نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 35 (زمستان 1394)

تاکنون مطالعات مفید محدودی در رابطه با تولید نانوکامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با ذرات انجام شده است. از جمله دلایل این محدودیت می توان به دشوار بودن توزیع یکنواخت نانو ذرات تقویت‬کننده در زمینه ی فلزی، واکنش فصل مشترک زمینه و ذرات و در نتیجه ی آن کاهش کارآیی نانوکامپوزیت ها در روش‬های سنتی تولید کامپوزیت‬ها اشاره کرد. روش ابداعی پرس تجمعی-پیوندی در این پژوهش به گونه‬ای طراحی شد که به کمک آن نانوکامپوزیت آلومینیم/اکسید روی به شکل موفقیت آمیزی تولید گردید. تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی آلومینیم خالص و نانوکامپوزیت تولید شده در مراحل مختلف فرایند پرس تجمعی پیوندی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون کشش بررسی شد. نتایج نشان داد پس از مرحله دوم فرایند پرس تجمعی پیوندی، تمامی خوشه ها و مناطق تهی از ذرات محو شد و توزیع ذرات در زمینه کاملا همگن بود. با افزودن نانوذرات اکسید روی به زمینه آلومینیومی، استحکام کششی تا 6/2 برابر ماده اولیه بهبود یافت. ازدیاد طول نانوکامپوزیت در مرجله اول فرایند پرس تجمعی پیوندی کاهش و به 4/3 درصد رسید اما با ادامه فرایند و در مرحله دوم تا 2/7 درصد افزایش یافت. همچنین مطالعه شکست‬ نگاری نمونه ها نشان داد نوع شکست، شکست داکتیل برشی بود.

جوشکاری لوله های پلی اتیلن به دو شکل جوشکاری سر به سر (butt-fusion) و الکتروفیوژن انجام می گیرد. در طول جوشکاری الکتروفیوژن دو سر لوله ای که قرار است به هم متصل شوند به داخل یک کوپلر فرستاده می شوند. کوپلر دارای سیم مقاومت الکتریکی است که برای ایجاد گرمای ذوب در سطوح جوش از آن ستفاده می شود. در این تحقیق تاثیر فاکتورهای موثر بر جوشکاری الکتروفیوژن از قبیل افزایش سرعت سرد کردن، تاثیر رطوبت در حین جوشکاری، ایجاد ضربه به گرده جوش قبل از اتمام سرد شدن، جوشکاری در دماهای کم و زیاد مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی تاثیر این عوامل از از آزمون کشش، آزمون لایه کنی ، بررسی سطح با کمک میکروسکوپ نوری میدان دید نزدیک و بررسی جوش با کمک رادیوگرافی (RT) استفاده شده است. نتایج بررسی ها نشان داد که جوش ها در اثر تغییر شرایط استاندارد، استحکام بسیار ضعیفی از خود نشان داده و محل سیم ها در کوپلر بعد از جوشکاری دچار اعوجاج می شود.

شیشه سرامیک های شفاف سیستم LAS را اصطلاحا شیشه سرامیک های اپتیکی دقیق می نامند که در کاربردهایی نظیر فوتونیک، لیزرهای حالت جامد، تقویت کننده های نوری و غیره استفاده می شوند. هدف از این پژوهش، بهینه سازی شرایط تبلور این نوع شیشه سرامیک ها در حضور آلاینده ی Nd2O3 می باشد. بدین منظور، آنالیز حرارتی افتراقی(DTA) برای بررسی رفتار حرارتی و تعیین دماهای تبلور، آنالیز پراش اشعه ی X برای بررسی بلورهای ایجاد شده، آنالیز ریزساختاری با استفاده از SEM برای بررسی ریزساختاری نمونه ها و آنالیز اسپکتروسکوپی UV-Vis برای بررسی میزان شفافیت شیشه سرامیک ها مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با روش تبلور کنترلی می توان در حضور 5/0% Nd2O3 شیشه سرامیک شفاف تولید کرد.

