در این پژوهش امکان ایجاد پوشش های نانو کامپوزیتی fe-tic بر سطح زیرلایه های فولادی به روش پوشش دهی لیزری مورد بررسی قرار گرفت . به منظور آماده سازی مواد اولیه و ایجاد ذرات نانو کریستال تیتانیم و کربن فعال شده از روش آلیاژسازی مکانیکی استفاده شد . ذرات تیتانیم و کربن خالص به نسبت استکیومتری مشخص مخلوط و توسط آسیا ماهواره ای آسیا شد. مخلوط نانو کریستال تیتانیم و کربن فعال شده با پودر آهن خالص مخلوط و برای مدت زمان کمتری تحت همان شرایط قبلی آسیا شد. مخلوط تیتانیم، کربن و آهن به عنوان ماده پوشش دهنده بر سطح زیر لایه فولادی قرار داده شد و از یک لیزر co2 در مد پیوسته با طول موج 6/10 میکرون (در محدوده مادون قرمز دور) با حداکثر توان kw5/2 برای پوشش دهی استفاده شد. تاثیر پارامترهای لیزری (توان لیزر و سرعت روبش پرتو لیزر) بر تشکیل و مورفولوژی ذرات tic در زمینه fe ارزیابی شد. مطالعات میکروسکوپی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی ( sem ) انجام گرفت. تعیین فازهای تولید شده، اندازه کریستال ها و پارامتر شبکه توسط دستگاه پراش اشعه ایکس (xrd) انجام گرفت. در نهایت سختی نمونه های پوشش داده شده با استفاده از میکرو سختی سنجی ویکرز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با استفاده از فرآیند پوشش دهی لیزری امکان تشکیل درجای پوشش های کامپوزیتی fe- tic در توان kw5/1 و سرعت روبش mm/s 4 میسر می باشد. پوشش های کامپوزیتی fe-tic تشکیل شده به طور موفقیت آمیزی باعث بهبود سختی سطح زیر لایه شد. مهمترین عامل تاثیرگذار بر میزان افزایش سختی پوشش، اندازه و توزیع ذرات tic در زمینه fe بود که با افزایش کسر حجمی این ذرات و کاهش اندازه ذرات میزان سختی افزایش یافت .

با توجه به خواص مکانیکی منحصر به فرد کامپوزیتهای زمینه فلزی، در پژوهش حاضر امکان تولید این نوع کامپوزیت ها به همراه ذرات تقویت کننده کاربید تنگستن در دو زمینه چدن و فولاد بررسی گردیده است. در فاز اول این پژوهش ابتدا کاربید تنگستن نانومتریک به کمک فرآیند آسیاب مکانیکی آماده شد و سپس در درصد های مختلف وزنی به مذاب فولاد 70cr2 تزریق گردید. در فاز دیگر پژوهش حاضر با استفاده از تنگستن موجود در فروتنگستن و کربن موجود در چدن سورل، کاربید تنگستن به صورت درجا در مذاب پایه آهنی تولید گردید. از آنالیز xrd، به منظور تعیین ابعاد کریستالیت ها و شناسایی فازهای شکل گرفته ، استفاده گردید. به منظور بررسی ریز ساختار نمونه های تولید شده از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی استفاده گردید و همچنین به جهت اطمینان از تشکیل کاربید تنگستن در زمینه کامپوزیت تهیه شده، از آنالیز eds استفاده شد. خواص مکانیکی نمونه ها توسط انجام آزمون سایش و سختی سنجی بررسی گردید. نتایج حاصل از بررسی به کمک آنالیز تفرق اشعه ایکس، میانگین ابعاد کریستالیت های کاربید تنگستن را 26 نانومتر نشان داد. همچنین نتایج حاصل از بررسی های میکروسکوپی، حاکی از شکل گیری کاربید تنگستن در مذاب چدن سورل و همچنین پخش مناسب ذرات در زمینه فولاد بود. بررسی های ساختاری وجود ساختار فریتی بسیار ریز دانه را نشان داد. آزمون های سایش و سختی سنجی ضمن تائید پیش بینی های انجام شده پیرامون بررسی میکروسکوپی، افزایش مقاومت سایشی و سختی برای نمونه کامپوزیتی فولاد 70cr2 به همراه ذرات تقویت کننده کاربید تنگستن نانو ساختار و افزایش سختی چدن مستحکم شده را نشان داد. از طرفی سختی کامپوزیت حاوی 5 درصد وزنی کاربید تنگستن در حدود 550 ویکرز بیشتر از نمونه شاهد بود، و از طرف دیگر بهبود 52 درصدی در مقاومت به سایش کامپوزیت زمینه آهنی مستحکم شده با 5 درصد وزنی کاربید تنگستن نسبت به نمونه شاهد نیز مشاهده گردید. در فاز تولید درجای کاربید تنگستن در زمینه چدن نیز افزایش 32 درصدی سختی نمونه حاوی 20 درصد وزنی نسبت به نمونه شاهد مشاهده شد.

