روش آلیاژسازی مکانیکی یکی از روشهای نوین تولید کامپوزیت ها می باشد. در این روش می توان ذرات تقویت کننده را به صورت ریز و با پراکندگی یکسان توزیع نمود. اساس تولید کامپوزیت در این تحقیق استفاده از واکنش احیای اکسیدهای مس و کروم توسط آلومینیم حین آسیاکاری می باشد که کروم با تشکیل محلول جامد فوق اشباع در مس نقش زمینه و ذرات اکسید آلومینیم نیز نقش ذرات تقویت کننده را دارند. لذا مکانیزم استحکام بخشی در این تحقیق بر دو اساس حضور ذرات تقویت کننده و تشکیل محلول جامد می باشد. البته جهت کنترل دمای آدیاباتیک واکنش از مقداری مس فلزی نیز استفاده شده است. پیشرفت واکنش ها و شناسایی محصولات آسیاکاری بر پایه آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) می باشد. در این تحقیق کامپوزیتی با زمینه مس– کروم و ذرات اکسید آلومینیم تولید گردید و با افزایش زمان آسیاکاری ذراتی در حدود 30 نانومتر مشاهده گردید. با توجه به بررسی نتایج آسیاکاری نمونه ها مشخص گردید کاهش دمای آدیاباتیک ترکیب نقش تعیین کننده ای در انجام واکنش های احیا دارد و با کاهش دمای آدیاباتیک علیرغم افزایش مس فلزی به عنوان رقیق کننده سرعت انجام واکنشها نیز افزایش پیدا کرد و همچنین افزایش میزان اکسید کروم نیز تاثیری در تکمیل شدن واکنشها ندارد.

در این تحقیق تاثیر فرایند آسیاکاری و حضور ذرات مس بر روی خواص مختلف ماده مرکب پلی اتیلن- مس مورد بررسی قرار گرفته است. فرایند آسیاکاری به منظور توزیع مناسب ذرات مس در زمینه پلی اتیلن با دانسیته متوسط به کار گرفته شده است. نمونه ها در درصدهای حجمی 0، 1 و 3 و در زمان های آسیاکاری 0، 3 و 30 ساعت تولید شدند. آزمون پراش پرتو ایکس به منظور تعیین اندازه ی کریستالیت های پلی اتیلن و دستیابی به درصد بلورینگی نمونه ها انجام گرفت. همچنین از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی به منظور بررسی مورفولوژی ذرات پلی اتیلن و نیز نحوه توزیع ذرات مس در داخل زمینه بهره گرفته شده است. به علاوه ثابت دی الکتریک نیز برای تمامی نمونه ها محاسبه گردید. در ادامه به منظور بررسی نحوه تخریب نمونه ها از دستگاه وزن سنجی حرارتی استفاده گردید. جهت بررسی فرایند بلورینگی و ذوب غیر هم دما در نمونه ها نیز دستگاه گرماسنج روبشی تفاضلی به کار گرفته شد. الگوی پراش پرتو ایکس به دست آمده از نمونه ها نشان دهنده کاهش درصد بلورینگی و ابعاد کریستالیت ها با افزایش زمان آسیاکاری می باشد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی تغییر شکل ذرات نسبتا کروی شکل پلی اتیلن اولیه را به ذرات پولکی شکل در اثر فرایند آسیاکاری نشان می دهد. این تصاویر همچنین حاکی از افزایش حضور توده های به هم پیوسته مسی با افزایش درصد حجمی مس و زمان آسیاکاری نیز می باشد. مطالعات انجام گرفته بر روی ثابت های دی الکتریک نمونه ها افزایش ثابت دی الکتریک را با افزایش درصد حجمی مس در تمامی نمونه ها نشان می دهد. بررسی های صورت گرفته بر روی دمای تخریب نمونه ها حاکی از کاهش دمای تخریب با افزایش زمان آسیا (برای تمامی نمونه ها) و افزایش درصد حجمی مس (برای نمونه های 30 ساعت آسیاکاری شده) می باشد. نتایج به دست آمده از آزمون گرماسنج روبشی تفاضلی نیز نشان می دهد که دماهای بلورینگی و انجماد مواد مرکب با افزودن ذرات مس و اعمال آسیاکاری تقریبا بدون تغییر باقی می ماند. در حالی که دماهای بلورینگی نمونه ها با افزایش نرخ سرمایش به مقادیر کمتر انتقال پیدا می کنند. مقادیر به دست آمده برای اندیس اورامی بیانگر مکانیزم رشد اسفرولایتی در نمونه ها می باشد. بعلاوه با افزایش نرخ سرمایش ابعاد کریستالیت ها و نرخ رشد اسفرولایت ها کاهش و نرخ جوانه زنی افزایش می یابد. در نهایت اینکه نرخ فرایند بلورینگی در زمان های اولیه انجماد چندین برابر بیشتر از زمان های بعد از آن است.

