امروزه استفاده از سطوح جاذب منتخب در کاربردهای خورشیدی امری رایج است. روشهای مختلفی برای تولید سطوح جاذب منتخب با خواص تابشی مطلوب به کار می رود. یکی از این روش ها آندایزینگ آلومینیوم است. آندایزینگ به عنوان روشی مطمئن جهت ایجاد پوششی با چسبندگی عالی بر روی زیرلایه های آلومینیومی شناخته شده است. از این رو تولید پوشش های جاذب خورشیدی با این روش از دو مزیت دوام نسبتاً خوب و هزینه پایین بهره می برد. خواص نوری سطح تولید شده به این روش بستگی به عوامل متعدد در فرایند تولید آن دارد. در گذشته از آندایزینگ سیاه درکاربردهای خورشیدی استفاده می شد لیکن ناپایداری خواص نوری آن پژوهشگران را به تولید سطوح منتخب جدیدی تشویق کرد. در این پژوهش خواص تابشی و میکرو ساختاری پوشش های آندایزینگ رنگی آلومینیوم به منظور دستیابی به یک جاذب خورشیدی منتخب بررسی می شود. تأثیر پارامتر زمان بر ضخامت فیلم آندی - اکسیدی و میزان پیگمنت های اشباع کننده و همچنین اثر آن بر خواص تابشی و میکروساختار پوشش به صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا فیلم آندی – اکسیدی در محلول اسید سولفوریک با غلظت gr/lit 160 بر روی آلومینیوم خالص تجارتی 1100 که از هدایت گرمایی فوق العاده ای برخوردار است رشد داده شد و سپس رنگ کاری با پیگمنت های معدنی مس، قلع و نیکل طی یک فرایند کلی انجام گرفت. توپوگرافی سطح پوشش ها با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شده است. در نهایت پس از مشاهده تأثیر ضخامت لایه آلومین آندی و مقدار رسوب پیگمنت های معدنی بر طیف ضریب انعکاس، عملکرد سطوح جاذب ایجاد شده جهت کاربرد در کلکتورهای خورشیدی مورد ارزیابی قرار گرفته و مشاهده شد که پوشش رنگی مسی در مقایسه با پوشش های رنگی قلع و نیکل دارای خواص تابشی بهتر بوده و از ضریب جذب خورشیدی بالاتری بهره می برد.

فرایند نورد تجمعی (arb) یکی از روش های تغییرشکل پلاستیکی شدید است که برای دستیابی به مواد فلزی با اندازه دانه های بسیار ریز (زیر میکرون) و با استحکام بالا استفاده می شود. از طرفی عملیات حرارتی پیرسازی با تشکیل رسوبات در ریزساختار یکی از روش های بهبود خواص مکانیکی فلزات است. در این پژوهـش، ابتدا فرایند arb روی آلیاژ آلومینیوم 6061 تا پنج سیکل در دمای اتاق و در شرایط بدون روانکار انجام شد. سپس عملیات حرارتی پیرسازی در دو حالت مختلف (دمای c°160 به مدت 5 ساعت و دمای c°100 به مدت 48 ساعت) روی نمونه ها اعمال شد. کیفیت جوش نوردی ایجاد شده در فرایند arb توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و همچنین آزمون پیلینگ مورد ارزیابی قرار گرفت. تغییرات ریزساختاری در حین arb و عملیات حرارتی پیرسازی توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) مطالعه گردید. پارامترهای ریزساختاری نظیر میکرو کرنش و چگالی نابجایی های تولیدی در ورق های arb شده و arb و سپس پیر شده با به کارگیری روش ریت ولد تخمین زده شد. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی، از آزمون های کشش تک محوری و سختی سنجی استفاده شد. پس از انجام آزمون کشش، سطح شکست نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر آن بافت نمونه های arb شده در فاصله 25/0 میلی متری از سطح، توسط اندازه گیری پارامتر بافت و شکل های قطبی و توابع توزیع جهت (odf) به دست آمده از دستگاه پراش پرتو ایکس (xrd) مجهز به زاویه یاب، ارزیابی شد. نتایج حاکی از ایجاد جوش نوردی مناسب بین لایه های مختلف به جز لایه های ایجاد شده در سیکل آخر بود. مطالعات ریزساختاری حین فرایند arb نشان داد که مکانیزم ریز شدن دانه ها شامل سه پدیده تفکیک دانه ها، شکل گیری مرزهای با زاویه زیاد و در نهایت تبلور مجدد پیوسته می باشد. نتایج حاصل از آزمون های مکانیکی نشان دادند که پس از پنج سیکل arb، استحکام کششی و سختی تقریبا به 5/2 برابر استحکام کششی اولیه (نمونه آنیل شده) رسید، در حالی که ازدیاد طول افت شدیدی در سیکل اول داشت و پس از آن با ادامه فرایند، به آرامی کاهش پیدا کرد تا پس از پنج سیکل به حدود 5% رسید. با بررسی سطح شکست مشخص گردید که شکست در نمونه های arb شده به صورت داکتیل و با مکانیزم جوانه زنی، رشد و به هم پیوستن حفرات رخ داده است. پس از انجام عملیات حرارتی پیرسازی در هر دو حالت روی نمونه های arb شده، استحکام و انعطاف پذیری افزایش یافت. مطالعات ریزساختاری و آنالیز پراش پرتو ایکس نشان داد که افزایش همزمان استحکام و انعطاف پذیری به علت تشکیل رسوبات ریز و وقوع بازیابی در ریزساختار است. مطالعات بافت در نمونه ها نشان داد که پس از پنج سیکل arb، مولفه های قوی شامل دیلامور، مس و برنج بودند. کلمات کلیدی: تغییرشکل پلاستیکی شدید، نورد تجمعی، عملیات حرارتی پیرسازی، ریزساختار، استحکام کششی، بافت.

در این پژوهش تشکیل پوشش های کامپوزیتی دارای زمینه ای از ترکیبات بین فلزی ni-ti همراه با تقویت کننده tic بر سطح فولاد زنگ نزن aisi 304 با استفاده از مخلوط پودری ni-ti-c و با به کارگیری فرایند فعال سازی مکانیکی و جوشکاری قوسی تنگستن گاز بررسی شده است. بدین منظور مخلوط های پودری ni-ti و ni-ti-c با نسبت استوکیومتری مناسب تهیه و آسیاب کاری شد. مخلوط حاصل پس از فشرده سازی روی سطح فولاد زنگ نزن aisi 304 قرار داده شده و با استفاده از فرایند gtaw ذوب شد. مطالعه ساختار میکروسکوپی روکش ایجاد شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و بررسی های فاز شناسی توسط پراش پرتو ایکس (xrd) انجام گرفت. سختی پوشش ها توسط ریزسختی سنج و با ایندنتور ویکرز و رفتار سایشی پوشش ها توسط آزمایش پین روی دیسک ارزیابی شد. یافته های آزمایش نشان داد که با انجام فرایند آسیاب کاری مخلوط پودری ni-ti و روکش کاری جوشی بعدی، پوشش از جنس ترکیبات بین فلزی ni-ti با ضخامت بیش از 5/1 میلی متر و سختی hv 600 حاصل می شود. درحالی که استفاده از مخلوط پودری ni-ti-c منجر به ایجاد پوششی با زمینه ی niti و ni3ti همراه با تقویت کننده tic می شود که سختی آن بسته به میزان تقویت کننده از hv 100 تا hv 300 بیش از نمونه بدون تقویت کننده است. تشکیل این فازها با توجه به سینتیک فرایند و نمودار فازی نیکل تیتانیم مورد تحلیل قرار گرفته و با ساختارهای میکروسکوپی و نتایج آنالیز ترکیب شیمیایی توسط طیف سنج نشر انرژی (eds) مقایسه شدند. ارزیابی نتایج نشان می دهد که تشکیل tic در این پوشش ها مقدم بر تشکیل فازهای بین فلزی ni-ti است. کاربید تیتانیم هم چنین تاثیر مهمی روی ترکیب و مکان تشکیل فازهای بین فلزی دارد که ناشی از مصرف شدن اتم های تیتانیم در نواحی اطراف ذرات کاربیدی است. بررسی های رفتار سایشی پوشش های تشکیل شده بیانگر بهبود چشمگیر رفتار سایشی آن ها در اثر افزودن تقویت کننده tic به زمینه بین فلزی است. مکانیزم عمده سایش در نمونه بدون تقویت کننده مکانیزم خراشان بوده و با افزایش ذرات تقویت کننده میزان سایش و عمق خراش های ایجاد شده کاهش می یابند به طوری که در نمونه حاوی 50% تقویت کننده این اثرات به حداقل می رسد.

فرایندهای نورد تجمعی (arb) و نورد سرد تکراری با تازدن (f&r)، دو روش از روش های تغییرشکل پلاستیکی شدید هستند که برای تولید کامپوزیت های لایه ای با دانه های بسیار ریز (زیر میکرون) بدون تغییر ابعاد نمونه استفاده می شوند. در تحقیق حاضر، روش نورد تجمعی با تازدن های میانی (arbf) به عنوان روشی جدید با داشتن مزایایی نسبت به دو روش arb و f&r معرفی شده است. فرایند arbf تا 12 سیکل (کرنش معادل 4/10) روی نوارهای آلومینیوم (aa1100) و مس خالص 9/99% برای تولید کامپوزیت لایه ای آلومینیوم-مس با موفقیت انجام شد؛ که مرحله اول فرایند شامل آماده سازی سطح دو نوار آلومینیومی و مسی با ابعاد یکسان، روی هم قرار دادن آن ها، نورد دو ورق با کاهش در ضخامت 50% و اتصال دو نوار به یکدیگر است. آماده سازی مجدد سطح کامپوزیت دولایه، یک بار تازدن در راستای طولی و نورد مجدد با 50 درصد کاهش در ضخامت ادامه فرایند ساخت کامپوزیت آلومینیوم-مس را تشکیل می دهد. به دلیل عدم تغییر ضخامت ماده اولیه، تکرار فرایند تا رسیدن به کرنش های بسیار بالا امکان پذیر است. تغییرات ساختار لایه ها در حین فرایند arbf توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی خواص مکانیکی نوار های کامپوزیتی arbf شده، از آزمایش های کشش تک محوری و ریز سختی سنجی استفاده شد. بررسی سطح شکست نمونه های arbf شده پس از انجام آزمایش کشش با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت. همچنین، نفوذ درهم اتم های آلومینیوم و مس به وسیله آنالیز های عنصری line scan و x-ray mapping مورد بررسی قرار گرفت. عملیات حرارتی کامپوزیت های تولیدی جهت تشکیل کامپوزیت فلز-ترکیب بین فلزی نیز انجام شد. نتایج نشان داد که پس از 10 سیکل از فرایند arbf، کامپوزیت نسبتاً همگن آلومینیوم- مس با توزیع یکنواخت لایه های مس در زمینه آلومینیوم به وجود می آید. با انجام فرایند arbf روی کامپوزیت لایه ای آلومینیوم-مس تا 10 سیکل، استحکام و سختی حدود 2 و 3 برابر مقدار آن ها برای نمونه دولایه اولیه افزایش یافت. نتایج نشان داد که تغییرات خواص مکانیکی حین فرایند arbf با تغییرات ساختار لایه ها مطابقت دارد. همچنین با بررسی سطح شکست مشخص شد که شکست در نمونه های کامپوزیتی arbf شده، به صورت ترکیبی از شکست داکتیل با مکانیزم تشکیل دیمپل های برشی و شکست ترد اتفاق افتاده است. علاوه بر آن، بررسی های نفوذ حاکی از نفود بیشتر اتم های مس نسبت به آلومینیوم است. تشکیل ترکیبات بین فلزی al2cu، al4cu9 و alcu در اثر عملیات حرارتی کامپوزیت های آلومینیوم-مس از دیگر نتایج بدست آمده در این پژوهش است.

در پژوهش حاضر به بررسی ریزساختار، فازشناسی 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 رسوب سختی شده 17-4ph و همچنین 1 پاس استلایت 6 در حضور لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی 309 و اینکونل 617 پرداخته شده است. روکش کاری به روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (gtaw) انجام شد. میکروسکوپ نوری، sem، میکروآنالیز خطی و نقطه ای به منظور بررسی ریزساختار و مکانیزم های سایش مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین مقاومت سایشی نمونه ها بوسیله آزمایش سایش پین بر روی دیسک اندازه گیری شده و فازهای ایجاد شده در سطح روکش بوسیله xrd مطالعه شد. نتایج نشان داد که فازهای تشکیل شده اولیه شامل co(fcc)، فازهای یوتکتیکی لایه ای کبالت و همچنین کاربیدهای فلزی می?باشد. سختی از فصل مشترک به سمت سطح افزایش یافته است زیرا ساختار دندریتی ریزتر شده و غلظت آهن در نزدیکی سطح کاهش یافته است. سختی سطح در نمونه تک پاس 464 ویکرز و در حضور لایه میانی فولاد زنگ نزن 309 به میزان610 ویکرز افزایش یافت. سختی سطح روکش استلایت در حضور لایه میانی اینکونل 617 تا میزان 385 ویکرز کاهش یافت. از نمونه های 1 به 3 پاس استلایت6 مقاومت به سایش بیشتر شد، نمونه با لایه میانی فولاد زنگ نزن 309 بیشترین مقاومت به سایش را داشت و نرخ سایش نمونه با لایه میانی اینکونل 617 از دیگر نمونه ها بالاتر بود و کاهش وزن بیشتری نیز نشان داد. با توجه به سختی سنجی در مسیر سایش، مشاهده شد که 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. با توجه به نتایج بدست آمده، به نظر می رسد استفاده از لایه میانی ضروری بوده و فولاد زنگ نزن آستنیتی 309 بدین منظور پیشنهاد می شود.

