در این پژوهش به تولید آلیاژ al-4.5wt%mg و نانوکامپوزیت آن (تقویت شده با ذرات (tic به روش آلیاژسازی مکانیکی و بررسی خواص آن پرداخته شده است. جهت جلوگیری از اکسایش آلومینیوم در فرآیند آلیاژسازی، کل فرآیند در محیط خنثی انجام شد. جهت مشخصه یابی پودرهای تولیدی از تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی با قدرت تفکیک بالا (hrsem) و میکروسکوپ الکترونی عبوری با قدرت تفکیک بالا (hrtem) استفاده شده است. نتایج، تشکیل آلیاژ نانوساختار al-4.5wt%mg و نانوکامپوزیت های این آلیاژ که با ذرات tic تقویت شده اند را تأیید کردند. کمترین مقدار اندازه کریستالیت بدست آمده برای نمونه آلیاژی و نمونه های کامپوزیتی تقویت شده با ذرات tic 19 نانومتر بودند. این پایان نامه به پنج فصل تقسیم شده است؛ در فصل اول کلیاتی در خصوص نانوکامپوزیت ها و روش-های ساخت نانوکامپوزیت های پایه فلزی ارائه می شود، در فصل دوم روش آلیاژسازی مکانیکی که به عنوان روش تهیه نانو آلیاژ و نانوکامپوزیت در این پروژه مورد استفاده قرار گرفته با تفصیل بیشتر بیان می شود. در فصل سوم به روش های آنالیز و شناسایی مواد اشاره شده و روش های پراش پرتوx، میکروسکوپ الکترونیکی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری که در این تحقیق به کار رفته معرفی می شوند، بعد از آن در فصل چهارم روش تحقیق و مواد و دستگاه های به کار رفته معرفی می گردد و در فصل پنجم نتایج حاصل از انجام این پروژه ارائه و بررسی شده است.

کاربرد نانوکامپوزیت های پلیمری تقویت شده با نانو ذرات رس درصنعت خودروسازی افزایش چشمگیری را در طی یک دهه ی گذشته داشته است به نحوی که بخش وسیعی از مطالعات و تحقیقات سالیان اخیر را به خود اختصاص داده است. نانوکامپوزیت های پلیمری تقویت شده با نانو ذرات رس با درصد پرشوندگی بسیار پایین می توانند خواص مکانیکی بسیار چشمگیری را از خود نشان دهند. این بهبود خواص ناشی از تغییر در ساختار شکلی پلیمر و خواص آن در نواحی اتصال پلیمر و ذره نانو به دلیل مقیاس بعد نانو و نسبت سطح به حجم بسیار بالای ذرات نانو رس می باشد. در این پروژه تغییر شکل ورق های پلیمری تقویت شده با ذرات نانو رس مورد بررسی قرار گرفت و جهت مدل سازی از تئوری های معروف همانند موری تاناکا و هالپین- تیسائی استفاده گردید. این مدل ها با کسر حجمی ذرات نانو و ویژگی های شکلی در مقیاس میکرو و نانو همانند نسبت منظر(طول/ قطر)، چگونگی توزیع ذرات و جهت توزیع آن تشریح می شود. سپس با به دست آوردن خواص و پارامتر های نانوکامپوزیت، تغییر شکل آن توسط تئوری های کلاسیک ورق محاسبه شد. روابط نیمه تحلیلی جهت حل معادلات ضربه بر روی دو بسترصلب و الاستیک با روش تکراری تغییر پذیر به طور مفصل شرح و بسط داده شد و جواب معادلات به فرم پارامتری استخراج گردید.

در سال های اخیر تحقیقات بسیاری بر روی نانوتیوپ های کربن انجام گرفته است که اکثر این تحقیقات بر روی بارگذاری خمشی و در مواردی هم تحت بار گذاری های فشاری و کششی تمرکز داشته اند. اما تحقیق بر روی بارگذاری پیچشی به دلیل محدودیت های موجود برای تحقیقات آزمایشگاهی و همچنین پیچیدگی روابط حاکم بر این نوع بارگذاری و در این حال عدم دسترسی به نتایج مطلوب بسیار محدود بوده است .در این تحقیق که دارای بخش های مختلفی جهت مدل سازی و بررسی دو نانوتیوپ آرمچیر و زیگزاگ می باشد، ابتدا با بهره گیری از روش دینامیک مولکولی روابطی برای تحقیق رفتار مکانیکی نانوتیوپ ها ارائه شده و در ادامه نتایج عددی منتج شده از این روابط را بررسی می کنیم و مدول پیچشی نانوتیوپ های کربن را تخمین زده و روابط تنش-کرنش برشی را به بحث می گذاریم. در ادامه نمونه ای مشابه از تحقیقات گذشته را معرفی می کنیم و به چرایی ایرادات وارد بر آن پژوهش خواهیم پرداخت. در پایان هم برای اطمینان از صحت این نتایج به سراغ نتایج گذشتگان رفته و با نتایج پژوهش حاضر مقایسه می کنیم. نتایج در این پژوهش نشان می دهد رفتار نانوتیوپ های کربن تحت بارگذاری پیچشی در بازه محدودی خطی می باشد در عین حال در تنش های بزرگ این نتایج غیرخطی خواهد بود. در ضمن نتایج این پژوهش در تخمین مدول برشی نانوتیوپ کربن تک جداره با قطر های بزرگ مطابق با نتایج آزمایشگاهی موجود می باشد.

هدف از انجام این تحقیق، تخمین مدول یانگ و روابط تنش-کرنش نانوتیوبهای تک دیواره کربن با ساختارهای سالم و دارای نقص جای خالی تحت بارگذاری کششی می باشد. این پایان نامه شامل محاسبات تئوری و شبیه سازی به روش دینامیک مولکولی می باشد. در این پایان نامه با معرفی روشی جدید بر پایه روشهای تحلیلی و تلفیق آنها با توابع پتانسیل اتمی موجود با استفاده از فرضیات حاکم بر مسئله تخمینی مناسب برای مدول الاستیک و روابط تنش-کرنش نانوتیوبهای کربن سالم و دارای نقص ارائه می گردد. نواقص ساختاری جای خالی، مخصوصاً زمانی که زیاد باشند، سبب کاهش خواص مکانیکی مانند مدول الاستیک، کرنش تسلیم و مقاومت کششی نانوتیوبهای کربن می شوند. اصول روش تلفیقی مطرح شده بر اساس استفاده از رابطه ی انرژی کرنشی می باشد. در ابتدا با یک تناسب ساده رابطه ای را برای مدول الاستیک به دست آورده و سپس با استفاده از توابع پتانسیل اتمی و به کمک تکنیک خطی سازی رابطه ای را برای تخمین مدول الاستیک نانولوله کربنی استخراج می نمائیم. همچنین برای بررسی اثرات نقص جای خالی در ساختار نانوتیوب کربن، آن را به بخشهای کوچک تری تقسیم خواهیم کرد که آنها را بخشهای واحد می نامیم و پس از به دست آوردن مدول برای هر یک از این بخشها، مدول یک نانوتیوب کامل را به دست خواهیم آورد. با استفاده از این روابط به بررسی تأثیرات تعداد نواقص جای خالی، تمرکز طولی نقص، انحنا و قطر نانوتیوب بر روی خواص مکانیکی آن خواهیم پرداخت. علاوه بر این، به بررسی تأثیر ضخامت بر روی مدول الاستیک نانوتیوب نیز اشاره خواهیم نمود.

با استفاده از روش سونوشیمی و بکارگیری امواج مافوق صوت با توان بالا (دمای oc 22، توان w22) به سوسپانسیون هیدروکسید کلسیم و اضافه کردن اسید فسفریک به آن در مدت 5 دقیقه، و ادامه دادن تابش تا زمان 60 دقیقه، نانوذرات هیدروکسی آپاتیت با درجه بلورینگی پایین مناسب برای کاربردهای زیستی سنتز شد. نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که محصول واکنش تکفاز هیدروکسی آپاتیت با اندازه کریستالیت متوسط 14.5 نانومتر می باشد. درجه بلورینگی محصول 46% تخمین زده شد. میزان نسبت مولی کلسیم به فسفر نانوذرات توسط تست طیف سنجی نشر اتمی- پلاسمای جفت القایی برابر 1.76 اندازه گیری شد. بررسی طیف مادون قرمز تبدیل فوریه نمونه حضور ترکیب هیدروکسی آپاتیت را تأیید کرد. همچنین باندهای مشخصه کربنات در این طیف نشان دهنده جذب کربنات توسط نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و قرار گرفتن در جای یون های فسفات (جایگزینی نوع b) بود. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی عبوری بیانگر مورفولوژی سوزنی شکل نانوذرات با ابعاد متوسط 117× 36 نانومتر بود. افزایش توان امواج مافوق صوت در دمای ثابت موجب کاهش اندازه کریستالیت و همینطور درجه بلورینگی شد. افزایش دما موجب تغییر توان خروجی شد و در عین حال، ph به مقادیر کمتر از 7 رسید که ممکن است نشان دهنده حضور فاز دی کلسیم فسفات دی هیدرات در نمونه باشد. کاهش غلظت مواد اولیه بدون تغییر اندازه کریستالیت موجب کاهش درجه بلورینگی گردید. با محاسبه اندازه کریستالیت از روش های مختلف و مقایسه نتایج آن برای نمونه های مختلف، مشخص شد که جهت بررسی های شرایط سنتز روی اندازه کریستالیت، استفاده از اندازه کریستالیت محاسبه شده از طریق برازش کل منحنی به روش پاولی قابل قبول تر می باشد.