در این پژوهش، اثر فرآیند آسیا کاری مکانیکی بر رفتار خوردگی نمونه های تهیه شده از آلیاژ منیزیم az31، در حضور و عدم حضور پودر آلومینا، مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های استوانه ای با قطر 12 و ارتفاع 13 میلی متر، در انتهای محفظه های آسیا کاری تثبیت شده و سپس نمونه ها در مدت زمان های 1، 3 و 5 ساعت به کمک آسیای پر انرژی ماهواره ای و در سرعت دوران ثابت 200 دور بر دقیقه آسیا کاری شدند. در شرایط بدون حضور پودر، 160 گرم از گلوله های با قطر 6 میلی متر توزین و به داخل هر محفظه ریخته شد. در صورت استفاده از پودر آلومینا، مقدار 4 گرم از آن نیز توزین و به هر محفظه اضافه گردید. پیش از انجام آزمون های خوردگی، مقاطع عرضی و برش خورده ی نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز گر eds مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، آنالیز فازی سطوح ضربه دیده به وسیله ی دستگاه xrd انجام گرفت. رفتار خوردگی نمونه های آماده سازی شده به کمک آزمون های پتانسیل مدار باز، مقاومت پلاریزاسیون خطی، طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون با پتانسیل متغیر بررسی شد. جهت انجام آزمون های خوردگی، از سه محیط 1/0 مولار naf، 1/0 مولار na3po4 و 1/0 مولار na2so4 به همراه 05/0 مولار nacl استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده از مطالعات میکروسکوپ نوری در اثر فرآیند آسیا کار مکانیکی، تنش های فشاری ناشی از برخورد گلوله ها به سطح تا عمقی در حدود 100 میکرون از سطح نفوذ کرده که در این محدوده چگالی دو قلویی ها نسبت به زمینه اطراف بیش تر می باشد. با توجه به تصاویر به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، سطح نمونه ی 5 ساعت آسیا کاری شده در عدم حضور پودر آلومینا، متشکل از دو قلویی هایی با جهت گیری متفاوت و مناطق شامل ذرات و فاز های اکسیدی می باشد. در حضور پودر آلومینا، سطح توسط لایه ای سفید رنگ پوشیده شده و به دلیل برخورد گلوله ها به آن، در برخی نقاط جدایش این لایه دیده می شود. نتایج به دست آمده از آنالیز xrd بیانگر حضور اکسید های آلومینیوم، منیزیم و اسپینل منیزیم (mgal2o4) در نمونه های 5 ساعت آسیا کاری شده در حضور و عدم حضور پودر آلومینا می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمون های خوردگی در محلول حاوی یون فلوراید، مقاومت به خوردگی نمونه ی 3 ساعت آسیا کاری شده در عدم حضور پودر آلومینا، 7605 اهم سانتی متر مربع بوده در صورتی که مقاومت به خوردگی نمونه ی 3 ساعت آسیا کاری شده در حضور پودر آلومینا 1071 اهم سانتی متر مربع می باشد. در محلول حاوی یون فسفات، مقاومت به خوردگی نمونه ی 5 ساعت آسیا کاری شده در عدم حضور پودر آلومینا 970 اهم سانتی متر مربع بوده در صورتی که مقاومت به خوردگی نمونه ی 5 ساعت آسیا کاری شده در حضور پودر آلومینا 201 اهم سانتی متر مربع می باشد. در محلول حاوی یون های کلراید و سولفات، مقاومت به خوردگی نمونه ی 5 ساعت آسیا کاری شده در عدم حضور پودر آلومینا 35 اهم سانتی متر مربع بوده در صورتی که مقاومت به خوردگی نمونه ی 5 ساعت آسیا کاری شده در حضور آلومینا 1440 اهم سانتی متر مربع می باشد.

هدف از این پژوهش بهینه سازی فاکتورهای موثر برتولید آلیاژ آمورف در سیستم ni-sn در حضور افزودنی با روش آلیاژسازی مکانیکی بود. برای این منظور ابتدا عنصرتیتانیوم به عنوان افزودنی انتخاب و با استفاده از روش میدما بررسی شد. روش تاگوچی با آرایه ی ترکیبی l16 در این راستا استفاده و پارامتر اندازه گیری شده درصد آمورف شدن تعیین شد. هفت فاکتور مختلف تاثیرگذار شامل زمان آسیاکاری، درصد افزودنی و عامل کنترل فرآیند (pca) در چهار سطح و سرعت آسیاکاری، نسبت وزنی گلوله به پودر (bpr)، اتمسفر آسیاکاری و نسبت اتمی نیکل به قلع در دو سطح در نظر گرفته شدند. از آنالیز واریانس برای دست یابی به بالاترین درصد آمورف شدن استفاده و شرایط بهینه به این صورت حاصل شد: زمان آسیاکاری 24 ساعت، درصد افزودنی 10%، عدم حضور pca، سرعت آسیاکاری rpm 250، نسبت وزنی گلوله به پودر 40:1، اتمسفر گاز آرگون و نسبت اتمی نیکل به قلع 3 (25/75). در شرایط یادشده نتیجه ی مورد انتظار 3/93% بود و آزمون تایید نیز از 7/91% آمورف شدن حکایت داشت. هم چنین زمان آسیاکاری با درصد مشارکت 4/51% به عنوان موثرترین فاکتور تعیین شد.

هدف از انجام این تحقیق، تولید پودر کامپوزیتی نانو ساختار wc-al2o3 به روش سنتز احتراقی و با استفاده از مواد اولیه صنعتی و ارزان قیمت و با استفاده از دستگاه مایکروویو است. در این تحقیق از پودر آمونیوم پاراتنگستات به عنوان منبع تامین اکسید تنگستن استفاده گردید. این ماده به وفور و به قیمت های بسیار کم در بازار موجود است. پس از انجام کلسیناسیون این پودر در دو دمای 300 و 450°c و بررسی نتایج حاصل از آنالیز های حرارتی و پراش اشعه ایکس، از اکسید تنگستن کریستالین به عنوان ماده اولیه تمامی نمونه ها استفاده گردید. به منظور تولید فاز مطلوب wc و حداقل نمودن تولید فاز نامطلوب w2c ابتدا با افزودن مقادیر اضافی از آلومینیم نمونه ها تولید و سنتز انجام شد. پس از بررسی گراف های xrd و تعیین نسبت درصد فازی wc/w2c تعیین گردید مقادیر کربن به عنوان پارامتر مرجح در نمونه ها افزایش یابد. با انجام تست های xrd مشاهده شد که سایز کریستالیت ها در تمامی نمونه ها در ابعاد نانو متری می باشد و میانگین سایز بلورک های فاز wc در حدود 50 نانومتر می باشد. جهت مشاهده ریز ساختار نمونه های سنتز شده، آنالیز sem انجام پذیرفت. مطابق مشاهدات گراف های sem سایز ذرات نیز در ابعاد نانومتری می باشد. پارامتر فشار پرس نیز به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار مورد بررسی قرار گرفت. ملاحظه شد در مقدار ثابتی از کربن، با افزایش فشار پرس، زمان آغاز واکنش به تاخیر میافتد. همچنین در فشار ثابت پرس و با تغییر و افزایش مقدار کربن، زمان آغاز واکنش طولانی تر می شود. با توجه به نتایج حاصل شده، در فشار ثابتی از پرس و با افزایش میزان کربن در ترکیب اولیه، مدت زمان پایداری موج احتراق بیشتر می شود که به سبب افزایش تلفات حرارتی ناشی از هدایت حرارتی بسیار خوب کربن می باشد.

در این پژوهش روشی نوین جهت رسوب سختی آلیاژهای آلومینیوم و نیز مدلی نوین برای اصلاح مقدار ضریب نفوذ درحین آسیاکاری ارائه شده است.دراین روش پس از عملیات محلول سازی نمونه ها، سطح مورد نظرتحت عملیات آسیا کاری قرار می گیرد و در نهایت آلیاژ به صورت موضعی و سطحی رسوب سخت می گردد. در واقع انرژی اکتیواسیون فرایند تشکیل رسوبات به طور مکانیکی تامین شده و طی فرایند مکانوشیمیایی، رسوبات در دمای محیط تشکیل می شوند. این فرایند بر روی آلیاژ ریختگی آلومینیوم 4 درصد وزنی مس انجام گرفت و نتایج حاصل از سختی سنجی ،آنالیزxrd و آنالیز تصویری بررسی و از مقایسه ی این اطلاعات با نتایج به دست آمده از رسوب سختی مرسوم صحت و عملی بودن این روش تایید گردید.

