فولاد ph4-17، یک فولاد رسوب سخت شونده مارتنزیتی کم کربن شامل نیکل و مس می باشد که توسط عملیات پیرسازی و با تشکیل رسوبات بسیار ریز غنی از مس قابل سخت شدن است. این آلیاژ به دلیل دارا بودن ترکیبی از خواص مکانیکی بالا و مقاومت به خوردگی خوب، به طور گسترده ای در صنایع دریایی و هوافضا، صنایع شیمیایی و پتروشیمی، هسته ای و صنایع غذایی مورد استفاده قرار گرفته است. از جمله مشخصه های ریزساختاری فولاد ph4-17 حضور فاز فریت دلتا در زمینه ی مارتنزیت می باشد. تحقیقات پژوهش گران نشان می دهد که فاز فریت دلتا می تواند بر کلیه ی خواص فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی تاثیرگذار باشد. در این تحقیق عملکرد فاز فریت دلتا بر روی مقاومت به خوردگی فولاد ph4-17 با تغییر درصد این فاز مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور عملیات حرارتی آستنیته کردن در دماهای ?c1050، ?c1100، ?c1150 و ?c1200 به مدت یک ساعت در نمونه های فولاد ph4-17 انجام شد. نمونه ها سپس در هوا سرد شدند و بررسی های ریزساختاری به کمک میکروسکوپ نوری و نرم افزار آنالیز تصویری انجام شد. نتایج بیان گر این می باشد که با افزایش دمای آستنیته کردن از ?c1050 به ?c1100، درصد فریت تغییر محسوسی نمی کند ولی با افزایش بیشتر دما، تغییرات درصد فریت افزایش قابل توجهی دارد. در ادامه، با انتخاب نمونه های آستنیته شده در ?c1050، ?c1150 و ?c1200، تاثیر کسر فریت بر رفتار خوردگی این نمونه ها با انجام آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و پتانسیواستاتیک در محلول nacl5/3% و در دمای محیط و مطالعات میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ارزیابی شد. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که نمونه های آستنیته شده در دمای ?c1150 و ?c1200 که به ترتیب دارای 6/10 و 2/17 درصد فریت بودند، شدت جریان روئینگی کم تر و پتانسیل حفره دار شدن بالاتری نسبت به نمونه ی آستنیته شده در دمای ?c1050 داشتند. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیواستاتیک نیز بیان گر رفتار روئینگی ناقصی در نمونه ی آستنیته شده در ?c1050 بود. تصاویر sem پس از انجام آزمون پتانسیواستاتیک در این نمونه نشان داد که بیشتر حفره ها در اطراف آخال های موجود در فولاد جوانه زنی کرده اند. این آخال ها در فاز زمینه و نیز در فصل مشترک فاز فریت و مارتنزیت قرار داشتند. تاثیر عملیات روئین سازی بر روی رفتار خوردگی نمونه های آستنیته شده در دمای ?c1050، ?c1150 و ?c1200 بررسی شد. عملیات پیش روئین کردن در نمونه های دارای درصدهای مختلف فریت نتیجه ی تقریبا یکسانی داشت. در تمامی نمونه ها شدت جریان خوردگی و شدت جریان روئینگی کاهش یافت و مقادیر مثبت تری برای پتانسیل خوردگی و پتانسیل حفره دار شدن به دست آمد. همچنین تاثیر عملیات پیرسازی بر روی رفتار خوردگی نمونه های آستنیته شده در دمای ?c1050 مطالعه شد. به این منظور نمونه های آستنیته شده، در دمای ?c550 و در مدت زمان های 5/0، 2 و 4 ساعت پیر شده و در هوا سرد شدند. مقایسه ی منحنی های پلاریزاسیون به دست آمده نشان داد که نمونه های پیر شده مقاومت به خوردگی حفره ای بهتری نسبت به نمونه ی پیر نشده دارند. زمان بهینه در این مورد نیم ساعتمی باشد.

از آنجایی که چدن ها کاربرد وسیعی در صنعت دارند، تلاش های زیادی در زمینه بهبود خواص ریز ساختاری و مکانیکی آن ها انجام گرفته است مانند افزودن عناصر آلیاژی، انجام عملیات حرارتی متفاوت یکی از جدیدترین روش های استحکام دهی خواص چدن ها، تقویت کردن آن ها با تقویت کننده ی فولادی است. در این تحقیق کامپوزیت های چدن نشکن تقویت شده با سیم فولادی ریخته گری شدند. نمونه ها چدنی ساده و تقویت شده با سیم فولادی در دمای ?900 به مدت 60 دقیقه تحت عملیات حرارتی آنیل کامل قرار گرفتند سپس در دمای ?900 به مدت 60 دقیقه آستنیته شده و در حمام نمک برای دو دمای متفاوت ? 375 و ?400 به مدت 1، 5، 20، 60 و 90 دقیقه نگهداری شده و سپس در آب کوئنچ شدند. نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی بررسی شده و آزمون ضربه چارپی در دمای محیط بر روی نمونه های چدنی ساده و چدن تقویت شده با سیم فولادی در هر دو دمای حمام نمک به مدت 90 دقیقه انجام شد. سختی نمونه ها با استفاده از روش ویکرز محاسبه شد. استحاله مارتنزیتی و بینیتی در سه ناحیه بوجود آمده در کامپوزیت (ناحیه چدنی، ناحیه مرزی و ناحیه فولادی) با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج آزمون ضربه نشان دادند که تافنس ضربه چدن نشکن با وجود سیم فولادی افزایش یافته و عملیات حرارتی آستمپر کردن، تاثیر زیادی بر روی افزایش انرژی ضربه داشت. به علاوه مشاهده شد که در ناحیه مرزی سمت فولاد سختی بالاتر است چرا که کربن از سمت چدن به سمت سیم فولادی نفوذ کرده است.