چکیده شفت های نیروگاهی دارای ابعادی بزرگ و شکلی پیچیده هستند، از طرفی استحکام و چقرمگی نسبتاً بالایی نیز دارند. بنابراین از لحاظ جوشکاری دارای مشکلاتی نظیر تشکیل فاز مارتنزیت، حساسیت به ترکیدگی سرد، ایجاد تنش های پسماند و ... می باشند. انتخاب صحیح متغیرهای جوشکاری، تعیین فلز پر کننده مناسب و نیز انجام عملیات حرارتی مناسب بعد از جوشکاری باعث کاهش این چنین مشکلاتی خواهد شد. از آنجایی که فولاد شفت مورد آزمایش در اثر فرآیند جوشکاری مستعد به ترکیدگی سرد می باشد، لذا باید سیم جوشی انتخاب گردد که این مشکل را به حداقل ممکن برساند. با توجه به مقدار کربن و عناصر آلیاژی فولاد شفت 26 nicrmov 11 5، دو سیم جوش کم هیدروژن نیکل دار و کروم - مولیبدن دار برای جوشکاری لایه نشانی سطح فولاد شفت انتخاب گردیدند. هدف از انجام این پروژه تعیین سیم جوش و عملیات حرارتی مناسب بعد از جوشکاری و بررسی خواص فلز جوش و haz حاصل بود. با توجه به نوع سیم جوش انتخابی و نوع عملیات حرارتی بعد از جوشکاری خواص متفاوتی در فلز جوش و haz به دست آمد. بدین صورت که نمونه جوشکاری شده با سیم جوش کروم - مولیبدن دار و تحت عملیات حرارتی نرماله قرار گرفته، ساختار یکنواخت تر و سختی مناسب تری نسبت به دیگر نمونه های جوشکاری شده داشت. کلمات کلیدی: شفت های نیروگاهی، ترکیدگی سرد، جوشکاری لایه نشانی، منطقه haz، عملیات حرارتی نرماله

چکیده در این پژوهش اثر شرایط آسیاب کاری مکانیکی بر روی ویژگی های ساختاری، مورفولوژیکی و خواص دفع هیدروژن پودر mgh2 آسیاب شده همراه افزودنی آلی سیکلوهگزان مورد بررسی قرار گرفت. پودر mgh2 به همراه سیکلوهگزان در محدوده زمانی بین 1 تا 16 ساعت آسیاب کاری شد. مشخص شد که خواص بهینه در زمان آسیاب کاری 4 ساعت حاصل می گردد. در نمونه سنتز شده در شرایط آسیاب کاری بهینه، بهترین خواص دفع هیدروژن (کاهش دمای دفع از ?c 407 به ?c 368)حاصل گردید. همچنین بر اثر 4 ساعت آسیاب کاری پودر خالص، بیشترین کاهش در اندازه ذرات (از?m 50 به ?m 18) و بیشترین افزایش در سطح ویژه آنها (از m2/g 1/1به حدود m2/g 9) ملاحظه گردید. نمونه های نانو کامپوزیتی، با افزودن کاتالیست های ni و ti به صورت جدا جدا و همچنین همراه هم به سیستم mgh2-nb2o5 سنتز شده و مورد ارزیابی قرار گرفتند. مشخص شد که نمونه نانو کامپوزیتی mgh2+nb2o5+ni+ti به دلیل بهره گیری از اثر سینرژیکی کاتالیست های افزوده شده کمترین دمای شروع و بهترین سینتیک دفع هیدروژن را نشان می دهد. دمای شروع دفع هیدروژن این نمونه نسبت به نمونه mgh2 خالص آسیاب کاری شده در مدت زمانی مشابه، حدوداً ?c 150 کمتر بدست آمد و به مرز ?c 221 رسید. این نانو کامپوزیت توانست wt.% 22/5 هیدروژن را در مدت زمان کمتر از 40 دقیقه دفع نماید.

در این پژوهش آلیاژ حافظه دار niticu نانو بلوری به طور موفقیت آمیزی توسط روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی تابکاری سنتز شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس (xrd) مشخص نمود که آسیاب کاری مخلوط پودرهای با خلوص بالای اولیه و حاوی درصدهای گوناگونی از عنصر مس در دستگاه آسیاب مکانیکی به مدت 60 ساعت، منجر به انحلال مس در شبکه آستنیت (b2) و تشکیل ترکیب بین فلزی niti می شود. تابکاری مخلوط پودرها در دمای 1173 کلوین و برای مدت زمان 900 ثانیه، منجر به تشکیل فاز niticu، وقوع پدیده رشد دانه و رهایش کرنش های داخلی می گردد. جهت ارزیابی ریز ساختاری محصولات از مشاهدات با میکروسکوپ های الکترونی روبشی (sem) و عبوری (tem) سود جسته شد. نتایج بررسی ها دلالت بر مورفولوژی مناسب و توزیع همگن عناصر آلیاژی در ترکیبات سنتز شده را داشته است. ایجاد ساختار نانومتری به دلیل کاهش چشمگیر هیسترزیس حرارتی منجر به بهبود رفتار ترمو الاستیسیته و حافظه داری آلیاژ گردیده است. مقایسه خواص مکانیکی میان ترکیب سنتز شده با نمونه های هم نوع تولید شده با روش های مرسوم، حاکی از افزایش قابل ملاحظه سختی در نمونه نانو بلوری به دلیل کاهش اندازه بلورک ها و افزایش عیوب شبکه ای بوده است.

در این پروژه پوشش دولایه خودتمیزشونده سیلیکا - تیتانیا با فرایند سل ژل و روش پوشش دهی غوطه وری بر روی زیر لایه شیشه جلوی خودرو با موفقیت ایجاد شده است. از این پوشش ها می توان علاوه بر شیشه جلوی خودرو برای آینه های بغل، چراغ خودرو و همچنین شیشه های ساختمان ها و غیره نیز استفاده کرد. برای جلوگیری از نفوذ حرارتی یون های سدیم از زیرلایه شیشه به پوشش تیتانیا، پوشش تک لایه سیلیکا قبل از پوشش تیتانیا، با روش سل ژل اعمال گردید. جهت اعمال این پوشش های دو لایه، ابتدا سل های سیلیکا و تیتانیا به صورت مجزا آماده شده، سپس پوشش دهی و عملیات حرارتی شدند. حلال های پروپانول، اتانول و متانول جهت بررسی تاثیر نوع حلال و کاتالیزورهای دی اتانول آمین، اسید هیدروکلریک، اسید نیتریک و اسید سولفوریک جهت بررسی تاثیر کاتالیزور بر پوشش های دولایه سیلیکا - تیتانیا انتخاب شدند. آنالیز ساختاری پوشش ها با الگوی پراش اشعه x (xrd)، مورفولوژی سطحی با میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی(fe-sem) ، توپوگرافی و زبری سطحی با میکروسکوپ نیروی اتمی (afm)، خواص خود تمیز شوندگی با اندازه گیری زاویه تماس آب با پوشش، خواص فتوکاتالیستی با طیف سنج نوری (uv-vis spectrophotometry) و خواص نوری با طیف سنج (uv-vis spectroscopy) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج xrd به خوبی اندازه نانومتری کریستال ها را برای همه نمونه ها اثبات می کند. همچنین تصاویر بدست آمده توسط fe-sem نیز ابعاد ذرات پوشش دولایه تشکیل شده بر روی زیرلایه شیشه را برای نمونه ها در حدود اندازه نانومتری گزارش می کند. بررسی مورفولوژی سطحی پوشش ها مشخص کرد که پوشش ها متراکم، یکنواخت، شفاف و بدون ترک هستند. بررسی های انجام شده حاکی از آن است که پوشش های s.m (سل با حلال متانول) و s.s (سل با کاتالیزور اسید سولفوریک) چسبنده و فوق آبدوست با بهینه ترین خواص هستند. در بین نمونه های با حلال ها و کاتالیزو های مختلف بهترین فعالیت فتوکاتالیستی برای نمونه های s.m و s.s می باشد. بیشترین کریستالی شدن فاز آناتاز، اندازه کریستالی کوچک تر و شدت پیک بیشتر نسبت به سایر نمونه ها باعث خواص فتوکاتالیستی بهتر این نمونه ها شده است. برای همه نمونه مشاهده می شود با قرار دادن سطح نمونه در تابش نور ماورای بنفش زاویه تماس با گذشت زمان کاهش یافته و به صفر می رسد و خاصیت فوق آب دوست از خود بروز می دهد. بررسی توپوگرافی سطح با afm به خوبی نشان دهنده پوشش یکنواخت، همگن، فاقد ترک، بدون تخلخل با تغییرات زبری کم در سطح هر دو پوشش s.m و s.s می باشد.

