابی¬ و شناسایی ساختار فازی پودرهای تولید شده از سنتز احتراقی نشان داد که علاوه بر ساختار بلوری اسپینل، فازهای اکسید آهن، اکسید روی و فاز فلزی نیکل نیز در پودر تولید شده وجود دارد. در بین پودرهای تولید شده، ترکیب ni0.5cu0.2zn0.3fe2o4 کمترین میزان ناخالصی ( ni و wt.% 1/12) را نشان داد. به کمک بررسی های ریز¬ساختاری، توده های متخلخل با حفرات داخلی فراوانی مشاهده شد که از پیوستگی ذرات اولیه با اندازه¬ای در حدود 40-20 نانومتر تشکیل شده بودالگوهای پراش پرتوی ایکس و تحلیل آن ها نشان داد که ساختار اسپینل با موفقیت در همه نمونه ها تولید شده است. نتایج ارزیابی¬های مغناطیسی و الکترومغناطیسی نشان داد که مغناطش اشباع و نفوذپذیری مغناطیسی با جایگزینی یون-های مس به جای نیکل کاهش و میدان پسماندزدای مغناطیسی افزایش یافته است. ارزیابی رفتار دی¬الکتریک نیز نشان از روند کاهشی ثابت دی الکتریک و تلفات برای تمامی نمونه¬ها با فرکانس است. در منحنی¬های نایکوئیست نیز تنها یک نیم دایره به دلیل اثر مرزدانه مشاهده شد و به دلیل تفاوت رفتار دی الکتریک بسیار متفاوت دانه و مرزدانه، اثر نیم دایره مربوط به دانه¬ها مشاهده نشد.

در این پژوهش تاثیر تعداد پاس جوشکاری بر خواص خوردگی مقاطع جوش قوسی فلز-گاز (gmaw) آلیاژ آلومینیم کارشده 5083 مورد ارزیابی قرار داده شده است. کاربرد این آلیاژ در صنعت و لزوم اتصال دهی ورق های این آلیاژ، ضرورت مطالعه ی بهترین روش اتصال دهی را جهت بهبود خواص خوردگی آشکار می سازد. اگرچه اتصال دهی با انواع روش ها در حالت جامد و ذوبی برای این آلیاژ مورد توجه قرار داده شده است اما جوشکاری ذوبی چند پاسه این آلیاژ با متداول ترین روش صنعتی اتصال دهی آن یعنی روش جوشکاری قوسی فلز-گاز (gmaw) کمتر مورد مطالعه قرار داده شده است. لذا نمونه هایی با یک، دو و سه پاس جوشکاری تهیه و مورد بررسی قرار داده شد. تمام شرایط جوشکاری برای هر سه نمونه یکسان در نظر گرفته شد و تنها متغیر مورد نظر، تعداد پاس جوشکاری است. جوشکاری نمونه ها با استفاده از فلزپرکننده ی er5183 انجام شد. بعد از مطالعات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و تعیین ریزسختی نواحی مختلف نمونه ها، رفتار خوردگی مقاطع جوشکاری شده و آلیاژ پایه با به کارگیری آزمون های غوطه وری، پلاریزاسیون تافل و نرخ کرنش آهسته (ssrt) در محلول nacl %5/3 مورد ارزیابی قرار داده شد. نتایج بدست آمده حاکی از تشکیل ساختار دندریتی در فلزات جوش وافزایش فاصله بین بازوهای دندریتی با افزایش تعداد پاس جوشکاری است. بر اساس نتایج آزمون غوطه وری و پلاریزاسیون تافل، مقادیر کاهش وزن کمتر از 5-10 × 2 گرم بر سانتی مترمربع بعد از 24 ساعت غوطه وری در محلول nacl %5/3 و چگالی جریان خوردگی معادل (a/cm2µ) 6-10 × 087/0 در همان محلول برای نمونه ی جوشکاری شده با دو پاس موید رفتار خوردگی نسبتا بهتر آن نمونه می باشد. این در حالی است که آلیاژ پایه کاهش وزن معادل 5-10 × 4/7 گرم بر سانتی متر مربع و چگالی جریان خوردگی برابر (a/cm2µ) 6-10 × 156/0 دارد. نتایج ssrt بیانگر بهینه بودن رفتار خوردگی تنشی آلیاژ پایه با استحکام کششی نهایی معادل 5/366 مگاپاسکال، نسبت به فلزات جوش می باشد. مقادیر درصد ازدیاد طول و کاهش سطح مقطع در ssrt موید رفتار نرم تر آلیاژ پایه نسبت به نمونه های جوشکاری شده در محلول nacl %5/3 می باشد. شایان ذکر است که بررسی سطوح شکست نمونه ها پس از ssrt نشان داد که سطوح شکست همه نمونه ها شامل دیمپل است که مشخصه شکست نرم آلومینیم می باشد. اما در نمونه های جوشکاری شده سطوح شکست شبه کلیواژ هم دیده می شود.