در این پژوهش تاثیر عملیات حرارتی بر شکل گیری ترکیبات بین فلزی اتصال انفجاری لوله های غیر همجنس فولاد زنگ نزن آستنیتی 321 به آلومینیم 1230، سختی و استحکام آنها بررسی شده است. خواص ریزساختار فصل مشترک با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری اشعه ایکس و ریز سختی سنجی ارزیابی شدند. نتایج نشان می دهد که با انجام عملیات حرارتی ضخامت لایه بین فلزی فصل مشترک افزایش یافته است. نتایج آزمون ریزسختی سنجی نشان می دهد که سختی ترکیبات بین فلزی با انجام عملیات حرارتی کمتر شده است. همچنین عملیات حرارتی باعث کاهش استحکام فصل مشترک شده که دلیل آن افزایش ضخامت لایه های بین فلزی، تمرکز تنش و رشد ترک ها بوده است.

ریخته گری پیوسته فولاد، بخش عظیمی از تولید قطعات فولادی به روش ریخته گری را تشکیل می دهد. کیفیت محصول نهایی در این نوع محصول اهمیت شایانی دارد زیرا عمدتا فرایندهای شکل دهی بعدی نیز بر آن انجام خواهد شد. بررسی دقیق منابع آخال و ردیابی آنها و بررسی پارامترهای سیلان مذاب فولاد در قالب، اهمیت ویژه ای در به حداقل رسانیدن این عیب دارند. یکی از تکنیک های مورد استفاده جهت بررسی دقیق رفتار حرکتی آخال ها در مذاب، شبیه سازی عددی است. در این روش معادلات نویراستوک، گسسته سازی شده و سپس به روش جبری حل می شوند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار فلوئنت، حرکت ذرات آخال در جریان مذاب فولاد در قالب ریخته گری پیوسته مدل شده است. همچنین برای صحه گذاری بر حل معادلات، پاسخ جریان سیال با مدل فیزیکی آبی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت ریخته گری و یا افزایش اندازه ذرات آخال، احتمال به دام افتادن آنها توسط سرباره سطح آزاد مذاب در قالب، افزایش یافته و تولید با کیفیت تری حاصل خواهد شد.

در تحقیق حاضر نقش افزودنی آهن بر سنتز نیترید سیلیسیوم به روش کربوترمال و نیتریداسیون از پیش سازه سیلیکاتی MCM-48 و عامل کربنی ساکاروز بررسی شد. ابتدا مزوحفره سیلیکاتی سنتز گردید. سپس با استفاده از انحلال MCM-48 و ساکاروز در آب دو بار تقطیر و خشک نمودن رسوبحاصله، مخلوط های دو تایی آماده شد. جهت بررسی نقش آهن، با افزودن آهن در محدوده یک، دو و سه درصد وزنی به مخلوط فوق، سیستم های سه تایی نیز آماده گردید. سپس عملیات نیتریداسیون در دمای 1400 درجه سانتی گراد و تحت اتمسفر نیتروژن انجام شد. خواص فیزیکی و میکروساختاری پیش سازه سیلیکاتی ونمونه های تولید شده به کمک تکنیک های گوناگون مانند الگوی پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون ایزوترم جذب- واجذب نیتروژن و میکروسکوپ الکترونی عبوری مشخصه یابی شد. نتایج نشان می دهد با افزایش درصد وزنی آهن، میزان نیترید سیلیسیومحاصله افزایش می یابد که بیانگر نقش کاتالیستی این افزودنی می باشد. در واقع افزودنی آهن با تشکیل سیلیسایدهای آهن، مکان های مناسبی را جهت جوانه زنی نیترید سیلیسیوم فرآهم میآورد که سبب بهبود سینتیک واکنش نیتریداسیون می گردد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز مورفولوژی متخلخل را برای نیترید سیلیسیوم نشانمی دهد. مطالعات آزمونایزوترم جذب – واجذب نیتروژن نیز نشان می دهد، نمونه های نهایی دارای قطری کوچکتر نسبت به پیش سازه سیلیکاتی است و خصوصیات یک ماده میکرو حفره را دارا می باشد.