یکی از روش های ایجاد پوشش های کامپوزیتی وارد کردن ذرات به پوشش های متداول مانند پوشش الکترولس نیکل- فسفر است. به این صورت که رسوب ذرات روانکار جامد به همراه پوشش الکترولس نیکل سبب می شود که زمینه سخت پوشش الکترولس، ذرات روانکار نرم را در بر بگیرد و شرایط مناسب تری را ایجاد کند. در این پژوهش اثر وارد کردن ذرات روانکار دی سولفید تنگستن (ws2) به پوشش الکترولس و تاثیر آن بر خواص اصطکاکی مورد بررسی قرار گرفته است و با تاثیر نانولوله های کربنی (cnt) برخواص تریبولوژیکی پوشش الکترولس نیکل مقایسه شده است. به این منظور ذرات ws2 با غلظت 1، 2، 3، 4 و 5 گرم بر لیتر و ذرات cnt با غلظت 5/1، 2 و 5/2 گرم بر لیتر به پوشش افزوده شدند. هر دو پوشش فوق روی زیرلایه فولاد ساده کربنی ایجاد شدند. مشخصه یابی پوشش توسط پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و طیف نگاری تفکیک انرژی (eds) صورت پذیرفت. پوشش الکترولس کامپوزیتی با هر دو ذره تقویت کننده دارای ساختاری آمورف است که پس از عملیات حرارتی به کریستاله تبدیل می شود؛ پوشش در هر دو حالت با ضخامتی در حدود 20 میکرومتر است. مورفولوژی سطحی پوشش نیز در هر دو حالت به صورت کروی و گل کلمی است. در مورد پوشش حاوی ذرات ws2 مقدار این مناطق و زبری پوشش بیش تر است. بررسی رابطه غلظت ذرات در حمام با درصد ذرات به دام افتاده درون پوشش ها نشان داد که بیشترین مقدار رسوب ذرات برای پوشش ni-p-cnt در غلظت 2 گرم بر لیتر و برای پوشش ni-p-ws2 در غلظت 4 گرم بر لیتر بدست می آید. بررسی سختی پوشش در حالت آمورف و پس از عملیات حرارتی توسط دستگاه میکروسختی ویکرز انجام شده است. خواص تریبولوژیکی پوشش توسط روش پین روی دیسک، در بار سایشی 6 و 10 نیوتن و سرعت در حدود 20 سانتی متر بر ثانیه بررسی شده است. یافته ها نشان می دهد که سختی پوشش برای هر دو نوع تقویت کننده، بعد از عملیات حرارتی افزایش یافته است، ولی سختی پوشش حاوی ذرات cnt به دلیل استحکام بالای نانولوله های کربنی، بیشتر از پوشش حاوی ذرات ws2 است. نتایج حاصل از آزمون اصطکاک و سایش نشان می دهد که استفاده از پوشش ni-p-ws2 سبب کاهش ضریب اصطکاک و افزایش روانکاری در مقایسه با پوشش الکترولس ni-p معمولی شده است، در حالی که مقاومت سایشی نیز نسبتا خوب است. پوشش ni-p-cnt نیز در مقایسه با پوشش معمولی ni-p مقاومت سایشی بالاتر و ضریب اصطکاک پایین تر دارد ولی محدوده پایداری ضریب اصطکاک آن کم تر از پوشش حاوی ذرات دی سولفید تنگستن است. بررسی اثر عملیات حرارتی بر خواص تریبولوژیکی پوشش نشان داد که عملیات حرارتی در دمای 400 درجه سانتی گراد سبب بهبود خواص سایشی و اصطکاکی برای هر دو پوشش کامپوزیتی شده است.

یکی از روش های ایجاد پوشش های کامپوزیتی وارد کردن ذرات به پوشش های متداول مانند پوشش الکترولس نیکل- فسفر است. به این صورت که رسوب ذرات روانکار جامد به همراه پوشش الکترولس نیکل سبب می شود که زمینه سخت پوشش الکترولس، ذرات روانکار نرم را در بر بگیرد و شرایط مناسب تری را ایجاد کند. در این پژوهش اثر وارد کردن ذرات روانکار دی سولفید تنگستن (ws2) به پوشش الکترولس و تاثیر آن بر خواص اصطکاکی مورد بررسی قرار گرفته است و با تاثیر نانولوله های کربنی (cnt) برخواص تریبولوژیکی پوشش الکترولس نیکل مقایسه شده است. به این منظور ذرات ws2 با غلظت 1، 2، 3، 4 و 5 گرم بر لیتر و ذرات cnt با غلظت 5/1، 2 و 5/2 گرم بر لیتر به پوشش افزوده شدند. هر دو پوشش فوق روی زیرلایه فولاد ساده کربنی ایجاد شدند. مشخصه یابی پوشش توسط پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و طیف نگاری تفکیک انرژی (eds) صورت پذیرفت. پوشش الکترولس کامپوزیتی با هر دو ذره تقویت کننده دارای ساختاری آمورف است که پس از عملیات حرارتی به کریستاله تبدیل می شود؛ پوشش در هر دو حالت با ضخامتی در حدود 20 میکرومتر است. مورفولوژی سطحی پوشش نیز در هر دو حالت به صورت کروی و گل کلمی است. در مورد پوشش حاوی ذرات ws2 مقدار این مناطق و زبری پوشش بیش تر است. بررسی رابطه غلظت ذرات در حمام با درصد ذرات به دام افتاده درون پوشش ها نشان داد که بیشترین مقدار رسوب ذرات برای پوشش ni-p-cnt در غلظت 2 گرم بر لیتر و برای پوشش ni-p-ws2 در غلظت 4 گرم بر لیتر بدست می آید. بررسی سختی پوشش در حالت آمورف و پس از عملیات حرارتی توسط دستگاه میکروسختی ویکرز انجام شده است. خواص تریبولوژیکی پوشش توسط روش پین روی دیسک، در بار سایشی 6 و 10 نیوتن و سرعت در حدود 20 سانتی متر بر ثانیه بررسی شده است. یافته ها نشان می دهد که سختی پوشش برای هر دو نوع تقویت کننده، بعد از عملیات حرارتی افزایش یافته است، ولی سختی پوشش حاوی ذرات cnt به دلیل استحکام بالای نانولوله های کربنی، بیشتر از پوشش حاوی ذرات ws2 است. نتایج حاصل از آزمون اصطکاک و سایش نشان می دهد که استفاده از پوشش ni-p-ws2 سبب کاهش ضریب اصطکاک و افزایش روانکاری در مقایسه با پوشش الکترولس ni-p معمولی شده است، در حالی که مقاومت سایشی نیز نسبتا خوب است. پوشش ni-p-cnt نیز در مقایسه با پوشش معمولی ni-p مقاومت سایشی بالاتر و ضریب اصطکاک پایین تر دارد ولی محدوده پایداری ضریب اصطکاک آن کم تر از پوشش حاوی ذرات دی سولفید تنگستن است. بررسی اثر عملیات حرارتی بر خواص تریبولوژیکی پوشش نشان داد که عملیات حرارتی در دمای 400 درجه سانتی گراد سبب بهبود خواص سایشی و اصطکاکی برای هر دو پوشش کامپوزیتی شده است.

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

اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید روی بسیاری از فلزات جهت ایجاد دانه های فوق ریز و نانو و در نتیجه ایجاد خواص مکانیکی منحصر به فرد در چند سال اخیر توجه محافل تحقیقاتیِ زیادی را به خود جلب نموده است. نتایج حاصله روی بسیاری از فلزات خالص نشان داده است که فرایند های مختلفِ تغییرشکل پلاستیک شدید می توانند روشی موثر برای رسیدن به چنین اهدافی باشند. در این تحقیق با استفاده از فرایند پیچش تحت فشار بالا (hpt) تاثیرِ اعمالِ تغییرشکل پلاستیک شدید روی ساختار، سختی و تنش سیلانِ آلیاژ آلومینیوم 2024 در شرایط مختلفِ دما، نرخ کرنش و عملیات پیری مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. اعمالِ تغییرشکلِ پلاستیک شدید روی آلیاژ آلومینیوم 2024 نه تنها فوق ریز شدنِ ساختار را به همراه دارد بلکه پیرسختی پذیری آن همراه با تغییرشکل پلاستیک شدید اثرات خاصی را روی خصوصیات مکانیکیِ آلیاژ به وجود می آورد. بررسی های انجام شده روی نمونه های تغییرشکل یافته به کمک میکروسکوپ های نوری، الکترونیِ روبشی (sem) و الکترونی عبوری (tem)، پراش الکترونیِ حوزه انتخابی (saed)، نشان داد که اعمالِ تغییرشکل پلاستیک شدید در شرایط مختلف منجر به ایجاد دانه های فوق ریز و نانو در این آلیاژ می شود. در این راستا، چگونگیِ ریز شدنِ دانه ها ونقش ذراتِ بینِ فلزی و رسوبات در رابطه با مکانیزم تشکیلِ دانه های فوق مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایجِ بدست آمده نشان می دهند هر چند عناصر آلیاژی و دما نقش به سزایی در رابطه با ایجاد دانه های فوق ریز و مورفولوژی آن ها دارند ولی وجود ترکیبات بین فلزی درشت اثرِ قابل توجهی روی مکانیزم ایجاد دانه های فوق ریز ندارند. این ذرات در محلول جامد فلز به راحتی خُرد و توزیع می شوند. برخی از این ذرات در حین تغییرشکل نیز در زمینه حل می شوند. شناساییِ عناصرِ موجود در این ترکیب ها با استفاده از نمودارِ طیف سنجی تفکیک انرژی (eds)، امکانِ مشخص کردنِ فازهای قابل حل و غیرقابل حل در زمینه را مهیا نمود. همچنین ارزیابی گشتاور در حینِ فرایند پیچش تحتِ فشارِ بالا و ارزیابی های میکروسختی بعد از اعمال تغییرشکل، به خوبی نشان داد که اعمال تغییرشکل پلاستیک شدید روش موثری جهت ایجاد سختیِ بالا (تا حدود 3 برابر) در این گونه آلیاژها می باشد. اعمال تغییرشکل در محدوده دماهای c°196- تاc °400 نشان داد که دما اثر فاحشی روی ساختار نهایی و تنش سیلانِ ماده دارد. ایجاد ساختار نانو در محدوده اندازه های nm 60-20 به وسیله ی اعمال پیچش تحت فشار بالا در دمای c°196- بیش ترین افزایش در منحنیِ تنش سیلان را حاصل نمود ولی سختی در مقایسه با نمونه هایی که در دمای محیط تغییر شکلِ شدید یافته بودند، تغییر محسوسی از خود نشان نداد. تاثیر عملیاتِ پیری قبل و بعد از hpt روی سختی نیز یکی دیگر از پارامتر های اساسی است که در توزیع سختی در امتداد قطر نمونه ها می تواند اثرات قابل توجهی داشته باشد. بهترین یک نواختی در توزیع سختی در امتداد قطر نمونه ها پس از اعمال hpt در دمای محیط و سپس پیرکردنِ آلیاژ در دمایc°190 حاصل شد. همچنین نرخ کرنش در دماهای مختلف و در محدوده ی 04/0 تا 6/0 دور در هر دقیقه اثر قابل توجهی روی تنش سیلان از خود نشان نداد.

استفاده از آلومینیوم در برخی قطعات باعث افزایش دمای قطعه در حین کار می شود. سختی کم و در پی آن مقاومت به سایش کم این فلز تخریب سریع آن را موجب می شود. پوشش آندایزینگ در شرایط بهینه، با ایجاد یک لایه اکسیدی سخت آلومینا می تواند سختی سطح آلومینیوم را تا ده برابر افزایش دهد و افزایش سختی مقاومت سایشی خوبی را ایجاد می کند، اما زیاد بودن ضریب اصطکاک پوشش آندایز سخت نقطه ضعف بزرگی محسوب می شود. هدف از انجام پژوهش حاضر، کاهش ضریب اصطکاک پوشش اکسید آلومینیوم آندی از طریق نفوذ دادن و سنتز ذرات جامد روانکار پلی تترافلورواتیلن به ساختار و نانو حفرات پوشش ایجاد شده است. پوشش آندایز سخت با تغییر پارامترهای ولتاژ و زمان پوشش دهی تهیه شد. پس از دستیابی به شرایط پوشش آندایز سخت بهینه، لایه روانکار پلی تترافلورواتیلن با مقادیر 15، 20، 25 و ml/l 30 روی سطح پوشش ایجاد شد. در نهایت برای افزایش چسبندگی لایه روانکار، نمونه ها در دمای بهینه عملیات حرارتی شدند. برای ارزیابی و مشخصه یابی پوشش ها آزمون پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی (fesem) و طیف نگار تفکیک انرژی (eds) از سطح پوشش های ایجاد شده تهیه شدند. یافته ها نشان داد که اندازه حفرات ایجاد شده در گستره nm 16-5 است که سختی زیاد پوشش را سبب می شود. عملیات حرارتی برای افزایش چسبندگی لایه روانکار در دمای °c 400 انجام گرفت. تغییرات سختی، مدول الاستیک و تافنس شکست توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) انجام شد. نتایج حاکی از افزایش شدید سختی و مدول الاستیک، کاهش تافنس شکست پوشش آندایز سخت در نتیجه عملیات حرارتی بود. برای بررسی رفتار تریبولوژیکی پوشش، آزمون سایش در بار کم با استفاده از پین با جنس فولاد بلبرینگaisi 52100 انجام شد. برای بررسی رفتار تریبولوژیکی پوشش ها در دمای بالاتر، آزمون سایش در دو دمای °c 150 و °c 300 انجام گرفت. کاهش وزن نمونه و پین سایشی برای هر آزمون محاسبه شده و تاثیر دما روی میزان سایش پوشش ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش مقدار فاز روانکار در دمای محیط باعث بهبود رفتار روانکاری پوشش می شود، در حالی که در دمای بالا افزایش مقدار روانکار نتیجه مطلوبی ندارد. در دمای محیط بهترین رفتار روانکاری از نمونه حاوی ml/l 30 مشاهده شد، ولی در دمای بالا بهترین رفتار روانکاری توسط نمونه حاوی ml/l 20 روانکار مشاهده شد. سطوح سایشی نمونه و پین توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد مطالعه قرار گرفتند.