از آنجا که از چوب می توان به عنوان جزء اصلی بسیاری از مواد پیشرفته و نوین استفاده نمود، استفاده از آن به عنوان زمینه در کامپوزیت های کربنی مشتق شده از چوب امروزه بسیار متداول و مرسوم است. مقرون به صرفه بودن ، عدم نیاز به فرایند های ثانویه شکل دهی و دردسترس بودن از مزایای قابل توجه این دسته از مواد کامپوزیتی می باشد. باتوجه به اهمیت موضوع کاهش هزینه های تولید، استفاده ازمنابع دردسترس طبیعی ومسائل زیست محیطی، درتحلیل حاضرسعی درتولید کامپوزیت های کربن- اپوکسی به وسیله موادپایه سلولزشده است بدین منظور، درتحقیق حاضر، چوب درختان بلوط، افراونم دار به عنوان ماده اولیه تحقیق حاضر انتخاب گردیدند. به منظور جلوگیری ازپوسیدگی و قارچ زدگی درچوب، ابتداچوب ها دردماهای خاص معین شده درمنابع خاص مربوط به صنایع چوب خشک گردیدند و درادامه، چوب خشک شده در دماهای مختلف در معرض حرارت قرار داده شد تا بدنه کربنی متخلل تشکیل شود و در مرحله بعدی به منظورتولیدمحصول نهایی کامپوزیتی، با استفاده از فرایند خورانیدن، پلیمر اپوکسی به درون تخلخل های کربن تزریق شد. میکروسکوپ الکترونیکی روبشی (sem) برای مطالعه ریز ساختار کامپوزیت تولید شده استفاده گردید. آزمون های سایش وفشارتک محوری روی نمونه انجام پذیرفت. به منظورمدل سازی فرایند، از روش های منطق فازی و شبکه های عصبی مصنوعی به ترتیب برای بررسی تاثیرعوامل موثرروی چگالی زمینه و خواص سایشی کامپوزیت نهایی بهره برده شده . نتایج حاکی ازآن است که استفاده ازبدنه کربنی به عنوان ماده زمینه درکامپوزیت باعث وجود خاصیت روانکاری سطحی درنمونه هاشده است و علاوه برآن، حضورپلیمراپوکسی دردرون تخلخل های کربن نیز باعث بهبودخواص نهایی کامپوزیت می گردد.

هیدروکسی آپاتیت یک ماده معدنی طبیعی است، که در اجزای غیر آلی استخوان و مینای دندان یافت می شود و فرمول شیمیایی آن به صورت ca10(po4)6(oh)2 (ha) نمایش داده می شود. اجزای تشکیل دهنده آن کلسیم و فسفات با نسبت استوکیومتری کلسیم به فسفات 1.67 است. مهم ترین خصوصیت هیدروکسی آپاتیت زیست فعالی آن است، زیست فعال بودن هیدروکسی آپاتیت این توانایی را به آن می دهد تا بتواتد با سلول های بدن به طور مستقیم پیوند شیمیایی برقرار کند. عملکرد، طول عمر و کیفیت پوشش ها و ایمپلنت های ساخته شده با هیدروکسی آپاتیت در محیط های بیولوژیکی به مورفولوژی، ترکیب فازها، اندازه ذرات و بلورینگی پودر ha بستگی دارد، روش های تولید ha بر این ویژگی های آن تاثیر می گذارد. بنابراین در این پژوهش نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت با دو روش سل- ژل و رسوبی تولید شد، و خلوص و مورفولوژی پودرهای به دست آمده با یکدیگر مقایسه شد و تاثیر پلی اتیلن گلیکول بر خلوص و مورفولوژی بررسی شد. برای سنتز نانو ذرات، اسید فسفریک به عنوان پیش ماده فسفری (h3po4) در روش رسوبی، تری اتیل فسفات (po(oc2h5)3) و پنتا اکسید فسفر (p2o5) به عنوان پیش ماده فسفری در روش سل-ژل، کلسیم نیترات چهارآبه ((ca(no3)24h2o) به عنوان پیش ماده کلسیم در هر دو روش و همچنین پلی اتیلن گلیکول به عنوان اصلاح کننده استفاده شد. نتایج نشان می دهد که خلوص پودر های به دست آمده با روش رسوبی بیشتر از روش سل–ژل است. همچنین در روش سل – ژل که از دو پیش ماده مختلف فسفری کلوئیدی و آلکواکسیدی استفاده شده خلوص به دست آمده با استفاده از پیش ماده کلوئیدی (پنتا اکسید فسفر) بیشتر از پیش ماده آلکواکسیدی ( تری اتیل فسفات) است. نتایج ارزیابی میکروسکوپی نشان می دهد که مورفولوژی ذرات در روش رسوبی بدون اصلاح کننده کروی شکل با اندازه متوسط 18 نانومتر است و حضور پلی اتیلن گلیکول باعث افزایش توده ای و بی شکل شدن ذرات می شود، در حالیکه در روش سل- ژل پلی اتیلن گلیگول باعث رشد ترجیحی ذرات و درنتیجه میله ای شدن ذرات می شود. ذرات در روش سل-ژل بدون اصلاح کننده دارای اندازه تقریبا 72 نانومتر هستند و در حضور اصلاح کننده میله هایی با نسبت هندسی 7 تولید شدند. همچنین شرایط آزمایش برای به دست آوردن هیدروکسی آپاتیت با بیشترین خلوص در روش سل-ژل با استفاده از پیش ماده فسفری تری اتیل فسفات بهینه شد که نتایج بهینه سازی تاگوچی نشان می دهد که دمای کلسینه موثرترین فاکتور با54 درصد تاثیر گذاری بر خلوص است.