عملیات مکانیکی تدریجی سطحی(SMAT) یکی از روش های اصلاح سطح است که دستیابی به یک لایه نانوساختار در مواد درشت دانه را ممکن می سازد. در این روش، اصلاح ساختار سطح بوسیله تغییر شکل پلاستیکی شدید صورت می پذیرد. در این پژوهش تاثیر SMAT روی مقاومت به خوردگی مس خالص مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور 4 عدد نمونه از فلز مس خالص بصورت قرص هایی تهیه و توسط دستگاه عملیات مکانیکی تدریجی با فرکانس ارتعاش 50 هرتز و گلوله هایی از جنس فولاد زنگ نزن با قطر 3 میلیمتر آماده سازی گردید. اندازه دانه نمونه ها بوسیله پراش سنج پرتو X و مقاومت به خوردگی نمونه ها توسط آزمون های پلاریزاسیون تافل و امپدانس الکتروشیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی ریز ساختار مقطع عرضی و ساختار میکروسکوپی سطح نمونه ها پس از آزمون های خوردگی بترتیب بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) انجام گردید. نتایج پراش پرتو X حاکی ازآن بود که افزایش زمان عملیات، اندازه بلورک ها را کاهش می دهد. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون نشان داد که بطورکلی سرعت خوردگی متناسب با افزایش زمان عملیات سایش مکانیکی، کاهش می یابد. مطالعه نمودارهای بدست آمده از اندازه گیری های امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که با افزایش زمان عملیات، لایه سطحی ایجاد شده بعنوان عامل کاهش خوردگی عمل می کند. در بررسی تصاویرSEM سطوح خورده شده دیده شد که با افزایش زمان عملیات سایش مکانیکی سطح، سطوح خورده شده نسبت به نمونه شاهد دارای ظاهری یکنواخت تر هستند.

در این پژوهش، فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی فولاد(API-X65 )، یکی از پر کاربردترین فولادهای مورد استفاده در صنایع نفت و گاز، صورت گرفت. این فرایند در دو سرعت چرخش و پیشروی متفاوت اجرا شد. در ادامه به منظور بررسی روند تکامل ریزساختار، ساختار متالوگرافی نمونه ها توسط میکروسکپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها حاکی از تشکیل سه ناحیه مجزا، به ترتیب شامل ناحیه هم زده، ناحیه گذار و ناحیه متاثر از حرارت بود. در منطقه هم زده پالایش دانه ها به وقوع پیوسته بود. همچنین بر خلاف روش های متداول جوشکاری، در منطقه متاثر از حرارت اثری از رشد دانه ها مشاهده نشد. از سوی دیگر با انجام آزمون های کشش و سختی بر روی نمونه ها مشخص شد که سختی و استحکام کششی در کلیه نواحی جوش بالاتر از فلز پایه است.

در این تحقیق پودرهای نیکل و تیتانیوم با نسبت 50% اتمی نیکل، آسیاکاری شدند و سپس با فشار تک محوری MPa 150 در دمای محیط به صورت استوانه ای شکل پرس شدند. نمونه های NiTi متخلخل با روش سنتز دما بالای انفجاری (TE) در دماهای عملیات حرارتی مختلف (350، 400، 500 و 600 درجه سانتیگراد) و زمان های آسیاکاری مختلف (5/0، 1 و 2 ساعت) ساخته شدند. اثر دماهای عملیات حرارتی و زمان های آسیاکاری، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز XRD بررسی شد. در محصولات نهایی، آلیاژ حافظه دار NiTi به همراه ترکیبات بین فلزی ثانویه و پودرهای عنصری دیده شد اما در نمونه آسیاکاری شده به مدت 1 ساعت و عملیات حرارتی شده در دمای °C 400، فاز غالب NiTi بود.

