در پژوهش حاضر آلیاژهایی با ترکیب nd9.4pr0.6febalco6b6ga0.5tixcx(x=0,1.5,3,4,5,6 atomic%)در کوره قوس الکتریک (var) و تحت اتمسفر گاز آرگون خاص (9999/99%) تهیه شدندو آنگاه با یکی از روش های انجماد سریع به نام چرخ مذاب و با سرعت ثابت چرخش چرخ کسی برابر 40m/s نمونه هایی به شکل نوارهایی با ریزساختار عمدتاً آمورف بدست آمدند. نوارهای حاصل از انجماد سریع با آزمایش های پراش پرتو ایکس، آنالیز حرارتی و سنجش خواص مغناطیسی بررسی شدند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که افزودن تیتانیوم و کربن تمایل به تشکیل فاز شیشه ای را افزایش می دهد. دمای تبلور نوارها با افزایش تیتانیوم و کربن تا 3 درصد اتمی افزایش و پس از آن کاهش می یابد. همچنین سنجش خواص مغناطیسی نوارهای انجماد سریع شده رفتاری مشابه مواد نرم مغناطیسی را نشان داده است که تاکیدی بر نتایج آزمایش های پراش پرتو ایکس و آنالیز حرارتی می باشد. عملیات حرارتی تبلور در دماهای متفاوت جهت حصول پیشینه خواص مغناطیسی انجام یافت. آزمایش های ساختاری و ریز ساختاری نظیر پراش پرتو ایکس، آنالیز میکروسکوپ نیروی اتمی بر نوارهای متبلور شده، مشخص نمود که دانه های تشکیل شده در حین عملیات آنیل دارای ابعادی کوچکتر از 70 نانومتر می باشند. همچنین مشخص شد که عناصر تیتانیوم و کربن، ترکیب کاربید تیتانیوم را در ساختار بوجود می آورند که در جلوگیری از رشد دانه های فاز a-fe موثر است (از مقدار حد اکثر 43/21 نانومتر در آلیاژ فاقد افزودنی به مقدار 07/9 در آلیاژ شامل 6% اتمی تیتانیوم و 6% اتمی کربن). نتایج سنجش خواص مغناطیسی در این مرحله نشان داد که پیشینه خواص مغناطیسی در نمونه هایی حاوی 15% اتمی تیتانیوم و 5/1% اتمی کربن، حاصل می شود. این عناصر به میزان 13% مقدار حد اکثر انرژی ذخیره شده (bhmax) و 23% وادارندگی را افزایش می دهند در حالی که تغییری در مقدار پسماند ایجاد نمی نمایند، همچنین بهینه دمای عملیات حرارتی 750 درجه سانتی گراد تعیین گردید.

در پژوهش حاضر، آلیاژهایی با ترکیب nd9.4pr0.6febakci6v6ga0.5tuxcx(x=0,1.5, 3, 4, 5, 6 atomic) در کوره قوس الکتریک (var) و تحت اتمسفر گاز آرگون خالص (9999/99?) تهیه شدند. آنگاه با یکی از روشهای انجماد سریع به نام "چرخ مذاب" و با سرعت ثابت چرخش چرخ مسی برابر 40 m/s نمونه هایی به شکل نوارهایی با ریز ساختار عمدتا آمورف بدست آمدند. نوارهای حاصل از انجماد سریع با آزمایشهای پراش پرتو ایکس، آنالیز حرارتی و سنجش خواص مغناطیسی بررسی شدند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که افزودن تیتانیوم و کربن تمایل به تشکیل فاز شیشه ای را افزایش می دهد. دمای تبلور نوارها با افزایش تیتانیوم و کربن تا 3 درصد اتمی افزایش و پس از آن کاهش می یابد. همچنین سنجش خواص مغناطیسی نوارهای انجماد سریع شده رفتاری مشابه مواد نرم مغناطیس را نشان داده است که تاکیدی بر نتایج آزمایشهای پراش پرتو ایکس و آنالیز حرارتی می باشد. عملیات حرارتی تبلور در دماهای متفاوت جهت محصول بیشینه خواص مغناطیسی انجام یافت. آزمایشهای ساختاری و ریز ساخاری نظیر پراش پرتوایکس ، آنالیز میکروسکوپ نیروی اتمی بر نوارهای متبلور شده، مشخص نمود که دانه های تشکیل شده در حین عملیات آنیل دارای ابعادی کوچکتر از 70 نانومتر می باشند. همچنین مشخص شد که عناصر تیتانیوم و کربن ، ترکیب کاربید تیتانویم را در ساختار بوجود می آورند که در جلوگیری از رشد دانه های فاز a-fe موثر است (از مقدار حداکثر 43/21 نانومتر در آلیاژ فاقد افزودنی به مقدار 07/9 در آلیاژ شامل 6? اتمی تیتانیوم و 6? اتمی کربن). نتایج سنجش خواص مغناطیسی در این مرحله نشان داد که بیشینه خواص مغناطیسی در نمونه هایی حاوی 5/1? اتمی تیتانیوم و 5/1? اتمی کربن، حاصل می شود. این عناصر به میزان 13? مقدار حداکثر انرژی ذخیره شده (bhmax) و 23? وادارندگی را افزایش میدهند، در حالی که تغییری در مقدار پسماند ایجاد نمی نمایند. همچنین بهینه دمای عملیات حرارتی 75 درجه سانتی گراد تعیین گردید.