استفاده از سطح شیب دار خنک کننده یکی از موثرترین و کم هزینه ترین روش ها در ریخته گری نیمه جامد است که نیازمند تجهیزات اندکی می باشد. پارامترهای متفاوت سطح شیب دار که بر ریزساختار نهایی تأثیر می-گذارند شامل طول، زاویه و جنس سطح می شوند. با توجه به این پدیده، در این پژوهش اثر استفاده از سطح شیب دار و تغییرات مولفه های آن بر شکل و توزیع ورقه های گرافیتی، اندازه دانه آستنیت اولیه و فاصله لایه های پرلیتی در ریز ساختار چدن خاکستری مورد بررسی قرار گرفت. چدن مذاب با دمای c?1300 بر روی سطح شیب دار که در زاویه مشخصی نسبت به افق قرار گرفته شده بود ریخته شد و پس از عبور از سطح شیب دار به درون قالب ماسه ای که در زیر سطح قرار گرفته بود سرازیر شد. در واقع در این تحقیق اثر جنس و زاویه سطح شیب دار بررسی گردید. به همین منظور از دو سطح شیب دار با جنس های متفاوت یکی از نوع گرافیتی و دیگری فولاد ساده کربنی با پوششی ازکائولن استفاده شد و این آزمایش در زوایای ?10، ?20، ?30 و ?40 نسبت به افق انجام شد تا اثر زاویه سطح نیز مورد بررسی قرار گیرد. نتایج آنالیز تصویری نمونه ها به کمک نرم افزار clemex نشان داد که ورقه های گرافیتی موجود در ریزساختار چدن خاکستری حاصل از عبور بر سطح شیب-دار گرافیتی در زاویه ?30 و سطح شیب دار فولادی در زاویه ?20 دارای طول، عرض و مساحت کمتری می باشند. همچنین کم ترین فاصله لایه های پرلیتی (حدود 28/0 میکرومتر) نیز در این نمونه ها حاصل شد. به منظور آشکارسازی مرزدانه های آستنیت اولیه عملیات اکسیداسیون بر روی نمونه های ریخته شده انجام گردید و دانه-های آستنیت اولیه در ریزساختار نمایان شدند. نتایج نشان داد که در شرایط بهینه ریخته گری بر سطح شیب دار، اندازه دانه های آستنیت اولیه به 5/17 میکرومتر کاهش می یابد. نتایج اندازه گیری سختی برینل نمونه ها نیز نشان داد که بیشترین میانگین سختی (hb 214) مربوط به نمونه های حاصل از ریخته گری بر سطح شیب دار گرافیتی در زاویه ?30 و سطح شیب دار فولادی در زاویه ?20 می باشد

در این فرایند سنتز، سه ماده al، zro2 و c در یک لحظه با یکدیگر واکنش کرده و منجر به تشکیل دو ترکیب دیرگداز al2o3 و zrc شده است. طی این واکنش گرمای بسیار زیادی آزاد می شود که منجر به ذوب سطحی فلز گشته و باعث چسبندگی بسیار خوب al2o3 و zrc تشکیل شده به زمینه می گردد. با اعمال این پوشش بر روی سطح زیرلایه آلومینیوم، با نیروی grf200 سختی آن از vhn 127 به مقدار میانگین vhn 655 افزایش یافت و با پوشش اعمال شده بر روی سطح زیرلایه مسی سختی آن از vhn 117به مقدار میانگین vhn 584 افزایش نشان داد. در این تحقیق از فلز آلومینیوم و مس به عنوان فلز زیرلایه استفاده شده است. در این تحقیق با استفاده از فرایند سنتز sps با اعمال پالس های dc و استفاده از جریان الکتریکی به فعال کردن فرایند تف جوشی می پردازیم. در این تحقیق با سنتز پودرهای al ، zro2 و c که به مدت 1 ساعت آسیاب شده اند، به همراه نمونه های آلومینیومی و مسی استوانه ای به ابعاد mm5*mm10 در دستگاه sps به وسیله پالس های جریان dc ترکیبات zrc و al2o3 تشکیل شده و به صورت درجا و به عنوان پوششی مقاوم روی سطح زیرلایه های آلومینیومی و مسی قرار گرفته است. با افزایش زمان آسیا کاری بیشتر از یک ساعت یعنی 2 و 4 ساعت آسیا کاری اثری از گرافیت باقی نمی ماند. سنتز تنها در پودری که به مدت 1 ساعت آسیاکاری شده است رخ می دهد و در پودر هایی که در زمان های بالاتر آسیاکاری شده اند رخ نمی دهد و همچنین طبق محاسبات ترمودینامیکی انجام شده دمای آدیاباتیک کل واکنش k7/1963 می باشد، ولی در عمل طبق آزمایشات انجام شده و نتایج به دست آمده توسط دستگاهdata acquisition دمای واکنش احتراقی در حدود k1673 می باشد که علت این اختلاف و افت دمایی، آدیاباتیک نبودن سیستم در حین سنتز می باشد. بهترین شرایط اعمال سنتز در حالت 200 پالس طی مدت 90 ثانیه و 150 آمپر به نمونه می باشد.