در این پژوهش خواص خوردگی داغ و استحکام چسبندگی پوشش های سد حرارتی که روی سوپرآلیاژ اینکونل 738 کم کربن، با روش پاشش پلاسما در اتمسفر هوا ایجاد شده، با بررسی اثر سه پارامتر موثر بر این فرآیند بهینه سازی شده است. بررسی خواص، با تغییر سه پارامتر نرخ تغذیه پودر، فاصله ی پاشش و تعداد لایه های پوشش به عنوان مهم ترین پارامترهای موثر بر پوشش دهی بر اساس الگوریتم طراحی آزمایش ها در سه سطح، مورد مطالعه قرار گرفته است. در طراحی آزمایش ها برای بررسی خوردگی داغ از مدل رویه پاسخ استفاده شد که برای فرآیندهای پیچیده ای مانند پاشش حرارتی توسط پلاسما مناسب می باشد و بررسی استحکام چسبندگی با مدل تاگوچی انجام شد. نتایج نشان داد، تعداد لایه ها موثرترین پارامتر با میزان اثر 99% است، به طوری که با افزایش تعداد لایه ها از 2 لایه تا 5 لایه، به دلیل کاهش عدم تطابق خواص لایه ی فلزی و سرامیکی مقاومت خوردگی داغ و استحکام چسبندگی پوشش افزایش یافته است. نتایج آنالیز واریانس نشان داد مربع این پارامتر در مقاومت خوردگی داغ به میزان 2/96% موثر است. پوشش های پنج لایه با استحکام چسبندگی حدود mpa 36 و مقاومت خوردگی داغ معادل 120 ساعت به عنوان بهترین پوشش ارزیابی شد. افزایش فاصله ی پاشش در فرآیند پاشش حرارتی پلاسما، از mm 80 به mm 120 باعث کاهش استحکام چسبندگی و افزایش مقاومت خوردگی داغ شده است. افزایش نرخ تغذیه از 10 تا g/min30، به دلیل افزایش میزان ذرات ذوب نشده در سطح منجر به کاهش مقاومت خوردگی شد. در حالی که بررسی استحکام چسبندگی نشان داد، نرخ تغذیه با فاصله ی پاشش دارای تعامل اثر است. در مرحله ی آخر، به روش درینگر، بهینه سازی سه پارامتر موثر بر خواص خوردگی داغ این پوشش ها انجام شد و سپس آزمایش تأییدی با مقادیر پیشنهادی پارامترها توسط این روش، انجام شد که خطای آن حدود 6% محاسبه شد.