فولاد ‏p460n‏ از نوع فولادهای میکروآلیاژی است. این فولاد استحکام مطلوبی در حد فولادهای آلیاژی در بین ‏فولادهای کم کربن کم آلیاژ دارد که استحکام خود را از دو عامل عناصر میکروآلیاژی وعملیات نرماله کردن بدست ‏می آورد. عناصر میکروآلیاژی وانادیوم، نیوبیوم و تیتانیوم هستند که با تشکیل کاربید، نیترید و کاربونیترید منجر به ‏افزایش استحکام می شوند و عملیات نرماله کردن منجر به ریزدانه شدن می شود. فولاد ‏p460n‏ کاربرد وسیعی در ‏محیط های دریایی دارد. نواحی جوشکاری شده این فولاد اغلب به منظور طولانی شدن عمر سرویس نیاز به تعمیرهای ‏متعدد دارند. استانداردهای محدودی در مورد جوشکاری تعمیری و تعداد دفعات مجاز تعمیر موجود است. تنها در دو ‏استاندارد یکی استاندارد دریایی ‏dnv-os-f101‎‏ و استاندارد ‏gb50236-97&98‎‏ بیان شده است که تا دوبار تعمیر ‏ممکن است در یک ناحیه جوشکاری شده انجام گیرد. تعمیرهای تکراری در جوش می تواند روی سازه تاثیرهای ‏مختلفی بگذارد از جمله، تغییر در ریز ساختار منطقه متاثر از حرارت ، تغییر در سختی و استحکام و تغییر در مقاومت به ‏خوردگی. به صورت معمول در جوشکاری تعمیری از روش تمپربید ‏ در تعمیرهای تکراری جوش استفاده می شود. ‏مزیت استفاده از این روش در حذف کردن عملیات حرارتی پس از جوشکاری ‏ به منظور اصلاح ساختارهای مضر ‏ایجاد شده در منطقه متاثر از حرارت است.‏ جوشکاری تعمیری سبب ایجاد تنش های باقی مانده می شود. تحقیقات زیادی به اندازه گیری تنش باقی مانده در مقاطع ‏جوش تعمیری پرداخته اند. راهکارهایی از جمله افزایش حرارت ورودی و افزایش تعداد لایه های جوش سبب کاهش ‏تنش های باقی مانده می شود. بررسی تاثیر جوشکاری تعمیری بر تغییرات ریز ساختار، خواص مکانیکی و خوردگی در ‏تحقیقات محدودی انجام شده است. هر یک از این تحقیقات در مورد جوشکاری تعمیری به مطالعه نوع خاصی از ‏فولاد های پرکاربرد در صنایع مختلف پرداخته اند. از جمله فولاد ‏api x52‎‏ و ‏aisi 304‎‏. در نوع خاصی از فولاد ها از ‏قبیل ‏bisplate 80‎‏ که مستعد به ترک خوردن در منطقه جوش به علت انعطاف پذیری پایین هستند، به منظور ‏جوشکاری تعمیری از روش لایه نشانی ‏ استفاده شده است. در روش لایه نشانی قبل از تعمیر منطقه جوش، ضخامتی در ‏حد چند میلیمتر از ناحیه تعمیری، با آلیاژی با انعطاف پذیری بالا از قبیل ‏fe-ni‏ پوشانده می شودکه سبب کاهش ترک ‏گرم در جوشکاری تعمیری می شود. بر اساس تحقیقات گذشته ضخامت لایه پوشانده شده در خواص حاصل تاثیر گذار ‏است. مثلا برای جوشکاری تعمیری فولاد ‏bisplate 80‎‏ 4 میلیمتر لایه نشانی باعث ایجاد بهترین خواص از لحاظ ‏خستگی و چقرمگی می شود. نتایج حاصل از تحقیقات گذشته در مورد جوشکاری تعمیری، قابل تعمیم دادن برای همه ‏فلزات نیست. تاثیر جوشکاری تعمیری بر خواص، برای هر فلز جداگانه نیاز به تحقیق و مطالعه دارد. با توجه به کاربرد، ‏رفتار خوردگی در جوشکاری تعمیری حائز اهمیت است. در جوشکاری، فلز جوش اغلب به عنوان ناحیه مستعد به ‏خوردگی عمل می کند. عواملی از جمله ترک، تخلخل، نفوذ ناقص، تنش های باقی مانده، انتخاب نادرست فلز پرکننده ‏و طراحی نادرست محل اتصال سبب شده که فلز جوش بیشتر از سایر مناطق مستعد به خوردگی شود.‏ مرور تحقیقات گذشته نشان می دهد که تاثیر تکرار عملیات جوشکاری تعمیری بر ریزساختار، خواص مکانیکی و ‏خوردگی فولاد ‏p460n‏ مورد بررسی قرار نگرفته است. در مورد این فولاد با توجه به کاربرد گسترده ای که در صنایع ‏دریایی دارد، نیاز به تحقیق و مطالعه گسترده احساس می شود. انتظار می رود در این تحقیق با استفاده از نتایج حاصل، در ‏مورد تغییر خواص به واسطه سه بار تعمیر مکرر در ناحیه جوش این فولاد اطلاعات کاملی بدست آید.‏

پوشش های tialn بر ابزار برش رفتار سایشی و اکسیداسیونی بسیار خوبی بخصوص در سرعت های بالای ماشینکاری دارد و تحقیقات گسترده ای در این زمینه انتشار یافته است، ولی تاکنون رفتار این پوشش ها روی قالب ها در شرایط کاری دمای بالا کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش رفتار اصطکاکی پوشش های tialn روی قالب از جنس فولاد گرم کار h13 در شرایط کاری قالب و تأثیر عملیات آنیل بر رفتار پوشش ها مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور پوشش های tialn با درصد های مختلف آلومینیوم بر فولاد h13 به روش رسوب فیزیکی بخار (pvd) اعمال شد. بررسی خواص پوشش ها توسط پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکرو آنالیز و میکرو سختی و زبری سنج صورت گرفت. رفتار تریبولوژیکی پوشش ها قبل و بعد از فرایند آنیل، توسط دستگاه پین روی دیسک تحت بار 3 نیوتن و سرعت 1/0 متر بر ثانیه در دماهای محیط و 600 درجه سانتی گراد ارزیابی شد. جهت بررسی مقاومت اکسیداسیون پوشش ها، تغییرات وزن هر یک از نمونه ها در حین گرمایش در کوره اکسایش تا دمای 700 درجه سانتی گراد به صورت لحظه ای بررسی شد. یافته های پژوهش نشان داد که اعمال پوشش های نیترید تیتانیم آلومینیوم روی زیر لایه فولاد گرمکار h13 موجب بهبود رفتار اصطکاکی در دمای محیط و 600 درجه سانتی گراد شد. میزان آلومینیوم موجود در پوشش تأثیر بسزایی در خواص پوشش داشته به طوری که افزایش درصد آلومینیوم موجب افزایش سختی، کاهش زبری سطح و کاهش ضریب اصطکاک پوشش گشت. یافته های حاصل از آزمون اکسایش نشان داد که پوشش tin بر اثر اعمال سیکل حرارتی اضافه وزن داشته در حالیکه پوشش های tialn تا دمای 700 درجه سانتی گراد اضافه وزنی نداشته و در برابر اکسیداسیون مقاوم بودند. علت این امر را می توان حضور آلومینیوم و ایجاد لایه نازک و فشرده al2o3 بر پوشش های tialn دانست. از بین پوشش های مورد بررسی در این پژوهش، پوشش tialn با ترکیب تارگت ti30%-al70% به دلیل سختی بالا، ضریب اصطکاک پایین و کاهش وزن کم در حین سایش در دمای محیط، بهترین رفتار را در دمای محیط داشته است. پوشش tialn نیز با ترکیب تارگت ti60%-al40% به دلیل زبری کم و ضریب اصطکاک و کاهش وزن کم در حین سایش در دمای 600 درجه سانتی گراد و مقاومت اکسیداسیونی تا دمای 700 درجه سانتی گراد، بهترین پوشش برای استفاده در قالب های گرمکار به شمار می آید. جهت بررسی تأثیر آنیل بر خواص پوشش ها نیمی از نمونه های پوشش داده شده تحت خلاء 5-10 تور و دمای 1000 درجه سانتی گراد عملیات حرارتی شدند. آنیل کردن پوشش ها موجب اکسیدشدن پوشش tin و نفوذ اکسیژن به داخل شبکه پوشش و تشکیل محلول جامد tialon گردید. این فاز همانند روانکار جامد عمل کرده و موجب کاهش شدید ضریب اصطکاک پوشش های tialn در دمای محیط تا مقادیر حدود 14/0 شد. بنابراین می توان گفت آنیل پوشش های tialn در دمای 1000 درجه سانتی گراد، فرایندی مناسب جهت کاهش ضریب اصطکاک این پوشش ها در دمای محیط است.

در این پژوهش، فرایند اکسیداسیون حرارتی به عنوان روشی جهت بهبود خواص سطحی تیتانیم ارزیابی شد و تاثیر آن بر رفتار خوردگی و زیست فعالی تیتانیم مورد بررسی قرار گرفت. از اهداف اولیه این تحقیق امکان سنجی انجام اکسیداسیون حرارتی تیتانیم در کوره هوا به منظور ساده سازی این فرایند بود. فعالسازی نمونه ها قبل از اکسیداسیون به دو صورت انجام شد؛ تعدادی از نمونه ها فقط در محلول اسیدی برای چند دقیقه غوطه ور شد و تعدادی دیگر در محلول قلیایی naoh در دمای c°60 به مدت 10 ساعت قرار گرفتند. آزمون اکسیداسیون در محدوده دمایی c°800-400 در اتمسفر معمول کوره مقاومتی انجام شد. نمونه ها با نرخ °c/min5 تا دمای مورد نظر گرم شده، به مدت یک ساعت در آن دما قرار گرفته و سپس در کوره تا دمای محیط سرد شدند. بررسی مقاومت خوردگی و رفتار زیست فعالی نمونه های عملیات شده در محلول های مشابه بدن انجام گرفت. ارزیابی خواص سطحی با استفاده از sem، edx، متالوگرافی، سختی سنجی، tga، gds و نوار چسب صورت پذیرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن بود که اکسیداسیون حرارتی موجب ایجاد لایه اکسیدی و منطقه ای نفوذی در زیر آن می شود و سخت شدن سطح را به دنبال دارد که افزایش دما این پدیده را تشدید می کند. آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی نشان داد که فرایند اکسیداسیون حرارتی موجب بهبود رفتار خوردگی می شود . روند مشاهده شده برای هر دو نوع فعالسازی مشابه بود ولی نمونه های قلیایی شده مقاومت خوردگی بهتری نشان دادند. نمونه های اکسیداسیون حرارتی شده در دماهای c°400 و c°500 زیست فعالی کمی از خود نشان دادند. نمونه هایی که قبل از اکسیداسیون حرارتی قلیایی شده بودند رفتار زیست فعال مناسبی نشان دادند و دمای c°600 به عنوان دمای مناسب برای ایجاد رفتار زیست فعالی و خوردگی مناسب شناخته شد. جمع بندی یافته های تحقیق حاضر نشان می دهد که اکسیداسیون حرارتی تیتانیم در هوا امکان پذیر است و بر هر دو خصوصیت خوردگی و زیست فعالی، تاثیر دارد. بهینه سازی فرایند با توجه به این دو مشخصه بطور همزمان توسط محققین قبلی مدنظر قرار نگرفته است.

در این تحقیق تاثیر فرایند نورد تجمعی بر خواص مکانیکی و ریزساختار ورق آلومینیومی سری 1000 مورد بررسی قرار گرفت. با اعمال اولین سیکل فرایند نورد تجمعی، استحکام تسلیم و کششی به شدت افزایش یافت و در ادامه با اعمال سیکل های بالاتر نرخ افزایش استحکام روند نزولی را طی کرد. بعد از اعمال شش سیکل نورد تجمعی استحکام کششی از حدود 90 مگاپاسکال (حالت آنیل شده) به حدود 250 مگاپاسکال افزایش یافت. همچنین ازدیاد طول نیز با اعمال اولین سیکل فرایند نورد تجمعی شدیداً کاهش و در ادامه با افزایش تعداد سیکل های فرایند نورد تجمعی افزایش پیدا کرد. فرایند نورد تجمعی باعث ایجاد دانه های کشیده در جهت نورد گردید. اندازه دانه ها در جهت نورد بعد از اعمال شش سیکل نورد تجمعی حدود 1 میکرون و در جهت عرضی در حدود 200 تا300 نانومتر بود. فرایند نورد تجمعی باعث شدت گرفتن دو مولفه مس و دیلامور در یک چهارم ضخامت ورق نورد تجمعی شده گردید. همچنین بافت برشی با مولفه <110>{100} روی سطح بعد از اعمال دو سیکل از فرایند نورد تجمعی مشاهده گردید که ناشی از اصطکاک زیاد بین ورق و سطح غلتک های نورد می باشد. استحکام پیوند بین ورق ها با افزایش عرض، دما، زبری دو سطح در تماس با هم و زبری سطوح در تماس با غلتک ها افزایش می یابد. سطح شکست نمونه های نورد تجمعی شده هر دو نوع شکست (ترد و نرم) را از خود نشان دادند.