آلیاژهای آلومینیوم و کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل دارا بودن خصوصیات مطلوبی نظیر چگالی پایین و نسبت استحکام به وزن بالا در بسیاری از صنایع به ویژه خودرو سازی و هوا و فضا کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند. در این تحقیق تولید آلیاژ نانو ساختار آلومینیوم 7014 و همچنین کامپوزیت نانو ساختار Al7014/X Wt % Al2O3 ((X= 10 and 20 به روش آلیاژسازی مکانیکی در یک آسیا سیاره ای پر انرژی با نسبت وزنی پودر به گلوله 1: 20 و تحت آتمسفر آرگون مورد بررسی قرار گرفت. نتایج XRD و تصاویر X-Ray Map نشان می-دهد که آلیاژ نانو ساختار آلومینیوم 7014 پس از 3 ساعت آسیاکاری تشکیل شده است. همچنین با افزایش زمان آسیاکاری ذرات مقاوم-ساز آلومینا توزیع یکنواخت تری در زمینه پیدا می کنند. میزان سختی کامپوزیت نیز با افزایش زمان آسیاکاری و افزایش مقاوم ساز آلومینا افزایش پیدا می کند، به طوری که برای نمونه با 20 درصد مقاوم ساز و زمان 20 ساعت آسیاکاری، سختی 200 ویکرز حاصل گردید.

پوشش هایی با کیفیت خوب به فهم مفصلی از اثرات گاز حامل روی افشانه پلاسما و رفتار ذره نیاز دارد. بنابراین، به عنوان یک پدیده مهم در پاشش پلاسمایی، تلاطم فشانه بوسیله جریان گاز حامل و ذرات و اثرات آن ها روی رفتار ذره به صورت محاسباتی و آز مایشگاهی بررسی می شود. بررسی آزمایشگاهی فرآیند افشانه پلاسما گرمایی مشکل است. بنابراین، برای آسان کردن فهم اثرات نرخ جریان گاز حامل روی خصوصیات افشانه پلاسما و ذره، شبیه سازی عددی دارای کاربرد زیادی است. در این مقاله، یک مدل سه بعدی افشانه پلاسما گرمایی به عنوان مخلوطی از آرگون- هیدروژن داخل اتمسفر ساکن به صورت عددی مورد شبیه سازی قرار گرفته است. اثر گاز حامل که به صورت عمودی تزریق می شود، بر رفتار ذره و گاز پلاسما مورد بررسی قرارگرفته است. ذرات به شکل کروی با اندازه میکرون مدل می شوند که برای توزیع آن ها مدل آماری گسسته در نظر گرفته می شوند. این مدل برای بررسی پدیده های فیزیکی ذرات از قبیل سرعت، دما، مسیر و همچنین اندازه ذره،ذوب و نوع گاز افشانه پلاسما و گاز حامل، جهت تاثیر بر عملکرد این فرآیند بسیار مفید است. با در نظر گرفتن گاز حامل با سرعت های خیلی پایین، بیشینه مقادیر سرعت و دمای سطح ذرات مشاهده شده اند.

این تحقیق توسعه پوشش های حاوی ذرات شیشه زیست فعال (45S5) و نانو ذرات TiO2 در سل اسیدی هیبریدی از 3- متااکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (TMSM) و تترا اتوکسی سیلیکات (TEOS) را که بر روی صفحات شیشه ایی به روش لایه نشانی چرخشی اعمال شده است به منظور اصلاح فعالیت آپاتیت سازی پوشش توصیف می کند. چسبندگی فیلم های تهیه شده بوسیله روش برش متقاطع بررسی شد. نتایج نشان داد که حضور ذرات 45S5 و TiO2 در ماتریس هیبریدی به مقدار کم چسبندگی پوشش را کاهش می دهد. میکروساختار و زیست فعالی در محیط آزمایشگاهی فیلم های کامپوزیتی و اثر مقدار ذرات 45S5 و TiO2 و تابش نور فرابنفش (UV) بر زیست فعالی در محیط مصنوعی توسط تکنیک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی توزیع انرژی پرتو ایکس (EDS) مورد بررسی قرار گرفت. زیست فعالی در محیط مصنوعی فیلم های تهیه شده نشان می دهد که هسته های هیدروکسی آپاتیت تشکیل و بر روی سطح فیلم های کامپوزیتی پوشش داده شده روی صفحات شیشه ایی رشد می کند. اگرچه تابش نور UV منجر به افزایش تشکیل تجمعات هیدروکسی آپاتیت بر روی پوشش هیبریدی می شود ولی اثر آن قابل توجه نیست. این امر احتمالا بخاطر سرکوب خواص فتوکاتالیستی TiO2 در اثر پوشیده شدن با سل هیبریدی می باشد.