در این پژوهش امکان سنتز آلیاژ مادر کاربید تنگستن توسط روش فرایند آسیاکاری و تاثیر افزودن آن به مذاب فولادی مورد بررسی قرار گرفت. مواد اولیه شامل پودرهای تنگستن و فروتنگستن به عنوان منابع تنگستن، دوده و کاربید تنگستن آسیا شدند و در زمان های مختلف از آن ها نمونه برداری انجام شد. از دستگاه xrd برای بررسی نوع و خواص فازهای سنتز شده استفاده شد. همچنین ریز ساختار و خواص فیزیکی این مواد مورد مطالعه قرار گرفت. پس از تعیین خواص مواد سنتز شده، آلیاژ های مادر مناسب برای تزریق به مذاب انتخاب و به فولاد ck45 اضافه شدند. بررسی های ریز ساختاری توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی به منظور شناسایی نوع زمینه ها و توزیع ذرات فاز دوم بر روی این قطعات صورت گرفت. همچنین خواص مکانیکی و سایشی این کامپوزیت ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اضافه کردن تنها 1 درصد وزنی کاربید تنگستن، ضمن کاهش زمان آسیاکاری، می تواند منجر به تشکیل فاز wc به صورت تک فاز و یا در کنار فاز آهن شود. ابعاد کریستال های کاربیدی سنتز شده در مقیاس نانو بوده و ذرات با افزایش زمان آسیا ریزتر شده و از دانسیته پودرها کاسته شده است. همچنین به دلیل اعوجاج شبکه و حل شدن آهن در زمینه، ثوابت کریستالوگرافی دچار تغییراتی شده است. اضافه کردن این مواد به فولاد ضمن تشکیل نانو کامپوزیت fe-wc ، منجر به ریز شدن شدید ساختار و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی شامل سختی و تنش تسلیم گردیده است. همچنین به علت وجود تنگستن واکنش نکرده از آلیاژ مادر، ساختار سوزنی بسیار ریز ویدمن-اشتاتن تشکیل شده که منجر به بهبود خواص مکانیکی شده است. به طور مشابه در مسافت های 1000 متر سایش نیز، خواص کامپوزیت بهتر از نمونه شاهد می باشد. خواص مکانیکی و سایشی کامپوزیت تقویت شده با پودرهای محتوی فروتنگستن اولیه، به علت ریزتر شدن دانه ها و همچنین پیوندهای بهتر فاز تقویت کننده و زمینه، بهتر از نمونه محتوی تنگستن اولیه بوده است.

در این پژوهش امکان تولید و شکل دهی نانوکامپوزیت های پایه آلومینا با ذره های کاربیدی sic، ، tic و wc بصورت جداگانه مورد بررسی قرارگرفت. اثر متغیرهایی چون زمان آسیا، ترکیب مواد اولیه، مواد کنترل کننده سطحی و دمای عملیات حرارتی مورد بررسی قرارگرفتند. در بخش تف جوشی عواملی چون اثرناخالصی آهن، آماده سازی پودر، شکل قالب، فشار پرس و دمای تف جوشی مطالعه شد. استحاله های فازی با پراش پرتوایکس، مورفولوژی با sem، سطح ویژه با bet، ریزساختار با sem و آنالیز پیک های پرتو ایکس، چگالی با پیکنومترگازی، ریزسختی با روش ویکرز و نمونه های تف جوشی شده با میکروسکوپ نوری آنالیز شدند. نتایج نشان داد که در سیستم sio2-al-c بعد از گذشت 55 ساعت از زمان آسیا، کامپوزیت fesi-al2o3 تشکیل می شود. در سیستم tio2-al-c، کامپوزیت al2o3-tic در فاصله زمانی 35-20 ساعت در حضور 18% ناخالصی آهن تشکیل شد. اندازه متوسط دانه ها در پایان 80 ساعت آسیا برابرnm 7 می باشد که با عملیات حرارتی در دمای 1000 به nm 52 می رسد. بیشترین ریزسختی gpa 25/16 برای نمونه عملیات حرارتی شده فوق به دست آمد. بررسی های sem و bet نشان دهنده حضور ذره ها و آگلومره های ریز در پایان آسیا با کمترین سطح ویژه m2/g 07/2 می باشد. واکنش تشکیل محصول با سازوکار احتراقی در فاصله زمانی کمتر از 5 ساعت در سیستم wo3-al-c به صورت ناقص انجام شد. افزایش درصد کربن به 20% موجب کامل شدن تقریبی واکنش و تشکیل کامپوزیت al2o3-w6c2.54 شد. نمونه 80 ساعت آسیا شده دارای بیشترین چگالی و ریزسختی و کمترین سطح ویژه به ترتیب برابر g/cm3 26/7 ، gpa 5/14 و m2/g 93/0 می باشد. براساس تصاویر tem و محاسبه های انجام شده در تمامی شرایط آسیا نانوساختارکامپوزیتی با اندازه متوسط کمتر از nm 25 به دست آمد. عملیات حرارتی نمونه 5 ساعت آسیا شده در 1000 موجب رشد دانه ها تا nm 110 شد. آسیا کردن دو سیستم فوق با محفظه و گلوله های زیرکونیایی موجب افزایش زمان شروع واکنش و ورود بیش از حد zro2 به ترکیب ذره های پودر شد. تف جوشی نمونه 5 ساعت آسیا در سیستم wo3-al-c و نمونه 35 ساعت آسیا شده در سیستم tio2-al-c نشان داد که گرانوله کردن ذره های پودر اسیدشویی شده با تیزاب غلیظ برای پرس کردن با قالب استوانه ای با فشار mpa 80 و سپس تف جوشی در کوره اتمسفرکنترل دقیق در چند مرحله بهترین شرایط به دست آمده می باشد.