اعمال پوشش های نازکی از فلزات نرم بین سطوح لغزشی به دلیل استحکام برشی و سختی کم موجب روانی حرکت می شود. در این پژوهش برای ایجاد پوشش های روانکار جامد از ایندیم و سرب رور نمونه های فولادی استفاده شد. پوشش دهی به روش رسوب فیزیکی بخار (pvd) و توسط فرایندهای تبخیر در خلاء و رسوب یونی صورت گرفت و تاثیر پارامترهای فرایند شامل دمای زیر لایه، فشار گاز محفظه و ولتاژ اعمالی بر رفتار تریبولوژیکی، بافت و مورفولوژی پوشش ها ارزیابی شد. رفتار تریبولوژیکی پوشش ها با استفاده از آزمون بین روی دیسک بررسی شدو بافت و مورفولوژی پوشش ها به ترتیب توسط پراش پرتوایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونر رویشی (sem) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پوشش های ایجاد شده باعث کاهش ضریب اصطکاک تا کمتر از 1/0 می شوند و در بین این پوشش های رسوب یونی روانکاری و عمر سایشی بیشتری نسبت به پوشش های تبخیر در خلاء از خود نشان می دهند. افزایش شدت پلاسما توسط ولتاژ اعمالی به زیر لایه موجب بهبود خواص روانکاری و عمر سایشی پوشش های رسوب یونی می شود. پوشش های ایندیم به دلیل برش آسان؟، ضریب اصطکاکک کمتری ایجاد می کنند اما عمر سایشی آن ها نسبت به سرب کوتاه تر است، علاوه بر ایندیم و سرب، پوشش های آلیاژی in--30%pb, in-10%pb و in10%pb به روش رسوب یونی ایجاد شد و آزمون ها نشان داد که خواص روانکاری و سایشی آن ها بین پوشش های ایندیم و سرب خالص قرار دارد. بررسی مسیر سایش پوشش ها مشخص ساخت که مکانیزم روانکاری پوشش های تبخیر در خلاء از نوع لغزش روی سطح پوشش و در پوشش های رسوب یونی از نوع لغزش در داخل پوشش است. افزایش دمای زیرلایه در پوشش های تبخیر در خلاء موجب شکل گیری بافت صفحات با انرژی سطحی بالا شده و تخلخل پوشش کاهش می یابد و در دمای نزدیک نقطه ذوب که دانه ها به صورت هم محور در می آیند بافت حالت تصادفی پیدا می کند. در فرایند رسوب یونی به علت وجود پلاسما شدت بافت کاهش می یابد و با افزایش فشار گاز محفظه صفحات با انرژی سطحی بالبا بافت غالب را تشکیل داده و اندازه دانه ها ریزتر می شود و با افزایش ولتاژ اعمالی صفحات با انرژی سطحی پایین شدت قوی تری بدست می آورند و اندازه دانه ها درشت تر می شود. بررسی تاثیر بافت بر روانکاری پوشش ها مشخص ساخت که شکل گیری بافت (111) در پوشش های تبخیر در خلاء سرب موجب کاهش ضریب اصطکاک و پایداری بیشتر آن شده اما در پوشش های رسوب یونی به علت کاهش شدت بافت و افزایش تخلخل ساختار، مورفولوژی پوشش تاثیر آشکارتری بر ضریب اصطکاک می گذارد.

در این پژوهش، نانوکامپوزیت mosi2-tib2 با دو نسبت وزنی 10 و 20 درصد تقویت کننده tib2 از سه مسیر به روش آلیاژسازی مکانیکی سنتز و مشخصه یابی گردید. در مسیر اول، مخلوط پودری عناصر اولیه مولیبدن، سیلیسیوم، تیتانیوم و بور تا زمان 60 ساعت مورد آسیاب کاری قرار گرفت. در مسیر دوم، ابتدا mosi2 ازmo و si طی 30 ساعت آسیاب کاری تولید شد و سپس پودر تیتانیوم و بور به آن اضافه گردید و تا 60 ساعت مورد آسیاب کاری قرار گرفت و در مسیر سوم همانند مسیر دوم mosi2 طی 30 ساعت آسیاب کاری تولید شد و سپس پودر tib2 تجاری به آن اضافه گردید و آسیاب کاری تا 60 ساعت ادامه یافت. پودرهای تولیدی از سه مسیر تحت عملیات حرارتی در دمای 1000 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت قرار گرفتند. پیشرفت واکنش ها و ویژگی های ساختاری شامل اندازه دانه، کرنش شبکه بر مبنای روش ویلیامسون- هال به وسیله پراش پرتو ایکس (xrd) بررسی گردید. مورفولوژی و میکروساختار پودرهای آسیاب شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) به همراه طیف سنج توزیع انرژی پرتو ایکس (eds) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پودر نانوکامپوزیت تولید شده از مسیر اول با 20 درصد تقویت کننده tib2، نسبت به پودرهای نانوکامپوزیت تولید شده از دو مسیر دیگر بعد از عملیات حرارتی فاقد فازهای mo5si3 و mob بود و به طور کامل سنتزشد. مسیر دوم نسبت به مسیر اول زمان بیشتری برای تشکیل کامپوزیت نیاز داشت. بررسی های فازشناسی نشان داد که mosi2 تولیدی در هر سه مسیر به صورت فازهای ? و ? بود که غالب آن را فاز ? تشکیل می داد. حرارت دهی تبدیل فاز ?-mosi2 به ?-mosi2 را مشخص کرد و منجر به رشد دانه ها و کاهش میکرو کرنش شد. تعیین ثابت شبکه mosi2 با استفاده از رابطه نلسون- رایلی از دیگر نتایج این پژوهش بود. خواص مکانیکی نمونه ها بوسیله آزمون سختی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون سختی سنجی نشان داد که افزایش زمان آسیاب کاری باعث افزایش سختی، به علت تغییر شکل پلاستیکی ناشی از فرایند آلیاژسازی مکانیکی و در نتیجه کارسختی، شده است. همچنین با افزودن tib2 به ترکیب mosi2 سختی نمونه ها به طور قابل توجهی افزایش یافت. بیشترین سختی مربوط به پودر نانوکامپوزیت تولید شده از مسیر دوم (hv1334) و کمترین سختی مربوط به ترکیب بین فلزی mosi2 (hv957) بود. فرایند آگلومراسیون روی پودرها جهت استفاده در فرایند پاشش حرارتی از روش خشک کردن پاششی انجام شد و با کمک نرم افزار کلمکس میزان کروی بودن و توزیع مساحت ذرات ارزیابی شد. نتایج نشان داد پودر نانوکامپوزیت تولید شده از مسیر اول، با توجه به بالاتر بودن سختی و میزان کرویت مطلوب پس از عملیات آگلومراسیون از کیفیت بالایی جهت استفاده در فرایند پاشش حرارتی برخوردار است.

پوشش های روانگر جامد از جمله فلزات که به روش رسوب فیزیکی بخار اعمال می شود در صنایع هوایی کاربر فراوانی دارد فلزات نرم مانند سرب و قلع به صورت پوشش های نازک وقتی بین دو سطح سخت در حال لغزش قرار می گیرند به دلیل استحکام برشی کم می توانند روانکار خوبی باشند در این پژوهش هایی از سرب و قلع به روش تبخیر در در خلا و رسوب یونی روی فولاد سخت شده ایجاد شد و تاثیر پارامترهای مختلف رسوب فیزیکی بخار (چگالی جریان کاتدی فشار محفظه) بر ضریب اصطکاک عمر سایشی و ساختار پوشش ارزیابی گردید ضریب اصطکاک از طریق آزمون پین روی دیسک اندازه گیری شد و ساختار پوشش ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد نتایج آزمایش ها نشان داد پوشش های ایجاد شده سبب کاهش ضریب اصطکاک می شوند پوشش های رسوب یونی به دلیل چسبندگی بهتر نسبت به پوشش های تبخیر در خلا روانکاری بهتری ایجاد می کنند پوشش سرب نیز به دلیل برش آسان ضریب اصطکاک کمتری دارد شدت پلاسما از طریق افزایش فشار گازآرگون در محفظه پوشش دهی و ولتاژ اعمالی به زیر لایه افزایش داده شد و آزمون روانکاری نشان داد افزایش پلاسما از طریق افزایش ولتاژ اعمال به زیر لایه سبب افزایش عمر سایشی پوشش سرب می شود. تاثیر ضخامت پوششی برای روانکاری پوشش های سرب ارزیابی شد و نتایج نشان داد با افزایش ضخامت پوشش ضریب اصطکاک و عمر سایشی افزایش می یابد در حالیکه پوشش های نازکتر (2-1 میکرومتر) ضریب اصطکاک و نرخ سایش کمتری دارند پوشش های آلیاژی با ترکیب اسمی pb-30%snو pb-10%sn از طریق رسوب یونی ایجاد شد و مورفولوژی و روانکاری آن ها ارزیابی گردید مقایسه لایه ها نشان داد خواص روانکاری پوشش های آْیاژی یاد شده بین پوشش های آلیاژی یاد شده بین پوشش های یاد شده بین پوشش های یونی سرب و قلع خالص قرار دارد. تاثیر زمان پراکنش اولیه بر پارامتر بافت و مورفولوژی پوشش تبخیر در خلا قلع ارزیابی گردید که نشان دهنده تغییرات بافت و مورفولوژی سطح پوشش با تغییرات زمان پراکنش اولیه بود. زمان پراکنش اولیه از صفر تا 25 دقیقه داده شد و نتایج حاصل از مقایسه مقادیر نرماله شده شدت پیک های xrd نشان داد برای زمان های صفر و 5 دقیقه پراکنش اولیه صفحات (220) و (420) مرجع هستند و برای زمان 15 دقیقه تنها صفحه (200) مرجح است در حالیکه زمان بالاتر پراکنش اولیه سبب ایجاد بافت تصادفی می شود آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول naci %3/5 نشاندهنده مقاومت خوردگی بالاتر نمونه هایی است که بافت مرجح دارند در این پوشش قلع با بافت (200) کمترین نرخ خوردگی را نشان داد.

در این پژوهش در مرحله اول رفتار اکسیداسیون چرخه ای و خوردگی داغ دمای بالای سوپر آلیاژ rene80 و در مرحله دوم تاثیر دو پوشش تجاری elcoat101 , elcoat37 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند. بدین منظور نمونه های سوپر آلیاژ rene80 اولیه و پوشش دار برای آزمون اکسیداسیون چرخه ای در دو دمای 850 و 1050 درجه سانتیگراد در چرخه های 5 ساعته در اتمسفر کوره مقاومتی و برای آزمون خوردگی داغ دمای بالا توسط نمک سولفات سدیم در 4 دمای 800 و 850 و 900 و 950 درجه سانتیگراد در چرخه های 5 ساعته آزمایش شدند. کینتیک فرایندها توسط منحنی تغییر وزن بر اساس زمان بررسی شد. برای مطالعات زیرساختاری محصولات اکسیداسیون و خوردگی داغ از میکروسکوپ نوری و الکترونی، آنالیز فازی پراش پرتوایکس و آنالیز عنصری eds استفاده شد. نتایج نشان داد که اکسیداسیون چرخه ای سوپر آلیاژ rene80 از قانون سهمی پیروی میکند و واکنش اکسیداسیون توسط رشد اکسید تیتانیوم کنترل می شود.

سطح جاذب یکی از مهم ترین بخش های کلکتورهای خورشیدی است. این سطح باید خواص منتخب جذب بالا در ناحیه طیف خورشیدی و نشر پایین در ناحیه مادون قرمز داشته باشند. هدف از این پژوهش بهینه سازی خواص نوری سطوح جاذب ایجاد شده به روش آندایزینگ آلومینیوم است. اثر عواملی شامل ضخامت پوشش، زمان و ولتاژ رنگ کاری و همچنین فرایندهایی مانند عملیات حرارتی، زینکاته، منظم سازی حفرات پوشش و آندایزینگ چند مرحله ای بر خواص نوری پوشش مورد بررسی قرار گرفت. سطوح جاذب با پوشش-دهی در حمام های اسید سولفوریک و اسید فسفریک و سپس پیگمنت نشانی در حمام های نیکل و مس تهیه شدند و شرایط بهینه برای ایجاد سطوح سیاه تعیین شد. پوشش ایجاد شده در اسید فسفریک ضخامت کمتر و خواص نوری منتخب (جذب 9733/0 و نشر 2539/0) بهتری نسبت به پوشش ایجاد شده در اسید سولفوریک نشان داد. برای بررسی ساختار پوشش ها وتعیین ضخامت آن ها از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ نوری استفاده شد. در شرایط رنگ کاری 5 دقیقه و ولتاژ 12 ولت بهترین خواص نوری (بیشترین نسبت نشر/جذب) به دست آمد. اثر عملیات حرارتی بر خواص نوری قبل از پوشش دهی و همچنین پس از فرایند رنگ کاری بررسی شد. بدین منظور زیرلایه آلومینیومی به مدت 3 ساعت در دمای 400 درجه سانتی گراد و نمونه های پوشش دهی شده، به مدت 1 ساعت در دماهای 400، 500 و 600 درجه سانتی گراد در کوره قرار داده شدند. برای بررسی اثر عملیات حرارتی بر ساختار پوشش، الگوی پراش پرتو ایکس (xrd) از نمونه ها تهیه شد. آنیل زیرلایه آلومینیومی بدون تأثیر در مقدار جذب پوشش، باعث افزایش نشر می شود. عملیات حرارتی پس از رنگ کاری نیز جذب پوشش را افزایش داد. مقدار نشر پوشش نیز پس از عملیات حرارتی در دمای 400 درجه سانتی گراد افزایش و در دماهای 500 و 600 درجه کاهش یافت. فرایند زینکاته با غوطه ور کردن نمونه ها به مدت 30 ثانیه در محلول زینکاته انجام شد. برای ارزیابی این پوشش طیف نگار تفکیک انرژی (eds) و تصاویر sem تهیه شدند. نتایج نشان داد فرایند زینکاته در هر دو حالت قبل و بعد از رنگ کاری، باعث کاهش جذب و نشر پوشش می شود. برای منظم سازی حفرات، پوشش حاصل از مرحله اول آندایزینگ در محلول 6 درصد وزنی اسید فسفریک و 8/1 درصد وزنی اکسیدکروم (cr2o3) حذف گردید و مجدداً فرایند پوشش دهی انجام شد. بررسی ها نشان داد منظم شدن حفرات باعث کاهش قابل توجه مقدار نشر می شود. در فرایند آندایزینگ چند مرحله ای، بین هر دو مرحله آندایزینگ، یک مرحله عریض سازی قطر حفرات در محلول اسید فسفریک 5 درصد حجمی در دمای 30 درجه سانتی گراد صورت گرفت. نتایج نشان داد آندایزینگ دو مرحله ای جذب و نشر پوشش را افزایش می دهد و آندایزینگ سه مرحله ای در پوشش های با ضخامت کم باعث کاهش نشر می شود.