استفاده گسترده از فولادهای فوق مستحکم کم آلیاژ در صنایع هواپیمائی و هوافضا، بررسی روشهای بهینه سازی خواص مکانیکی آنها را ضروری می سازد. یکی از روشهای معمول، انجام عملیات حرارتی مناسب می باشد که از دیرباز بکار گرفته می شود. تغییر پارامترهای عملیات حرارتی منجر به تشکیل ریزساختارهای مختلف و دست یابی به خواص متنوع در فولاد می گردد. تحقیق حاضر بر روی ورق فولاد d6a ساخت داخل کشور با ترکیب شیمیائی 0/9mo, 1/0cr, 0/5ni, 0.45c و 0/08(ti+v) درصد وزنی انجام گرفته است . که در آن سعی گردیده ضمن بررسی تاثیر پارامترهای عملیات حرارتی، چرخه مناسب جهت بهبود خواص مکانیکی و چقرمگی شکست بهینه بدست آید. نتایج بررسیها مشخص نمود که مناسب ترین خواص مکانیکی و چقرمگی شکست بهینه در ساختارهای مارتنزیتی برگشت داده شده، در شرایط تبرید در روغن 65 درجه سانتیگراد و برگشت در دمای 500 درجه سانتیگراد حاصل می گردد. همچنین مشخص گردید که در نمونه های برگشت داده شده در دمای 300 درجه سانتیگراد، وجود مقادیر قابل توجهی بینیت پائین سوزنی شکل در ساختار مارتنزیتی سبب بهبود توام خواص استحکامی و چقرمگی می شود، بطوریکه مناسب ترین خواص مکانیکی و چقرمگی شکست بهینه در حضور 35 درصد حجمی بینیت پائین سوزنی شکل بدست می آید. نتیجه آخر اینکه، عملیات تصفیه ضمن کاهش مجموع آخال، اصلاح نوع و مورفولوژی آنها (اندازه، شکل، توزیع)، سبب بهبود خواص شکل پذیری و چقرمگی فولاد بویژه در جهت عرضی می گردد.

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.