این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی خواص نانوکامپوزیت های تقویت شده با سیلیکات های لایه ای و مدلسازی سفتی و خزش آنها می پردازد. در بخش تجربی این تحقیق به مطالعه موردی نوعی از نانوکامپوزیت های تقویت شده با سیلیکات لایه ای با زمینه چسب آسفالت پرداخته ایم. ریز ساختار این نانوکامپوزیت ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی و تحلیل شده است و بسته به کاربرد مورد انتظار یک نمونه بهینه پیشنهاد شده است. آزمایش های انجام شده نشان می دهد که افزودن نانورس، بیشتر به بهبود رفتار چسب آسفالت های نانوکامپوزیتی در دماهای زیر صفر درجه کمک می کند. به صورتی که افزودن 2 درصد ارگانوبنتونیت می تواند از طریق جلوگیری از پیرشدن زمینه، 29 درصد سفتی خزشی نمونه های پیرشده را کاهش و مقاومت آن به شکنندگی و ترد شدن را افزایش دهد. در این تحقیق، تست خزش بر روی نمونه های نانوکامپوزیتی پیر شده انجام شده است. آزمایش ها نشان می دهد که در این نمونه ها، نانو لایه ها علاوه بر تاثیرات تقویت کنندگی مکانیکی، روی میزان تغییرات شیمیایی (ماهیّتی) ناشی از پیر شدن زمینه نیز تاثیر می گذارند. بنابراین در این مورد به دلیل پیر شدن نمونه ها، برای مدل سازی خزش از مدلهای تجربی خزش (مدل برگرز و مدل فایندلی) استفاده شده است و روابط میان پارامترهای این مدلها با غلظت و نوع فیلر بدست آمده است. در نتیجه، رابطه خزش این نمونه های پیرشده با غلظت و نوع فیلر به صورت کامل بیان می شود و امکان میانیابی و پیش بینی خزش نیز بدست می آید. در تحقیقات پیشین محققین در زمینه مدلسازی خزش این نانو کامپوزیت ها، فقط مدل های تجربی برای مدل سازی خزش در نانوکامپوزیت های پلیمر/سیلیکات لایه ای استفاده شده اند و خلاء مدلهایی که بتوانند در مورد خزش نانوکامپوزیت قبل از ساخت آن به پیش بینی بپردازند به وضوح احساس می شود. در تحقیق حاضر سعی شده است تا با روشهای مختلف، مدلهایی به این منظور توسعه داده شود. یک روش برای مدل سازی تجربی-پیش بینی کننده خزش در این تحقیق با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی توسعه داده شده است. در این روش مدل سازی، شبکه های عصبی مصنوعی چند لایه پس از آموزش با داده های تجربی، پیش بینی در مورد نمونه های فرضی را امکان پذیر می سازند. همچنین، نشان داده شده است که استفاده از چند شبکه عصبی کوچک و مجزا به جای استفاده از یک شبکه عصبی بزرگ و یکپارچه به افزایش دقت پیش بینی های این مدل تجربی – پیش بینی کننده کمک می کند. یکی از دستاوردهای مهم این تحقیق، توسعه مدل پیش بینی کننده برای خزش نانوکامپوزیت های پلیمر/ سیلیکات لایه ای می باشد. این مدل این امکان را فراهم می کند تا با استفاده از خواص خزشی زمینه و مشخصات تقویت کننده، در مورد خزش نانوکامپوزیت قبل از ساخت آن پیش بینی داشته باشیم. مقایسه نتایج های مدل پیش بینی کننده خزش با نمودارهای بدست آمده از نتایج تجربی دیگر محققین، گویای توافق با نتایج تجربی و دقّت بسیار خوب این مدل است به طوری که حداکثر انحراف مشاهده شده این مدل از نمودارهای تجربی بررسی شده کمتر از 7 درصد است. همچنین، به منظور توسعه مدل پیش بینی کننده خزش، مدل میکرومکانیکی جدیدی نیز برای سفتی (مدول یانگ) نانوکامپوزیت های پلیمر/ رس توسعه داده شده است که دقّت بسیار بهتری نسبت به مدل های پیشین دارد. یکی از ویژگی های بارز این مدل این است که بر خلاف مدل های پیشین، می تواند نتایج غیر خطی تجربی را از طریق مفهومی به نام تابع نسبت تورّق توصیف کند. حداکثر انحراف مشاهده شده این مدل سفتی جدید از نتایج تجربی بررسی شده کمتر از 3 درصد است.

در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، هوافضا و ... نیاز به موادی با خصوصیات حرارتی، سایشی و وزن مناسب می باشد. در بین انواع مواد، پلیمرها نه تنها بخاطر قیمت پایین و سادگی تولید آنها و امکان بکارگیری انواع افزودنی های مختلف به منظور رسیدن به خواص مناسب، بلکه بخاطر خواص تریبولوژی عالی آنها نقش بسیار زیادی را در مهندسی مکانیک و مواد ایفا می کنند. در میان انواع مختلف پلیمرهای سازه ای، رزین فنولیک دارای خواص منحصر بفردی است که از جمله آنها می توان به خواص حرارتی بسیار مناسب، خاصیت گرماسخت و زغال شوندگی بسیار خوب آنها اشاره کرد بطوری که در بین انواع پلیمرها قابلیت تحمل بیشترین دما را دارد. خواص سازه ای و مکانیکی این رزین نیز امکان استفاده از آن به عنوان زمینه در ساخت نانو کامپوزیت ها را فراهم می سازد. در مطالعه پیش رو از رزین فنولیکی که دارای ترکیبات نووالاک، فورفورال، فورفوریل الکل، و هگزامین با درصدهای مشخص است، استفاده شده است. خواص مکانیکی از جمله سایشی این رزین را می توان با افزودن عناصر سرامیکی تا حد مناسبی بهبود بخشید. در پژوهش حاضر سعی شده است بعد از آنالیز sem و tem دو نوع از ذرات کاربیدی(sic و tic) و دو نوع از ذرات اکسیدی(zro2 و tio2)، تاثیر نوع، درصد فیلر و بار اعمالی را بر روی خواص تریبولوژیک از جمله نرخ سایش و ضریب اصطکاک رزین فنولیک مورد مطالعه قرار گیرد. درصد حجمی ذرات استفاده شده 5/0، 1 و 2 و همچنین نیروهای اعمالی 40،50، 60 و 70 نیوتن می‏باشد. دستگاه تست سایش مورد استفاده، دستگاه پین روی دیسک است و بعد از انجام تست های سایش، با استفاده از sem سطح ساییده شده مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس تست های صورت گرفته به این نتیجه رسیده شد که نانو ذرات تقویت شده با ذرات کاربیدی مقاومت سایشی بهتری از خود نشان داده اند.

توجه روز افزون صنایع شیشه سازی، خودروسازی و غیره به پوشش های ضد بازتاب سبب پژوهش های کاربردی بسیاری از دانشمندان در زمینه لایه نازک سیلیکا شده است. در این پروژه، پوشش تک لایه و نانوساختار سیلیکا، به روش سل-ژل و تکنیک غوطه وری روی زیرلایه شیشه، با موفقیت اعمال شد. برای تهیه سل سیلیکا از پیش ماده آلکوکسیدی، حلال آلی و آب مقطر استفاده شد و با ایجاد سل پایدار، عملیات غوطه وری زیرلایه درون سل با سرعت های مختلف صورت گرفت. پارامترهای نسبت حلال به پیش ماده (فاکتور d)، سرعت غوطه وری و دمای عملیات حرارتی جهت بررسی خواص نوری پوشش تک لایه سیلیکا، مورد مطالعه قرار گرفت. مورفولوژی سطحی با میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (fe-sem)، بررسی ساختاری پوشش با الگوی پراش اشعه x (xrd)، خواص نوری با طیف سنج uv-vis spectroscopy، توپوگرافی و زبری سطح با میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) و آب دوستی پوشش با اندازه گیری زاویه تماس آب با سطح، بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش فاکتور d، حداکثر درصد عبور نور به سمت طول موج های کمتر منتقل می شود. از این رو پوشش های تک لایه سیلیکا با فاکتورهای 20 = d و 10 = d به ترتیب با افزایش 2/3 و 4/2 درصدی در میزان عبور نور از زیرلایه شیشه، به عنوان پوشش های بهینه برای محدوده های نور مرئی و نور مادون- قرمز انتخاب می شوند. طبق بررسی مورفولوژی سطح، متوسط اندازه ذرات سیلیکا nm 35 اندازه گیری شد.

هدف از انجام این پژوهش بررسی نحوه تولید نانو آلیاژ حافظه دار پایه مس به روش تغییر شکل پلاستیک شدید و همچنین تاثیر عوامل مختلف در سیکل های عملیات حرارتی دسته ای از این آلیاژها می باشد. برای دستیابی به این هدف در مرحله اول با بررسی عناصر مختلف، روی و قلع به عنوان عناصر سوم و چهارم آلیاژی معرفی و تعیین شرایط انجام آزمایش از جمله دما و زمان ذوب ریزی و همچنین عملیات حرارتی مربوطه تعیین شد. ذوب ریزی و تهیه آلیاژ از جمله اقدامات این مرحله از آزمایش می باشد. مرحله بعد با بهینه سازی شرایط آزمایش از جمله دمای فرآیند و تعیین نوع عملیات حرارتی آلیاژ پایه و انجام آزمایش تغییر شکل پلاستیک شدید که به روش پرس کانال های مشابه زاویه دار می باشد صورت پذیرفت. همچنین با توجه به مطالعات گذشته تعداد مراحل عبور نمونه از مجرای قالب پرس کانال های مشابه زاویه دار تعیین گردید. انجام عملیات حرارتی مربوطه در هر مرحله از دیگر اقدامات این مرحله به شمار می آید. بررسی تغییرات ریزساختاری از جمله اقدامات مرحله نهایی این پروژه می باشد که با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نوری آزمایشگاهی و همچنین دستگاه تست پراش اشعه ایکس صورت گرفته است. تاثیر کاهش اندازه دانه و عملیات حرارتی مربوطه بر روی خواص حافظه داری آلیاژ به روش گرماسنجی روبشی تفاضلی اندازه گیری شده است. از دیگر اقدامات صورت گرفته بررسی تغییرات خواص مکانیکی سختی و استحکام فشاری با توجه به تغییر سایر متغیرها می باشد. با توجه به بررسی های صورت گرفته در این پروژه, با افزایش تعداد مراحل عبوری از قالب پرس کانال های مشابه زاویه دار اندازه دانه های موجود در ساختار تا حد بسیار زیادی کاهش یافته و همچنین از دیگر دستاوردهای این پروژه بهبود خواص مکانیکی آلیاژ مذکور می باشد.