در این پروژه رفتار خوردگی آلیاژ 5083 آلومینیوم نانوساختار تولید شده توسط نورد تجمعی مورد ارزیابی قرار گرفت. از آزمون¬های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف¬سنجی امپدانس الکتروشیمیایی برای ارزیابی رفتار خوردگی یکنواخت و از آزمون غوطه وریastm g67 برای ارزیابی خوردگی بین¬دانه¬ای، استفاده شد. برای این منظور فرایند arb تا 6 سیکل روی ورق آلومینیوم 5083 با موفقیت انجام شد. در مراحل اولیه فرایند arb دانه¬های اصلی توسط مرزهای ناشی از تغییر شکل تفکیک شده و سپس با افزایش سیکل arb ساختار لایه¬ای متشکل از مرزهای لایه¬ای موازی با جهت نورد بوجود آمد. در سیکل¬های بالاتر فاصله بین مرزهای لایه¬ای کاهش یافته و نهایتاً با افزایش بیشتر کرنش تا سیکل چهارم، در اثر وقوع تبلور مجدد پیوسته ساختاری متشکل از دانه-هایی با اندازه 100 نانو¬متر حاصل شد. با افزایش تعداد پاس¬ها در فرایند arb دانسیته جریان خوردگی یکنواخت افزایش یافت. این افزایش دانسیته جریان خوردگی به افزایش مرزدانه¬های زاویه زیاد و ریزتر شدن ترکیبات بین¬فلزی در این آلیاژ نسبت داده شد. همچنین مشخص شد که آلیاژ 5083 آلومینیوم آنیل شده در دمای 413 درجه سانتی¬¬گراد و نمونه¬های arb شده به خوردگی بین¬دانه¬ای حساسیت ندارد.

هدف از انجام این پژوهش بررسی رفتار فولاد سوپاپ din1/4871 در عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی می باشد. بدین منظور عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی با ورود نیتروژن و هیدروژن با نسبت های n2/h2:1/4 و فشار حدود 10 تور صورت گرفت. سیکل های نیتروژن دهی 500 درجه و 550 درجه و 570 درجه سانتیگراد هر کدام در زمانهای 7 و 12 ساعت و سیکل 430 درجه سانتیگراد در زمان 8 ساعت انجام شد. زمان پراکنش در این آلیاژ بیش از یک ساعت در نظر گرفته شد تا پوسته اکسیدی کاملا از سطح جدا شود و امکان نفوذ بهتر نیتروژه فراهم گردد. آزمایش های متالوگرافی سختی سنجی پراش اشعه ایکس و سایش روی نمونه های عملیات شده انجام گرفت. بررسی نتایج بدست آمده نشان داد که بهترین لایه ایجاد شده از نظر سایشی 80 میکرون ضخامت و 800 ویکرز سختی دارد. همچنین نتایج آزمون xrd نشان داد که در دمای 500 درجه سانتیگراد لایه سفید بدون crn تشکیل شده و در دماهای بالاتر سفید حاوی crn نیز است. نمونه 570 درجه سانتیگراد و 12 ساعت بهترین خواص سایشی و بدترین رفتار اکسیدی را نشان داد. لایه ایجاد شده در 460 درجه سانتیگراد حاوی فاز s است که خواص سایشی خوب و مقاومت به اکسیداسیون عالی از خود نشان داد. نتایج آزمون sem نمونه های سایشی نشان داد که مکانیزم غالب سایش برای نمونه خام سایش شدید چسبان است در صورتی که نمونه های نیتراسیون کاهش شدید سایش چسبان را نشان دادند. مکانیزم غالب اکسیداسیون برای نمونه های نیتریدی در دمای پایین نفوذ کاتیون کروم به بیرون و تشکیل لایه اکسیدی غنی از اکسید محافظ و چسبیده cr2o3 و برای نمونه های نیتراسیون در دماهای بالا نفوذ کاتیون آهن و تکشیل لایه غنی از اکسیدهای آهن است.

تشخیص علت شکست مواد و میکرومکانیزم های حاکم بر آن، نقش قابل توجهی در توسعه مواد جدید و افزایش استحکام و مقاومت به شکست آن ها ایفا می کند. در تحقیق حاضر شکست نرم در فولادهای دوفازی استحکام بالا در مراحل مختلف ایجاد، رشد و به هم پیوستن حفره ها و ترک ها، مشخصهیابی و شناسایی شده است. این بررسی ها با انجام آزمون کشش، مقطع زدن و بررسی دقیق ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی در نمونه های ورق از فولاد dp780 با دو شکل هندسی بدون شیار و شیاردار، انجام گرفت. نمونه های تغییر شکل یافته از فولادهای دو فازی مذکور با سیستم ebsd مورد مطالعه و بررسی ریزساختاری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که جوانه زنی حفره ها در این فولادها مستقل از تاثیر شیار عمدتا بر اساس دو مکانیزم گسستگی فصل مشترک بین فاز سخت ثانویه و فاز نرم زمینه و کشیده شدن و گلویی شدن دانه های مارتنزیت و ایجاد ترک و حفره در ناحیه گلویی شده، واقع می شود. بررسی های ebsd نشان داد که در فولادهای دو فازی با افزایش کرنش، عدم تطابق بین فریت و مارتنزیت زیاد تغییر نمی کند ولی عدم تطابق در فصل مشترک دو دانه فریت حاوی ذرات مارتنزیت نزدیک به هم بسیار افزایش می یابد. لذا شرایط برای ایجاد حفره در این مکان ها بسیار مساعد خواهد بود که این مساله با مشاهدات آزمایشگاهی تایید شد. از طرف دیگر مشاهده شد که بعلت بالاتر بودن غیر یکنواختی کرنش در دانه های بزرگ تر نسبت به دانه های کوچک تر، حفره ها ابتدا در مرز دانه های فریت درشت تر جوانه می زنند. به علاوه مشاهده شد که سینتیک رشد حفره در نمونه بدون شیار به طور قابل توجهی بیشتر از نمونه شیاردار است. این رفتار به کاهش بیشتر مقدار تنش سه محوری در وسط ناحیه گلویی در نمونه شیاردار در مقایسه با ناحیه بدون شیار نسبت داده شد. مشاهدات تجربی به عمل آمده نشان داد که علیرغم افت تنش سه محوری در ناحیه گلویی شده نمونه شیاردار، افزایش شدید کرنش موضعی در این ناحیه عامل غالب بوده و افزایش شدید دانسیته حفره ها را به همراه داشته است. این امر موجب افزایش احتمال اتصال حفره ها و کاهش کرنش شکست نهایی شده است. در بررسی سینتیک رشد حفره ها مشاهده شد که مدل های بر پایه مدل rice&treacey نمی توانند پیش بینی خوبی را برای رفتار فولاد دوفازی ارائه کنند، زیرا این مدل ها برای ساختار تک فازی توسعه داده شده اند. در عمل بررسی های انجام شده نشان داد که رشد حفره ها در ساختار دوفازی فریت-مارتنزیت شدیدتر از ساختار تک فازی است. بررسی دقیق مورفولوژی حفره ها همراه با آنالیز سطح شکست، نشان داد که در نمونه بدون شیار که تغییرات کرنشی یکنواختی را تا زمان شکست متحمل شده است، مکانیزم نهایی اتصال حفره ها عبارت از اتصال جانبی و برشی حفره های رشد کرده، است. این در حالی است که در نمونه شیاردار، اتصال حفره ها بواسطه پدیده اتصال ورقه ای حفره ها انجام می شود. با بررسی مدل های موجود نشان داده شد که شرایط بحرانی اتصال حفره ها در فولاد مذکور مستقل از اثر شیار، با معیار معرفی شده توسط brwon & embury تطابق بسیار خوبی دارد. در نهایت با بررسی دقیق رفتار شکست، ساختار مطلوب که مقاومت به آسیب بالاتری را دارا باشد، به صورت ساختاری دو فازی حاوی ذرات سخت و ریز ثانویه در زمینه فریتی دانه ریز که حاوی مقداری عناصر آلیاژی استحکام بخش باشد، پیشنهاد شد. بر اساس این نتایج فولادی دوفازی و فوق ریز دانه تولید گردید که خواص مطلوب را از نظر شکست و آسیب از خود نشان داد. استحکام کششی این فولاد با استحکام فولاد دو فازی dp980 که از جمله مستحکم ترین فولادهای دوفازی تجاری موجود است، قابل مقایسه است. از طرف دیگر انعطاف پذیری کل و یکنواخت این آلیاژ به ترتیب در حدود 12 و 36 درصد بیشتر از فولاد dp980 است که نشان از قابلیت بالای شکل دهی این ماده دارد.

فرایند نیتروژن دهی پلاسمایی فولاد زنگ نزن آستنیتی aisi 304l با اندازه دانه های میکرومتری و فوق ریزدانه انجام و اثر اندازه دانه بر نفوذ نیتروژن و ضخامت لایه نیتریدی بررسی شد. نیتروژن دهی پلاسمایی فرایندی حرارتی- شیمیایی است که برای افزایش سختی سطح قطعات از جمله فولادهای زنگ نزن مورد استفاده قرار می گیرد. محدودیت استفاده از این فرایند برای این دسته از مواد، دمای انجام عملیات است؛ به طوری که در دماهای بالاتر از 480 درجه سانتی گراد با تشکیل رسوبات نیترید کروم (crn) مقاومت به خوردگی قطعات کاهش می یابد. برای ریزدانه کردن از فرایند پیشرفته حرارتی- مکانیکی نورد سرد و آنیل بازگشتی مارتنزیت ناشی از کرنش استفاده شد. در این پژوهش با استفاده از این فرایند پنج نمونه از فولاد زنگ¬نزن آستنیتی aisi 304l با اندازه دانه های نانومتری، فوق ریزدانه و میکرومتری ساخته شد و پس از آن تحت عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی در شرایط یکسان قرارگرفت. برای این کار دمای فرایند 450 درجه سانتی گراد، مدت عملیات 5 ساعت و ترکیب گاز مورد استفاده، نیتروژن و هیدروژن با نسبت حجمی 1 به 3 انتخاب شد. برای محاسبه اندازه دانه، مشاهده ریزساختار و اندازه گیری ضخامت لایه نیتریدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ نوری (om) استفاده شد. مورفولوژی سطح نمونه ها پس از فرایند نیتروژن دهی پلاسمایی و نیز بررسی توزیع رسوبات در ساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem) انجام شد. از روش طیف سنجی با توزیع انرژی (eds) برای به دست آوردن پروفیل غلظتی نیتروژن و توزیع عناصر در لایه نیتریدی استفاده شد. برای محاسبه درصد فازها قبل از عملیات نیتروژن دهی از دستگاه فریتوسکوپ استفاده شد و بررسی فازهای ایجادشده در ساختار، قبل و بعد از فرایند نیتروژن دهی با استفاده از روش پراش سنجی پرتو ایکس (xrd) انجام شد. پروفیل سختی ایجادشده درساختار نیز با استفاده از دستگاه ریزسختی سنج بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد با کاهش اندازه دانه از حدود 11میکرومتر تا حدود 135 نانومتر ، ضخامت لایه نیتریدی از 8/4 تا 6/10 میکرومتر افزایش می یابد. این نتایج با مقایسه پروفیل غلظتی نیتروژن در نمونه های مختلف تطابق داشت به گونه ای که با کاهش اندازه دانه عمق نفوذ نیتروژن و نیز مقدار نیتروژن نفوذ کرده در ساختار افزایش یافت. محاسبه اختلاف سختی قبل و بعد از فرایند نیتروژن دهی و رسم منحنی های آن برحسب فاصله از سطح نشان داد این منحنی ها مشابه منحنی های غلظتی نیتروژن است و افزایش نفوذ نیتروژن با افزایش سختی متناسب است. با بررسی الگوهای پراش پرتو ایکس مشخص شد ریزدانه شدن علی رغم مزیت های فوق، موجب افزایش تشکیل رسوبات crn در ساختار می شود زیرا با افزایش مقدار مرزدانه و افزایش چگالی عیوب ساختاری، مکان های مناسب بیشتری برای جوانه زنی رسوبات در ساختار فراهم می شود. این مکان ها از سد انرژی کم تری نسبت به شبکه بلوری برای جوانه زنی برخوردار هستند و موجب تسهیل جوانه زنی می شوند. نتایج به دست آمده از fesem نیز نشان داد درصد حجمی این رسوبات در نمونه های با ساختار فوق ریزدانه نسبت به نمونه هایی که اندازه دانه در آن ها میکرومتری است بیشتر است. علاوه بر اندازه دانه، نوع فازها و درصد آن ها نیز بر تشکیل فازهای به دست آمده پس از فرایند نیتروژن دهی فولادهای زنگ نزن آستنیتی موثر است. مشاهده شد وجود مارتنزیت باقی مانده در ساختار پس از عملیات آنیل بازگشتی موجب تشکیل رسوبات نیترید آهن (fe4n-?) در نمونه های فوق ریزدانه می شود.