فناوری نانو یکی از مدرن ترین فناوری های روز دنیاست که دارای خصوصیاتی منحصر به فرد با کاربردهایی در تمام زمینه های علم و فناوری می باشد. همین کاربردهای وسیع فناوری نانو، عامل مهمی در فراگیر شدن این پدیده جدید شده است. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانو، امکان کنترل و هدایت خواص ذاتی مواد از جمله دمای ذوب، خواص مغناطیسی و رنگ مواد، بدون تغییر در ترکیب شیمیایی و بسیاری از رفتارها و خواص دیگر به وجود می آید [1]. اکسید روی (zno) یک نیمه رسانا از نوع ورتزیت است که دارای پهنای گاف انرژی بالا (ev 37/3 در دمای اتاق) و انرژی برانگیختگی بسیار بزرگ (mev 60) می باشد. اخیراً، توجه خاصی به مورفولوژی zno، اختصاص یافته است، زیرا نانوساختارهای مختلفی از اکسید روی می تواند شکل گیرد. پایداری حرارتی، مقاومت به تابش و انعطاف پذیری نانوساختارهای مختلف شکل گرفته مزایایی هستند که به کاربردهای متنوع بالقوه zno در فوتودتکتورها، وسایل موج صوتی سطحی ، نانولیزر فرابنفش، وریستورها، سلول های خورشیدی، سنسورهای گازی، بیوسنسورها، سرامیک ها و نانوژنراتور سرعت می بخشند. ذرات اکسید روی نانوساختار توسط روش های فیزیکی و شیمیایی متعددی ساخته شده اند. به علاوه، روش های گوناگونی وجود دارند که می توانند برای کنترل اندازه ذرات zno در مقیاس نانومتری مورد استفاده قرار گیرند. از جمله این روش ها شامل تجزیه حرارتی، سنتز هیدورترمال، سل-ژل، روش شیمیایی تر، پیرولیز پاششی، رسوب فیزیکی بخار می باشد. اما تمام این روش ها احتیاج به اعمال دمای بالا و یا زمان های طولانی دارند [2، 3]. سنتز احتراقی در محلول (scs) ، فرایندی ساده و سریع است که اخیرا گسترش یافته و سنتز نانومواد گوناگونی را در پی دارد. این روند شامل یک واکنش گرمازای ردوکسی (اکسیداسیون-احیا) بین محلول همگن اکسید کننده ها (به طور مثال نیترات های فلزی) و سوخت های (به طور مثال اوره، گلایسین و هیدرازیدها) مختلف می باشد و به طور موفقیت آمیزی برای سنتز اکسیدهای فلزی نانوساختار مورد استفاده قرار می گیرد. بسته به نوع ماده اولیه و نیز شرایط مورد استفاده برای سازمان دهی فرایند، scs ممکن است به دو صورت احتراق لایه به لایه و احتراق حجمی صورت گیرد [4]. به طور خلاصه مزایای روش سنتز احتراقی در محلول شامل موارد زیر است [5]: (1) به علت حل شدن مواد اولیه در آب، اختلاط مواد اولیه در مقیاس مولکولی امکان پذیر است. بنابراین، تشکیل ترکیب مورد نظر در مقیاس نانومتری امکان پذیر می باشد. (2) دمای بالای واکنش باعث تولید ماده ای خالص و بلوری می شود. ضمن اینکه دمای بالا به همراه سرعت سرمایش سریع، باعث می شود تا بتوان به فازهای دما بالا دست پیدا کرد. (3) زمان کوتاه فرآیند و تشکیل محصولات گازی در حین واکنش احتراق، مانع از رشد ذرات شده و باعث تشکیل پودر با اندازه نانومتری و سطح ویژه بالا می شود. (4) ساده بودن تجهیزات مورد استفاده در این روش، هزینه نسبتا کم مواد اولیه، تک مرحله ای بودن فرایند سنتز و صرفه جویی در انرژی از مزیت های مهم دیگر می باشد. هدف از انجام این پژوهش سنتز و بررسی نانو اکسید روی به روش سنتز احتراقی در محلول با استفاده از نیترات روی به عنوان اکسیدکننده و گلایسین، اوره و ترکیب گلایسین/اوره به عنوان سوخت می باشد. پارامترهای موثر بر سنتز احتراقی در محلول شامل نسبت سوخت به اکسید کننده f/o، نوع سوخت، غلظت محلول اولیه، دمای هات پلیت، سرعت حرارت دهی و سیکل کلسیناسیون پس از احتراق می باشند. این پارامترها تاثیر به سزایی در خواص فیزیکی و ساختار پودر به دست آمده نهایی دارند [6]. به همین دلیل در تحقیق حاضر به منظور مطالعه تاثیر پارامتر نسبت سوخت به اکسید کننده (f/o) بر روی اندازه کریستالیت ها و تشکیل فازهای کریستالی، نمونه های مختلف با نسبت f/o متفاوت سنتز گردیده و مورد ارزیابی های مختلف قرار می گیرند. در ادامه در فصل دوم به ترتیب، ابتدا توضیحاتی در مورد نانومواد، روش های تولید آن ها، فرایند سنتز احتراقی در محلول و معرفی اکسید روی گرداوری شده اند. در فصل سوم به ارائه روند انجام آزمایش ها پرداخته خواهد شد. در نهایت امر در فصل چهارم به ذکر نتایج حاصله و بحث بر روی آن ها پرداخته شده و در فصل آخر نتیجه گیری و پیشنهادهای مربوط به این پژوهش بیان شده است.

در این مطالعه نانو ذرات اکسید روی به کمک روش مکانوشیمیایی با استفاده از هیدروکسید کربنات روی به عنوان ماده اولیه و نمک به عنوان رقیق کننده، تولید شده است. فرایند مکانوشیمیایی شامل فعال سازی مکانیکی واکنش های جانشینی حالت جامد می باشد که در دمای پایین و در یک آسیای گلوله ای انجام می شود. پودر هیدروکسید و نمک را با توجه به مقدار نسبت مولی نمک به پودر هیدروکسید (75 و 50 ، 25x=) مخلوط کرده و به مدت یک ساعت در دمای ?110 خشک می شود. سپس مخلوط پودری به مدت 10 و 24 ساعت آسیا می گردد. پودر حاصل از آسیاکاری، برای تجزیه به اکسید روی به مدت 2 ساعت در دمای ?450 قرار گرفته و سپس برای حذف نمک (با استفاده از حمام اولتراسونیک و کاغذ صافی) شستشو شده و بعد 2 ساعت در دمای ?110 قرار می گیرد تا خشک شود. ماده حاصل توسط پراش اشعه ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) آنالیز شده است. اندازه کریستال ها و کرنش داخلی به کمک الگوهای xrd و با استفاده از فرمول و منحنی williamson-hall اندازه گیری شده است. اثر میزان نمک (نسبت مولی نمک به هیدروکسید کربنات روی) و زمان آسیاکاری روی اندازه نانو کریستال های اکسید روی بررسی شده است. حاصل این پژوهش نشان می دهد که امکان تولید نانو ذرات اکسید روی با روش مکانوشیمیایی وجود دارد. نتایج تجربی نشان می دهد که اندازه نانوکریستال های اکسید روی با افزایش نسبت مولی نمک به هیدروکسید کربنات روی و زمان آسیاکاری، کاهش یافته که این موضوع به کمک الگوهای xrd و تصاویر sem به اثبات رسیده است. نتایج پراش اشعه ایکس نشان می دهد که ساختار کریستالی اکسید روی تولید شده هگزاگونال می باشد. اندازه متوسط ذرات تولید شده، با توجه به تصویر tem حدود 25 نانومتر 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.