توان عملکردی توربین های گازی زمینی به طور عمده با ارزیابی دمای احتراق صورت می پذیرد. بالاتر بودن دمای احتراق به معنی کارایی بیشتر توربین می باشد. در نتیجه توسعه توربین های گازی و افزایش توان عملکردی آنها منوط به توسعه سوپر آلیاژها با قابلیت کار در دمای بالا، توسعه پوشش های عایق حرارتی و همچنین بهبود سیستم خنک کاری قسمت های داغ توربین می باشد. در حال حاضر بیشترین تاثیر در افزایش دمای کاری توربین مدیون پوشش های سد حرارتی می باشد. یک پوشش سد حرارتی عموما متشکل از یک لایه سرامیک و یک پوشش واصل فلزی می باشد. وظیفه عمده پوشش واصل مقاومت به خوردگی و ایجاد چسبندگی مناسب سرامیک به فلز زیر لایه می باشد. همانگونه که از نام این پوشش بر می آید، وظیفه پوشش های سد حرارتی کاهش انتقال حرارت در جهت ضخامت پوشش می باشد] 5 [. در بین پوشش های متداول عایق حرارتی پوشش های زیرکونیای پایدار شده با ایتریا به عنوان رایج ترین پوشش سد حرارتی شناخته می گردند. زیرکونیای خالص در دماهای بالای 2400 درجه سانتی گراد دارای ساختار مکعبی، در دمای بین 1100 تا 2400 درجه سانتی گراد دارای ساختار تتراگونال و در دماهای کمتر از 1100 درجه سانتی گراد دارای ساختار مونوکلینیک می باشد. استحاله تتراگونال به مونوکلینیک یک استحاله غیر نفوذی مارتنزیتی است که با تغییرات 5% در حجم همراه است. این تغییرات حجم باعث ایجاد تنش در پوشش و رشد ترک ها می گردد در نتیجه استفاده از زیرکونیای خالص به عنوان پوشش سد حرارتی در عمل غیر ممکن می باشد. از این رو پایدار کننده های mgo، ceo_2 و یا y_2 o_3 برای پایدار کردن زیرکونیا استفاده می گردد] و [. پوشش های سد حرارتی به سه منظور اصلی استفاده می شوند]5:[ افزایش عمر قطعه بدون تغییر در سیستم خنک کاری و دمای احتراق. افزایش کارایی بدون نیاز به تغییر در دمای احتراق و حتی با قابلیت کاهش شار هوای سیستم خنک کاری افزایش کارایی توربین با افزایش دمای احتراق یکی از مهمترین دغدغه ها در رابطه با پوشش های سد حرارتی کمتر بودن عمر این پوشش ها نسبت به عمر قطعه زیرلایه می باشد. در دو مورد اول که در بالا ذکر شده است قطعات موتور بعد از تخریب پوشش سد حرارتی از بین نمی روند. اما در مورد سوم که به متکی به پوشش معروف می باشد، بعد از تخریب پوشش سد حرارتی قطعات به سرعت متحمل خرابی های شدید می گردند. بدین منظور مطالعه و تحقیق در رابطه با افزایش طول عمر و جلوگیری از تخریب پوشش های سد حرارتی متکی به پوشش ضروری است.