در سال های اخیر برای بهبود خواص زیست سازگاری و زیست فعالی کاشتنی های فلزی، پوششی از مواد سرامیکی روی آن ها اعمال می شود. با وجود زیست سازگاری قابل توجه بیوسرامیک هیدروکسی آپاتیت، کاربرد آن به علت خواص مکانیکی ضعیف محدود شده است. این مشکل می تواند از طریق ساخت کامپوزیت با سایر سرامیک ها مانند انواع تیتانات ها برطرف شود. در این تحقیق ابتدا نانوپودرهای تیتانات کلسیم و تیتانات باریم به روش سل-ژل و سپس پوشش های نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-تیتانات کلسیم و هیدروکسی آپاتیت-تیتانات باریم به روش غوطه وری (فروبردن) عمیق تهیه و مشخصه یابی شدند. به منظور تهیه هرکدام از پوشش ها، 10، 20 و 30 درصد وزنی از ذرات تیتانات کلسیم به عنوان تقویت کننده در زمینه هیدروکسی آپاتیت مهیا شد تا مناسب ترین ترکیب از لحاظ خواص حاصل شود. تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ های الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز عنصری به کمک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس برای مطالعه و بررسی مورفولوژی و ساختار نانوپودرها و پوشش ها مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور ارزیابی رفتار زیست فعالی، نمونه های پوشش داده شده به مدت 3، 7، 14 و 28 روز در محلول شبیه سازی شده بدن در دمای 37 درجه سانتی گراد قرار داده شدند. سپس آزمون الکتروشیمیایی خوردگی برای ارزیابی رفتار خوردگی نمونه های پوشش دار در مقایسه با نمونه بدون پوشش اولیه به ویژه خوردگی حفره ای انجام شد. آزمون دندانه گذار نانو نیز جهت سنجش خواص مکانیکی پوشش ها انجام شد. نتایج حاکی از تهیه موفقیت آمیز پودرهای تقویت کننده در ابعاد نانو بود و بهترین میزان تقویت کننده استفاده شده در زمینه هیدروکسی آپاتیت 20 درصد وزنی شناخته شد. پوشش ها با ساختاری متراکم، یکنواخت و بدون ترک بودند. ارزیابی زیست¬فعالی نشان داد که پس از غوطه وری نمونه های پوشش داده شده در مدت زمان های مشخص در محلول شبیه سازی شده بدن، آپاتیت بر سطح پوشش ها تشکیل و با افزایش زمان غوطه وری میزان آن افزایش می یابد که اثباتی بر زیست فعالی مطلوب پوشش ها می باشد. آزمون دندانه گذار نانو نیز دلالت بر افزایش خواص مکانیکی پوشش های کامپوزیتی از جمله سختی و ضریب کشسانی در مقایسه با پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت داشت. نتایج حاصل از آزمون های الکتروشیمیایی خوردگی نشان داد که پوشش ها از طریق ایجاد یک مانع مکانیکی، سبب محافظت از زیرلایه شده و مقاومت به خوردگی آن را افزایش و حساسیت به حفره ای شدن آن را کاهش می دهند. با مقایسه تاثیرات افزودن تیتانات کلسیم و تیتانات باریم بر خواص این پوشش ها، مشاهده شد که در مجموع تیتانات باریم خواص بهتری را حاصل نموده است. دستاوردهای پژوهش حاصل موید آن است که پوشش های کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-تیتانات کلسیم و هیدروکسی آپاتیت-تیتانات باریم مشخصات امیدبخشی را به عنوان کاندید جهت استفاده برای کاربردهای پزشکی نشان می دهند.

در ترکیب پوشش های تطبیقی دو یا چند روانکار جامد وجود دارد که هر یک از آنها وظیفه روانکاری در یکی از شرایط محیطی یا کاری را به عهده دارند. هدف از انجام این پژوهش طراحی، ایجاد، بهینه سازی و ارزیابی خواص تریبولوژیکی پوشش تطبیقی nial-cr2o3-ag-cnt-ws2 است. در این پوشش nial بعنوان زمینه، cr2o3 بعنوان فاز سخت کننده و ag، cnt و ws2 به ترتیب بعنوان روانکارهای دمای متوسط (تا 400 درجه سانتی گراد)، شرایط خشک و شرایط خلأ می باشد. برای انجام این تحقیق ابتدا پودر آگلومره شده nial-cr2o3-ag-cnt-ws2 به روش خشک کردن پاششی تولید و با استفاده از آن نمونه هایی از پوشش به روش پاشش پلاسمایی تهیه شد. ارزیابی های ساختاری و تریبولوژیکی نمونه های پوشش، شامل آزمون های سایش در شرایط خشک، مرطوب و در دمای بالاروی نمونه ها انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که پوششی که همه افزودنی های آن نانواندازه هستند نسبت به پوششی که در ساختار آن فقط cnts نانواندازه است، دارای ساختار همگن تر با توزیع یکنواخت تر فازها و ضریب اصطکاک کمتر بوده و پایداری ضریب اصطکاک آن نیز در دمای بالا بیشتر است. در مرحله بعد بهینه سازی ترکیب شیمیایی پوشش انجام شد. برای این منظور نمونه هایی از پوشش حاوی مقادیر مختلف از روانکار های جامد تهیه و مورد ارزیابی قرار گرفت. اطلاعات حاصل از ارزیابی تریبولوژیکی نمونه ها نشان داد که ترکیب حاوی7 درصد حجمی از هر یک از روانکارهای جامد نقره، نانولوله کربنی و سولفید تنگستن کمترین مقدار ضریب اصطکاک و بهترین رفتار تطبیقی را نسبت به سایر پوشش ها دارد. این پوشش در شرایط مرطوب ضریب اصطکاک 36/0، در شرایط خشک 32/0 و در دماهای 100، 200، 300 و 400 درجه سانتی گراد به ترتیب ضریب اصطکاک 3/0، 28/0، 26/0 و 28/0 را نشان داد. بررسی ریزساختار این پوشش نشان داد که پوشش دارای ساختار نسبتا یکنواخت لایه ای شامل اسپلت ها، حفرات و ترک های بین اسپلتی است.

در این پژوهش به بررسی اثر نوع و چگالی جریان پوشش دهی بر خواص فیزیکی، رفتار خیس شوندگی و مقاومت به خوردگی پوشش های نیکل رسوب داده شده روی زیرلایه مس پرداخته شده است. به این منظور پوشش های نیکل با ساختار سلسله مراتبی میکرو- نانومتر به روش رسوبدهی الکتریکی و در چگالی جریان های 10، 20، 30، 50 و ma/cm2 70 روی زیرلایه مس تولید شدند. جهت مشخصه یابی پوشش های به دست آمده مورفولوژی، توپوگرافی، ضخامت پوشش، اندازه دانه و بافت پوشش ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. بررسی مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ساختاری از میکرو مخروط ها تمام سطح را پوشانده و روی آن ها نانو مخروط هایی به صورت اتفاقی پراکنده شده اند. بافت نسبی پوشش ها توسط الگوی پراش پرتوی ایکس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آن نشان داد که همه پوشش ها دارای بافت ترجیحی (220) هستند و تغییر چگالی جریان پوشش دهی بر بافت نسبی پوشش ها تاثیر چشمگیری نداشته است. با بررسی توپوگرافی سطح پوشش ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی مشخص شد که افزایش چگالی جریان سبب کاهش زبری سطح پوشش شده است. نتایج اندازه گیری زاویه تماس آب روی سطح پوشش ها نشان داد که در ابتدا پوشش های تولید شده در همه چگالی جریان ها فوق آبدوست بودند، ولی با قرار گرفتن نمونه ها در هوا خواص خیس شوندگی پوشش ها تغییر کرد و پوشش های به دست آمده در چگالی جریان های کمتر از ma/cm2 70 فوق آبگریز شدند. همچنین رفتار خوردگی پوشش ها توسط آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3% کلرید سدیم ارزیابی شد. نتایج حاصل از آزمون های خوردگی تاثیر آبگریزی را بر افزایش مقاومت به خوردگی پوشش های نیکل نشان داد و مشاهده شد که پوشش تولید شده در دانسیته جریان ma/cm2 20 نسبت به سایر پوشش ها از چگالی جریان خوردگی کمتر و مقاومت پلاریزاسیون بیشتری برخوردار است. به منظور بررسی پایداری بلندمدت پوشش های فوق آبگریز، آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی به مدت چند روز در محلول 5/3% کلرید سدیم انجام شد و مشاهده شد که مقاومت پلاریزاسیون در همه پوشش ها ابتدا به تدریج افزایش یافته و سپس با سرعت کم کاهش یافت. همچنین جهت بررسی تاثیر نوع جریان بر خواص پوشش، رسوبدهی نیکل روی زیرلایه مس توسط جریان پالسی در چگالی جریان ثابت ma/cm2 20 و ton و toff متفاوت صورت گرفت. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی نشان داد که جریان پالسی سبب کاهش زیاد اندازه مخروط های روی سطح شده و زبری پوشش ها کاهش یافته است. نتایج حاصل از اندازه گیری زاویه تماس روی سطح پوشش ها عدم توانایی این نوع پوشش ها را در رسیدن به فوق آبگریزی با گذشت زمان تایید کرد

در این پژوهش کامپوزیت آلومینیوم با ذرات تقویت کننده¬ی برنجی به روش نورد پیوند تجمعی ساخته شد. پارامترهای تاثیر گذار بر چسبندگی دو ورق در حضور توری برنجی در فرایند نورد سرد پیوندی توسط آزمون لایه¬کنی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش درصد کاهش ضخامت و افزایش ضخامت اولیه ورق آلومینیومی میزان چسبندگی بهبود می¬یابد. عملیات آنیل قبل و بعد از فرایند نورد سرد پیوندی نیز بهبود چسبندگی را سبب شد. کامپوزیت¬های 3% و 6% وزنی برنج در سیکل¬های فرد از 1 تا 9 سیکل تهیه شد. به منظور مقایسه¬ی خواص کامپوزیت، نمونه¬های ورق آلومینیوم بدون حضور توری برنجی نیز در سیکل¬ها و شرایط نورد مشابه نمونه¬های کامپوزیتی تهیه گردید. بررسی¬های ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی نشان داد حتی در سیکل¬های نهایی توزیع ذرات برنجی در زمینه بطور یکنواخت صورت نگرفته است و مناطق خالی از ذرات قابل مشاهده می¬باشد. بررسی¬های دقیق¬تر در فصل مشترک عدم پیوستگی بین ذرات و زمینه همچنین حضور میکرو¬¬ترک¬ها در فصل مشترک را نشان داد. بررسی خواص مکانیکی توسط آزمون¬های کشش، سختی و میکروسختی انجام شد. افزایش استحکام طی فرایند از 60 مگاپاسگال در نمونه¬ی آنیل شده تا حدود 170 مگاپاسگال پس از اعمال 9 سیکل مشاهده شد اما اختلاف محسوسی بین استحکام نمونه¬های بدون ذره و کامپوزیت¬های 3 و 6 درصد وزنی مشاهده نشد. نتایج آزمون سختی افزایش سختی از 22 تا 55 ویکرز در نمونه¬ی اولیه تا سیکل 9 کامپوزیت 6 درصد وزنی را نشان داد. بررسی سطوح شکست کامپوزیت توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مکانیزم شکست نرم با مشاهده¬ی دیمپل¬ها در سطوح شکست را تایید نمود. بررسی¬های بافت کامپوزیت 3% وزنی توسط دستگاه پراش پرتو ایکس انجام شد؛ حضور مولفه¬های مس و دیلامور به عنوان مولفه¬های اصلی در تمامی سیکل¬ها قابل مشاهده بود و شدت 17 برابر میزان اتفاقی برای این دو مولفه پس از 9 سیکل مشاهده شد. کاهش شدت مولفه¬ها در سیکل سوم نسبت به سیکل پنجم و پدیدار شدن مولفه¬ی گوس ناشی از پدیده¬ی تبلورمجدد در تصاویر قطبی و تابع توزیع جهت مشاهده شد.

در این پژوهش، به بررسی بهبود مقاومت به خوردگی داغ فولاد 310، با اعمال پوششی از nial بر سطح آن و نیز بررسی اثر میزان کروم بر پوشش اعمالی پرداخته شد. همچنین اثر اعمال پوشش بر رفتار سایشی این فولاد در دمای محیط و در ?c400 بررسی گردید. بدین منظور مخلوط های پودری از عناصر نیکل و آلومینیوم با نسبت مولی برابر به همراه 0، 5، 10 و 20 درصد اتمی کروم و ترکیب nial به عنوان مواد اولیه پوشش دهی تولید شدند و با ضخامت 2 میلی متر روی زیرلایه های فولادی قرار گرفتند. جهت پوشش دهی از روش روکش کاری جوشی با فرایند جوشکاری قوس تنگستن – گاز استفاده گردید. مورفولوژی و ترکیب شیمیایی پوشش با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ترکیب nial در سطح همه ی نمونه ها ایجاد شده و بر اثر ذوب و امتزاج بخشی از زیرلایه، مقداری از عناصر آن وارد پوشش گردیده اند. همچنین با افزایش کروم، ریزساختارهای حاصل از جوشکاری ظریف تر شد. در مرحله ی بعد، آزمون خوردگی داغ سیکلی با استفاده از آزمون کوره در دمای ?c 900 انجام شد. نتایج نشان داد که اعمال پوشش اثرات قابل توجهی بر بهبود مقاومت به خوردگی داغ فولاد 310 داشت و تغییرات وزن ناشی از خوردگی داغ را حداقل حدود 4 برابر کاهش داد. افزایش کروم تا 10 درصد اتمی، مقاومت به خوردگی داغ پوشش را بهبود بخشید. آزمون سایش نیز در هر دو دمای محیط و ?c 400 به روش پین روی دیسک انجام پذیرفت. مشخص شد که مکانیزم سایش نمونه های بدون پوشش و پوشش داده شده در دمای محیط با هم متفاوت است و افزایش کروم به پوشش ها مقاومت سایشی را بهبود می بخشد. در دمای ?c 400 به دلیل تشکیل لایه فشرده ی اکسیدی روی سطح، نمونه های بدون پوشش و پوشش داده شده رفتار سایشی بهتری نسبت به دمای محیط از خود بروز دادند.