در این پژوهش از فولاد فوق کربنی با کربن 035/2 درصد و کروم 10 درصد استفاده گردید. فولاد مورد نظر تحت عملیات حرارتی و ترمو مکانیکال بر اساس مکانیزم واتزورد و شربی با تغییراتی جهت رفع مشکلات این مکانیزم و بهبود خواص مکانیکی فولاد فوق کربنی و پرکروم قرار گرفت تا ساختاری با کاربیدهای کروی حاصل گردد. ساختار حاصله بررسی و آزمون های مکانیکی انجام شد و چگونگی استحاله فازی و تغییرات ساختاری این فولاد بحث گردید. در نتیجه می توان بیان داشت که فولادهای فوق کربنی پر کروم می توانند بوسیله عملیات حرارتی مناسب خواص مکانیکی و فیزیکی منحصر به فردی را از خود نشان دهند.

در تحقیق حاضرتولید نمونه های متخلخل آلومینایی با الگوی گرادیانی با استفاده از زغال به عنوان عامل ایجاد تخلخل و به کمک روش ریخته گری دوغابی مورد مطالعه قرار گرفت. سوختن کربن زغال و خارج شدن مواد فرار آن در حین فرایند پخت و زینترشدن بدنه آلومینایی، باعث ایجاد تخلخل می شود. میزان تخلخل، اندازه حفرات و نحوه توزیع آن ها را می توان با میزان و مشخصات زغال مصرفی در مخلوط اولیه تهیه دوغاب کنترل نمود. به دلیل استفاده از روش ریخته گری دوغابی و وجود تفاوت در چگالی زغال و آلومینا، زغال به صورت گرادیانی در قطعه توزیع شده و در نهایت پس از فرایند زینترینگ قطعه ای متخلخل با الگوی گرادیانی تولید می شود. با استفاده از تکنیک های سراموگرافی و میکروسکو پ الکترونی روبشی (sem) و با به کارگیری نرم افزار آنالیزگر تصویرmip))، نمونه های متخلخل تولیدی مورد ارزیابی قرارگرفتند. مواد اولیه و محصولات نیز تحت آزمون های xrd و xrf قرار گرفتند. همچنین نحوه توزیع و اندازه حفرات و در نهایت تغییرات تدریجی شکل ذرات آلومینا مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج بیانگراین مطلب بودند که با افزایش میزان زغال از5% تا 25% ، علاوه بر تغییر الگوی گرادیانی تخلخل از حالت پله ای به تدریجی، میزان تخلخل نمونه های آلومینایی نیز به صورت گرادیانی از41/1 % تا 875/29% افزایش پیدا نمود به علاوه ، با افزایش میزان زغال در دوغاب اولیه شکل ذرات آلومینا در قطعه متخلخل زینتر شده از گوشه دار به کروی تغییر شکل نشان داد.

در این پژوهش، رفتار کارگرم آلیاژ az61 اصلاح شده توسط عناصر کلسیم (ca) و استرانسیوم (sr) مورد ارزیابی قرار گرفت. آلیاژهای az61+ca و az61+sr به روش ریخته گری تولید شدند و جهت کارپذیری بیشتر تحت عملیات همگن سازی قرار گرفتند. سپس به منظور بررسی رفتار ترمومکانیکال آلیاژها، شرایط تغییرشکل در دماهایc °450-c°250 و نرخ کرنش های sec-1 1-001/0 طراحی و اعمال گردید. جهت درک عمیق تر از مکانیزم های حاکم بر تغییرشکل گرم، ریزساختار نهایی تغییرشکل یافته توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (sem) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج منحنی های تنش حقیقی – کرنش حقیقی نشان می دهند که مکانیزم های متداول کارگرم بر رفتار ترمومکانیکال آلیاژهای مورد تحقیق حاکم است. در مراحل اولیه تغییرشکل، افزایش کرنش همراه با افزایش تنش تا نقطه پیک منحنی ادامه دارد، این پدیده به کارسختی در حین عملیات نسبت داده می شود. در ادامه عملیات سطح تنش افت می کند، کاهش تنش سیلان پس از نقطه پیک به گسترش مکانیزم تبلور مجدد دینامیکی مرتبط است. تصاویر ریزساختاری نیز وقوع تبلور مجدد دینامیکی را تایید می کنند. دوقلویی ها به عنوان یکی از مولفه های تاثیرگذار علاوه بر تسهیل تغییرشکل، پدیده تبلور مجدد را نیز تحت تاثیر قرار می دهند.همچنین آنالیز نموداری به خوبی نشان می دهد که آلیاژهای مذکور رفتار کلاسیک کارگرم از خود نشان می دهند، به عبارت دیگر آلیاژهای مورد تحقیق به خوبی از معادلات بنیادی تبعیت می کنند. افزودن عناصر کلسیم و استرانسیوم علاوه بر ریزکنندگی دانه ها با تولید رسوبات کلسیم دار و استرانسیوم دار بر رفتار کارگرم آلیاژ تاثیر می گذارند.