تولید انواع آلیاژها با ساختار نانو توسط رسوب دهی الکتریکی اخیرا مورد توجه قرار گرفته است. در این میان آلیاژهای مغناطیسی از اهمیت بیشتری بر خوردار است. در این تحقیق آلیاژ مغناطیسی و نانو ساختار Fe-Ni به روش رسوب دهی الکتریکی با جریان مستقیم تولید شد. آلیاژ بدست آمده به کمک آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM -EDS)) مشخصه یابی گردید. همچنین اثر عواملی چون pH و چگالی جریان بر ترکیب محصول، روند رسوب غیر عادی، بازده جریان و انرژی مصرفی ویژه فرایند رسوب دهی بررسی شد. با استفاده از نتایج XRD و فرمول شرر برای محاسبه اندازه دانه مشخص شد که آلیاژی با اندازه دانه کمتر از 30 نانومتر حاصل شده است. با افزایش pH، میزان نیکل افزایش و آهن کاهش می یابد و بازده جریان نیز روند افزایشی دارد. همچنین با افزایش چگالی جریان مقدار نیکل کاهش و آهن افزایش و انرژی مصرفی ویژه نیز افزایش می یابد. رسوبدهی غیرعادی نیز برای تمامی نمونه ها مشاهده شد.

در این تحقیق به بررسی خواص اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن دوفازی 2205 به فولاد زنگ نزن آستنیتیL316 با استفاده از فلز پرکننده زنگ نزن دوفازیER 2209 پرداخته شده است. به این منظور سه نمونه با سه حرارت ورودی مختلف جهت ارزیابی تاثیر حرارت ورودی در این اتصال با استفاده از فرایند جوشکاری قوسی تنگستن تحت گاز محافظ پالسی انجام شد. از آزمون های متالوگرافی نوری، الکترونی، فریت سنجی و پلاریزاسیون سیکلی استفاده شد. بررسی تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی حضور فازهای نیتریدکروم در منطقه متاثر از حرارت فولاد زنگ نزن دوفازی را نشان داد که نمونه با کمترین حرارت ورودی بالاترین مقدار نیترید کروم را دارا بود ولی فاز سیگما در نمونه با حرارت ورودی بالا مشاهده نشد. نتایج فریت سنجی در پاس های مختلف تغییر نسبت دو فاز آستنیت و فریت در پاس های مختلف را نشان داد. همچنین نتایج آزمون پلاریزاسیون سیکلی نمونه با حرارت ورودی بالا را به عنوان مقاوم ترین نمونه در برابر خوردگی حفره ای معرفی نمود.

در بسیاری از کاربردها مانند کالکتورها و سلول های خورشیدی، شیشه اتومبیل، لعاب پنجره ها و لامپ های کاتدی افزایش عبور نور یا کاهش بازتاب مطلوب می باشد. در این پژوهش، پوشش های ضدبازتاب تک، چندلایه و کامپوزیت توسط روش سل-ژل بدست آورده شد. برای ارزیابی پوشش ها از آنالیز طیف نگاری عبور Vis-UV و طیف نگاری مادون قرمز FT-IR بهره گرفته شد. نتایج به دست آورده شده حاکی از رفتار متفاوت نوری پوشش های تهیه شده می باشد. همچنین نتایج نشان داد، پوشش سه لایه تیتانیا، 90 تیتانیا-10 سیلیکا،90 سیلیکا-10 تیتانیا، 95% از نور ورودی را در 400 نانومتر عبور می دهند و برای کاربردهای نوری ضدبازتاب مناسب می باشند. علت این برتری نسبت به پوشش های تک لایه سیلیکا و تیتانیا، بهره گیری همزمان از پوشش های چندلایه و کامپوزیت و تاثیر ضرایب شکست متفاوت تیتانیا و سیلیکا در پوشش های مخلوط چندلایه-کامپوزیت می باشد.