ریز کردن دانه ها روشی موثر و اقتصادی برای بهبود خواص مکانیکی مواد است. از آنجایی که کاهش اندازه دانه مواد فلزی به زیر mµ 5 با روش های متداول کارسرد و تبلور مجدد عملاً دشوار است، روش هایی جدید نظیر سینتر کردن نانو پودر ها، آلیاژ سازی مکانیکی و کریستاله کردن ساختار های آمورف سریعاً سرد شده برای تولید دانه های فوق ریز (ufg) توسعه یافتند، اما این روشها برای تولید مواد حجیم عاری از نقص با دشواری های زیادی روبرو هستند. تغییر شکل پلاستیکی شدید ( spd) فرایندی است که با اعمال کرنش پلاستیک شدید به ماده، منجر به تولید مواد حجیم با دانه های فوق ریز می گردد.هدف از این پژوهش تولید ورق های آلومینیوم 5083 با دانه های نانومتری و استحکام بالا به روش arb برای نخستین بار است که تا کنون مقاله منتشر شده ای در این زمینه موجود نمی باشد. همچنین تغییرات ریزساختاری، مکانیزم های ریزشدن دانه ها، اندازه دانه ها، خواص مکانیکی و بافت تغییر شکل در ورق های تولیدشده مورد مطالعه و بررسی قرارخواهندگرفت.

در این پژوهش، اثر دوپارامتر مهم جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی خواص مکانیکی و تریبولوژیکی آلیاژ w-7075 مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نمونه ها با سرعت های چرخشی و سرعت های پیشروی متفاوت تحت فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفتند. خواص مکانیکی نمونه ها توسط آزمون های کشش تک محوری و ریزسختی سنجی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور ارزیابی خواص سایشی نمونه ها از آزمون سایش رفت و برگشتی و آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد.

اعمال پوشش های محافظ خاص بر روی قطعات ساخته شده از آلیاژهای آهنی و غیر آهنی امکان استفاده از این قطعات را در محیط های مخرب و تحت شرایط حاد میسر می سازد. پوشش دهی با سیلیسیم روشی برای افزایش مقاومت به خوردگی قطعاتی است که با محیط های مخرب در تماس هستند. در این پژوهش پوشش نفوذی سیلیسیم به روش پودری جعبه ای روی زیرلایه فولاد زنگ نزن آستنیتی aisi 304l و فولاد ساده کربنی اعمال گشت. برای این منظور به کمک طراحی آزمایش تاگوچی تلاش شد تا با شناخت میزان تاثیر پارامتر های فرایند روی ساختار و مورفولوژی لایه های پوشش، به پوششی بهینه از نظر ضخامت و تخلخل دست یابیم. پوششها توسط متالوگرافی نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی sem ، آنالیز شیمیایی نیمه کمیeds ، پراش پرتو ایکس xrd و ریز سختی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین مقاومت این لایه ها در برابر اسید نیتریک غلیظ تو سط آزمون غوطه وری سنجیده شد. نتایج بررسی ها نشان داد که پوشش سیلیکونایزینگ شامل دو تا چهار لایه می باشد که ضخامت آنها برای شرایط مختلف متغییر است و گاها تا میلیمتر هم میرسد. مطالعات انجام شده توسطxrd مشخص کرد که پوشش ها از ترکیبات بین فلزی آهن و سیلیسیم مشتمل بر فاز هایی همچون fe3si و fesi تشکیل یافته اند و در فولاد زنگ نزن نیز علاوه بر سیلیکات های آهن فازهای نیکل و کروم داری نظیر cr3si و (ni,fe)22si7 و ni2si نیز مشاهده شدند. تخلخل موجود در این لایه ها به کمک پردازش تصویری به صورت کمی اندازه گیری شد و تاثیر هر یک از عوامل بر میزان تخلخل و خوردگی مورد بررسی قرار گرفت. تقریبا اکثر پوشش ها مقاومت بسیار خوبی در مقابل خوردگی اسید نیتریک از خود نشان دادند و نرخ خوردگی عموما کمتر از بود. سختی پوششها سطح را به شدت افزایش می دهند.

خواص مکانیکی آلیاژهایی از روی - آلومینیم (za - 27) در درجه حرارتهای مختلف مطالعه گردیده است . در آلیاژ za - 27، در درجه حرارتهای بالا (حوالی 100 درجه سانتیگراد) سختی نیز به مانند استحکام نهایی با یک افت ناگهانی از حدود 107 برینل به حوالی 60برینل تقلیل می یابد . باتوجه به کاربردهای متنوع این آلیاژها، افزودن مقادیر مختلفی از نیکل و تیتانیم به منظور رفع این نقیصه بررسی گردید . نیکل و تیتانیم در مقادیر 1ˆ0 و 25ˆ0 و 5ˆ0 و 75ˆ0 و 1 درصد وزنی به آلیاژ az - 27 اضافه شده و نمونه های ریختگی دردرجه حرارتهای 26 تا 200 درجهء سانتیگراد تحت آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان میدهد که آلیاژ za-27 +0.75 ni در دمای کمتر از 60 درجه سانتیگراد و آلیاژ za - 27 + 0.1 ni در دمای مابین 60 و 120 درجه سانتیگراد و آلیاژ zn - 27 + 0.5 ti در دمای کمتر از 200درجه سانتیگراد بیشترین سختی را نسبت به آلیاژهای دیگر دارندو از آنجائیکه بین سختی و استحکام نهایی رابطهء خطی +b (سختی برینل) a = استحکام نهایی (مگاپاسکال) وجود دارد، میتوان استحکام مکانیکی این آلیاژها را در درجه حرارتهای بالا با استفاده از سختی اندازه گیری شده پیش بینی نمود. نتایج حاصل با برخی از بررسیهای میکروسکوپی مطابقت دارد.

در این تحقیق به منظور دستیابی به تنش مجاز بیشتر همراه با بهبود عمر خستگی و توسعه حوزه کاربرد فنرهای تورشن بار، تدابیر متعددی بکار گرفته شدند. پس از بررسی تاثیرات متقابل و قابل اهمیت فاکتورهای مختلف نتایج زیر بدست آمد . -1 بر اساس نتایج آزمایشهای خستگی، نمونه های کوینچ و تمپر در سیکلهای زیاد دارای حد خستگی بالاتری نسبت به حالتهای نرماله و آنیل می باشند. ولی در سیکلهای کم نمونه های نرماله حد خستگی بهتری نسبت به نمونه های کوینچ و تمپر و آنیل از خود نشان می دهند. با توجه به اینکه کاربردفولاد تورشن بار عمدتا" در سیکلهای زیاد، بهترین نوع عملیات حرارتی برای این فنرها عملیات کوینچ و تمپر تحت شرایط ذیل می باشد : - دما و زمان لازم جهت آستنیته کردن، 850 درجه سانتی گراد و 60 دقیقه - محیط کوینچ، روغن - دما و زمان لازم جهت تمپر کردن،500 درجه سانتی گراد و 60 دقیقه -2 عملیات پیش تنش و ساچمه زنی تاثیرات متقابلی بر خواص تورشن بار داشته و هر دو ضروری است . اما با توجه به تحقیقات انجام شده به دلیل صدمات احتمالی که در حین پیش تنش کردن به ماده نمونه وارد می شود، بهتر است عملیات پیش تنش قبل از ساچمه زنی انجام گیرد. در این صورت عمر خستگی بیشتر از حالتی خواهد بود که ترتیب انجام عملیات بالعکس باشد. در میله های پیچشی که قبل از ساچمه زنی پیش تنش می شوند میزان تغییر شکل پلاستیکی (در یک محدوده) تاثیر عمده ای بر عمرخستگی نمی گذارد ولی عمر خستگی آن دسته از میله ای پیچشی که بعد از ساچمه زنی پیش تنش شوند متناسب با افزایش کرنش برشی پلاستیکی تقلیل می یابد. -3 برای فولاد خاص مورد آزمایش در صورتیکه عملیات پیش تنش قبل از ساچمه زنی انجام شود، کرنش اولیه پیشنهادی0242ˆ0 = ap است . در کرنش های اعمالی کمتر بهبود خواص به میزان مطلوب نخواهد بود و در کرنش های اعمالی بیشتر نقطه تسلیم و استحکام به میزان کمی افزایش خواهد یافت و همراه با آن شانس صدمه دیدن ماده نیز افزایش می یابد. -4 بر اساس یک گزارش تحقیقی (3) انجام عملیات ساچمه زنی در دمای حدودا" 190 درجه سانتی گراد در مقایسه با دمای محیط، باعث بهبود قابل توجهی در عمر خستگی آنها شده است . بطور کلی در اثر عملیات حرارتی کوینچ و تمپر، سختی و استحکام تورشن بار افزایش می یابد. افزایش استحکام هم در عملیات پیش تنش و هم در عملیات ساچمه زنی تاثیر مثبت دارد. هر دو عملیات در موادی که سختی و استحکام بالائی داشته و می توانند تنش های باقیمانده را بهتر از موادی با استحکام کمتر در خود نگه دارند، موثرترند . از طرفی وقتی سختی و استحکام موادزیاد می شود بطور طبیعی در مقابل کاهش استحکام خستگی ناشی از عیوب سطحی و شیارها حساسیت بیشتری نشان می دهند اما در مقابل تاثیر عملیات ساچمه زنی نیز بیشتر بوده و مقاومت خستگی را زیاد می کند. در مورد فولادهای سخت و پر استحکام دو عملیات فوق باید بادقت خاصی انجام گیرد چون آسیب پذیری این نوع فولادها در مقابل پردازش نامناسب بیشتر می باشد . بنابراین تنها با کاربرد هشیارانه عملیات پیش تنش و ساچمه زنی، استفاده از مواد با استحکام تسلیم و عمر خستگی بیشتر امکان پذیر می گردد .

هدف از پروژه حاضر، تهیهء آلیاژهائی بنام تی بر با ترکیب شیمیائی مختلف و در شرایط ساخت گوناگون و مطالعه قدرت جوانه زنی آنها میباشد. تی برها به عنوان جوانه زا برای آلومینیم و آلیاژهای آن بکار میروند. مهمترین این جوانه زاها که al-3ti-3b , al-5ti - 1b وal - 3ti - 1b میباشند، در درجه حرارتهای مختلف

روش سل-ژل اساسا یک فرآیند شیمیایی -فیزیکی، برای تولید مواد سرامیکی با خلوص بالاست و در اشکال مختلف از جمله فیبروویسکرهای سرامیکی ، پودر ، فیلترهای ستونی شکل، پوشش و لایه های نازک سرامیکی عرضه می شود. در این فرایند ابتدا محلول سل از ترکیب چند ماده فراهم گردیده و سپس تبدیل آن به یک ژل ویسکوالاستیک طی چند مرحله صورت می پذیرد. در این پژوهش لایه نشانی اکسید سیلیسیم به روش سل-ژل مورد بررسی قرار گرفته است و در طی آن مقاومت پوشش در برابر محیطهای مختلف ، قابلیت تهیه لایه های نازک سیلیسی ، تهیه پوششهای سیلیس حاوی ذرات اکسید روی، رفتار لایه های سرامیکی سیلیسی در مقابل پرتوهای نوری ، تاثیر تخلخل و ضخامت لایه های سیلیسی بر روی خواص اپتیکی ، رفتار اپتیکی لایه های سرامیکی سیلیسی حاوی ذرات پودری اکسید روی و نهایتا رفتار اپتیکی پوششهای سرامیکی چند لایه اکسید سیلیسم با و بدون ذرات اکسید روی بوسیله روش سل-ژل مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد لایه نشانی سیلیسی به روش مذکور روی زیر لایه های فلزی و سرامیکی بدون نیاز به تجهیزات پیشرفته امکان پذیر بوده و مقاومت آنها در برابر محیطهای شیمیایی ، دماهای بالا و رطوبت ، مطلوب و چسبندگی لایه به زیر لایه بسیار عالی است.

دراین تحقیق تاثیر عناصر کربن، تیتانیم، نیوبیم، کروم و منگنز و شرایط نورد بر ریزساختار تغییر شکل و بافت های تغییر شکل و تبلور مجدد چند فولاد کم کربن پس از نورد در دماهای بین 440 و 850 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت.

