کاشتنی های پزشکی برای درمان آسیب دیدگی های بافت های استخوانی و دندانی در بدن انسان نقش مهمی دارند. کاشتنی های سرامیکی که اصولا از ماده سرامیکی هیدروکسی اپتایت ساخته می شوند دارای انطباق زیستی خوبی با بدن انسان هستند. هیدروکسی اپتایت ( hydroxyapatite) که 70 درصد استخوان و بخش اعظم مینای دندان را تشکیل می دهد، دارای خواص جذبی مناسب و فراهم کننده محیط مستعد برای فعالیت سلول های استخوان ساز در محل آسیب دیده می باشد. مشکل اصلی هیدروکسی اپتایت خالص، تردی سرامیکی و کم بودن شکل پذیری آن است. با توجه به خواص الاستیکی بسیار خوب نانولوله های کربنی، برای رفع این مشکل می توان از اضافه کردن نانولوله های کربنی و ایجاد نانوکامپوزیت "هیدروکسی اپتایت + نانولوله کربنی" استفاده نمود. در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی خواص مکانیکی این نانوکامپوزیت از جمله ضرایب الاستیک و نمودار تنش-کرنش محاسبه شده است. میدان نیروی استفاده شده compass و روش تهیه نمودار تنش-کرنش "روش تنش ثابت با کرنش تک محوره" می باشد. همچنین از روش استاتیکی برای تعیین ضرایب الاستیک و از روش نوز-هوور برای کنترل دما استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که انعطاف پذیری نانوکامپوزیت نزدیک به دوبرابر و انرژی شکست آن دارای افزایش 54 درصدی در جهت محور نانولوله نسبت به هیدروکسی اپتایت خالص است.

چکیده در این پایان نامه به بررسی تاثیر پارامترهای لیزر nd:yag پالسی روی پارامترهای انجمادی و ریزساختار حوضچه مذاب ناشی از تابش لیزر در نمونه هایی از جنس آلومینیم خالص تجاری و آلومینیم با پوشش نیکل پرداخته شد. در این مسیر تغییر انرژی پالس بین j9 و j15و قطر پرتو لیزر بین 400 و µm1000 روی گرادیان حرارتی، سرعت انجماد و سرعت سرد شدن و همچنین ریزساختارهای انجمادی بررسی شد. این بررسی ها از طریق شبیه سازی فرآیند بوسیله نرم افزار abaqus در کنار بررسی های آزمایشگاهی صورت گرفت. در بررسی های فوق مشخص شد که گرادیان حرارتی، سرعت انجماد و سرعت سرد شدن به شدت تحت تاثیر پارامترهای لیزر تغییر کرده و ریزساختار نیز تحت تاثیر تغییرات فوق، قرار می گیرد و در هر حوضچه مذاب از عمق به سطح تغییر می یابد. به طورکلی و خلاصه می توان گفت که جز گرادیان حرارتی که از عمق به سطح کاهش می یابد دو پارامتر دیگر یعنی سرعت انجماد و سرعت سرد شدن از عمق به سطح افزایش یافته و این مسئله در هر دو سری نمونه ها ثابت است. در رابطه با ریزساختار نیز می توان گفت که با روند تغییرات بیان شده کاملا هماهنگ بوده و از عمق به سطح، از ریزساختارهای مسطح به سلولی و دندریتی تغییر می یابد.

در این تحقیق از سه روش امواج آلتراسونیک، همزن الکترومفناطیسی (کوره القائی) و ترکیب روش ذوبی و آلیاژسازی مکانیکی برای تولید نانوکامپوزیت al/sic از فاز مذاب آلومینیوم استفاده شد. روش امواج آلتراسونیک به دلیل عدم انتقال انرژی موج به مذاب توسط دستگاه مولد این امواج نتیجه ای در بر نداشت. در روش همزن الکترومغناطیسی، عدم تجهیز دستگاه به وسایل اندازه گیری دما و عدم امکان استفاده از دستگاه در مدت زمان زیاد (حدود 1 ساعت) منجر به عدم موفقیت در تولید نانوکامپوزیت al/sic شد. نتایج حاصل از این روش با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (xrd) تفسیر شد. در روش سوم که ترکیبی از روش ذوبی و آلیاژسازی مکانیکی بود، پودرهای اولیه آلومینیوم و sic با استفاده از آسیاب سیاره ای آسیاب شدند، سپس به منظور افزودن به مذاب آلومینیوم به صورت قرص پرس شدند. از دو آلیاژ آلومینیوم 380a و 356a به عنوان فاز زمینه استفاده شد. جهت بررسی توزیع نانوذرات sic داخل فاز زمینه در مورد پودرهای آسیاب شده، پرس شده و نانوکامپوزیت نهایی، از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. آنالیز طیف سنجی تفکیک انرژی (eds)و الگوی توزیع نقطه ای عناصر (x-ray map) برای تایید وجود نانوذرات sic در فاز زمینه به کار گرفته شد. در هر دو آلیاژ استفاده شده نانوذرات از توزیع مناسبی داخل فاز زمینه برخوردارند، اگرچه در مورد آلیاژ 380a مقداری تجمع ذرات مشاهده می شود. در پایان نتایج حاصل از دو آلیاژ با نتایج منتشر شده از روش امواج آلتراسونیک و همزن الکترومغناطیسی مقایسه شد.