در این تحقیق به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه کامپوزیت al1100/b4c به آلیاژ آلومینیوم 6061 پرداخته شد. بدین منظور کامپوزیت al-5wt%b4c به روش نورد تجمعی تحت هشت سیکل نورد تولید شد. اندازه دانه درکامپوزیت تولید شده پس از هشت سیکل نورد به 63 نانومتر رسید. پس از تولید کامپوزیت، لایه واسطه مس با ضخامت های 10، 25 و 50 میکرومتر به روش آبکاری بر سطح کامپوزیت ها ایجاد شد و کامپوزیت های پوشش دهی شده به روش فاز مایع گذرا به آلیاژ آلومینیوم 6061 اتصال داده شدند. اتصالات در دماهای 560 تا 600 درجه سانتی گراد و زمان های 10 تا 70 دقیقه انجام شدند. جهت بررسی های ریزساختاری محل اتصال از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و جهت بررسی های فازی از الگوی پراش پرتو ایکس استفاده شد. به منظور بررسی خواص مکانیکی اتصال، استحکام برشی اتصالات با استفاده از دستگاه آزمون کشش و تغییرات سختی در حوالی درز اتصال، با استفاده از دستگاه سختی سنج ویکرز اندازه گیری شدند. مقایسه اتصالات با لایه های واسطه با ضخامت های مختلف نشان داد که لایه با ضخامت 25 میکرومتر بهترین اتصال را از نظر پر کردن درز اتصال و کامل شدن انجماد هم دما ایجاد کرده است. بنابراین در ادامه اتصالات با ضخامت 25 میکرومتر در دماها و زمان های مختلف انجام شدند. بررسی استحکام برشی اتصالات ایجاد شده، نشان داد که بالاترین استحکام برشی در دمای 580 درجه سانتی گراد و زمان 60 دقیقه به وجود آمده است. در دماهای پایین تر مذاب لازم برای ایجاد اتصال فراهم نشده و در دماهای بالاتر به دلیل انبساط و انقباض شدید، قطعه دچار اعوجاج شده و در محل اتصال آن حفره و ترک بوجود آمده است. بررسی های فازی توسط الگوی پراش پرتو ایکس تشکیل رسوبات cual2 را در درز اتصال نشان داد. ریزسختی سنجی محل اتصال نشان داد که سختی متناسب با میزان ذرات رسوبی cual2 افزایش یافته که در دماهای پایین تر میزان این ذرات بیشتر و درنتیجه سختی بیشتر است. در دمای پایین تر میزان نفوذ کمتر، یعنی مرحله همگن شدن و نفوذ اتم های مس از محل اتصال به درون فلز پایه کمتر اتفاق افتاده و در نتیجه ذرات رسوبی بیشتری تشکیل می شود که موجب افزایش سختی در موضع اتصال این قطعات می شود. درنهایت یک اتصال مشابه برای کامپوزیتal1100/b4c ایجاد شد و با اتصالات غیر مشابهal1100/b4c و آلومینیوم 6061 مقایسه شد. بررسی ها نشان داد که در اتصالات غیرمشابه به دلیل عناصر آلیاژی آلومینیوم 6061 ذرات رسوبی بیشتری در محل اتصال به وجود آمده و موجب افزایش بیشتر سختی این اتصالات شده است. مقایسه استحکام برشی نشان داد که این دو نوع اتصال تقریبا استحکام مشابه داشته اند ولی در اتصال مشابه کامپوزیت بدلیل نانوساختار بودن قطعه و وجود مرزهای وسیع، نفوذ لایه واسطه در فلز زمینه بهتر صورت گرفته است. همچنین به دلیل یکسان بودن دو قطعه و یکنواختی نفوذ در دو طرف، درز اتصال در این قطعات به طور کامل محو شده که موجب بالاتر بودن استحکام برشی اتصال مشابه نسبت به اتصالات غیرمشابه شده است.