در این پایان نامه آلیاژ almgsi نانوساختار به روش تغییر فرم پلاستیک شدید از طریق پرس زاویه ای با مقاطع یکسان تهیه شده است و میزان همگن بودن قطعه نهایی، خواص مکانیکی و ریزساختار آن بررسی گردیده است. آنالیز فازی و تعیین اندازه کریستالیت ها توسط پراش اشعه ایکس انجام شد. همچنین ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و سطوح شکست پس از آزمون کشش بوسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. به منظور بررسی میزان همگن بودن خواص مکانیکی در سرتاسر قطعه، با تغییر دو پارامتر اصطکاک و زاویه نوک سنبه، میکروسختی در نقاط مختلف قطعه کار اندازه گیری و تحلیل شد. در بخش اول، برای بررسی اثر اصطکاک در فرآیند، آزمون فشار حلقه جهت انتخاب روانکارهای مناسب از بین روانکارهای موجود انجام شد تا با انجام فرآیند با هر یک از آن ها و بواسطه تغییر روانکار میزان اصطکاک در فرآیند تغییر داده شود. در بخش بعدی، با تعریف زاویه آلفا که زاویه ساعتگرد بین صفحه برش تئوری و نوک سنبه در نظر گرفته شد اثر این زاویه بر روی میزان همگن بودن خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. برای صحه سنجی نتایج تجربی، از روش اجزا محدود جهت بدست آوردن توزیع کرنش پلاستیک موثر در طول فرآیند استفاده شد. محاسبه میزان همگن بودن کرنش پلاستیک بر روی صفحات مختلف تطابق بسیار خوبی با اندازه گیری های میکروسختی در نمونه ها نشان داد. بررسی میدان سرعت بر روی صفحه برش نیز تغییر مکانیزم تغییر شکل در فرآیند و نزدیک شدن آن به برش ساده را تایید کرد.

در مرحله اول سر نانوتیوب ها را با روش های اکسیداسیون و پایه اسید باز کردیم. در روش اکسیداسیون چند نمونه نانوتیوب کربنی در دماهای مختلف برای مدت زمان های مختلف حرارت داده شدند. شرایط دمایی و زمانی بهینه برای این روش، حرارت دادن نانوتیوب ها در دمای780 °c به مدت 15 min ثبت شد. در روش پایه اسید، نانوتیوب ها حدود 12 ساعت در اسید نیتریک جوشان رفلاکسه شدند. با مقایسه نتایج حاصل از این دو روش مشخص شد که روش پایه اسید روش مطلوب تری نسبت به اکسیداسیون می باشد. در روش پایه اسید، درصد نانوتیوب های باز شده حدود 40% بیشتر از این مقدار در روش اکسیداسیون گزارش شد. در گام بعدی، چندین روش را برای ذخیره سازی عامل خودترمیم (دی سیکلوپنتادین) در نانوتیوب ها آزمایش کرده و با مقایسه نتایج حاصل بهترین روش را برای این امر مهم معرفی کردیم: ذخیره سازی به کمک دی اکسیدکربن فوق بحرانی. در این روش نانوتیوب های باز شده در مایع خودترمیم رفلاکسه شده و به مدت دو ساعت در جریان دی اکیسد کربن فوق بحرانی با فشار 11 mp و دمای50 °c قرار داده شدند. با این روش، دی سیکلوپنتادین بطور موفقیت آمیز در نانوتیوب های کربن ذخیره شد.

در این پژوهش، نحوه تولید آلیاژ حافظه دار cuznal با توزیع همگن فاز مارتنزیت و ساختار ریز دانه به روش تغییر شکل پلاستیک شدید، خواص مکانیکی و رفتار حافظه داری آلیاژ، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این فعالیت، آلیاژ cuznal به روش ذوب و ریخته گری، تولید و سپس برای ایجاد خواص حافظه داری، تحت عملیات حرارتی مناسب قرار گرفت. به منظور تعیین دماهای استحاله فازی آلیاژ مورد نظر، از دستگاه گرماسنجی روبشی تفاضلی استفاده شد. در این پروژه از روش پرسکاری باکانالهای هم مقطع زاویه دار استفاده شد. در این روش، نمونه پس از برش کاری و رسیدن به ابعاد مورد نظر، از میان قالبی با زاویه 90ْْ و مقطع دایره ای شکل به قطر10mm عبور کرده و کرنش برشی شدیدی بر آن وارد می شود. پس از انجام چند پاس متوالی و رسیدن به ساختاری با توزیع همگن، تست سختی و فشار بر روی نمونه ها انجام شد که نتایج، بهبود خواص مکانیکی را نشان می دهد به این صورت که سختی و استحکام فشاری بعد از انجام یک پاس به شدت افزایش یافته و در پاس های بعدی نرخ افزایش آنها، کاهش می یابد. همچنین تغییر دماهای استحاله فازی آلیاژ بر اثر اعمال کرنش برشی شدید مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بدست آمده حاکی از آن است که ریز شدن و یکنواخت شدن فاز مارتنزیت منجر به کاهش دماهای بحرانی می شود.

فرایند های تغییر شکل پلاستیک شدید به منظور تولید قطعات حجیم فوق ریزدانه و نانوساختار با خواص مکانیکی بهینه در طی دهه قبل گسترش یافته اند. در بین این فرایند ها، فرایند پرس زاویه ای با مقاطع یکسان (ecap) مورد علاقه روز افزون محققین قرار گرفته است که عمدتاً به دلیل سادگی فرایند و تجهیزات مورد نیاز و قابلیت تولید قطعات حجیم در مقیاس صنعتی و هزینه پایین تر و اعمال کرنش موثر قابل توجه در یک پاس و ... می باشد. در این پژوهش، فرایند ecap بر روی آلیاژ پایه مس cu-30zn انجام شد. قبل از انجام این پروسه، نمونه ها تحت عملیات حرارتی آنیلینگ قرار گرفتند. بررسی های ریز ساختاری به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آزمون xrd انجام شد. همچنین به منظور بررسی اثر فرایند ecap بر روی خواص مکانیکی، آزمون کشش و میکرو سختی سنجی بر روی نمونه های آنیل شده و ecap شده به عمل آمد. به علاوه، برای بررسی توزیع تنش-کرنش و میزان یکنواختی در نمونه های ecap شده، شبیه سازی به کمک نرم افزار abaqus صورت پذیرفت. نتایج نشان دهنده ایجاد نمونه ای با ساختار نانومتری به همراه افزایش قابل توجهی در میزان استحکام و سختی در اثر فرایند ecap، هستند. همچنین نتایج نشان می دهند که مقداری غیر یکنواختی در توزیع کرنش و در نتیجه سختی در نمونه های ecap شده وجود دارد و این غیر یکنواختی با افزایش تعداد پاس و افزایش دما، افزایش می یابد.

در سالیان اخیر انتقال هوشمند نانومحموله ها با استفاده از نانوربات ها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. برای رسیدن به این هدف، یافتن نانواجزاء مناسب که توانایی بالقوه تبدیل به نانوربات را داشته باشد، قدم اول و مهم این پژوهش است. یکی از گزینه های مناسب در این زمنیه استفاده از پروتئین هاست. در چارچوب رساله حاضر، انواع پروتئین ها و ساختار فیزیکی و شکل ظاهری آنها با هدف یافتن پروتئینی که امکان استفاده از آن به عنوان نانوعملگر وجود داشته باشد، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. خانواده ای از این پروتئین ها با عنوان چپرون های مولکولی وجود دارند که کاندیدای مناسبی برای هدف رساله حاضر شناخته شدند. یک چپرون به نام پریفولدین، ویژگی هایی دارد که می تواند وظیفه حمل محموله ها در محیط نانو را به عهده بگیرد. پریفولدین، پروتئینی است با ساختار هندسی مناسب. این پروتئین دارای شش بازوست که با توجه به ابعاد هندسی آن فضای مناسبی را برای گرفتن نانومحموله در ابعاد متعارف ایجاد می کند. تحلیل رفتار سینماتیکی و عکس العمل های این پژوهش، در اثر اعمال ورودی های مشخص نشان می دهد که از آن می توان به عنوان «نانوعملگر» استفاده کرد. بررسی ساختاری این نانوعملگر در اثر ورودی های کنترلی دما و ph نشان دهنده انعطاف پذیری بالای بازوهای نانوعملگر و تغییر دهانه آن است. تغییر دهانه نانوعملگر در ph و دماهای مختلف، آن را برای گرفتن نانومحموله های با اندازه متفاوت مناسب می کند. برای رسیدن به این هدف باید نانوعملگر بتواند محموله های خاصی را گرفته و رها کند. پریفولدین با ساختار معمولی نمی تواند این ماموریت را انجام دهد. به منظور ارتقاء کیفی عملکرد چپرون و ایجاد توانایی لازم در گرفتن و رها کردن محموله های خاص، تغییرات ساختاری در بازوهای شش گانه چپرون طراحی و اجراء شده است. با توجه به اینکه یک نانومحموله مثبت برای حمل به کمک نانوعملگر پریفولدینی انتخاب شده است، بنابراین تغییر آمینواسیدهای پریفولدین اولیه باید مطابق با این نانومحموله باشد. در واقع آمینواسیدها باید به گونه ای تغییر کنند که در شرایط محیطی خنثی توان گرفتن نانومحموله را داشته باشد و در شرایط اسیدی بتواند نانومحموله را رها کند. این خاصیت به کمک نیروهای الکترواستاتیک بین نانوعملگر و نانومحموله قابل اعمال است. در نتیجه در بازوهای نانوعملگر، تعدادی از آمینواسیدها با گلوتامیک اسید، آسپارتیک اسید و هیستیدین جایگزین شده است. دلیل استفاده از این آمنیواسیدها، وجود بار منفی گلوتامیک اسید و آسپارتیک اسید در محیط خنثی و بی بار بودن آنها در محیط اسیدی و تقریبا بی بار بودن هیستیدین در محیط خنثی و وجود بار منفی در محیط اسیدی می باشد. تعداد آمینواسیدهای جابجا شده در هر بازو بین 11 تا 16 عدد می باشد. این مساله سبب تولید نانوعملگر پریفولدینی جدیدی شده است که می تواند وظیفه گرفتن و رها کردن را به طور کامل انجام دهد. در این پژوهش همچنین برای بررسی محدوده نانومحموله های قابل حمل توسط نانوعملگر پریفولدینی، فضای کاری نانوعملگر به کمک سینماتیک مولکولی بررسی شده است.