دراین تحقیق اثر همزمان کربن و روی بر فرایند احیای مکانو شیمیایی اکسید مس بررسی شد.آسیاب کاری مخلوط مواد اولیه در یک آسیاب گلوله ای سیاره ای با نسبت گلوله به پودر 20:1 و با سرعت rpm600 انجام شد .محصول تولیدی بوسیله پراش پرتوی ایکس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد مخلوط اکسید مس و روی در زمان کوتاه 45 دقیقه آسیاب کاری ، بصورت خود احتراقی واکنش داده و به مس و اکسید روی تبدیل می شود ولی در صورت آسیاب کاری مخلوط گرافیت، روی و اکسید مس پیشرفت واکنش احیای اکسید مس بسیار ناچیز بوده و حتی پس از 30 ساعت احیا اکسید مس به صورت جزئی انجام شده است. وقتی که اکسید مس و روی را به مدت زمان کوتاه (30دقیقه) آسیاب نموده و سپس کربن به مخلوط اضافه شد، واکنش احیای اکسید مس پس از 5 ساعت آسیاب کاری کامل شده و پودر مس با بلورهای میکرومتری در حدود 15 میکرومتر تشکیل می شود.

در این تحقیق فوم نانو کامپوزیتی زمینه مسی تقویت شده با نانو ذرات آلومینا(Al2O3)، با استفاده از عامل فوم ساز کربنات پتاسیم(K2CO3) و با به کارگیری روش فوم سازی پودر فشرده تولید شد. پیش ماده که شامل پودر مس و نانو ذرات آلومینا بود به مدت 4 ساعت آسیا کاری مکانیکی شد و سپس با درصدهای متفاوتی از کربنات پتاسیم مخلوط و با استفاده از پرس سرد تهیه گردید. پیش ماده فشرده شده سپس در دمای تفجوشی850 درجه سانتی گراد به مدت 180 دقیقه و پس از آن در دمای فوم سازی 1000درجه سانتی گراد به مدت 60 دقیقه قرار گرفت. در ادامه به منظور بررسی تنش پایا و کرنش چگالش، فوم های نانو کامپوزیتی تولیدی با درصدهای تخلخل و چگالی های نسبی متفاوت، تحت آزمون فشار قرار گرفتند. همچنین آنالیز حرارتیDTA از پودر کربنات پتاسیم و آنالیز EDS از پودر نانو کامپوزیتی مس/ آلومینا و تصویربرداری با میکروسکوپ SEM از نمونه ها انجام شد. به منظور بررسی فازهای احتمالی تولیدی حین فرایند تولید، از آنالیز XRD استفاده شد. نتایج مطالعات میکروسکوپی از مورفولوژی حفرات نشان داد فوم های تولیدی دارای توزیع و نفوذ سطحی مناسبی از نانو ذرات آلومینا در زمینه مسی هستند و ساختار حفرات نسبتا همگن و یکنواخت است. در نتایج آنالیز XRD اثری از فاز جدید مشاهده نشد. همچنین با افزایش چگالی نسبی از 358/0 به 795/0، تنش پایای نمونه های تولید شده و قابلیت جذب انرژی به ترتیب از 18 به 5/112 مگا پاسکال و از 20 به 30 مگاژول بر متر مکعب افزایش یافت.