چکیده در این تحقیق، از مخلوط پودری fe + fe2o3 + cr2o3 + nio + alبرای تولید کامپوزیت نانوساختار fe(cr-ni)/al2o3با استفاده از واکنش سنتز احتراقی خودپیشرونده دما بالا(shs)استفاده شده است.برای مخلوط کردن پودرها از دو روش مخلوط کردن دستی و با استفاده از یک دستگاه آسیای کم انرژی استفاده شده است. نمونه های فشرده استوانه ای با دانسیته خام 4/4 گرم بر سانتیمتر مکعب، از مخلوط پودری تهیه شدند.بعد از مراحل تهیه نمونه خام ، نمونه های آماده شده درون مایکروویو قرار گرفتند و فرآیند جرقه زنی واکنش سنتز احتراقی با استفاده از امواج مایکروویو انجام شد و واکنش کلی زیر بین مواد واکنش کننده انجام شد: 1.05) fe + (0.135) fe2o3 + (0.175) cr2o3+(0.135) nio + (0.71) al ) (1.32) fe + (0.35) cr + (0.135) ni + (0.355) al2o3 محصولات تولید شده شامل یک کامپوزیت زمینه فلزی و یک سرباره که اطراف کامپوزیت را احاطه کرده است ، می باشند.آنالیز جذب اتمی(aas) نمونه های کامپوزیتی نشان داد که زمینه فلزی شامل ترکیب fe-17.27cr-7.73ni می باشد . نتایج آنالیز تفرق اشعه ایکس (xrd) نیز نشان داد که زمینه فلزی یک فولاد زنگ نزن آستنیتی شامل فازهای آستنیت و فریت می باشد.اندازه کریستالیت های فازهای آستنیت و فریت توسط فرمول شرر محاسبه شد و به ترتیب برابر 2/31 و 22 نانومتر می باشند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و نتایج آنالیز eds ، نشان داد که ذرات تقویت کننده آلومینا درون زمینه فولادی زنگ نزن آستنیتی توزیع شده اند. نمونه های کامپوزیتی در نهایت برای رسیدن به میکروساختار یکنواخت آستنیتی ، تحت عملیات محلولی در دمای 1040 درجه سانتیگراد و به مدت 40 دقیقه ، قرار گرفتند. محصول نهایی یک کامپوزیت نانوساختار زمینه فولادی زنگ نزن آستنیتی شامل تکفاز آستنیت و ذرات تقویت کننده آلومینا ی آلفا می باشد.

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 تحقیق روشی هیدرومتالورژیکی برای بازیابی روی و اکسید منگنز از باتری های مستعمل روی-کربن پیشنهاد شده است. ابتدا باتری ها پیاده سازی شده سپس با استفاده از روش های پراش و فلورسانس اشعه ایکس نوع و مقدار ترکیبات موجود در پودر به دست آمده تعیین گردید. از روش جذب اتمی نیز برای تعیین دقیق مقدار روی و منگنز موجود در پودر استفاده شد. برای تعیین شرایط بهینه در لیچینگ، آزمایش های لیچینگ اسیدی انتخابی با هدف انحلال حداکثری روی و حداقلی منگنز در محیط اسید سولفوریک انجام شدند که طراحی آزمایش و تحلیل نتایج با روش رویه پاسخ و آنالیز واریانس انجام شد. در این آزمایش ها مقداری از پودر به دست آمده از باتری ها در شرایط مختلف دما، غلظت اسید، دانسیته ی پالپ و سرعت همزدن به محلول اسید سولفوریک اضافه شد و پس از اتمام لیچینگ و انجام فیلتراسیون، غلظت روی و منگنز موجود در محلول توسط روش جذب اتمی تعیین گردید. پس از بهینه سازی، شرایط مناسب برای لیچینگ انتخابی روی از مخلوط اکسیدی اولیه به صورت دمای ?c70، غلظت اسید 1 درصد حجمی محلول، دانسیته ی پالپ 8 درصد وزنی به حجم محلول و سرعت همزدن 300 دور بر دقیقه به دست آمد. تحت این شرایط حدود 50 درصد روی و 8 درصد منگنز در یک مرحله لیچینگ وارد محلول شد. برای افزایش بازیابی روی سه مرحله لیچینگ اسیدی انتخابی انجام شد و نتایج نشان داد که پس از سه مرحله حدود 92 درصد روی و 15 درصد منگنز از پودر اولیه وارد محلول شد. در پایان، روی فلزی توسط الکترووینینگ و مخلوطی از اکسیدهای منگنز، به صورت جامد باقیمانده از فیلتراسیون و نیز دی اکسید منگنز تولید شده در سلول الکترووینینگ به دست آمد. ماکزیمم بازده بار الکترووینینگ (99 درصد) نیز در دانسیته ی جریان 30 میلی آمپر بر سانتی متر مربع حاصل شد.

. در این پژوهش فرایند استحصال آهن از منابع کم عیار فاقد ارزش تجاری مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور کانه ی هماتیتی کم عیار (حاوی کمتر از 40% آهن) که استفاده از آن در روش های رایج تولید آهن مقرون به صرفه نیست، همراه با زغال سنگ کک نشو که در فرایند های کک سازی بدون استفاده است و همچنین مقداری آهک برای انجام جدایش بهتر، انتخاب گردید. فرایند احیا با نسبت های مختلف زغال سنگ به سنگ آهن (1، 25/1، 5/1 ، 75/1 و 2 برابر مقدار استوکیومتری زغال سنگ ) ، درصدهای مختلف آهک (5/4% ، 9% و 5/22%) و در دمـاها (950 ، 1000 و 1050 درجه ی سانتیگراد) و زمان های (1 ، 2 ، 3 و 4 ساعت) مختلف انجام شد. درصد احیا به روش گراویمتری محاسبه گردید و نمونه ی دارای بالاترین درصد احیاء مورد جدایش مغناطـیسی قرار گرفت. به کمک مطالعات پراش اشعه ایکس و شـیمی تجزیه ی کمی، نوع ترکیبات و درصد آهن فلزی در محصول آهنی نهایی تعیین شدکه میزان احیا 96 درصد، میانگین عیار آهن کل در کنسانتره ی محصول 80 درصد، درجه ی فلزی شدن 94 درصد و بازیابی 64 درصد به دست آمدند. نتایج آزمایشات نشان داد که می توان به روش فوق، ماده ی آهنی قابل استفاده در کوره های فولادسازی تولید نمود. محصول آهنی این فرایند همچنین می تواند در شارژ کوره بلند مورد استفاده قرار گیرد. پیش بینی می شود که استفاده از این محصول آهنی در شارژ کوره بلند، علاوه بر افزایش راندمان کوره می تواند کاهش مصرف کک را نیز به همراه داشته باشد.