در این تحقیق ورقه های فولاد ساده کربنی و فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 با ضخامت 2 میلی متر توسط فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در سرعت های چرخش 630 ، 1000 و 1250 دور بر دقیقه و در مدت زمان های ماند ابزار 2، 6 و 10 ثانیه به یکدیگر متصل شدند. آزمایش های تفرق اشعه ایکس(xrd) و آنالیز طیف سنجی اشعه ایکس(eds) برای بررسی وجود فازهای تشکیل شده مانند کاربید کروم مورد استفاده قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری, آزمایش های کششی/برشی و آزمون ریزسختی بر روی اتصال های ایجاد شده انجام گردید. چهار ناحیه مختلف در منطقه جوش به جز فلزات پایه تعیین شدند. در ناحیه اغتشاش فولاد ساده کربنی، تغییر فرم گرم در ناحیه آستنیتی منجر به تشکیل دانه های کوچک آستنیت شده و این دانه ها به فازهای ریز پرلیت و فریت و بعضی محصولات استحاله های برشی مانند فریت ویدمن اشتاتن و مارتنزیت استحاله یافتند. ناحیه متاثر از حرارت در فولاد ساده کربنی همانند فرایند های جوشکاری ذوبی، ریزساختارهای ریزدانه شده جزیی و کامل را از خود نشان داد. در ناحیه اغتشاش فولاد زنگ نزن، ریزدانگی قابل توجه دانه ها به دلیل وقوع تبلور مجدد دینامیکی مشاهده شد. ناحیه متاثر از عملیات ترمومکانیکی نیز با دانه های تغییر شکل داده شده شدید متمایز بود. تبلور مجدد دینامیکی با ریز کردن دانه ها در فولاد زنگ نزن و استحاله های فازی در فولاد ساده کربنی منجر به افزایش سختی ناحیه جوش شده است. با افزایش سرعت چرخش و زمان ماند ابزار استحکام کششی/برشی افزایش یافت که طول پیوند در امتداد فصل مشترک دو فلز به عنوان پارامتری موثر در افزایش استحکام کششی/برشی مشخص شد. برای انجام مقایسه از لحاظ استحکام مکانیکی، جوشکاری مقاومتی نقطه ای غیرمشابه نیز بر روی نمونه ها انجام شد. مشخص شد که جوش اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای در پارامتر بهینه جوشکاری دارای استحکام اتصال بالاتری نسبت به جوش مقاومتی نقطه ای است. با انجام آزمون کششی/برشی بر روی جوش مقاومتی نقطه ای استحکام اتصال 356 مگاپاسکال بدست آمد، در حالی که حداکثر استحکام 512 مگاپاسکال در جوش های ایجاد شده اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای تحت جوشکاری با پارامتر بهینه بوده است. همچنین در جوش غیر مشابه فولاد ساده کربنی به فولاد زنگ نزن نسبت به جوش های مشابه فولاد ساده کربنی و فولاد زنگ نزن در شرایط یکسان جوشکاری، به دلیل تفاوت در حالت شکست حداکثر نیروی تحمل شده بالاتری بدست آمد. در بررسی حالت شکست نمونه های بدست آمده از آزمون کششی/ برشی دو حالت شکست مشخص شد که شامل حالت شکست برشی و حالت شکست مخلوط برشی/ کششی بود. با افزایش زمان ماند و سرعت چرخش ابزار حالت شکست از حالت برشی به صورت مخلوط برشی/ کششی تغییر پیدا کرد که این حالت شکست قابلیت تحمل نیرو و جذب انرژی بالاتری را دارد و از لحاظ صنعتی مطلوب تر است.