نانولوله های نیترید بور، دارای ساختاری بسیار شبیه ساختار نانولوله های کربن بوده و خواص فیزیکی و مکانیکی مشابهی دارند، اما در دمای بالا خواص مکانیکی بهتری از خود به نمایش می گذارند و مقاومت بهتری در برابر اکسیژن در دمای بالا دارند. ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن در نانولوله های نیترید بور، به دلیل برخورداری از سطح ویژ? بالا و ساختار لوله ای شکل و به دلیل قوی تر بودن اندرکنش واندروالسی بین نانولوله های نیترید بور با مولکول هیدروژن به واسط? طبیعت قطبیت نسبی پیوندهای b-n در این نانولوله ها، نسبت به نانولوله های کربن بیشتر است. با در نظر گرفتن کاربردهای گسترده نانولوله های نیترید بور در زمینه هایی از قبیل ذخیره سازی هیدروژن، نانوکامپوزیتها و نوک میکروسکوپهای روبشی، هدف این رساله، مطالعه جامع رفتار کمانشی نانولوله های نیترید بور تحت بارگذاری فشاری از طریق شبیه سازی دینامیک مولکولی، به منظور تعیین مشخصات بحرانی کمانش این نانولوله ها است. با توجه به اهمیت موضوع ذخیره سازی هیدروژن و احتمال اثرگذاری جذب هیدروژن بر خواص مکانیکی نانولوله، اثر ذخیره سازی هیدروژن نیز بر رفتار کمانشی این نانولوله ها بررسی شده است. با الهام از ثبات نانولوله های نیترید بور در درجه حرارت بالا و مقاومت مکانیکی بالای آنها، اثر دما نیز بر ساختار و رفتار کمانشی نانولوله نیترید بور تحت بارگذاری مکانیکی فشاری بررسی شده است. از طرفی، با توجه به اینکه شرایط فرایندهای تولید نانولوله های نیترید بور می تواند باعث بروز نقص های طبیعی ساختاری شود که خواص مکانیکی و شیمیایی نانولوله ها به خصوص جذب هیدروژن را تغییر می دهند، علاوه بر مطالعه کمانش نانولوله های نیترید بور سالم، رفتار کمانشی نانولوله های نیترید بور دارای نقص نیز بررسی شده است. نتایج تحقیق نشان دادند که در دمای محیط، جذب درصدهای مختلف هیدروژن در نانولوله های نیترید بور باز باعث کاهش استحکام کمانشی نانولوله ها به طور متوسط به میزان 14% می شود. البته لازم به ذکر است که با افزایش درصد هیدروژن ذخیره سازی شده، حتی تا درصد نسبتاً بالایی در حد 5% وزنی، نیروی بحرانی کمانش تغییر قابل ملاحظه ای نیافته و درصد ذخیره سازی، ارتباط قابل ملاحظه ای با استحکام نانولوله ندارد. تعامل شیمیایی جاذبه یا دافعه مولکول های گاز جذب شده با دیواره نانولوله می تواند با ایجاد فرورفتگی یا برآمدگی در دیواره نانولوله باعث تضعیف استحکام کمانشی آن شود. در خصوص اثر دما بر نیروی کمانش فشاری نانولوله های نیترید بور گسترش تدریجی و کاهش تیزی قله های نمودار تابع توزیع شعاعی در دماهای بالا نمایانگر آن است که ساختار نانولوله در دماهای بالا انحراف بیشتری نسبت به ساختار اولیه خود در دمای اتاق نشان می دهد. نتایج بررسی استحکام کمانشی و کرنش بحرانی کمانش نانولوله ها در دمای بالا حاکی از تضعیف عمومی نانولوله ها و کاهش تدریجی استحکام کمانشی با افزایش دما است. با این حال، کاهش بار بحرانی کمانش برای نانولوله های بلند تر چشم گیرتر از نانولوله های کوتاه تر بوده است. همچنین ذخیره سازی 5% وزنی هیدروژن مولکولی در نانولوله، در دماهای مختلف بین دمای محیط تا 3000 کلوین، منجر به 7 تا 12% (بطور متوسط 10%) کاهش در استحکام کمانشی نانولوله های نیترید بور باز شده است. در زمینه وجود نقص در ساختار، نتایج نشان دهنده کاهش نیروی بحرانی کمانش محوری نانولوله ها در اثر وجود یک عیب تهی جایی می باشد. البته، انواع مختلف نقص تهی جایی تأثیرات مختلفی بر بار بحرانی کمانش نانولوله ها دارند و هر چه ساختار اولیه نانولوله های معیوب دچار ناهمواری های سطحی بیشتری باشد، بار بحرانی کمانش آنها نیز دچار کاهش بیشتری می شود. وجود یک عدد عیب تهی جایی دو اتمی b-n بطور میانگین باعث کاهش 29 درصدی در بار بحرانی کمانش در نانولوله ها می شود. پس از آن عیوب تهی جایی b و تهی جایی n بیشترین اثر را بر کاهش استحکام نانولوله دارند، که وجود یک عیب تهی جایی b در ساختار نانولوله منجر به کاهش متوسطی در حدود 15% و وجود یک عیب تهی جایی n در میانه ساختار نانولوله باعث کاهش متوسطی در حدود 12% در استحکام کمانشی نانولوله می شود. در پایان، نتایج حاصل از بررسی اثر وجود نقص بر استحکام کمانشی نانولوله های نیترید بور خالی و دارای ذخیره سازی 3% وزنی هیدروژن نشان دادند که ایجاد یک نقص دو اتمی b-n در میانه طول نانولوله بطور متوسط باعث کاهش استحکام کمانشی آن به میزان 28% می شود. این تحقیق با ارائه شبیه سازی های دقیق دینامیک مولکولی، می تواند دید دقیق و مناسبی از مشخصات و رفتار کمانشی نانولوله های نیترید بور سالم و دارای نقص را با ذخیره سازی هیدروژن تحت بار فشاری محوری و در دماهای کاری مختلف ارائه نماید و امکان استفاده موثر از این نانولوله ها در کاربردهای عملی گوناگون را فراهم نماید.

فرایند جوشکاری یکی از فرآیندهای پرکاربرد در صنایع مختلف می باشد. این فرآیند به منظور ایجاد یک اتصال دائمی، تقریبا در تمامی صنایع استفاده می گردد. به دلیل کاربرد فراوان این فرآیند، انواع مختلف جوشکاری ابداع و مورد استفاده قرار گرفته است. جوشکاری ذوبی یکی از انواع جوشکاری ها می باشد. یکی از مهمترین پیامدهای به وجود آمده در حین جوشکاری ذوبی، اعوجاج و تغییر ساختار فلز (سازه) جوشکاری شده می باشد که این پیامد را عموماً به وجود تنش پسماند حاصل از جوشکاری ارتباط می دهند. در این پایان نامه هدف ارزیابی تنش های پسماند حاصل از جوشکاری در به وجود آوردن ترک در لاینر یک توربین گاز زمینی می باشد. بدین منظور فرآیند جوشکاری در محیط آزمایشگاهی تکرار گردید. به طور عددی نیز به روش اجزاء محدود شبیه سازی شده است. در آزمایش جوشکاری پارامترهای جوشکاری مانند ولتاژ، آمپراژ و سرعت جوشکاری به دقت اندازه گیری شده است. همچنین دمای به وجود آمده در قطعات توسط ترموکوپل های متصل به آن ها اندازه گیری شده اند. پس از اتمام فرآیند جوشکاری، تنش های پسماند به وجود آمده به روش سوراخ کاری مته ای اندازه گیری شده اند. مدل سازی عددی به صورت کوپل غیرمستقیم حرارتی- تنشی انجام گردید. ابتدا مدل حرارتی ایجاد گردید و نتایج آن به عنوان ورودی برای مرحله ی تنشی استفاده شده است. در ادامه قطعات جوشکاری شده در دمای مشابه دمای کاری قرار گرفت و تنش های آن مجدداً اندازه گیری گردید تا اثر دما بر آزادسازی تنش ها بررسی گردد.