در این تحقیق تاثیر جایگزین کردن فاز زمینه پرلیتی با فاز بینیتی در فولاد 3d و تاثیر این دگرگونی فازی برخواص مکانیکی بررسی شده است. این فولاد دارای 2/034 درصد کربن و 11/66 درصد کروم می باشد. دمای آستنینه کردن این فولاد °c1100 و زمان نگهداری در این دما 40 دقیقه تعیین گردید. برای رسیدن به ساختار بینیتی عملیات آستمپر کردن در دمای °c 320 و در طی زمان های مختلف انجام شده و زمان بهینه برای نگهداری در دمای آستمپر 1 ساعت تعیین گردید. طی این مدت حدود 50 درصد بینیت در ریز ساختار تولید شده است. سپس با انجام نورد گرم توزیع کاربیدها نیز بهبود داده شده و تاثیر آن بر خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از آزمون خمش سه نقطه ای حاکی از آن است که با انجام عملیات حرارتی و مکانیکی توامان، استحکام و چقرمگی این فولاد بهبود یافته است. بهترین نتیجه مربوط به نمونه ای است که دارای ساختار زمینه بینیتی بالایی بوده و 20 درصد کارگرم نیز برروی آن انجام شده است. استحکام این نمونه حدود 2/5 برابر و میزان کرنش آن حدود 1/5 برابر نمونه ریختگی می باشد.

تولید چدن مالیبل از چدن سفید با انجام عملیات حرارتی عملی زمان بر و پر هزینه می باشد. این مساله موجب کاهش تمایل به استفاده از چدن مالیبل در صنعت گردیده است به گونه ای که چدن هایی همانند چدن نشکن جایگزین بسیار خوبی برای این نوع از چدن ها تلقی می شوند. محقق در این پژوهش با بررسی پارامترهای تاثیر گذار بر روی سیکل عملیات حرارتی مالیبل کردن سعی در انتخاب بهترین پارامترها و در نتیجه کوتاه نمودن زمان عملیات حرارتی را داشته است. این پارامترها عبارت است از تغییر سرعت انجماد چدن سفید، ایجاد ساختار مارتنزیتی در نمونه اولیه، افزودن عملیات حرارتی پیش گرم قبل از عملیات مالیبل کردن، تغییر سرعت گرمایش و سرمایش و تغییر زمان گرمادهی می باشند. بررسی میزان موفقیت در مالیبل کردن نمونه ها از طریق تصاویر متالوگرافی و تحلیل بوسیله نرم افزار clemex و سختی سنجی صورت گرفت. در پایان تاثیر مثبت افزایش سرعت سرد کردن، افزایش سرعت گرم کردن، افزودن سیکل پیش گرم و کوئنچ در افزایش میزان گرافیت زایی در استحاله چدن سفید به مالیبل نشان داده شد. میزان گرافیت زایی در نمونه های مختلف تفاوت نشان می دهد و تاثیر عنصری همچون نیکل در این نوع از آلیاژها محسوس می باشد. حضور نیکل باعث می شود که درصد بالاتری از گرافیت در ساختار میکروسکوپی مشاهده گردد که با نتایج کار دیگران تطابق دارد. ضمناً در تمامی نمونه ها با انجام عملیات حرارتی مالیبل کردن کاهش درصد کاربید مشاهده می شود که موید عملیات حرارتی مناسب می باشد.

در تحقیق حاضر، سیستم مکانوشیمیایی جدیدی جهت سنتز نیترید آلومینیوم نانوساختار با اندازه کریستالیت¬های حدود nm 18-16 ارائه می¬شود. طی این روش پودرهای آلومینیوم و ترکیبات آلی حاوی chn توسط آسیای ماهواره¬ای پر انرژی آسیاکاری شدند. محصولات پس از آسیاکاری برای مدت زمان¬های مشخص، مورد مطالعه و آنالیز قرار گرفته و مکانیزم واکنش با جزئیات ارائه گردید. بر اساس نتایج شبیه¬سازی، مشخص شد که ملامین از طریق گروه¬های آمین متصل به حلقه تری آزین، تمایل شدیدی برای جذب بر روی سطح آلومینیوم دارد. در اثر این اندرکنش، گروه¬های آمین در زمان¬های اولیه آسیاکاری شکسته می¬شوند و ساختار باقیمانده با مولکول¬های مجاور، شبکه¬های کوچک پلیمری cnx را تولید می¬کند. اتم¬های نیتروژن جدا شده از مولکول ملامین به درون شبکه آلومینیوم نفوذ کرده و مکان¬های اکتاهدرال شبکه را اشغال می¬کنند. با ادامه نفوذ نیتروژن به درون شبکه آلومینیوم، ساختار fcc به حالت فوق اشباع رسیده و ادامه فرایند نفوذ تنها با استحاله شبکه fcc به hcp امکان¬پذیر است. جابجایی اتم¬های نیتروژن و تحولات ساختاری ملامین حین واکنش توسط آنالیزxps (x-ray photoelectron spectroscopy) مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه این مطالعات، حضور شبکه¬های کربنی با اندازه کریستالیت¬های حدود nm 2 در کنار ذرات aln شناسایی گردید. در مرحله بعد، با حرارت¬دادن محصولات آسیاکاری تحت اتمسفر آرگون نانوکامپوزیت جدیدی از ذرات نیترید آلومینیوم و نانولوله¬های کربنی چند جداره سنتز گردید. بیشترین مقدار نانولوله¬های کربنی توسط حرارت¬دهی نمونه 5 ساعت آسیاکاری شده، بدست آمد. مشخص شد که نانولوله¬های کربنی در محدوده دمایی °c 1000-800 و تنها طی چند دقیقه سنتز شده¬اند. مشاهده ذرات کاربید آهن درون نانولوله¬ها، تشکیل آن¬ها را به کمک مکانیزم کاتالیزوری این ذرات تایید نمود. کاهش شدید مقدار نانولوله¬های کربنی در نمونه¬هایی که برای مدت زمان¬های طولانی آسیاکاری شده بودند، توسط تفاوت ساختار کربنی این نمونه¬ها توجیه شد و مشخص گردید که ساختار کربنی در نمونه¬های مراحل میانی آسیاکاری (5 ساعت)، از 2 تا 8 حلقه کربنی حاوی نیتروژن تشکیل شده است. این حلقه¬های کربنی به راحتی به داخل ذرات کاتالیزور نفوذ کرده و نانولوله¬های کربنی را تولید می¬کنند. حداکثر مقدار کربن نانولوله سنتز شده نیز به کمک روش¬های شیمیایی کمتر از wt% 10 تخمین زده شد.