در این پژوهش، اصلاح سطح ماده ی کاتدی limn2o4 با نانو ساختار lifepo4 مطالعه شده است. ابتدا مواد کاتدی limn2o4 ابتدا به روش حالت جامد سنتز شد. برای سنتز دی اکسید منگنز (mno2) و هیدروکسید لیتیم (lioh) به عنوان مواد اولیه استفاده گردید. جهت تهیه سل lifepo4 از سیترات آهن، اسید فسفریک و فسفات لیتیم به عنوان مواد اولیه به کار گرفته شد. روش پوشش دهی غوطه وری سل ژل می باشد. بعد از لایه نشانی مطالعات آنالیز حرارتی و وزن سنجی، ساختاری، فازی و ریخت شناسی محصولات سنتز شده با استفاده از dta/tg، پراش اشعه ایکس(xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) انجام شد. عملکرد الکتروشیمیایی ماده ی کاتدی limn2o4 پوشش داده شده با نانو ساختار lifepo4 در قالب یک باتری یون- لیتیوم مورد بررسی قرار گرفت. از liclo4 در اتیلن کربنات/دی متیل کربنات و گرافیت به ترتیب به عنوان الکترولیت و ماده آندی استفاده شد. نمودار شارژ و دشارژ نمونه پوشش داده شده با نانو ساختار فسفاتی، افزایش مشخصی چه در میزان ظرفیت اولیه ماده ی کاتدی limn2o4 و چه در نرخ های بالاتر دشارژ از خود نشان می دهد. عملکرد سیکلی این ماده ی کاتدی به همرا پوشش فسفاتی مورد بررسی نیز قرار گرفت. نتایج حاکی از افزایش 38 درصدی میزان نگهداری ظرفیت باتری نسبت به نمونه ی بدون پوشش در نرخ دشارژ 0/5c را می باشد. تحلیل نتایج به دست آمده تایید می کند که وجود نانو ساختار فسفاتی lifepo4 می تواند به عنوان یک پوشش مانع از تماس مستقیم سطح مواد کاتدی limn2o4 با الکترولیت شده واز انجام واکنش تسهیم نامتناسب منگنز جلوگیری کند. علاوه بر آن چنین پوششی می تواند به دلیل ویژه گی های ساختاری که دارد محل مناسبی برای ورود و خروج یون های لیتیم باشد و با پایداری ساختاری خود، مانع از ایجاد اعواج یوهان-تیلر شود. کلید واژه: اصلاح سطح، نانو ساختار، غوطه وری سل زل، باتری یون- لیتیم.

در این پژوهش امکان پذیری ایجاد یک پوشش دو لایه متشکل از اکسید آلومینیوم و آلومیناید آهن به روش های هیبریدی بر روی فولاد 9cr1mo مورد بررسی قرار گرفت. فرآیندهای ترکیبی مورد استفاده، آلومینایزینگ فولاد به روش غوطه وری داغ برای تشکیل ترکیبات آهن-آلومینیوم، لیزرکاری سطحی پوشش برای تبدیل پوشش به feal، آلومینایزینگ مجدد به روش غوطه وری داغ جهت تشکیل لایه ی آلومینیوم و متعاقب آن روش آندایزینگ یا اکسیداسیون پلاسما الکترولیتی بودند. نتایج حاصل نشان داد، که در آلومینایزینگ به روش غوطه وری داغ فولاد یک لایه ی ترکیبی از فاز fe2al5 با مورفولوژی دندانه ای شکل تشکیل می شود. این لایه به کمک عملیات لیزرکاری به یک لایه ی نسبتا یکنواخت feal تبدیل شده است. سپس با آلومینایزینگ مجدد نمونه ها، علاوه بر آلومینیوم تشکیل شده بر روی سطح، یک لایه آلومیناید feal3 نیز تشکیل می گردد. بررسی های گوناگونی که با روش آندایزینگ سخت انجام شد، نشان داد که لایه ی آلومینیوم حاصل قابلیت آندایزینگ ندارد. علت این امر می تواند نشتی جریان ناشی از وجود ترک در لایه ی آلومینیوم یا وجود ناخالصی آهن به میزان بسیار کم در لایه ی آلومینیوم حاصل باشد. به کمک روش اکسیداسیون پلاسما الکترولیتی، یک لایه ی غیر یکنواخت شامل اکسید آلومینیوم و آلومیناسیلیکات بر روی سطح ایجاد گردید. علت این عدم یکنواختی، شکل هندسی نمونه ها و وجود گوشه های نوک تیز در نمونه و در نتیجه عدم جرقه زنی یکنواخت می باشد. ساختار و مورفولوژی نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری و sem بررسی شد. برای تعیین ترکیب فاز ها از آزمون پراش اشعه ی ایکس استفاده شد و برای تشخیص عناصر تشکیل دهنده ی مواد، از آزمون eds استفاده شد. برای بررسی سختی نیز از میکروسختی سنج استفاده شد.