در این تحقیق اثر افزودن اکسید سریم بر روی شیشه سرامیک های کوردیریتی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی بیشتر، اکسید سریم جایگزین جوانه زای اصلی این سیستم یعنی اکسید تیتانیوم گردید و اثر این دو نیز با یکدیگر مقایسه گردید. برای انجام این کار و برای به دست آوردن دماهای انتقال به شیشه، دمای جوانه زنی، دمای نرم شوندگی دیلاتومتری و دمای تبلور، از آنالیز حرارتی افتراقی و آزمون دیلاتومتری استفاده گردید. مشخص کردن فازهای موجود در این شیشه سرامیک ها توسط آنالیز پراش پرتو ایکس انجام شد و در نهایت ریز ساختار شیشه سرامیک های به دست آمده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. در مقایسه این دو اکسید، اکسید سریم جوانه-زنی بهتری از خود نشان داد. دمای جوانه زنی بهینه برای شیشه سرامیک کوردیریتی حاوی اکسید سریم، 850 درجه سانتیگراد و مدت زمان بهینه جوانه زنی، 5 ساعت تعیین شد. این دما در مقایسه با دمای جوانه زنی بهینه برای شیشه پایه (810 درجه سانتیگراد) افزایش 40 درجه ای از خود نشان می-دهد. همچنین دمای تبلور بهینه این شیشه سرامیک 1200 درجه سانتیگراد با مدت زمان بهینه 8 ساعت به دست آمد. با توجه به نتایج به دست آمده، نشان داده شد که افزودن اکسید سریم به مقدار حدودی 9 درصد وزنی بر این سیستم، جوانه زنی سطحی را به دنبال خواهد داشت.

چکیده در این پژوهش امکان سنتز درجای پوشش کامپوزیتی فعال شده از جنس فروتیک به روش پاشش پلاسما مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور کنسانتره ایلمنیت و دوده به عنوان منابع تأمین کننده تیتانیوم، آهن و کربن در شرایط کنترل شده و در زمان های مختلف در یک آسیای سیاره ای پرانرژی آسیا شدند و در زمان های مختلف نمونه برداری از آن ها صورت گرفت. از دستگاه پراش اشعه ایکس برای تعیین فازهای موجود در ترکیب و خواص آن ها استفاده شد. نتایج نشان داد که امکان سنتز این کامپوزیت تحت شرایط استوکیومتری و در حین آسیاکاری تا زمان 400 ساعت و عملیات حرارتی در دمای 1500 درجه سانتی گراد میسر واقع نشده است. در واقع آسیاکاری به مدت 400 ساعت موجب کاهش اندازه دانه ها تا 9 نانومتر و عملیات حرارتی موجب احیاء اکسید آهن موجود در کنسانتره ایلمنیت شد. افزایش مقدار کربن در مخلوط اولیه منجر به سنتز موفق کامپوزیت فروتیک در زمان 50 ساعت آسیاکاری و دمای عملیات حرارتی 1250 درجه سانتی گراد شد. پس از ارزیابی های فازی و مطالعات ریز ساختاری، ترکیبات مناسب در سه سیستم صرفاً مخلوط شده، فعال شده مکانیکی با 50 ساعت آسیاکاری و کاملاً سنتز شده انتخاب و تحت پارامترهای مشخص به روش پلاسما اسپری تحت اتمسفر محیط بر روی سطح فولاد ck45 پوشش داده شدند. نتایج بررسی فازی مربوط پوشش های ایجاد شده حاکی از آن است که در پوشش های ایجاد شده از پودر فعال شده مکانیکی و پودر کاملا سنتز شده، کامپوزیت فروتیک بر روی سطح ایجاد شده است. نتایج مربوط به بررسی ریزساختار پوشش های ایجاد شده نشان داد که این پوشش ها تحت این شرایط از کیفیت بالایی برخوردار نیستند لذا لازم است که پارامترهای پاشش تغییر و از لایه میانی به منظور افزایش زبری سطح استفاده شود. نتایج مربوط به بررسی فازی این نمونه ها نیز به تشکیل کامپوزیت فروتیک از دو پودر 50 ساعت آسیاکاری شده و پودر کاملاً سنتز شده دلالت داشته و نتایج مطالعات ریزساختاری این پوشش ها برخلاف پوشش های مرحله اول، از کیفیت بالاتری برخوردار بودند. مقاومت به سایش این نمونه ها به روش پین بر روی دیسک انجام گرفت و نتایج بیان گر بالا تر بودن مقاومت به سایش نمونه های پوشش داده شده با فروتیک نسبت به پوشش سنتز نشده است. همچنین سختی نمونه ی پوشش داده شده با پودر سنتز شده و پودر فعال شده مکانیکی به ترتیب حدود 4/1 و 2/1 برابر سختی زمینه است. کلیدواژه: پاشش پلاسما، کامپوزیت فروتیک، مقاومت به سایش، آسیاکاری مکانیکی، ایلمنیت.