یکی از علاقه مندی های جدی پژوهشگران و صاحبان صنایع، افزایش مقاومت به اکسیداسیون فولاد ها در دمای بالا می باشد. اکسیداسیون مهم ترین واکنش خوردگی دمای بالا بوده که در حین گرمایش فولاد ها در محیط های اکسیدان مانند توربین های گازی، بویلر های بخار و مبادله کنند های گرما به وقوع می پیوندد. فولاد های ساده کربنی به تنهایی مقاومت خوبی را در برابر خوردگی دمای بالا ازخود نشان نمی دهند، به همین دلیل باید پوشش مناسبیدر جهت فراهم آوردن مقاومت بالا نسبت به خوردگی و اکسیداسیون دمای بالا بر روی این فولاد ها اعمال شود. در این مقاله فولاد ساده کربنی 45ck به روش های مختلف پوشش د هی پوشش داده شده ورفتار اکسیداسیونی فولاد ساده کربنی بدون پوشش با فولاد های پوشش دار در دمای 600 درجه سانتیگراد مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. پوشش های آلومینایزینگ سمانتاسیون توده ای،mcraly پاشش شعله ای، آلومینایزینگ غوطه وری داغ،نیکل و کروم آبکاری شده، کروم سخت آبکاری شدهبرروی نمونه های فولادی45ckاعمال گردید. بررسی های ریز ساختارینمونه های پوشش داده شده و نمونه های اکسید شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)مجهز به eds انجام گرفت. نتایج نشان میدهد که سینتیک اکسیداسیون تمامی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش از قانون سرعت پارابولیکی تبعیت کرده و تمامی پوششها با کاهش در ثابت سرعت پارابولیکی و تشکیل لایه های محافظ، باعث افزایش مقاومت به اکسیداسیون فولاد 45ckمی شوند، همچنین افزایش چشمگیری در مقاومت به اکسیداسیون دمای بالای نمونه های 45ck پوشش داده شده توسط روش های mcraly و کروم سخت مشاهده گردید.

چدن ها به عنوان بزرگ ترین گروه از آلیاژ های ریخته گری صنعتی، کاربرد وسیعی در صنایع مختلف دارند. لزوم ارایه روش های نوین بر پایه نیاز صنعت و همگام با رشد و پیشرفت علم، محققان را بر آن داشته است تا برای بهبود یکی از چالش برانگیز ترین خصوصیات چدن یعنی امکان شکل پذیری آن بدون ایجاد ترک و خرابی در قطعه نهایی، تحقیقاتی را آغاز نمایند.در تحقیق پیش رو برای ارایه شیوه ای مناسب در عملیات شکل دهی چدن، نوع خاصی از آن با عنوان چدن نشکن انتخاب شد، و قطعات تولیدی پس از مرحله ریخته گری و به منظور دستیابی به ساختاری چقرمه تر و نرم تر، عملیات حرارتی آنیل کامل گردیدند. سپس نمونه ها در دمای 950 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت آستنیته شدند و بعد از آن با انجام فرایند فشار داغ تا 33، 50، 66، 83 و 92 درصد تغییر سطح مقطع، اقدام به بررسی تاثیرات این فرایند بر ریز ساختار زمینه و مطالعه رفتار گرافیت گردید. در نهایت شیوه پیشنهادی برای بهبود تغییر شکل در چدن ها بدون ایجاد ترک و خرابی در قطعه حاصله ارایه شد.