در این تحقیق مکانیزم دگرگونی های فازی در آلیاژ feco-7.15%wt v با هدف ارتقاء خواص مغناطیسی و مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا در گام نخست، با استفاده از محاسبات ترموکالک، آزمون های آنالیز حرارتی و مدل های سینتیکی مطرح، مکانیزم دگرگونی های موجود در این آلیاژ مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه، اثر هر دگرگونی بر خواص مغناطیسی و مکانیکی بررسی شد و در انتها با توجه به نحوه تاثیرگذاری هر دگرگونی بر خواص این آلیاژ سعی شد تا با کنترل آنها، خواص مغناطیسی و مکانیکی این آلیاژ ارتقاء داده شود. بدین منظور از آزمون مغناطیسی vsm، آزمون های مکانیکی سختی سنجی و کشش، به همراه آزمون های بافت شناسی، روش های مختلف جهت ارزیابی ریزساختار نظیر om، fe-sem، ebsd و tem و همچنین روش های ارزیابی فازی مانند xrd و ebsd استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در حین حرارت دهی، دگرگونی های منظم شدن، دگرریخت جزیی ( )، نامنظم شدن و دگرریخت نهایی ( ) انجام می شود. در این زمینه مطالعات سینتیکی صورت گرفته با استفاده از روش های کسر تبدیل برابر مانند kas، fwo، tang، staring و freedman نشان داد که دگرگونی های دگرریخت مرحله اول و دوم، به صورت تک مرحله ای بوده و انرژی اکیتواسیون آنها به ترتیب برابر با 220 و kj/mol 500 محاسبه گردید. مطالعات سینتیکی صورت گرفته با استفاده از روش های انطباق مدل نشان داد که مکانیزم دگرگونی های دگرریخت از نوع نفوذی می باشد. این در حالی بود که نتایج همین بررسی ها در مورد واکنش نامنظم شدن نشان داد که این دگرگونی در شرایط انجام آزمون های آنالیز حرارتی دارای مکانیزم ثابتی نیست. نتایج روش های انطباق مدل نیز این موضوع را تایید کرد که با تغییر نرخ حرارت دهی و همچنین کسر تبدیل واکنش، مکانیزم انجام آن تغییر می کند. در بخش دیگری از پژوهش، نتایج بررسی های بافت شناسی نیز حاکی از آن بود که نمونه نورد شده دارای مولفه های بافت، از رشته های ? و ? می باشند. با انجام عملیات بازیابی، مولفه های رشته ? حذف شدند. این در حالی بود که با وقوع تبلورمجدد، رشته های ? مجدداً ظاهر شدند و در مقابل از شدت مولفه های مربوط به رشته های ? کاسته شد. بررسی های ebsd بر روی نمونه های آنیل شده ضمن تایید نتایج بافت شناسی در مقیاس ماکرو، نشان داد که با انجام عملیات آنیل در دماهای بالاتر از °c 500 یک ساختار دوفازی + ? ? بوجود می آید. آنالیز مرزدانه در این نمونه ها نشان داد که با افزایش دمای آنیل می توان شاهد شکل گیری مرز دانه های دوقلویی همبسته (?3) بود. در بخش دیگری از پژوهش، نتایج بررسی ها نشان داد که حضور فاز ? باقیمانده، دگرگونی رسوب گذاری و منظم شدن در کنار تغییرات بافت از مهمترین عوامل موثر بر خواص مغناطیسی این آلیاژ در حین عملیات آنیل بود. به گونه ای که انجام عملیات آنیل در دماهای بالاتر از °c 500، به دلیل تشکیل فاز غیرمغناطیسی ? با کاهش القای اشباع در آلیاژ همراه است و این در حالی بود که با افزایش دمای آنیل تا بالاتر از °c 800 به دلیل وقوع دگرگونی رسوب گذاری و کاهش میزان عنصر وانادیم محلول در ساختار از پایداری فاز ? کاسته شده و به تبع آن مجدداً القای اشباع در این آلیاژ افزایش می یافت. مغناطش باقیمانده به عنوان یک پارامتر تاثیرگذار دیگر نیز به شدت تحت تاثیر مولفه های بافت بود. به گونه ای که در محدوده دمایی ?c650-550، بواسطه تقویت مولفه های بافت مربوط به جهت [100] (به عنوان جهت سخت مغناطیسی در این آلیاژ)، به شدت بر مقدار این پارامتر افزوده می شد. در همین محدوده دمایی به دلیل وقوع تبلورمجدد و تشکیل دانه های جدید، نیروی پسماندزدای مغناطیسی نیز به شدت افزایش می یافت. به دنبال تغییرات دو پارامتر br و hc، انرژی تولیدی (bhmax) نیز در این محدوده دمایی به شدت افزایش یافت و خواص آلیاژ از نظر مغناطیسی به سمت خواص سخت مغناطیسی متمایل شد. در بخش پایانی این پژوهش نیز خواص مکانیکی این آلیاژ با استفاده از آزمون های کشش و ریزسختی سنجی مورد توجه قرار گرفت. در این زمینه نشان داده شد که با شکل گیری فاز منظم، سختی و تنش تسلیم به شدت افزایش پیدا می کند، به گونه ای که تحت این شرایط تنش تسلیم این آلیاژ تا بالاتر از mpa 2000 افزایش می یافت. این در حالی است که از سوی دیگر انعطاف پذیری آلیاژ تحت تاثیر دگرگونی منظم شدن به شدت کاهش می یابد. بررسی های شکست نگاری نیز در این زمینه موید این موضوع بود که شکست این آلیاژ تحت شرایط منظم، به صورت ترد و تحت شرایط نامنظم به صورت نرم صورت می گیرد.