هدف از این تحقیق بررسی تاثیر عوامل تکنولوژیکی (نوع آماده سازی سطح زیر لایه، دمای پیشگرم، فاصله پاشش و ضخامت پوشش) بر چسبندگی پوشش-زیرلایه و مقایسه خواص چسبندگی، تخلخل، سختی و ساختار میکروسکوپی پوششهای فلزپاشی قوس الکتریکی و شعله ای سیمی می باشد. برای ارزیابی چسبندگی پوشش-زیرلایه از سه روش شوک حرارتی، آزمایش کشش و آزمون برشی و برای اندازه گیری سختی از میکروسختی سنج استفاده گردید. زبری زیرلایه و پوششها در حالت های مختلف با استفاده از دستگاه زبری سنج اندازه گیری گردید. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی توپوگرافی سطح زیر لایه و مورفولوژی پوششها بررسی و آنالیز ‏‎edax‎‏ انجام گرفت. توسط میکروسکوپ متالوگرافی نوری نیز فصل مشترک پوشش-زیرلایه بررسی و تصاویر میکروسکوپی تهیه گردید. نتایج حاصل از آزمایشها نشان میدهد که چسبندگی پوشش-زیرلایه با افزایش زبری سطح به میزان چشمگیری افزایش می یابد. پیشگرم کردن زیرلایه (تا حدود ‏‎150c‎‏) باعث افزایش چسبندگی میشود. چسبندگی همچنین به فاصله پاشش بستگی دارد که حالت بهینه آن برای فرایند شعله ای حدود ‏‎15cm‎‏ می باشد. استفاده از پوشش پیوندی نیکل-آلومینیوم بدلیل ایجاد پیوند متالورژیکی چسبندگی بالایی بین پوشش-زیرلایه بوجود می آورد. چسبندگی پوششهای قوس الکتریکی به مقدار قابل ملاحظه ای بیش از (تقریبا دو برابر) پوششهای شعله ای می باشد. میزان تخلخل پوششهای قوس الکتریکی کمتر از روش شعله ای بوده و سختی پوششهای فولادی فلزپاشی قوسی بیش از شعله ای می باشد. دلیل ایجاد خواص فوق دمای بالاتر مذاب در روش قوسی است که موجب ایجاد پیوند متالورژیکی شده و بدلیل سیالیت بیشتر پیوند مکانیکی قویتر و پوشش با تخلخل کمتر ایجاد میشود. مقایسه کلی یافته های این تحقیق ثابت می کند که روش فلزپاشی قوسی پوششهای با کیفیت بهتر از روش شعله ای تولید می کند.

در این پژوهش استفاده از پوششهای ترکیبات بین فلزی تیتانیوم - مس به منظور بهبود مقاومت به اسیداسیون و رفتار تریبولوژیکی مس مورد بررسی قرار گرفته است. جهت تشکیل ترکیبات بین فلزی تیتانیوم - مس از روش پودر فشرده، در کوره ای با اتمسفر کنترل شده گاز آرگون و دمای 800 درجه سانتی گراد استفاده شد. زمان بهینه نفوذ براساس ضخامت پوشش، سختی و شیب تغییرات سختی انتخاب شد.ساختار میکروسکوپی و فازهای تشکیل شده در سطح، با استفاده از روشهای متالوگرافی، سختی سنجی، پراش پرتوهای ایکس، میکروآنالیز ‏‎(eds)‎‏ و آنالیز پرتوهای الکترونی ‏‎(epma)‎‏ مورد شناسایی قرار گرفتند. به منظور بررسی مقاومت به اکسیداسیون این پوششها از روش وزن سنجی حرارتی و درجه حرارت های 700 و 800 درجه سانتیگراد استفاده شد. نمونه های تحت بررسی سپس توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آزمایشهای اکسیداسیون نشاندهنده افزایش مقاومت به اکسیداسیون در 700درجه سانتی گراد است. به منظور بررسی اثر بار اعمالی و مسافت لغزش بر روی خواص تریبولوژیکی این پوششها، آزمایشهای سایش خشک با استفاده از دستگاه سایش پین بر روی دیسک انجام گرفت. در حین انجام این آزمایشها تغییرات ضریب اصطکاک بطور پیوسته اندازه گیری شد. جهت تعیین مکانیزمهای سایش، سطوح و خرده های سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفتند. یافته های آزمایش نشاندهنده آنستکه در سطح نمونه های مسی پوشش داده شده، ترکیبات بین فلزی تیتانیوم - مس تشکیل میگردد که عمدتا شامل ‏‎ticu‎‏ و ‏‎ti2cu‎‏ میباشند. نتایج آزمایشهای سایش نشاندهنده آنستکه این پوششها توانسته است به مقدار زیادی رفتار تریبولوژیکی مس را بهبود بخشد.

در پژوهش حاضر بهبود خواص تریبولوژیکی فولاد ‏‎ck45 ‎‏ از طریق عملیات آستنیته و کوئنچ و سه روش عملیات سطحی نیترو کربوره گازی ، نیتروره گازی و نیتروره پلاسمایی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. عملیات نیتروکربوره و نیتروره گازی در مقیاس صنعتی و فرایند نیتروره پلاسمایی در یک کوره نیمه صنعتی انجام گرفت. آزمایش سایش با دستگاه پین روی دیسک در شرایط خشک و دمای محیط انجام گرفته و نمودارهای سایش و ضریب اصطکاک رسم گردید . با انجام آزمایش های متالوگرافی نوری و میکروسکوپ الکترونی و پراش پرتو ایکس نوع لایه ایجاد شده در اثر عملیات سطحی شناسایی آن اندازه گیری شد. به کمک دستگاه اسپکتروسکوپی تخلیه هاله ای ‏‎(gds)‎‏ شیب غلظتی عنصری از سطح بطرف مغز تعدادی از نمونه ها اندازه گیری شد . نتایج آزمایش نشان داد که با انجام عملیات ترموشیمیایی مقاومت سایش فولاد ‏‎ck45‎‏ افزایش می یابد .مقاومت سایش پس از نیتروره گازی به مدت 70 ساعت در 530 درجه سانتیگراد 81 درصد و نمونه نیتروره پلاسمایی به مدت 5 ساعت در 550 درجه سانتیگراد 84 درصد بهبود یافته است. بیشترین ضخامت لایه ترکیبی متعلق به نمونه نیتروره گازی بوده در حالیکه بیشترین مقاومت سایشی متعلق به نمونه نیتروره پلاسمایی می باشد. عمق نفوذ ایجاد شده در نیتروره گازی در این مدت در حدود 390 میکرون است در حالیکه در نیتروره پلاسمایی در حدود 370 میکرون می باشد. نتایج حاصل نشان داد لایه حاصل از نیتروره پاسمایی تک فاز بوده در حالیکه لایه حاصل از نیتروره گازی چند فازی است. نیتروره پلاسمایی تقریبا کمترین تغییر را در زیری سطح ایجاد کرده است. جمع بندی کلی نشان می دهد در فولاد ‏‎ck45‎‏ که فاقد عناصر آلیاژی می باشد با انجام عملیات ترموشیمی مقاومت سایشی در حد قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

فولادهای پرکربن کم آلیاژ به دلیل مقاومت سایشی مناسب در شرایط نورد گرم در ساخت غلتکها و رینگهای نورد گرم مقاطع به کار می رود. ریز ساختار این فولاد ها در حالت ریختگی شامل شبکه های بسته کاربیدی در زمینه آستنیت و مقدار کمی مارتنزیت می باشد. این ریز ساختار بدلیل توزیع نامناسب کاربیدها در زمینه و همچنین وجود استنیت باقیمانده خواص مکانیکی و سایشی نامطلوب دارد. جهت بهبود این خواص می بایست شبکه های کاربیدی در زمینه حل و سپس به نحو مناسبی توزیع گردد. بعلاوه فاز آستنیت به فازهای مانند پرلیت با بینیت تبدیل شود. انحلال شبکه کاربیدی به دماهای بالا و زمانهای طولانی عملیات حرارتی نیاز دارد ضمن آنکه شبکه های کاربیدی به طور کامل حل نمی شوند. با انجام عملیات بهسازی مذاب به کمک مواد بهساز می توان توزیع و مورفولوژی کاربیدها را در حالت ریختگی بهبود بخشید و عملیات حرارتی را در زمانهای کوتاه تر به نحو مطلوبی انجام داد. عملیات بهسازی علاوه بر تاثیر بر ریز ساختار و خواص مکانیکی اثرات مثبتی بر کنترل آخال و تخلخل های میکروسکوپی دارد. در این پژوهش ابتدا عملیات بهسازی فولادهای پر کربن کم آلیاژ با استفاده از سه نوع بهساز مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت و ترکیب بهینه انتخاب گردید . زمان میرایی انتخاب شده بررسی گردید و خواص مکانیک و ریز ساختاری نمونه های بهسازی شده و نشده در حالت ریختگی مورد مقایسه قرار گرفت. سپس سیکلهای متفاوت عملیات حرارتی جهت یافتن سیکل عملیات حرارتی مناسب انجام گردید. نمونه ها عملیات حرارتی شده و خواص مکانیکی و ریز ساختاری نمو نه های بهسازی شده و نشده در حالت عملیات حرارتی شده مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین تاثیر عملیات بهسازی بر تخلخل بررسی شده است.

در این تحقیق ارتقا خواص خستگی فولاد ‏‎ck45‎‏ از طریق سه روش عملیات سطحی نیروکربوره گازی ، نیتروره گازی و نیتروره پلاسمایی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.آزمایش خستگی در دستگاه چرخشی - خمشی و در دمای محیط نجام گرفته و منحنی های ‏‎‏‎s-n‎‏ رسم گردید. همچنین ضخامت عمق سخت شده نیز اندازه گیری شد و به کمک متالوگرافی نوری ، میکروسکوپ الکترونی و پراش سنج پرتو ‏‎x‎‏ نوع لایه ایجاد شده در اثر عملیات سطحی نیز شناسیایی و ضخامت آن اندازه گیری شد. یافته های آزمایشی نشان می دهند که با انجام عملیات ترموشیمی حد خستگی فولاد ‏‎ck45‎‏ افزایش می یابد. نیتروره گازی حد خستگی فولاد ‏‎ck45‎‏ را به میزان 54 درصد پس از گذشت 70 ساعت در بستر گاز آمونیاک افزایش داده است در حالیکه همین مقدار افزایش با نیتراسیون پلاسمایی در 5 ساعت و در دمای کمتر نسبت به نیتروره گازی حاصل شد است. بالاترین عمق نفوذ ایجاد شده متعلق به عملیات نیتراسیون پلاسمایی بوده که در زمان عملیاتی کمتری ایجاد شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که لایه حاصل از نیتراسیون پلاسمایی تک فاز بوده در حالیکه لایه حاصل از نیتروره گازی چند فازی است. نیتراسیون پلاسمایی کمترین تغییر را در زبری فولاد ‏‎ck45‎‏ ایجاد نموده در حالیکه در نیتروره گازی و نیتروره کربوره گازی زیری سطح تا حد قابل ملاحظه ای افزایش یافته است.جمع بندی کلی حاکی از آن است که فولاد ‏‎ck45‎‏ اگرچه فاقد عناصر آلیاژی نیتریدز است اما در صورت انجام عملیات ترموشیمی بر روی آن افزایش قابل ملاحظه ای در حد خستگی آن حاصل می شود.

رفتار فولاد زنگ نزن آستنیتی ‏‎aisi 316‎‏ پس از عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی در اتمسفر ‏‎n2-80%h2‎‏ در شرایط مختلف دما و زمان مورد بررسی قرار گرفت.نتایج نشان می دهد که در فولادهای زنگ نزن آستنیتی، نیتروژن دهی پلاسمایی در دمای 500درجه سانتیگراد و زمان 5ساعت رفتار متعادلی از نظر خوردگی و سایش ایجاد می نماید.

پوشش های آلومیناید که برای محافظت قطعات صنعتی در شرایط دمای بالا و محیط خورنده مورد استفاده قرار می گیرند، در این پژوهش با افزودن عنصر سیلیسیم اصلاح شده و از جنبه های ساختاری و مکانیزم رشد مورد ارزیابی قرار گرفته اند. اصلاح پوششهای آلومیناید ساده با سیلیسیم از طریق یک فرآیند دو مرحله ای ، شامل سیلیکونایزینگ در مرحله اول و آلومینایزینگ در مرحله دوم بر زیرلایه ای از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکلی‏‎in738lc‎‏ انجام گرفته است.

در این پژوهش پوشش سرامیکی سیلیکا به روش سل-ژل بر زیرلایه های نیکل تشکیل شد و سپس تاثیر پوشش حاصل بر مقاومت به خوردگی داغ و اکسیداسیون زیرلایه ها بررسی شد. بدین منظور اثر کاتالیزورهای اسیدی (اسیدنیتریک-اسیدکلریدریک، اسیدنیتریک، اسیداستیک و اسیدکلریدریک)، کاتالیزورهای بازی(آمونیاک و هیدروکسیدآمونیوم )، کاتالیزور ترکیبی اسیداستیک و آمونیاک ، تر سازها(پودر ژلاتین، آلکیل سولفونیک اسید، ستیل تری متیل آمونیم کلرایدو اسیداولیک)، مواد ویسکوز (پلی ونیل الکل و گلیسرین)، اسیداگزالیک(عامل جلوگیری کننده از ایجاد ترک در حین فرایند خشک کردن) و اثر زبری سطح زیر لایه برچسبندگی پوشش بررسی شد. سپس بر روی پوششهای ایجاد شده، آزمایشهای اسپکتروسکپی پلاسمایی ، اسپکتروسکپی مادون قرمز ، مطالعات و آنالیز به کمک میکروسکپ الکترونی روبشی ، پراش پرتو ایکس ، آنالیز خشک و کلاسیک ، اکسیداسیون استاتیک و خوردگی داغ انجام گرفت. نتایج حاصل از انجام این آزمایشها نشان می دهد که کاتالیزورهای اسیدکلریدریک، آمونیاک و اسیداستیک-آمونیاک، ترساز ستیل تری متیل آمونیم کلراید، پلی ونیل الکل، گلیسرین و اسیداگزالیک مناسبترین مواد برای افزودن به محلول سل هستند. نتایج حاصل از انجام آزمایشهای خوردگی داغ مشخص کرد که پوشش سیلیکا زیرلایه های نیکل را در دمای 500درجه سانتیگراد و 700 درجه سانتیگراد محافظت می کند ولی در دمای 1000درجه سانتیگراد تاثیر چندانی بر افزایش مقاومت به خوردگی داغ نیکل ندارد ولی نتایج حاصل از انجام آزمایشهای اکسیداسیون استاتیک مشخص کرد که پوشش تشکیل شده در تمامی دماها ( 500 درجه سانتیگراد، 700 درجه سانتیگراد و 1000درجه سانتیگراد) بعنوان یک پوشش محافظ بر روی زیرلایه نیکل عمل می کند.