در این تحقیق سعی بر آن شد که بهترین جایگزین مناسب برای آلیاژ های لحیم بدون سرب مشخص شود. به این منظور با انجام آزمایش¬های کشش، سختی، ترشوندگی و بررسی های ریزساختاری بر روی مرسوم ترین آلیاژ های لحیم و مقایسه آن ها با لحیم های معمول قلع – سرب موجود در بازار نتایجی حاصل شد. در این تحقیق سه آلیاژ castin با ترکیب sn- 2.5ag- 0.8cu- 0.5sb ، sac با ترکیب sn- 3.8ag- 0.7cu و sacsb با ترکیب sn- 2.5ag- 0.8cu- 2sb در آزمایشگاه تهیه شدند و خواصی نظیر استحکام کششی برشی، ترشوندگی، سختی و ویژگی¬های ریزساختاری آن¬ها با آلیاژ sn63-pb37 مقایسه شد. نتایج بدست آمده بیانگر این می باشد که قابلیت ترشوندگی برای لحیم های بدون سرب به دلیل داشتن نقره در ترکیب¬های آن¬ها، کمتر از این قابلیت برای لحیم های قلع- سرب می¬باشد. زیرا نقره موجود در ترکیب این آلیاژ ها باعث افزایش انرژی کشش سطحی و بنابراین افزایش زاویه تماس (زاویه ترشوندگی) می شود. از سویی دیگر، ضعف آلیاژ های بدون سرب در مقایسه با آلیاژ قلع- سرب از نظر قابلیت ترشوندگی، موجب شد تا استحکام برشی آن ها نیز در مقایسه با آلیاژ قلع- سرب نیز کمتر باشد. اما استحکام کششی عمودی آن ها در مقایسه با لحیم های قلع- سرب بسیار بیشتر بود که این موضوع می توانست ناشی از تشکیل ترکیبات بین فلزی نقره و همچنین ریزدانه تر شدن ریزساختار به دلیل وجود آنتیموان در ترکیب باشد. سختی آلیاژ های بدون سرب به دلیل تشکیل ترکیبات سخت بین فلزی ag3sn در ریزساختار آن ها بسیار بیشتر از آلیاژ قلع- سرب می باشد که این موضوع نیز یکی از مزایای لحیم های بدون سرب می باشد. همچنین در این تحقیق مشخص شد که استفاده از آنتیموان بیش از مقدار بهینه آن (حداکثر 1 درصد) می تواند تا حدودی باعث کاهش خواص آلیاژ شود.

فولادهای مافوق کربنی از اهمیت ویژه ای در صنعت برخوردار هستند. بسیاری از قطعاتی که نیازمند سختی، استحکام و مقاومت سایشی بسیار بالا می باشند، توسط فولادهای مافوق قابل ساخت می باشند. با توجه به روند معمول تولید آن ها که به روش ریخته گری و انجام شکل دادن است، به نظر می رسد کار بنیادی در ارتباط با بهره گیری از سایر روش های تولید تجربه نشده است. لذا در پژوهش حاضر تولید این نوع فولاد به روش متالورژی پودر بررسی شده است. در این تحقیق ابتدا پودرهای مختلف با نسبت های مختلف کربن و آهن و نیکل به همراه استئارات روی به عنوان روان ساز، توسط آسیاب گلوله ای کم انرژی با هم مخلوط و سپس بوسیله پرس 40 تن متراکم و در پایان توسط کوره پیوسته نواری در دمای °c1120 و در زمان های مختلف و تحت گاز آمونیاک شکسته تف جوشی شدند. پس از تهیه نمونه برای تعیین خواص مکانیکی آزمون های استحکام، سختی و برای بررسی های ریزساختاری از تصاویر lm و sem استفاده گردید.نتایج حاصل نشان داد که با افزودن کربن تا 2/1درصد وزنی، استحکام از mpa 250 به mpa 420 افزایش یافته و همچنین سختی از hnb120 به hnb185 به علت تشکیل سمنتیت بهبود یافت.

یکی از مشکلات گسترده و پر اهمیت در صنایع مختلف، اکسیداسیون دما بالا است که در حین گرمایش فولاد در محیط¬های اکسیدان مانند توربین های گازی، بویلر های بخار و مبادله کنند های گرما به وقوع می پیوندد. فولاد کربنی به دلیل مقاومت اکسیداسیون پایین و تشکیل لایه اکسیدی غیرمحافظ روی سطح آن، در دمای بالا قابل استفاده نمی¬باشد. اما با اعمال پوشش مقاوم به اکسیداسیون دما بالا روی سطح فولاد، می¬توان مقاومت اکسیداسیون آن را بهبود داد. یکی از روش¬های پوشش¬دهی، آلومینایزینگ است که با تشکیل یک لایه محافظ آلومینایدی روی سطح فولاد، به طور موثر باعث بهبود مقاومت اکسیداسیون دما بالای فولاد کربنی می¬شود. در این تحقیق به منظور بهبود مقاومت به اکسیداسیون فولاد ساده کربنی از پوشش دهی آلومینیم بر روی سطح فولاد به روش پاشش به کمک قوس الکتریک بهره گرفته شد و جهت نفوذ آلومینیم اعمالی به زیرلایه، نمونه¬های پوشش داده شده در دمای 800 و 900 درجه سانتی¬گراد و به مدت یک و سه ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند سپس رفتار اکسیداسیون فولاد ساده کربنی بدون پوشش با فولاد های پوشش¬دار در دمای 600 درجه سانتی¬گراد مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. بررسی¬های ریزساختاری نمونه های پوشش داده شده و نمونه های اکسید شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به eds انجام گرفت. نتایج نشان می¬دهد که سینتیک اکسیداسیون تمامی نمونه¬های پوشش¬دار و بدون پوشش از قانون سرعت پارابولیکی تبعیت کرده و تمامی پوششها با کاهش در ثابت سرعت پارابولیکی و تشکیل لایه¬های محافظ، باعث افزایش مقاومت به اکسیداسیون فولاد می¬شوند. همچنین مقاومت به اکسیداسیون دمای بالای نمونه های پوشش داده شده و عملیات حرارتی شده به مدت یک ساعت در مقایسه با نمونه عملیات حرارتی به مدت سه ساعت بالاتر می¬باشد. یکی از دلایل این برتری تشکیل فازهای چقرمه غنی از آهن می¬باشد؛ این فازهای چقرمه احتمال تشکیل ترک و نفوذ اکسیژن از طریق این ترک¬ها را کم می¬کند. در واقع کاهش زمان نفوذ، احتمال تشکیل فازهای ترد غنی از آلومینیم مثل fe2al5را کم¬تر می¬کند. بعلاوه به علت نفوذ داخلی کم¬تر آلومینیم در مدت یک ساعت نسبت به سه ساعت، امکان حذف لایه خارجی آلومینیم کم¬تر می¬شود. این لایه خارجی آلومینیم با ضخامت بیشتر باعث حفاظت اکسیداسیون بیشتر می شود. نتایج به دست آمده از sem و edsنیز نشان می¬دهد غلظت آلومینیم از سطح به زیرلایه کاهش و غلظت آهن افزایش می¬یابد بنابراین ترکیبات بین فلزی غنی از آلومینیم در اثر عملیات نفوذ در لایه آلومیناید در نزدیکی سطح و فازهای غنی از آهن در نزدیکی زیرلایه تشکیل می¬شوند.