برای تولید فولاد، روش احیای مستقیم-کوره قوس الکتریکی به دلیل هزینه های کمتر وکاربرد آسان تر آن نسبت به روش سنتی کوره بلند-کنورتور دارای توجیهات اقتصادی می باشد. در این پژوهش با توجه به فراوانی زغال سنگ های کک نشو در مقایسه با محدودیت ها و هزینه های بالای گاز طبیعی، با طراحی یک سیستم چند لایه ای متشکل از پودرهای زغال سنگ با محتوای بالای مواد فرار، آلومینا و هماتیت خالص، امکان احیای هماتیت در لایه بالا به کمک مواد فرار حاصل از زغال سنگ در لایه پایین بررسی گردید. گرمایش نمونه ها در دو مرحله غیر ایزوترم تا دماهای 800 ، 900 و 1000 درجه سانتیگراد با سرعت حرارت دهی متوسط 5/2 درجه سانتیگراد بر دقیقه و نگهداری نمونه ها در این دماها درون کوره موفلی انجام گرفت و تغییرات همزمان میزان احیا و خروج مواد فرار در این شرایط بررسی گردید. سپس جهت بهره گیری هر چه بیشتر از مواد فرار برای احیای لایه هماتیت به بررسی اثر افزودن مواد کمکی به لایه زغال سنگ بر میزان خروج مواد فرار و افزایش احیا پرداخته شد. در این پژوهش، دو هدف اصلی افزایش بیشینه احیا در دما و زمان بهینه توسط افزودن مواد کمکی نظیر آهن فلزی، نیکل فلزی و کربنات کلسیم با مقادیر متفاوت درصد های وزنی آن ها به لایه زغال سنگ، و بررسی تأثیر افزودن این مواد با مقادیر بهینه آن ها در دماها و زمان های مختلف بر روند افزایش سرعت و درصد احیا دنبال شد. به منظور بررسی روند احیای هماتیت در مقادیر مختلف احیای اکسیدهای آهن، از آنالیز تفرق اشعه x استفاده شد. نتایج آنالیزهای تفرق اشعه x نشان دادند که احیای هماتیت خالص اولیه به آهن فلزی از طریق ساز وکار سه مرحله ای با عبور از فاز مگنتیت و وستیت انجام شده و احیای اکسیدهای آهن از پایین به بالای نمونه هماتیت به صورت غیریکنواخت بوده است. پس از افزودن مواد کمکی به لایه زغال سنگ افزایش چشمگیر درصد مواد فرار و عوامل احیا کننده و در نتیجه، افزایش احیای لایه هماتیت در دماها و زمان های مشابه نسبت به شرایط اولیه بدون مواد افزودنی مشاهده شد. در این سیستم طراحی شده، افزودن 2 درصد وزنی آهن فلزی به لایه زغال سنگ، توانست با افزایش سرعت احیا در دمای 1000 درجه سانتیگراد، مقدار بیشینه احیا در این دما را 1/39 درصد افزایش دهد. اما در دمای 900 درجه سانتیگراد افزودن 2 درصد وزنی نیکل فلزی بیشترین تأثیر را بر افزایش سرعت احیای لایه هماتیت داشت و مقدار حداکثر احیا در این دما را از مقدار 40/44 درصد به مقدار 49/44 درصد رسانیده و باعث افزایش 4/23 درصدی مقدار احیا شده است. در دمای 900 درجه سانتیگراد پس از نیکل فلزی، افزودن آهن فلزی با مقدار بهینه 2 درصد وزنی زغال سنگ، با افزایش 3/17 درصدی حداکثر احیا در این دما، در رتبه دوم قرار گرفت. در دمای 800 درجه سانتیگراد نیز افزودن آهن فلزی باعث افزایش 9/43 درصدی حداکثر احیا نسبت به شرایط بدون افزودن مواد کمکی شد. افزودن کربنات کلسیم با مقدار بهینه آن (5 درصد وزنی زغال سنگ) در دمای 800 درجه سانتیگراد جهت افزایش سرعت احیای پودر هماتیت در مقایسه با دو کاتالیست دیگر رتبه دوم و در سایر دماهای 900 و1000 درجه سانتیگراد رتبه سوم را کسب کرد. بدین ترتیب افزودن کاتالیست های فلزات واسطه آهن و نیکل فلزی به لایه زغال سنگ در این سیستم احیا، باعث افزایش بیشتر سرعت احیای پودر هماتیت در مقایسه با کربنات کلسیم شدند.

در تحقیق حاضر برای سنتز نانوذرات cuo به روش مکانوشیمیایی، واکنش cu(oh)2+7nacl ? cuo+h2o(g)+7nacl مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا پودر هیدروکسید مس به عنوان ماده اولیه، از طریق یک روش محلولی ساده و مقرون به صرفه، بر اساس واکنش cuso4 (aq, 0.4m) + 2na(oh) (aq, 1m) ? cu(oh) 2? + na2so4 (aq) تهیه گردید. در ادامه، بر مبنای رویکرد آسیاکاری- شستشو و خشک کردن، محصول بدست آمده از آسیاکاری مخلوط cu(oh)2+7nacl به مدت2، 3، 6 و h12، بعد از انجام عملیات شستشو و خشک کردن در دمای محیط، تحت آنالیز و ارزیابی های بعدی قرار گرفت. در مورد محصول بدست آمده از نمونه ای که بعد از h3 آسیاکاری بلافاصله تحت عملیات شستشو و خشک کردن واقع شد، نتایج بدست آمده از آنالیزهای xrd، eds، tem، lls و uv-vis به ترتیب بیانگر تشکیل فاز بلورین cuo، شامل عناصر o و cu و فاقد عناصر ناخالصی، توده های آگلومره شده متشکل از نانوذراتی کروی در حدود nm 16، توزیع اندازه ذرات محدود با متوسط اندازه nm 27 و نهایتاً شکاف انرژی (eg) ev 5/2 می باشد. به علاوه با توجه به نتایج آنالیزهای tga-dtaمشخص گردید که دهیدراسیون و تجزیه هیدروکسید مس بر اساس واکنش cu(oh)2 ? cuo + h2o با استفاده از انرژی ناشی از آسیاکاری و نه حرارت دهی مستقیم اتفاق افتاده است. در رویکرد مذکور، افزایش مدت زمان آسیاکاری به 6 و نهایتاً h 12منجر به احیای cuo توسط آهنِ موجود در بدنه ظرف و سطح گلوله های آسیاکاری و در نتیجه، سنتز فازهای cu2o، cu و fe2o3 گردید.