در این پژوهش نخست نمونه هایی از آلیاژ آلومینیوم 7068 نانوساختار توسط فرایند آلیاژسازی مکانیکی و پرس گرم تولید گردید و پس از بهینه سازی شرایط از این آلیاژ نانوساختار به عنوان زمینه برای ساخت نانوکامپوزیت آلومینیوم/الیاف کوتاه شیشه استفاده شد. تاثیر زمان آسیاب کاری در ریزساختار و همچنین خواص مکانیکی نمونه ها به ترتیب توسط روش های پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، دانسیته سنجی، سختی و آزمون فشار مورد مطالعه قرار گرفت تا زمان بهینه تولید زمینه نانوساختار با خواص مطلوب حاصل گردد. این نتایج نشان دهنده تشکیل محلول جامد آلیاژ 7068 نانوساختار با اندازه دانه 27 نانومتر با دانسیته نسبی 96 درصد، سختی 180 ویکرز و استحکام فشاری 463 مگاپاسگال در نمونه 40 ساعت می باشد. کاهش اندازه دانه تا محدوده نانومتری در آلومینیوم موجب 96% و 50% افزایش در استحکام فشاری و سختی شد. بعلاوه این بهبود خواص مکانیکی بین آلومینیوم و آلیاژ آلومینیومی 7068 نانوساختار 115% و 100% می باشد. در ادامه تاثیر افزودن الیاف کوتاه شیشه با درصدهای وزنی 1، 3 و 5 به زمینه آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. استحکام فشاری و سختی از نمونه 1 به 3 درصد افزایش ولی در 5 درصد به دلیل کاهش شدید در چگالی، کاهش یافت که دلیل آن افزایش تخلخل در فصل مشترک بین الیاف و زمینه در نانوکامپوزیت با افزایش تقویت کننده می باشد. نهایتا نمونه ها تحت آزمون خزش فشاری در شرایط متفاوت دمایی و تنشی قرار گرفت و نتایج بیانگر افزایش تنش آستانه در نانوکامپوزیت نسبت به زمینه و آلیاژ با ساختار نانومتری نسبت به میکرومتری می باشد. همچنین با استفاده از مدل های مانسون-هافرد و تتاپروجکشن، مینیمم نرخ خزش و میزان کرنش ناشی از خزش این مواد قابل پیش بینی گردید.

در این پژوهش از آنجایی که مطابق با منحنی اسلاتر-پالینگ آلیاژ feco دارای بالاترین مغناطش اشباع در میان تمامی مواد فرومغناطیس شناخته شده می باشد، سعی بر تولید این نانوذرات از روش-های شیمیایی و مکانیکی صورت گرفت. در این پژوهش از روش میکروامولسیون بر پایه سیستم چهارتایی آب/ctab، بوتانول/ایزواکتان برای تولید نانوذرات feco و fe به کار رفته است. مشخصه یابی ساختاری و الکترومغناطیسی نمونه ها با استفاده از الگوهای تفرق اشعه ایکس، الگوهای ناحیه انتخابی تفرق اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، vibrating sample magnetometer، و vector network anelizer تعیین گردیدند. الگوهای تفرق اشعه ایکس ، و الگوهای ناحیه انتخابی تفرق اشعه ایکس تشکیل نانوذرات feco و fe را تایید می کنند. خواص مغناطیسی نانوذرات سنتز شده fe و feco از جمله hc و ms و نمونه های آنیل شده این ذرات با استفاده از vibrating sample magnetometer در دمای اتاق و vector network anelizer مطالعه شدند. نانوذرات feco خواص جذب الکترومغناطیسی بسیار بالاتری از نانوذرات fe در محدوده فرکانسی ghz18-2 از خود نشان می دهند. به منظور مطالعه اثر روش تولید نانوذرات feco، با استفاده از روش surfactant assisted ball milling و با استفاده از پیشساز feco تولید شده با روش هیدرولیز، نانوذرات feco تولید شدند. مکانیزمی برای شکل گیری نانوذرات در این روش پیشنهاد شده است، و در نهایت خواص مغناطیس نانوذرات بدست آمده در این روش با موارد به دست آمده از روش میکروامولسیون مقایسه شدند.

توسعه مواد خود ترمیم به عنوان نسل جدیدی از مواد هوشمند مستلزم کسب دانش و درک کافی در مورد ساختار این مواد و ارتباط بین ساختار و خواص آن ها در مقیاس های طولی و زمانی مختلف می باشد. در راستای پاسخگویی به این نیاز، پژوهش حاضر به مدل سازی و شبیه سازی نانوکامپوزیت های پلیمری خود ترمیم در مقیاس اتمی پرداخته است. این پژوهش در دو بخش اصلی صورت گرفته است؛ مدل سازی نانوکامپوزیت های خود ترمیم و شبیه سازی پدیده خود ترمیمی در آن ها. برای مدل سازی نانوکامپوزیت های خود ترمیم، از پلیمر اپوکسی به دلیل بهره مندی از خواص مکانیکی مطلوب به عنوان زمینه نانوکامپوزیت و از پلیمر فرمالدهید اوره به دلیل پایداری بالا در شرایط محیطی مختلف به عنوان پوسته نانوکپسول های حاوی عامل ترمیم استفاده شد. پایداری پلیمر فرمالدهید اوره برای جلوگیری از واکنش عامل ترمیم با ماده زمینه قبل از فرآیندهای آسیب و ترمیم بسیار حائز اهمیت است. از آنجایی که پلیمرهای اپوکسی و فرمالدهید اوره جزء خانواده پلیمرهای دو جزئی و گرماسخت محسوب می شوند، روش دینامیک مولکولی برای شبیه سازی فرآیند پلیمریزاسیون این دسته از پلیمرها بکار گرفته شد. برای این منظور، یک ساز و کار چهار مرحله ای برای ایجاد اتصالات عرضی بین زنجیره های پلیمری و دستیابی به درجات پلیمریزاسیون مختلف ارائه شد. قبل از بکارگیری پلیمرهای شبیه سازی شده در مدل سازی نانوکامپوزیت های خود ترمیم، دقت و صحت ساز و کار پلیمریزاسیون مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور، ساختار و خواص فیزیکی (دانسیته و توزیع اتصالات عرضی)، مکانیکی (ضرایب الاستیک) و حرارتی (دمای تبدیل شیشه ای) به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته و با نتایج تجربی مقایسه شد. خواص مکانیک به روش کرنش-ثابت (استاتیکی) و دمای تبدیل شیشه ای از طریق بررسی روند تغییرات میانگین مربعات جابجایی، دانسیته ماده و مولفه های انرژی بر حسب دما محاسبه شدند. همچنین، توابع توزیع شعاعی برای مطالعه ساختار داخلی پلیمرهای اپوکسی و فرمالدهید اوره و بررسی اثر دما و درجه پلیمریزاسیون بر روی رفتار این دسته از پلیمرها بکار گرفته شدند. پس از اطمینان از صحت و دقت مدل های ارائه شده، نانوکپسول های فرمالدهید اوره با قطرهای 5 تا 20 نانومتر و ضخامت پوسته های 5/0 تا 2 نانومتر مدل سازی شده و برای تکمیل فرآیند مدل سازی نانوکامپوزیت های خود ترمیم، در زمینه اپوکسی تعبیه شدند. برای مطالعه رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت های خود ترمیم، زمینه اپوکسی خالص و نانوکامپوزیت های خود ترمیم تحت بارگذاری تک محوره با نرخ کرنش ثابت قرار گرفتند. پس از محاسبه تنش داخلی، نمودارهای تنش-کرنش این مواد ترسیم و با هم مقایسه شدند. رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت های خود ترمیم نشان داد که کپسول های نانومتری خواص مکانیکی ماده را بهبود می بخشند. در مرحله بعد برای شبیه سازی پدیده خود ترمیمی، با ایجاد آسیب اولیه در نانوکامپوزیت ها و اعمال کرنش، شرایط برای گسترش آسیب و باز شدن پوسته نانوکپسول ها فراهم شد. با رها سازی عامل ترمیم در محل آسیب، فرآیند ترمیم و پلیمریزاسیون مجدد زمینه با موفقیت شبیه سازی شد. نتایج بدست آمده از این شبیه سازی ها نشان دادند که استفاده از کپسول های نانومتری در طراحی و ساخت مواد خود ترمیم امکانپذیر بوده و نتایج مطلوبی را در پی خواهد داشت.

نانوذرات کامپوزیتی متشکل از یک هسته ی مغناطیسی و یک پوسته ی دی الکتریک به دلیل خواص جالب و منحصربه فرد، شایان توجه هستند و در زمینه های متفاوتی از جمله جاذب های امواج الکترومغناطیس، کاتالیزورها، جداسازی مغناطیسی، حسگرهای شیمیایی یا بیولوژیکی، دارو رسانی، درمان سرطان و آشکارسازهای mri کاربرد دارند. از این رو، مطالعه ی روش های تولید این نانوذرات و بررسی خواص آن ها جایگاه ویژه ای را در فناوری نانو به خود اختصاص داده است. هدف از پروژه ی حاضر، در قدم اول سنتز نانوذرات آهن- نیکل (fe50ni50) با پوسته ی سیلیکا (sio2) و در قدم دوم بررسی خواص این نانوکامپوزیت ها است. برای این منظور ابتدا هسته ی آلیاژی آهن- نیکل به روش میکروامولسیون در سیستم آب/ هگزانول/ ctab (ستیل تری متیل آمونیوم برمید) در دمای 25 درجه ی سانتی گراد سنتز شد. در این مورد، اثر نسبت مولی آب به عامل سطحی (سورفکتانت) بر اندازه ی نانوذرات سنتز شده بررسی شد. سپس، پوسته ی سیلیکا به دو روش استوبر و میکروامولسیون بر روی نانوذرات آهن- نیکل پوشش داده شد. نتایج پراش اشعه ایکس (xrd) تشکیل فاز feni (?-fcc) و تولید سیلیکا را نشان داد. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، مورفولوژی ذرات آهن- نیکل کروی و اندازه ی میانگین آن ها در نسبت های مولی متفاوت آب به سورفکتانت زیر 10 نانومتر بود. بررسی ها نشان داد که با افزایش نسبت آب به سورفکتانت اندازه ی ذرات بزرگ تر می شود. ضخامت پوسته ی سیلیکا در روش میکروامولسیون حدود 36 نانومتر تخمین زده شد. منحنی های مغناطیسی مغناطیس سنج نمونه مرتعش (vsm) مشخص کرد که نانوذرات به دست آمده در دمای اتاق رفتار فرومغناطیس دارند. بعد از اعمال پوشش بر نانوذرات، مشاهده شد که ماکزیمم مغناطش و وادارندگی مغناطیسی کاهش می یابد.