چکیده در این پژوهش، سنتز کامپوزیت نانوساختار nial-al2o3 با رویکرد شناخت مکانیزم تشکیل درجای این کامپوزیت از پودر مواد اولیه ni، nio و al با فرآیند سنتز احتراقی صورت گرفت. از آنجا که مکانیزم رخداد واکنش ها در این سیستم با سیستم های بررسی شده دوگان? ni-al و nio-al تفاوت دارد بررسی مکانیزم واکنش ها در فرآوری این کامپوزیت اهمیت می یابد. در این راستا اهداف زیر در سیستم مذکور دنبال شدند: بررسی مکانیزم واکنش ها در حین سنتز احتراقی ناشی از کار مکانیکی، بررسی تأثیر فعال سازی مکانیکی بر مکانیزم واکنش ها در حین گرم کردن، بررسی تأثیر نرخ گرمایش بر مکانیزم واکنش ها در حین گرم کردن، بررسی تأثیر تمایل به انجام واکنش در مخلوط پودریِ مورد استفاده برای پوشش دهی بر ریزساختار و خواص مکانیکی پوشش. مرحله اول این تحقیق به منظورِ بررسیِ مکانیزم واکنش ها با استفاده از فرآیند آسیاکاری مکانیکی انجام شد. از این فرآیند به منظور فعال سازی مکانیکی پودرها در زمان های کوتاه تر از زمان شروع احتراقِ واکنش و نیز به منظور دستیابی به محصولات واکنش از طریق رخداد واکنش سنتز مکانیکی احتراقی با ادامه آسیاکاری تا زمان های بالاتر بهره گرفته شد. بازه زمانی100-110 دقیقه آسیاکاری به عنوان زمان شروع احتراق واکنش ارزیابی شد. پس از 10 ساعت آسیاکاری مکانیکی ، تنها دو فاز محصول nial و al2o3 در نمونه پودری موجود در محفظه آسیاکاری دیده شدند. با افزایش زمان آسیاکاری تا 60 ساعت، ریزساختار به سمت توزیع یکنواخت ترِ فاز al2o3 در زمینه nial در ذرات پودر پیش رفت، اندازه کریستالیت فازهای محصول در تمام زمان های آسیاکاری در مقیاس نانومتری قرار داشت و پس از 60 ساعت آسیاکاری به حدود 8 نانومتر برای هر دو فاز محصول رسید. مرحله دوم این پژوهش با هدف بررسی فرآیند سنتز احتراقی با گرم کردن مخلوط پودری مواد اولیه انجام شد. در این قسمت با کمک نتایج به دست آمده از dta، xrd و sem-eds، تأثیر فعال سازی مکانیکی و نیز تأثیر سرعت افزایش دما (20 و °c/min40) بر رخداد واکنش ها در فرآیند سنتز احتراقی در گرمایش از 20 تا °c1300 مورد بررسی قرارگرفت. در نرخ گرمایش °c/min40، فعال سازی مکانیکی مخلوط پودری به مدت یک ساعت باعث کاهش دمای شروع احتراق از °c 870 (در حضور فاز مذاب آلومینیم) به °c 590 (در حالت جامد) گردید. همچنین، کاهش نرخ گرمایش به °c/min20 منجر به کاهش بیشتر دمای احتراق به °c 570 شد. در حالی که دمای پیک گرمازای مربوط به تشکیل نیکل آلومینایدها در حضور مذاب یوتکتیک al3ni و al ثابت ماند. در نهایت، مکانیزمی برای رخداد واکنش ها برای سنتز احتراقی پودرهای فعال سازی مکانیکی شده به مدت یک ساعت با نرخ گرمایش °c/min 40 پیشنهاد شد. با گرم کردن پودر مذکور، واکنش گرمازای بین مواد اولیه در فاز جامد در دمای °c590 رخ داد. پس از این رویداد، فاز آلومینا از احیای اکسید نیکل با آلومینیم حاصل شد و فازهای نیکل آلومینایدی از واکنش بین آلومینیم و نیکل اولیه و نیکل حاصل از احیا ایجاد شدند. با ادامه گرمایش، استحاله یوتکتیک بین al3ni و al انجام و موجب ایجاد فاز مایع در سیستم گردید. با حضور فاز مذاب و تسریع واکنش های گرمازای تشکیل فازهای نیکل آلومینایدی، این واکنش ها به صورت ناگهانی با واسطه مذاب رخ دادند. آلومینیم در این مرحله کاملاً مصرف شد و فازهای بین فلزی به مقدار بیشتری تشکیل شدند. با افزایش دما، هسته نیکل اولیه به تدریج با پیشرفت نفوذ کوچک تر شده و کل سیستم فازهای نیکل آلومینایدی به سمت ترکیب تعادلی یعنی تشکیل nial پیش رفت. در مرحله سوم ، پوشش دهی کامپوزیت nial-al2o3 روی زیرلایه چدن خاکستری با نام تجاری simo51 با روش تف جوشی جرقه پلاسمایی انجام شد. پودر مورد استفاده، پودر فعال سازی مکانیکی شده (یک ساعت آسیاکاری شده) و نیز پودر واکنش داده (10 ساعت آسیاکاری شده) بود. پوشش های حاصله متراکم بودند و در فصل مشترک آن ها با زیرلایه یک لایه پیوندی همگن تشکیل شده بود. در نمونه حاصل از پودر یک ساعت آسیاکاری شده سنتز کامپوزیت nial-al2o3 و پوشش دهی آن در یک مرحله انجام شد. پوشش حاصل از پودر کامپوزیتی و واکنش داد? 10 ساعت آسیاکاری شده دارای ریزساختار بسیار همگن تر با لایه پیوندی حدود یک میکرون بود و سختی ویکرز حدود hv1 650 و سختی خراش برابر mpa 11000 را نشان داد. این مقادیر برای نمونه پوشش حاصل از پودر فعال سازی مکانیکی شده به ترتیب حدود hv1 500 و mpa 7000 با ضخامت لایه پیوندی حدود پنج میکرون بود. سنتز کامپوزیت نانوساختار nial-al2o3 با روش سنتز احتراقی ناشی از کار مکانیکی، سنتز احتراقی و سنتز جرقه پلاسما به عنوان پوشش صورت گرفت و مکانیزم رخداد واکنش ها در سیستم سه گان? ni-nio-al بررسی شد.