عنصر کربن با آلوتروپ های مختلف دارای ساختار اتمی، رفتار و پایداری حرارتی مختلفی می باشد که بر روی نوع و دامنه ی کاربرد آنها تأثیر گذار است. آسیاکاری مکانیکی یکی از روش های مفید در اصلاح ساختار مواد کربنی است تا آنجا که تحقیقات زیادی در رابطه با تغییرات ساختاری کربن در طول آسیاکاری انجام شده است. علاوه بر این در سال های اخیر به طور گسترده از فرایند آسیاکاری مکانیکی در جهت تولید مواد نانو در حالت جامد استفاده شده است و این فرایند می تواند باعث انجام واکنش های خود پیش برنده مکانیکی در مخلوط پودریِ به شدت گرمازا شوند. همچنین نشان داده شده است که فرآیند آسیاکاری ِپرانرژی گرافیت یک قدم مهم در جهت هسته گذاریِ ساختارهایِ نانومتری کربن بوده و عملیات آنیلِ بعد از آن گامی ضروری در جهت رشد جوانه های شکل گرفته می باشد، از آنجایی که عملیات حرارتی بعدی بر روی گرافیت آسیاکاری شده نیازمند تجهیزات اضافی و در نتیجه صرف هزینه های بالایی می باشد هدف از این پژوهش حذف عملیات آنیل بعدی برای ماده ی کربنیِ آسیاکاری شده می باشد، به این معنی که در داخل محفظه ی آسیا کاری ماده کربنیِ در حال آسیاب شدن حرارت دهی می شود و رفتار حرارتی و تغییرات ساختاری و مورفولوژی آن مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور برای حرارت دهی از واکنش معروف ترمیت ( ) استفاده شده است. آزمایشات در دو گروه مختلف که تفاوت آنها در نوع ماده کربنی اولیه استفاده شده است طراحی شده اند، در این رابطه دو نوع مختلف کربن شامل پودر گرافیت خالص و گرافیتی که از قبل 100 ساعت آسیا کاری شده با نسبت های وزنی مختلف به طور جداگانه به واکنش اگزوترم یاد شده اضافه شدند و مخلوط های بدست آمده ی نهایی برای زمان های مختلف در آسیای گلوله ای ماهواره ای با نسبت گلوله به پودر 40:1 آسیا کاری شدند. در پایان جهت بررسی تغییرات بوجود آمده پودر های آسیاکاری شده تحت آزمایش های آنالیز وزن سنجی حرارتی (tga)، پراش اشعه ی ایکس(xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آنالیز طیف سنج توزیعی اشعه ی ایکس (eds) قرارگرفتند. نتایج بررسی ها نشان می دهد که گرمای آزاد شده از واکنش اگزوترم منجر به رخداد پدیده ی تبلور مجدد جزئی برای کسری از گرافیت آسیا کاری شده در داخل محفظه های آسیاب می شود به نحوی که ماده ی گرافیتی تبلور یافته از لحاظ رفتار شیمیایی و حرارتی مشابه با کربن فعال خواهد شد. ذرات نهایی دارای مورفولوژی کروی و متخلخلی می باشند که کاهش نسبت وزنی ماده ی کربنی اولیه، یکنواختی بیشتر در اندازه ی ذرات را نتیجه می دهد. همچنین به طور خاص در حالت استفاده از گرافیت آسیا کاری شده به عنوان ماده ی کربنی، پس از انجام واکنش اگزوترم اندازه کریستالیتیِ محاسبه شده از رابطه شرر برای آهن و آلومینای حاصله به 8/19 و 2/30 نانومتر خواهد رسید.

در تحقیق حاضر، هدف امکان سنجی سنتز مکانوشیمیایی کاربید مولیبدن نانوساختار از مولیبدنیت (mos2) در حضور گرافیت و آهک می باشد. این واکنش در حضور پودر آلومینیوم انجام می گیرد تا از گرمای آزاد شده از واکنش های آلومینوترمی در پیشبرد واکنش استفاده شود. مزیت این روش علاوه بر عدم نیاز به حرارت دهی، مهارگوگرد به صورت ترکیب جامد سولفید کلسیم و سنتز مستقیم پودر در ابعاد نانو می باشد. در این تحقیق، پارامترهای مختلفی از جمله زمان آسیاکاری و مقادیر مختلف واکنش دهنده ها، دمای آدیاباتیک و فشار داخل محفظه برای دستیابی به سنتزمکانوشیمیایی مطالعه شده است. نمونه های سنتز شده با (xrd)، (sem) و(tga) شناسایی و مطالعه شده اند. در پایان مشخص شد که مولیبدنیت به دلیل خاصیت روان کنندگی رفتار متفاوتی در حین آسیاکاری نشان می دهد و با وجود دمای آدیاباتیک بالای 1800 درجه کلوین در سیستم، واکنش سنتز کاربید مولیبدن، همواره به صورت تدریجی پیش می رود و واکنش سنتز احتراقی رخ نمی دهد. در نمونه های که دمای آدیاباتیک بالای 2000 درجه سانتی گراد می باشد واکنش در زمان های کوتاه تر آسیاکاری رخ داده و مقدار کاربید مولیبدن سنتز شده بیشتر می باشد.

در این پژوهش اثر چهار ناخالصی sio2، mgo، cao و al2o3 بر فرایند احیا هماتیت توسط مواد فرار بررسی گردید. داده های به دست آمده از آزمایشات نشان داد که احیای هماتیت خالص توسط مکانیسم واکنش فصل مشترک کنترل می شود. در مورد اکسید سیلیسیم و منیزیم نیز شرایط مشابهی حاکم است. سیلیس به دلیل تشکیل فاز پایدار فایالیت حین پخت باعث کاهش نرخ احیا گردید. افزودن اکسید منیزیم به میزان 1% موجب بهبود شرایط احیا گردید اما افزایش مقدار آن به دلیل تشکیل فاز پایدار مگنزو وستیت موجب کاهش سرعت احیا گردید. افزدون آهک موجب انحراف مکانیسم کنترلی واکنش از حالت فصل مشترکی می شود. بهترین نتیجه در این حالت مربوط به 3% آهک بود و با افزایش مقدار آن به دلیل تشکیل فازهای پایدار نرخ احیا کاهش یافت. اکسید آلومنیوم در دو دمای 700 و 800 درجه موجب کاهش سرعت احیا به دلیل تشکیل اسپینل هرساینیت بر روی وستیت گردید. در دمای 900 به دلیل ایجاد ترک در ساختار ذرات اکسید آهن سرعت احیا افزایش یافت.