در این تحقیق، از روش پاشش پلاسمایی بمنظور اعمال پوشش تیتانات باریم استفاده شد. با توجه به اینکه خواص فیزیکی و مکانیکی پوشش ها متاثر از مورفولوژی تک اسپلت های اولیه هستند سعی شد با تغییر مورفولوژی اسپلت ها ریز ساختار پوشش بهبود یابد. در این پروژه پس از گرانول کردن پودر اولیه به روش دوغابی و پلاسما دمای انتقال تک اسپلت های تیتانات باریم بدست آمد. سپس پودر اولیه در سه دمای مختلف زیر لایه (محیط، ?c 300و ?c 600 ) پوشش داده شد. عیوب متداول موجود در فرایندهای پاشش حرارتی همچون حفرات، مرز بین اسپلت ها از جمله عوامل تاثیر گذار روی کاهش ضریب دی الکتریک و پیزوالکتریک پوشش پلاسما شده هستند. با تغییر مورفولوژی اسپلت ها از حالت اسپلش به کروی و کاهش فضای بین اسپلت ها و بهبود ریز ساختار میزان ضریب دی الکتریک پوشش از 120به 345و 505 برای زیر لایه پوشش شده در دمای محیط،?c 300 و ?c 600 افزایش یافت. به علت زیاد بودن عیوب در پاشش پلاسما در شرایط عادی میزان ضریب پیزو الکتریک تقریبا برابرصفر بود ولی در پوشش ها با زیر لایه های پیشگرم شده میزان ضریب پیزو الکتریک به حدود 18 تا 20 پیکو کولن بر نیوتن افزایش یافت این مسئله اهمیت ریز ساختار را به خوبی نشان می دهد. بررسی مورفولوژی پودر اولیه، سطح فوقانی اسپلت ها و پوشش ها، سطح زیرین، سطح مقطع و سطح شکست پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. آنالیز فازی پودر اولیه و پوشش ها در شرایط مختلف توسط روش پراش پرتو ایکس انجام گردید. اثر افزایش دما بر تغییر توپوگرافی سطحی زیر لایه بوسیله میکروسکوب نیرو اتمی مطالعه شد. اثر تغییر ترکیب شیمیایی سطح زیر لایه و اثر آن روی مورفولوژی اسپلت های اولیه توسط طیف نگاری فتوالکترونی پرتو ایکس بررسی شد.

کامپوزیت های زمینه فلزی را میتوان به عنوان دسته ای از مواد پیشرفته در نظر گرفت که دارای وزن کم، استحکام بالا، مدول الاستیسیته زیاد و مقاومت سایشی مناسب می باشند. با این وجود یکی از مشکلات ساخت این کامپوزیت ها ترشوندگی نامناسب ذرات تقویت کننده در مذاب بوده که محدودیت هایی در ساخت اینگونه کامپوزیت ها ایجاد می نماید. در ابتدا با استفاده از نرم افزار sut cast و همچنین استفاده از ترکیب anfis-pso، شرایط مناسب برای ریختگی بررسی شده و سپس با استفاده از نتایج حاصله، شرایط انجام پروژه به لحاظ ابعاد و درصد وزنی 3o2al، دمای پیشگرم قالب و پودر، زمان هم زدن مذاب، سرعت چرخش پروانه و دمای ذوب ریزی جهت دستیابی به خواص مطلوب برای قطعات ریختگی، تعیین گردید.