آلیاژ 2024 آلومینیم به دلیل داشتن استحکام ویژه بالا، مقاومت به خوردگی شیمیایی و خوردگی تنشی مناسب و پذیرش عملیات سختی رسوبی کاربردهای فراوانی در سازه های هوافضایی دارد. اما در کنار مزایای بالا، آلیاژ پس از قرار گرفتن در معرض دماهای بالا، استحکام آن افت زیادی می یابد. لذا جهت دستیابی به استحکامهای زیاد در دماهای محیط و دماهای بالا، در این پژوهش آلیاژ برای اولین بار 2024 آلومینیم تحت نوع خاصی از عملیات ترمومکانیکی تحت عنوان پیرسازی ترمومکانیکی ‏‎(tma)‎‏ قرار گرفت. عملیات مزبور شامل انجام کار مکانیکی در حین انجام فرایند پیرسازی است و بصورت سیکلهای مختلف روی آلیاژ انجام گردیده و تاثیر آن بر خواص کششی، سختی و پایداری حرارتی آلیاژ بررسی شد. نتایج حاصل از آزمایشات سختی و کشش نشان داد که عملیات پیرسازی ترمومکانیکی باعث افزایش قابل توجه سختی و خواص کششی در مقایسه با عملیات حرارتی های مرسوم ‏‎t6‎‏ و ‏‎t3‎‏ گردید.همچنین نتایج حاصل از ارزیابی حرارتی نشان داد که برخی از سیکلهای عملیات پیرسازی ترمومکانیکی انجام شده روی آلیاژ پس از قرار گرفتن آن در معرض دماهای بالا، استحکام بالاتری را نسبت به سایر سیکلهای عملیات حرارتی ‏‎t6‎‏ و ‏‎t3‎‏ ایجاد می نمایند. در نهایت عملیات نوع ‏‎tmaia‎‏ (شامل 25% زمان پیرسازی نهایی به عنوان پیرسازی اولیه، 10% کاهش در سطح مقطع و ادامه پیرسازی تا رسیدن به سیکل کامل) بدلیل دارابودن بهترین خواص کششی، سختی و استحکام در دمای محیط و دمای بالا بعنوان عملیات بهینه پیرسازی ترمومکانیکی ارائه گردید.

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.

فولادهای ‏‎cr-mo‎‏ به ویژه فولاد ‏‎3cr-1mo‎‏ به همراه فولادهای زنگ نزن 309 و 347 به صورت دو فلزی در راکتورهای آیزوماکس پالایشگاهها به کار برده می شوند. فولاد ‏‎cr-mo‎‏ فوق هنگام کار در دما و فشار بالا نسبت به تردی تمپر از خود حساسیت نشان می دهد. جهت بررسی تاثیر تردی تمپر بر چقرمگی شکست، روشهای مختلفی ذکر شده که معروفترین آنها ارزیابی چقرمگی شکست ‏‎(kic)‎‏ از روی نتایج آزمایش ضربه است. در این تحقیق با ایجاد تردی تمپر در اثر عملیات حرارتی ‏‎step- cooling‎‏ بر دو فلزی فولاد فریتی ‏‎‎‏‏‎cr-mo‎‏ و فولاد زنگ نزن، اعتبار معادله ‏‎rolfe- barsom‎‏ مربوط به انرژی ضربه، استحکام تسلیم و ‏‎kic‎‏ در ناحیه ‏‎upper-shelf‎‏ بررسی و مورد تائید قرار گرفت. همچنین مشخص گردید ‏‎step cooling‎‏ تاثیری بر ریزساختار و خواص مکانیکی نداشته و تنها دمای انتقالی تردی به نرمی را به دماهای بالاتر انتقال می دهد و نیز چقرمگی شکست ماده کاهش خواهد یافت.

پس از یافتن سیکل مناسب ترمومکانیکی برای آلیاژ 7075، تاثیر کوئنچ جهت دار بر رفتار پیرسختی ترمومکانیکی ناشی از این سیکل مورد بررسی قرار گرفت. این نوع کوئنچ در نمونه ایجاد تنشهای ترموالاستیکی می نماید که این تنشها باعث افزایش استعداد زمینه جهت جوانه زنی و به دنبال آن رشد می شوند. البته اثر آن بر جوانه زنی بیشتر از رشد بوده است که این تفاوت به ماهیت انرژی محرکه یعنی تنش های ترموالاستیکی بر می گردد.آزمونهای مکانیکی شامل سختی سنجی، کشش، و ریز سختی سنجی بر روی نمونه های پیرسازی شده صوتر پذیرفت. نتایج حاصل از این آزمونها نشان داد که کوئنچ جهت دار در مقایسه با کوئنچ معمولی باعث کاهش زمان پیرسازی به میزان 34 درصد، درصد افزایش طول نسبی به میزان 26 درصد و افزایش استحکام کششی به میزان 7 درصد گردیده است.نتایج حاصل از شکست نگاری نشان داد که در اثر کوئنچ جهت دار تنش های چند محوره در آزمون کشش به حالت تنش های تک محوره باشکست 45 درجه متمایل می گردد.شکست نگاری توسط میکروسکوپ الکترونی نشان داد که این حالت شکست مربوط به توزیع بیشتر جوانه ها و تغییر مکانیزم شکست حاصل از این نوع توزیع بوده است.