در پژوهش حاضر، یک پوشش آلومیناید آهن feal با استفاده از روشی ترکیبی از غوطه وری داغ و آلیاژسازی لیزری روی فولاد 9cr1mo ایجاد شد. در ابتدا نمونه فولادی به مدت 90 ثانیه در آلومینیم مذاب با دمای °c 800 قرار گرفت تا پوششی غنی از آلومینیم با ترکیب al/fe2al5 و ضخامت حدود ?m 100 بر سطح فولاد ایجاد شود. در مرحله بعد سطح این نمونه با استفاده از لیزر پالسی nd-yag و انرژی پالس 4 تا 11 ژول ذوب شد تا پوشش اولیه به همراه مقداری از زیرلایه ذوب و مخلوط شود و ترکیبی با درصد آهن بالاتر به دست آید. در انرژی پالس 7 ژول ترکیب بین فلزی feal با ترکیب شیمیایی متوسط fe-25al-8cr و ضخامت بیشینه ?m250 به دست آمد. به منظور بررسی رفتار اکسیداسیون پوشش حاصل و مقایسه آن با فولاد زیرلایه، نمونه ها به شکل همدما و ناپیوسته در محیط های اکسیژن، o2+1%so2 و o2+0.25%so2 در دماهای 500، 600 و 700 درجه سانتی گراد به مدت 4 تا 100 ساعت مورد اکسیداسیون قرار گرفتند. برای ارزیابی طول عمر و مکانیزم های آسیب پوشش در دمای بالا، نمونه های پوشش داده شده به مدت 1000 ساعت در اتمسفر هوا و دماهای فوق الذکر آزمایش شدند. سینتیک واکنش های اکسیداسیون با رسم منحنی های افزایش وزن بر حسب زمان مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها و ارزیابی های متالورژیکی نمونه ها پس از عملیات سطحی و آزمایش های اکسیداسیون با بهره گیری از میکروسکوپی نوری و الکترونی، پراش پرتو ایکس و میکرو آنالیزور پروب الکترونی انجام شد. مطالعه سینتیک اکسیداسیون نشان دهنده نرخ اکسیداسیون کمتر آلومیناید آهن نسبت به فولاد کروم-مولی بود. افزودن گوگرد به محیط باعث افزایش نرخ اکسیداسیون در هر دو ماده مورد آزمایش شد و در مورد پوشش آلومیناید آهن اکسید سطحی از حالت فشرده با مورفولوژی کروی به حالت تیغه ای تبدیل شد که می تواند به تشکیل ترکیبات با محافظت کمتر تعبیر شود. در مورد فولاد کروم- مولی اکسید سطحی از یک لایه نازک و فشرده محافظ به پوسته ای دو لایه از اکسیدهای کروم و آهن با ضخامت حدود 5 میکرومتر تبدیل شد. اکسیداسیون بلند مدت پوشش در دمای 700 درجه سانتی گراد باعث نفوذ شدید اتم های آلومینیم به سمت زیرلایه و تشکیل تیغه های نیترید آلومینیم در فصل مشترک پوشش و زیرلایه گردید.

این تحقیق به منظور روشن ساختن تاثیر افزایش عنصر کلسیم بر ویسکوزیته مذاب آلومینیوم که یکی از مراحل کلیدی تولید فومهای فلزی به روش ذوبی است تعریف و اجرا شده است . در فاز مطالعاتی روشهای مختلف اندازه گیری ویسکوزیته ، بطور اجمالی مورد بررسی قرار گرفته است تا عملی ترین روش اندازه گیری ویسکوزیته به عنوان ابزار کلیدی ، در اجرا این پژوهش مشخص شود. بر اساس جمع بندی شرایط ، روش سقوط گلوله برای انجام تحقیق انتخاب گردید. در این تحقیق ، تغییرات ویسکوزیته مذاب آلومینیوم در اثر افزودن0/5 ، 1 ، 1/5 ، 2 ، 5/2 و 3 درصد کلسیم ، بصورت آمیژان al –ca در دماهای 700 و 750 درجه سانتیگراد به کمک دستگاه طراحی و ساخته شده در این پژوهش اندازه گیری شد ،سپس تاثیر زمانهای 2/5 ، 5 ، 7/5 و 10 دقیقه همزدن مذاب حاوی درصد های مختلف کلسیم بر روی ویسکوزیته ، مورد بررسی قرار گرفت . با انجام بررسی های ساختاری بر روی نمونه های گرفته شده از مداب آلومینیوم در شرایط مختلف تلاش شد مکانیسم تاثیر کلسیم بر روی افزایش ویسکوزیته آلومینیوم مورد کنکاش قرار گیرد. و تغییرات ویسکوزیته مذاب بر حسب زمانهای همزدن مختلف ثبت گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد ، که با افزایش درصد کلسیم مذاب ، ویسکوزیته ، بطور جزئی افزایش می یابد ، با همزدن مذاب حاوی کلسیم ، ویسکوزیته به مقدار بسیار بیشتری افزایش می یابد که با افزایش زمان همزدن مذاب ، ویسکوزیته سیال به مقدار بسیار بیشتری افزایش می یابد.