در این پژوهش، سنتز میکروکره های TiO2/C با استفاده از روش سولوترمال یک مرحله ای، بررسی شد. از تیتانیوم تتراکلرید و گلوکز به عنوان پیش ماده تیتانیوم دی اکسید و کربن و از اتانول به عنوان حلال استفاده شد. تاثیر پارامترهای دما و pH بر مورفولوژی و اندازه میکروکره ها بررسی شد و شرایط بهینه جهت سنتز آن ها تعیین گردید. از روش های پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای آنالیز فازی و بررسی ریزساختار و مورفولوژی نمونه ها استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان داد تنها پیک های TiO2 (فاز آناتاز) در آنالیز پراش پرتوی ایکس قابل مشاهده بود، که نشان می دهد کربن در این کامپوزیت آمورف می باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که سطح میکروکره های سنتز شده نسبتا صاف و قطر آن ها بین 3-1 میکرون می باشد. اندازه دانه های کریستالی تیتانیوم دی اکسید با استفاده از روش اصلاح شده شرر 28 نانومتر محاسبه شد.

در پژوهش حاضر، به منظور تبیین تاثیر شرایط کاری دمای بالا بر رفتار سوپرآلیاژ پایه نیکل اینکونل 718، یک عملیات حرارتی طولانی مدت در دمای C°650 به مدت 50 ساعت بر روی آن اعمال گردید و ریزساختار و خواص متالورژیکی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. مشاهدات ریزساختاری حاکی از رسوب گذاری فاز دلتا به همراه کسری از رسوبات γ′′در زمینه آستنیتی آلیاژ پس از عملیات حرارتی پیرسازی بود. با انجام آزمون های کشش و ضربه نیز مشخص گردید که فاز دلتا موجب تقلیل استحکام کششی و در عین حال ازدیاد انرژی شکست اینکونل 718 شده است. به علاوه، نتایج آزمایش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک حاکی از کاهش مقاومت به خوردگی آلیاژ پس از عملیات حرارتی پیرسازی بود. در آخر با توجه به نتایج مشخص گردید که قرارگیری آلیاژ در معرض عملیات حرارتی طولانی مدت، منجر به کاهش استحکام کششی و مقاومت به خوردگی آن نسبت به شرایط ریزساختاری آنیل خواهد شد.

دیرگدازهای منیزیا- کربن کاربردهای گسترده ای در قسمت های مختلف صنعت فولادسازی از جمله کنورتورها، کوره های قوس الکتریکی و پاتیل های فولادسازی دارند که به خاطر خواص دیرگدازی عالی آن ها می باشد. با توجه به اینکه در حوزه مواد دیرگداز کربنی بی شکل به خصوص مواد قلیایی در حال حاضر کاربردهای وسیع صنعتی وجود دارد، در پژوهش حاضر استفاده مجزا و همزمان از پیونددهنده های فسفاتی، سیلیکاتی و بوراتی در حضور آب و استفاده از سنگدانه های آجر دیرگداز منیزیا-کربن ضایعاتی مورد بررسی قرار گرفت و تغییرات خواص فیزیکی و مکانیکی حاصل از استفاده از این پیونددهنده ها به صورت مجزا و همزمان در دماهای مختلف ارزیابی شد. بدین منظور ترکیبات مختلفی تهیه و میزان دانسیته حجمی (BD)، درصد تخلخل ظاهری (%AP) و استحکام فشاری سرد (CCS) نمونه ها اندازه گیری و نیز مطالعات فازی و ریزساختاری با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس (XRF) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. نتایج نشان داد که در دمای پایین (°C 200) استفاده از این پیونددهنده ها مخصوصا پیونددهنده های فسفاتی به صورت مجزا سبب بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی این دیرگدازها می شود و از این دیرگدازها برای تعمیر سرد پاتیل می توان استفاده کرد. در دمای بالا ( °C 1100) استفاده همزمان از سیلیکات سدیم و بوراکس در کنار یکدیگر باعث ایجاد فاز شیشه شده و این فاز با پر کردن تخلخل های موجود در ساختار باعث بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی این دیرگدازها شده است.