هدف از انجام این پژوهش، تولید، مشخصه یابی و ارزیابی رفتار اکسیداسیون و سایش دمای پایین و بالای پوشش کامپوزیتی b4c-tib2-tic-ni می باشد. بدین منظور در ابتدا پودر سرامیکی b4c-tib2-tic توسط فرایند آسیاب کاری از طریق واکنش میان پودرهای ti و b4c تولید و سپس مشخصه یابی شد. در ادامه با افزودن پودر ni به این ترکیب و انجام فرایند خشک کردن پاششی، پودر کامپوزیتی b4c-tib2-tic-ni توسط فرایند پاشش شعله ای پرسرعت (hvof) روی سطح زیرلایه ی فولاد 4130 پوشش داده شد. به منظور بررسی بهتر رفتار این پوشش، پوشش سرمتی b4c-ni نیز تولید و خواص آن با پوشش اصلی مقایسه شد. در ادامه با انجام آزمون های اکسیداسیون سیکلی پوشش ها و زیرلایه ی فولادی در دماهای 500، 700 و 900 درجه سانتیگراد و به مدت 35 ساعت رفتار اکسیداسیون پوشش ها و زیرلایه ی فولادی مورد بررسی قرار گرفت. رفتار تریبولوژیکی پوشش ها و فولاد 4130 نیز در دمای محیط و تحت سه بار 1، 3 و 5 نیوتن مورد بررسی قرار گرفت. همچنین رفتار تریبولوژیکی دمای بالا نیز تحت بار 3 نیوتن و در دماهای 300، 500 و 700 درجه سانتیگراد مورد ارزیابی قرار گرفت. آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری ti و b4c با نسبت های استوکیومتری مختلف نشان دهنده ی انجام واکنش میان این دو ماده به صورت تدریجی و تولید ترکیب های tib2 و tic بود. مشخص شد در ابتدا با تجزیه ی سطحی ذرات پودر b4c، عناصر بور و کربن تولید شدند و در ادامه با نفوذ کربن در تیتانیوم، ترکیب tic و سپس با نفوذ بور در ساختار تیتانیوم، ترکیب tib2 ایجاد شد. همچنین برخی از ذرات پودر تولیدی پس از 30 ساعت آلیاژسازی مکانیکی در ابعاد زیر 100 نانومتر بودند. تحلیل ترمودینامیکی وقوع واکنش در این سیستم نیز تدریجی بودن واکنش ها در حین آسیاب کاری را تائید کرد. پوشش b4c-tib2-tic-ni رفتار اکسیداسیون شبه مکعبی از خود نشان داد و لایه ی اکسیدی تشکیل شده روی سطح این پوشش نسبتا متخلخل و با چسبندگی مناسب به سطح پوشش بود که مانند یک سد نفوذی باعث بهبود رفتار اکسیداسیون این پوشش شد. همچنین مشخص شد که انحلال اکسیژن در پوشش عامل ایجاد رفتار اکسیداسیون شبه مکعبی در این پوشش بود، درحالی که پوشش b4c-ni در حین آزمون tga علاوه بر رفتار اکسیداسیون خطی، پوسته ای شدن را نیز از خود نشان داد که بیانگر مقاومت به اکسیداسیون ضعیف و پوسته ای شدن این پوشش بود. رفتار اکسیداسیون فولاد 4130 نیز از قانون خطی پیروی کرد. همچنین تشکیل یک لایه ی اکسیدی ضخیم، متخلخل و حاوی ترک های وسیع که باعث جذب راحت تر اکسیژن روی سطح تمیز فولاد می شود، باعث مقاومت به اکسیداسیون ضعیف این ماده در دماهای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد شد. نتایج آزمون سایش بیانگر این بود که پوشش b4c-tib2-tic-ni در مقایسه با فولاد 4130 و پوشش b4c-ni مقاومت سایشی بهتری تا