در این تحقیق نانوذرات هسته-پوسته feco@c با استفاده از روشهای شیمیایی طی دو مرحله سنتز شدند. در مرحله اول که روش مایکروامولسیون نام دارد از یک سیستم مایسل معکوس شبه سه تایی شامل آب/ctab/بوتانول/ایزواکتان برای تولید نانوذرات هسته feco استفاده گردید. پارامترهای مهم روش مایکروامولسیون نسبت مولی آب به عامل سطحی و غلظت پیش سازهای فلزی می باشند. سنتز نانوذرات در شرایط مختلف از دو پارامتر مذکور انجام شد. نتایج پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری و طیف سنجی نشر انرژی بیانگر تشکیل موفقیت آمیز نانوذرات آلیاژی آهن کبالت می باشد. سپس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری اثر تغییرات دو پارامتر فوق الذکر بر میانگین اندازه، توزیع اندازه، بیشینه و کمینه اندازه نانوذرات مورد بحث و بررسی قرار گرفت. همچنین خواص مغناطیسی نانوذرات سنتز شده توسط دستگاه مغناطیس سنج نمونه مرتعش اندازه گیری شده و مورد بحث و بررسی قرار گرفت. سپس جهت پدیده شناختی فرآیند سنتز بر مبنای ماهیت آماری روش مایکروامولسیون که شامل برخورد اتفاقی مایسلهای معکوس با یکدیگر می باشد، روش توازن فراوانی به منظور مدلسازی فرآیند سنتز نانوذرات مورد استفاده قرار گرفت. سپس سنتز پوسته کربن با استفاده از روش نشانش بخار شیمیایی در دماهای مختلف و زمانهای متفاوت ورود پیش ساز کربنی به داخل رآکتور انجام گردید. خواص مغناطیسی نانوذرات هسته-پوسته توسط دستگاه مغناطیس سنج نمونه مرتعش اندازه گیری گردید و اثر ریزساختار بر خواص مغناطیسی نانوذرات مورد بحث و بررسی قرار گرفت. همچنین خواص دینامیک نانوذرات feco در دو حالت بدون پوشش کربنی و با پوشش کربنی در محدوده فرکانسی کیلوهرتز مورد بررسی قرار گرفت. سپس خواص الکترومغناطیسی نانوذرات feco و feco@c در محدوده فرکانسی ghz 18-2 توسط دستگاه آنالیزگر شبکه برداری اندازه گیری شد و تغییرات نفوذپذیری الکتریکی، گذردهی مغناطیسی، تانژانتهای اتلافی و نهایتا اتلاف انعکاسی نانوکامپوزیتهای زمینه پارافین حاوی 40% وزنی نانوذرات بر حسب فرکانس مورد بررسی قرار گرفت.

در این تحقیق نانوذرات هسته-پوسته cofe2o4@c طی دو مرحله فرآیند شیمیایی سنتز گردیدند. در مرحله ی اول نانوذرات cofe2o4 با روش میکروامولسیون و با استفاده از سیستم میسل معکوس شبه چهارتایی آب/ایزواکتان/بوتانول/ستیل تری متیل آمونیوم برومید(ctab) سنتز گردیدند. سنتز در دو شرایط مختلف نسبت مولی آب به عامل اصلاح کننده سطحی 8 و 10 انجام شد. مرحله دوم مربوط به سنتز پوسته کربنی بود که با کمک روش نشانش شیمیایی حرارتی بخار(tcvd) و با استفاده از گازهای آرگون و استیلن انجام شد. فرآیند tcvd طی سه زمان مختلف 1، 2 و 3 ساعت در دمای ?700 انجام شد. جهت بررسی و مشخصه یابی نانوذرات سنتز شده از پراش پرتو ایکس(xrd)، میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری کنتراست بالا (tem & hrtem) و طیف سنجی مادون قرمز(ftir)، آنالیز حرارتی همزمان(sta)، آنالیز انرژی انتشاری پرتو ایکس(edx) استفاده شد. جهت بررسی تأثیر عملیات کلسینه بر روی خواص مغناطیسی نانوذرات سنتز شده، سه نمونه در دماهای 350، 550 و ?750 به مدت 30 دقیقه کلسینه شدند. خواص مغناطیسی نمونه ها با مغناطش سنج نمونه مرتعش(vsm) بررسی شد. جذب امواج الکترومغناطیس توسط تجزیه و تحلیل بردار شبکه(vna) بررسی های خواص مغناطیسی نمونه های سنتز شده و کلسینه شده نشان داد که یکی از نمونه ها دارای رفتار سوپرپارامغناطیس و بقیه نمونه ها دارای رفتار فری مغناطیس هستند. به منظور بررسی دقیق تر کربن تشکیل شده از طیف میکرورامان کمک گرفته شد. نتایج میکرورامان نشان داد که کربن تشکیل شده علاوه بر کربن گرافیتی و الماسی شامل نوعی دیگر از کربن تحت عنوان کربن الماس گونه هم بود. کربن الماس گونه به صورت آمورف بود. نتایج نشانگر افزایش مغناطش اشباع با افزایش زمان پوشش دهی بودند. همچنین خواص جذب الکترومغناطیس در محدوه ی باند x یکی از نمونه های هسته-پوسته در ضخامت های مختلف نیز بررسی شد که بیشترین جذب مربوط به نمونه 9 میلیمتری با جذب بیش از 68% امواج در فرکانسghz 11/8بود.

پوشش نانوکامپوزیتی آلیاژ نیکل-کبالت تقویت شده با نانوذرات اکسید سیلیسیم با استفاده از روش رسوب الکتروشیمیایی جریان پالسی بر روی زیرلایه ی فولادی ساخته شد. تاثیر پارامترهای پوشش دهی مثل چگالی جریان، فرکانس پالسی و سیکل کاری بر روی میکروسختی و اندازه ی دانه ی پوشش نانوکامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت. ساختار فازی با استفاده از الگوهای پراش اشعه ی ایکس (xrd )، مورفولوژی پوشش با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی ( fe-sem)، توزیع عناصر با استفاده از نقشه های اشعه ی ایکس(x-ray map)، و آنالیز عنصری با استفاده از طیف بینی پراش انرژی اشعه ی ایکس ( edx) بررسی شد. تمام پارامترهای پوشش دهی دارای یک مقدار بهینه بودند که در بالاتر و پایین تر از این مقادیر بهینه، میکروسختی پوشش کاهش و اندازه ی کریستال آن افزایش یافت. همچنین دو نمونه پوشش آلیاژی نیکل-کبالت در جریان های پالسی و مستقیم و یک نمونه پوشش نانوکامپوزیتی در جریان مستقیم ساخته شد. مشاهده گردید که سختی پوشش نانوکامپوزیتی بیشتر از پوشش آلیاژی و اندازه ی دانه ی آن کمتر است و در روش جریان پالسی سختی بیشتر و اندازه ی کریستال کوچکتری به دست آمد.

امروزه مدل سازی رفتار مواد نانو تحت تغییر شکل از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این مدل سازی ها از طریق تحلیل رفتار الاستیک و پلاستیک آنها انجام می شود. اثرات ریز ساختارها از عللی هستند که باعث می شود تئوری کلاسیک مکانیک محیط های پیوسته قادر به انجام این مسایل نباشد. لذا برای بررسی رفتار یک سازه از جنس نانو ساختار احتیاج به استفاده از مدل هایی است که در آنها اثر اندازه در نظر گرفته شود. در این پایان نامه ابتدا روش های مطالعه تغییر شکل بررسی شده و در ادامه لزوم استفاده از تئوری های غیر موضعی و روش های ریاضی آن بیان می شود. از میان این تئوری ها و روش ها، یک روش مناسب توصیف و سپس به طور دقیق تر بررسی می گردد. این روش ها به طور کلی از روند محاسبات پلاستیسیته استفاده می نمایند که نحوه حل معادلات غیر خطی آن توضیح داده خواهد شد. پارامتر مقیاس اندازه از پارامتر های تاثیر گذار روش گرادیان کرنش است که نقش آن روی معادلات ساختاری مربوطه در این کار بررسی شد. یکی از اصلاحات اساسی صورت گرفته در اینجا جدا از بحث در مورد قسمت غیر موضعی، اصلاح محاسبه تنش در حالت کلی برای مسایل کرنش صفحه ای پلاستیسیته می باشد که نرم افزار آباکوس به درستی قادر به انجام آن نبود. در همین راستا با اصلاح این خطا از طریق تصحیح معادلات ریاضی محیط پیوسته، تصحیح محاسبه آن در کد نوشته شده نیز اعمال شد. برای محاسبه گرادیان کرنش، ابتدا گره های همسایه از طریق الگوریتم جستجو مشخص گردید و سپس بر اساس تعریف گرادیان بین گره مورد نظر و گره های مجاور، این مقدار به دست آمد. اولین نمونه مورد آزمایش، کشش و خمش برای صفحه ی فولادی بود که درستی کد نوشته شده در حالت کلاسیک را تایید نمود. سپس شبیه سازی تست کشش برای یک نمونه جسم مستطیل شکل برای بررسی پدیده موضعی شدن صورت گرفت. با توجه به اندازه های داخلی مختلف که مربوط به ریز ساختار آن می شود، نمونه های مختلف مورد آزمایش قرار گرفت و با نتایج تجربی مقایسه شد. در بررسی سوم از معادله ساختاری دیگری که اثر قطر دانه در آن لجاظ می شود، استفاده شد. تغییر قطر دانه ها در رفتار این ماده برای صفحه ترکدار بررسی شد و بر اساس آن توزیع تنش متفاوتی نسبت به نمونه دانه درشت به دست آمد. همچنین قابل ذکر است بر اساس همین معادله ساختاری مقدار پارامتر اندازه نیز محاسبه شد و با مقدار حاصله از مدل تیلور مقایسه شد که تطابق خوبی بین نتایج حاصل شده و نتایج سایر محققان وجود داشت. در ادامه اثر گرادیان کرنش در شبیه سازی رفتار المان نماینده برای جهت گیری متفاوت دانه ها در نزدیکی نوک ترک انجام گرفت. در نهایت توزیع تنش ها و کرنش ها علاوه بر گرادیان کرنش بر اساس اندازه های داخلی متفاوت بررسی شد و رفتار ماده با نتایج تجربی مقایسه شد.