فرآیند گرافیت¬زایی در آلیاژهای آهنی به تجزیه فاز نیمه پایدار سمنتیت به فازهای پایدارتر گرافیت و فریت اطلاق می¬گردد. در فولادها این استحاله از حالت جامد و تحت تاثیر فرآیند نفوذ، در محدوده دمایی ºc 600 تا ºc 700 انجام می¬گیرد. تجزیه فاز سخت سمنتیت به فاز نرم گرافیت در کنار خاصیت خود روغن¬کاری این ماده، بهبود مقاومت سایشی و قابلیت ماشین¬کاری را در فولادهای گرافیت¬زایی شده بدنبال دارد. علاوه بر این فولادهای گرافیت¬زایی شده می¬توانند به عنوان جایگزینی برای فولادهای حاوی سرب و گوگرد که به لحاظ زیست محیطی مضر هستند، مطرح شوند. در فولاد¬های تجاری رایج به دلیل حضور عناصر آلیاژی کروم و منگنز، گرافیت¬¬زایی مستلزم سپری نمودن زمان طولانی است که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. لذا جهت کاهش زمان استحاله در این فولادها، از عناصر سیلیسیم و آلومینیم بهره گرفته می¬شود که در این تحقیق نحوه تاثیر برخی از این عناصر توسط نرم¬افزارهای ترمودینامیکی موجود مورد آنالیز کمی قرار گرفته است. از دیدگاه سینیتیکی نیز گرافیت¬زایی از ساختار های اولیه مارتنزیتی و کارسرد شده، باعث کاهش زمان این استحاله فازی می¬شود که نقش ساختار اولیه مارتنزیتی در فرآیند گرافیت¬زایی فولاد هایپریوتکتویید تجاری توسط آزمون¬های دیلاتومتری، تصاویر میکروسکوپ نوری بررسی شده است و به کمک نرم¬افزارهای آنالیز عددی، تبعیت سینیتیک استحاله گرافیت¬زایی از معادله johnson–mehl–avrami تایید و نمودار دما-زمان مربوطه ترسیم شده است. در ادامه تاثیر آلیاژسازی فولاد هایپریوتکتویید ریخته¬گری شده بر مورفولوژی، نحوه توزیع و ابعاد ذرات گرافیت در قیاس با فولادهای تجاری به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز edx بررسی شده است. همچنین برای اولین بار، با انجام فرآیند آستنیته کردن مجدد فولاد هایپریوتکتویید گرافیت¬زایی شده تحت شرایط آستنیته و سرد کردن کنترل شده ضمن حفظ ذرات گرافیت، زمینه فریتی فولاد گرافیت¬زایی شده به انواع دیگر تغییر داده شده است که تغییرات چشمگیر در سختی و ریزساختار این فولادها را در پی داشته است.