دمای 500 درجه سانتیگراد از خود نشان می دهد. همچنین پوشش b4c-ni رفتار سایشی ضعیف تری در تمامی دماها در مقایسه با فولاد 4130 و پوشش b4c-tib2-tic-ni از خود نشان داد. مکانیزم سایش فولاد 4130 در دمای محیط سایش خراشان بود که با افزایش دما تا 700 درجه سانتیگراد سایش تریبوشیمی نیز فعال شد. در پوشش b4c-ni در دمای محیط سایش ورقه ای مکانیزم غالب سایش بود که با افزایش دما مکانیزم سایش چسبان نیز فعال شد و در دمای 700 درجه سانتیگراد سایش ورقه ای غالب شد. پوشش b4c-tib2-tic-ni نیز در دمای محیط سایش ورقه ای نشان داد که با افزایش دما مکانیزم های سایش چسبان و تریبوشیمی نیز مشاهده شدند.

در این تحقیق به بررسی کامپوزیت سازی سطح آلیاژ منیزیم az31b با پرکننده های نانولوله کربنی، نانو ذرات آلومینا، گرافن و گرافیت به روش اصطکاکی - اغتشاشی (fsp) پرداخته شد. پارامترهای مورد بررسی عبارت بودند از سرعت چرخش (rpm 1500-550)، سرعت پیشروی (mm/min 44-12)، تعداد پاس ها (4-1)، نوع تقویت کننده (نانو لوله کربنی، گرافن، گرافیت، نانوآلومینا و مخلوط هیبریدی) و کسر وزنی تقویت کننده (% 4-0). از آزمایش ریزسختی سنجی، متالوگرافی نوری، میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی، طیف سنجی تفرق انرژی، آزمایش کشش، آزمایش سوراخ کردن برشی، آنالیز پراش اشعه ایکس و سایش پین بر روی دیسک خشک برای مشخصه یابی نمونه های تولیدی استفاده شد. این تحقیق در چهار فاز مجزا انجام شد. در فاز اول به بررسی پارامترهای fsp و بهینه سازی آنها و سپس به مشخص کردن محدوده مناسب درصد وزنی cnt برای مرحله بعدی پرداخته شد. جواب مورد بررسی در این مرحله سختی ناگت بود. در فاز دوم از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ استفاده شد و محدوده های مورد بررسی محدودتر شدند تا بهینه سازی به طور دقیق تری انجام شود. مدل سازی بر اساس دو پاسخ سختی ناگت و کاهش وزن ناگت در آزمایش سایش انجام شد. جدول آنالیز واریانس برای هر دو پاسخ رسم و آزمایش تاییدیه انجام شد. نتایج بهینه سازی شرایط mm/min 24، rpm 660، 4% وزنی cnt و 3 پاس را به عنوان شرایط بهینه با سختی ناگت حدود 85 ویکرز و کاهش وزنmg 2/10 معرفی کردند. مدل های ارائه شده به خوبی نتایج را پیش بینی کردند و نتایج واقعی با پیش بینی ها بسیار نزدیک بود. هر دو مدل غیرخطی و انحنا دار بودند. در فاز سوم با ثابت نگه داشتن سایر پارامتر ها، به تغییر نوع پرکننده پرداخته شد و از چهار پرکننده (نانو لوله کربنی، گرافن، نانو ذره آلومینا، گرافیت ذره ای) و دو حالت هیبریدی (از نانو لوله کربنی و نانوآلومینا) استفاده شد. نتایج نشان داد که خواص سختی و سایشی نمونه نانو لوله کربنی دار با نمونه هیبریدی نانو لوله کربنی/نانو آلومینا (نسبت وزنی 2:1) تقریباً مشابه است. در فاز چهارم به مشخصه یابی نمونه های فاز سوم پرداخته شد. در