در این تحقیق تاثیر افزودن زیرکونیم بر ریزساختار و سختی آلیاژ Al-Zn-Mg تهیه شده به روش آلیاژسازی مکانیکی موردبررسی قرار گرفت. پودرهای عنصری با ترکیب Al-6Zn-2.5Mg-1.5Cu با افزودن یک و دو درصد وزنی زیرکونیم در زمان های مختلف آسیاب شدند. سپس پودرهای آسیاب شده برای مدت 60 ساعت، در فشار 600 مگاپاسکال و دمای 380 درجه سانتی گراد برای 30 دقیقه پرس گرم شدند. ریزساختار پودرها و آلیاژهای انسجام یافته با استفاده از تفرق اشعه X و میکروسکوپ الکترونی روبشی همراه با آنالیزور EDS بررسی شدند. نتایج نشان داد قسمتی از زیرکونیم در حین آلیاژسازی مکانیکی به زمینه آلومینیم نفوذ کرده است و ترکیبات بین فلزی در زمان های مختلف آسیاب تشکیل نشده اند. پس از پرس گرم، فاز بین فلزی Al3Zr تشکیل شده است که نه تنها بر رشد دانه بلکه بر سختی هم موثر بوده است. بعنوان مثال، میزان سختی نمونه های پرس گرم شده با افزودن یک و دو درصد وزنی زیرکونیم، بترتیب از 4±197 به 3±214 و 4±227 افزایش یافته است. بر اساس نتایج به دست آمده از الگوهای پراش اشعه ایکس و آزمون سختی سنجی، فاز بین فلزی MgZn2 بیش ترین تاثیر را بر روی افزایش سختی دارد. همچنین زیرکونیم به عنوان تثبیت کننده اندازه دانه موثر است و اندازه دانه نمونه های پرس گرم شده با افزودن دو درصد وزنی زیرکونیم از 4/47 به 3/35 نانومتر کاهش یافته است.

فولادهای متوسط کربن- پرکرم به عنوان دیافراگم ورودی و خروجی کاربرد وسیعی در آسیاب های سیمان دارند. از طرفی با گذشت زمان و وقوع سایش، شیارهای دیافراگم عریض تر شده و مشکلاتی بهمراه دارد. لذا افزایش عمرسایشی این قطعات از اهمیت بالایی برخوردار است. این پژوهش با هدف بهبود خواص سایشی فولاد مارتنزیتی Cr%6-C%35/0 از طریق افزودن عنصر اصلاح کننده تیتانیم صورت گرفت. تیتانیم به میزان 2/0 و 6/0 درصد وزنی به ترکیب شیمیایی افزوده شده و عملیات حرارتی شامل آستنیته در محدوده دمایی°C 1050- 950 و عملیات تمپر در محدوده دمایی °C 600- 350 بوده است. از آزمون دیلاتومتری به منظور دستیابی به پارامترهای مناسب عملیات حرارتی و تعیین دماهای بحرانی فولاد مورد نظر استفاده شد. خواص سایشی با استفاده از دستگاه سایش چرخ لاستیکی- ماسه خشک ارزیابی شد. برای بررسی های ریزساختاری و تعیین مکانیزم سایش از SEM همراه با آنالیز EDX استفاده گردید. هم چنین از پراش پرتو ایکس برای تعیین درصد آستنیت باقیمانده استفاده شد. نتایج نشان دهنده افزایش موثر مقاومت به سایش در حدود 40 درصد در آلیاژ حاوی % 6/0 تیتانیم طی دو مرحله تمپر در دمای °C450، در نتیجه ی تبدیل بیشتر آستنیت باقیمانده به مارتنزیت و نیز رسوب کاربیدهای سخت تیتانیم با توزیع نسبتا مناسب در ریزساختار بود. بررسی سطوح سایش، بیانگر وقوع سایش با مکانیزم خراشان و چسبان در نمونه ی بدون تیتانیم و سایش خراشان در نمونه های حاوی تیتانیم بود.