مناسب ترین روش بالا به پایین برای ساخت ساختارهای فوق ریزدانه، اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید (spd) است. یکی از پارامترهای اصلی در فرایندهای spd رسیدن به میزان کرنش پلاستیک موثر بالا در یک سیکل است. یکی از راهکارها، تلفیق فرایندهای مختلف spd بطور مناسب با یکدیگر است. بدین منظور روش ترکیبی حاصل از دو فرایند ecae و sse تحت عنوان فرایند "اکستروژن در کانالهای زاویه دار پیچشی صفحه ای (ptcae)" بررسی شد تا بتوان از این طریق کرنش پلاستیک موثر بیشتری را به نمونه اعمال نمود. شبیه سازی عددی و تحلیلی فرایند صورت گرفت. نتایج عددی و تحلیلی نشان دادند که فرایند ptcae با زوایای قالب 090=?=? و 035=? کرنش پلاستیک موثر دو برابر سیکل اول هر دو فرایند ecae و sse اعمال می کند. قالب فرایند ptcae طراحی و سپس ساخته شد و آزمایشات بر روی ماده آلومینیم خالص تجاری انجام شد. آزمایش سختی سنجی نشان داد که در یک پاس فرایند ptcae، سختی از 28 به مقدار میانگین 49 ویکرز افزایش یافت و آزمایش کشش نشان داد که استحکام تسلیم از 42 به 132 مگاپاسکال افزایش یافت. تکرار فرایند ptcae با استفاده از مسیرهای مختلف نشان داد که مقدار سختی از 49 به 51 ویکرز افزایش یافت که قابلیت فرایند ptcae را در ساخت مواد فوق ریزدانه و نانوساختار در سیکل اول فرایند را نشان می دهد. مقایسه نتایج عددی، تحلیلی و آزمایشگاهی نشان داد که نتایج بدست آمده مطابقت خوبی با هم دارند. بنابراین فرایند ptcae پتانسیل بالایی برای تولید صنعتی محصولات فوق ریزدانه توده ای فلزی دارد.

یکی از فرآیندهای ذوب مجدد به منظور تصفیه فلزات، فرآیند ذو ب مجدد سرباره ای (esr)می باشد. در این فرآیند. سرباره نقشهای مختلفی از جمله تولید حرارت، حفاظت از مذاب فلز و تصفیه شیمیایی آنرا بر عهده دارد. سرباره ها معمولا ترکیبی از اکسیدها و فلورایدهای مختلف می باشد که در این فرآیند معمولا از سرباره ای شامل caf2/cao/al2o3/mgo/sio2 استفاده می گردد تغییر درصد ترکیبات سرباره باعث عوض شدن خواص آن مانند نقطه ذوب، رسانایی و سیالیت می شود. بنابراین با عوض شدن سرباره، نوع، تعداد و اندازه آخالها و درصد عناصر آلیاژی و در نتیجه خواص شمشهای تصفیه شده ، تغییر خواهد کرد. در این پژوهش تأثیر دو متغییر ترکیب سرباره و زمان نگهداری مذاب بر خواص شمشهای تصفیه شده مورد بررسی قرار گرفت. درصد عناصر آلیاژی، توسط دستگاه کوانتومتر و مطالعات ریز ساختاری با استفاده از میکروسکپهای نوری و الکترونی رویشی (sem) مجهز به آشکار ساز edx انجام گردید. نتایج بررسیها نشان داد که عملیات تصفیه ضمن کاهش مقدار آخالها باعث کاهش اندازه و توزیع یکنواختر آنها شده است. در مواردی آخالهای سولفیدی بطور کامل حذف و اندازه سایر آخالها به کمتر از 10 میکرون کاهش یافت در حالیکه در الکترود اولیه آخالهایی به بزرگی 100 میکرون نیز یافت می شد همچنین مشاهده شد با افزایش بازیسیته سرباره تا یک حد بحرانی، قابلیت گوگردزدایی افزایش می یابد. افزایش زمان انجام فرآیند نیز باعث افزایش قابل توجه میزان گوگردزدایی گردید گرچه این افزایش زمان فرآیند بدلیل کاهش دما و سیالیت مذاب، با محدودیتهایی همراه است.

با توجه به تقاضای روزافزون انرژی و پیشرفت صنعت، دنیا با دو معضل مهم یعنی آلودگی محیط زیست و محدود بودن ذخایر سوخت های فسیلی مواجه شده است. با انتشار مواد آلاینده حاصل از سوخت های فسیلی و افزایش غلظت گازهای گلخانه ای، مطالعات زیادی جهت جایگزین کردن سوختی پاک، که در حین احتراق بتواند مواد سمی کمتری تولید کند، صورت گرفته است.هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی و به عنوان سوخت آینده به واسطه ی آنکه یک انرژی پاک محسوب می شود، توجه ویژه ای را در سرتاسر دنیا به خود معطوف نموده است. این امر منجر به انجام یک سری تحقیقات وسیع در زمینه صنایع مرتبط با هیدروژن و حل مشکلات ذخیره سازی و کاربرد آن گشته است. ذخیره سازی هیدروژن به عنوان یک چالش مهم در کاربردی کردن هیدروژن به عنوان سوخت پاک، مطرح است. هیدروژن می تواند در سه حالت گاز، مایع و جامد ذخیره شود. هیدروژن در حالت جامد در ترکیبات مختلفی از جمله نانولوله های کربنی، فلزات و هیدریدهای کمپلکس فلزیقابلیت ذخیره سازی دارد. به تازگی مبحث جدیدی در علم مهندسی مواد مطرح شده است که به بررسی ساختارهای پیچیده کریستالی می پردازد. این ترکیبات پیچیده بین فلزی cma (ترکیبات بین فلزی هستند که در ساختار بلورشناسی خود دارای سلول واحدهای بسیار عظیم مشتمل بر هزاران اتم ( در مقایسه با ساختار کریستالی اکثر فلزات bcc، fccوhcp با 2، 4 و 6 اتم در هر سلول واحد) هستند. موضوع ذخیره سازی هیدروژن بر این ترکیبات مبحث جدیدی است که پژوهش های انجام شده در این زمینه را می توان در حدود انگشتان دست دانست.

ترکیبات پیچیده فلزی (cmas) مواد مهندسی جدیدی هستند که به دلیل پیچیدگی های ساختاری، خواص فیزیکی و مکانیکی جالب توجهی داشته و به تازگی کاربردهای تکنولوژیکی آن در حال گسترش است. نانوساختار شدن می تواند خواص و در نتیجه کارایی این ترکیبات را ارتقاء بخشد. در این رساله به ساخت و مشخصه یابی دو مورد از این ترکیبات بصورت نانوساختار و بررسی خواص از دو نقطه نظر خواص مکانیکی و خواص فیزیکی پرداخته شده است. در بخش اول، نانوذرات al12mg17 به عنوان تقویت کننده جدید برای بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های زمینه آلومینیوم و کاربرد به عنوان ماده سبک و مستحکم جدید مورد بررسی قرار گرفته و در بخش دوم به نانوساختار ba8cu4.8si41.2 برای بهبود خواص فیزیکی و کاربرد به عنوان یک ماده با خاصیت ترموالکتریک پرداخته شده است. روش ساخت در این پژوهش بر اساس ذوب و آلیاژسازی ترکیب، عملیات حرارتی همگن سازی برای ایجاد ترکیب تکفاز، آسیاب مکانیکی برای ایجاد ترکیب نانوساختار و پرس گرم برای ساخت نمونه های بالک می باشد.

آلیاژهای سه تاییla1-xcaxni5 از طریق جانشینی عنصر کلسیم با اتم های لانتانیوم با درصد وزنی های مختلف ساخته شدند. آنالیز پراش پرتو ایکس بیانگرساختار هگزاگونال ، با گروه فضایی p6/mmm در همه آلیاژهای سه تایی می باشد و پارامترهای شبکه و حجم سلول واحد با افزایش میزان کلسیم کاهش پیدا می کند. آلیاژهای سنتز شده در معرض گاز هیدروژن قرار گرفته و خواص جذب و واجذب هیدروژنی توسط دستگاه سیورت بررسی شد. جانشینی اتم های کلسیم در مکان اتم های لانتانیوم باعث افزایش فشار تعادلی آلیاژهای la1-xcaxni5 می شود. همین طور تاثیر تشکیل میکروساختارهای آمورف و نانوکریستالی روی خواص جذب هیدروژنی آلیاژ la0.9ca0.1ni5 بررسی شد. در این تحقیق به بررسی آلیاژهای la1-xcaxni5 در ساختارهای پلی کریستالی ونانوکریستالی پرداخته شد. آلیاژ نانوکریستالی کاهش ظرفیت در مقایسه با آلیاژ پلی کریستالی از خود نشان می دهد که مربوط به افزایش شیب فشار کمره و افزایش فشار جذب هیدروژن می باشد.