ادامه پروفیل سختی نمونه بهینه (حاصل از فاز سوم) ارائه شد. تصاویر متالوگرافی حاکی از ریزدانگی شدید نمونه بهینه و اندازه دانه در نمونه بهینه در حدود 2 میکرون بود. مکانیزم های سایش در نمونه بهینه ترکیبی از سایش اکسنده، چسبنده و خراشان تشخیص داده شد. سطوح شکست نمونه کشش حکایت از ریزدانگی شدید و توزیع مناسب ذرات در زمینه داشت و حالت کلی شکست نرم بود. آزمایش سوراخ کردن برشی افزایش حدود 20% مقاومت به برش و 10% کاهش ازدیاد طول را نشان داد. استحکام نهایی کششی در منطقه ناگت در حدود mpa 255 در مقایسه با mpa 215 نمونه خام بود. آنالیز تفرق اشعه ایکس تشکیل فاز جدیدی را نشان نداد.

فلز روی از مهم ترین فلزات غیرآهنی است که به علت خصوصیات منحصر به فرد، در صنایع مختلف کاربرد دارد. استخراج روی از کانیهای اکسیدی و سولفیدی به روش های حرارتی و تر امکان پذیر است. امروزه تولید روی به روش هایدرومتالورژی بعلت مزایای این روش در حال گسترش میباشد. علاوه بر تولید روی از کنسانتره آن، بازیابی روی از منابع ثانویه غنی از روی نظیر دورریزها و سرباره کوره های برنج ریزی، غبارات و خاکستر فرایندهای صنعتی، قراضه های غیر آهنی و قراضه اتومبیل نیز میسر می باشد. انباشته شدن این مواد در طبیعت علاوه بر تبعات اقتصادی موجب آلودگی های زیست محیطی نیز می گردد. لذا با در نظر گرفتن این منابع استخراج روی بسیار حائز اهمیت است. یکی از این منابع ثانویه، گرد و غبار کوره های برنج ریزی می باشد. در این پژوهش استخراج روی از این گرد و غبارها تحت شرایط بهینه مورد مطالعه قرار گرفت. جهت این امر از فرایند لیچینگ (انحلال) توسط اسید سولفوریک استفاده شد. پارامترهای مورد مطالعه در فرایند لیچینگ، غلظت اسید سولفوریک، دانسیته پالپ، سرعت هم زدن و دما می باشند. همچنین به منظور حذف کلر بعنوان یک ناخالصی مضر از گرد و غبارهای ذکر شده، از روش تشویه استفاده گردید. نتایج آزمایشات لیچینگ نشان داد که غلظت اسید سولفوریک تأثیر بسیار زیادی بر میزان استخراج روی دارد به طوری که در غلظت 1 مولار تنها پس از گذشت 9 دقیقه، بیش از 98 درصد استخراج حاصل شد. افزایش سرعت هم زدن تأثیر به سزایی در کاهش زمان رسیدن به حداکثر استخراج روی داشت. مقادیر بهینه برای سرعت هم زدن و دانسیته پالپ به ترتیب 1250 و 0/1تعیین شدند. دما تأثیر چندانی بر راندمان فرایند لیچینگ نداشت. جهت کاهش میزان کلر با استفاده از تشویه غبار، تأثیر پارامترهای دما و زمان تشویه مورد بررسی قرار گرفت. در این بخش از آزمایشات با انجام تشویه غبار در دمای 950 به مدت 60 دقیقه میزان کلر محلول به کمتر از ppm 100 رسید. همچنین مشخص شد که مدل سینتیکی کنترل شونده توسط دیفوزیون، مدل حاکم بر فرایند لیچینگ است. تحت شرایط بهینه آزمایشات لیچینگ و تشویه می توان بیش از 98 درصد روی موجود در گرد و غبار را با حذف حداکثر کلر استخراج نمود.