در این تحقیق تولید پودر کاربیدتنگستن نانو ساختار به روش مکانو-شیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. مخلوط پودرهای اکسید تنگستن، کربن و روی (یا آلومینیوم) در زمان های مختلف آسیاکاری شدند. روی و آلومینیوم به عنوان عوامل احیا انتخاب شدند. آزمایش های انجام شده به دو گروه دسته بندی شد. در گروه اول از روی (zn) و در گروه دوم از آلومینیوم به عنوان عامل احیا استفاده شد و مکانیزم واکنش ها (تدریجی یا احتراقی) مورد مقایسه قرار گرفت. در ادامه پودر سدیم کربنات به عنوان عاملی در کنترل اندازه ی دانه ی محصول و عاملی برای تأمین کربن بیشتر جهت سنتز کاربید ، به مخلوط پودر اولیه اضافه گردید. زمان آسیاکاری برای نمونه های با عامل احیای روی، 24، 36 و 48 ساعت و زمان آسیاکاری برای نمونه ها ی با عامل احیای آلومینیوم، 1، 3 و 6 ساعت در نظر گرفته شد. نمونه ها ی با عامل احیای روی، پس از اتمام آسیاکاری به منظور حذف ترکیبات zn و نمک سدیم تشکیل شده در طی فرایند آسیاکاری، اسیدشویی و آب شویی شدند. در نمونه ها ی با عامل احیای آلومینیوم، ترکیبات نمک سدیم ، با آب شویی از سیستم حذف شدند. به منظور شناسایی فازهای تشکیل شده، محصولات تحت آزمایش xrd قرار گرفتند. در حالتی که از روی استفاده شد، دمای آدیاباتیک واکنش کمتر از k1800 بوده و واکنش به صورت تدریجی اتفاق افتاد و طبق نتایج xrd در زمان 48 ساعت آسیاکاری وقتی که از سدیم کربنات استفاده شد، کاربید تنگستن (w2c) به طور کامل سنتز شد. در مواردی که از آلومینیوم استفاده شد، دمای آدیاباتیک بیشتر از k1800 بوده و واکنش به صورت احتراقی رخ داد و طبق نتایج xrd، در زمان 3 ساعت آسیاکاری و با حضور سدیم کربنات، دو فاز کاربید تنگستن (wc,w2c) سنتز شد. در آزمایش های انجام شده ، نمونه ی آسیاکاری شده در 3 ساعت (در حضور کربنات و بدون کربنات) به عنوان بهترین نمونه از لحاظ زمان و محصول انتخاب شدند. مورفولوژی پودر سنتز شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور تخمین اندازه دانه های کاربید از معادله ی ویلیام سون-هال استفاده شد. برای نمونه ی 3 ساعت آسیاکاری شده (با کربنات) اندازه دانه های w2c برابر با 6/138 نانومتر و اندازه دانه-های wc برابر با 42 نانومتر محاسبه شد.

مس از جمله فلزاتی است که به دلیل برخورداری از هدایت الکتریکی و حرارتی بالا به طور فراوان مورد استفاده قرار می گیرد. از مهم ترین عوامل محدود کننده این فلز ارزشمند خواص مکانیکی پایین این فلز در سطح آن، مانند مقاومت به سایش و سختی آن می باشد. یکی از مهم ترین روش ها برای حفظ خواص ذاتی مس و بهبود خواص مکانیکی سطحی آن استفاده از پوشش های نانوکامپوزیتی می باشد. در این تحقیق برای اولین بار از سنتز احتراقی در محلول برای تولید این پوشش ها استفاده شد. سنتز احتراقی در محلول روشی شناخته شده برای تولید انواع نانو مواد می باشد که با استفاده از واکنش های اکسایش-کاهش در محلول آبی بین نیترات ها و سوخت انجام می شود. در این پژوهش از نیترات مس و آلومینیوم به عنوان اکسید کننده، از اوره به‎ عنوان سوخت و از گرافیت به عنوان ماده ای برای جلوگیری از اکسیداسیون مس استفاده گردید. پس از بررسی خواص سایشی در نسبت های مختلف فاز تقویت کننده آلومینا، 25 درصد وزنی به عنوان بهینه ترین نسبت شناسایی شد و در نسبت بالا اثر میزان نسبت سوخت به اکسید کننده از 9/0 تا 2 مورد مطالعه قرار گرفت. پوشش بدست آمده توسط آزمایش های xrd، نمودار دما-زمان، میکروسکوپ های الکترونی sem و tem، سختی سنجی، سایش و ضخامت سنجی مورد بررسی قرار گرفت. پوشش بدست آمده توسط سنتز احتراقی در محلول در 25% وزنی آلومینا و نسبت سوخت به اکسید کننده 25/1 سبب افزایش سختی از 98 برینل از حالت بدون پوشش به 287 برینل، نسبت به نمونه پوشش داده شده می شود. نرخ سایش نیز از 12/0 از حالت بدون پوشش به 04/0 نسبت به نمونه با همین نسبت سوخت به اکسید کننده، 25/1، کاهش یافته است.ضخامت بدست آمده به کمک جریان گردابی مقدار 8 میکرومتر را برای نمونه پوشش داده شده با نسبت سوخت به اکسید کننده 5/1 و استفاده از مقدار 25% میزان استوکیومتری گرافیت را نشان می دهد.

سنتز احتراقی یک تکنولوژی پیشرفته برای تولید سرامیک ها ، کامپوزیت های سرامیک/ فلز (cermet) و ترکیبات بین فلزی می باشد. این مواد با استفاده از روش سنتز احتراقی با صرف هزینه ، زمان و انرژی کمتر و خلوص بیشتری نسبت به روش های رایج دیگر تولید می شوند. به همین دلیل، از برتری های سنتز احتراقی نسبت به سایر روش های پیشرفته تولید مواد، می توان به مصرف کمتر انرژی، نرخ گرمایش بالا، زمان کوتاه سنتز و خلوص بالای محصولات اشاره کرد.اخیرا گزارش شده است که محققان در تلاش هستند که با استفاده از روش سنتز احتراقی، پوشش هایی از جنس سرامیک ها، کامپوزیت های سرامیک/ فلز (cermet) و ترکیبات بین فلزی را بر روی زیرلایه های فلزی تولید نمایند و در این زمینه نیز موفق بوده اند.در سال های اخیر، در انتخاب مواد، سختی سطحی بالا و مقاومت به خوردگی و مقاومت سایشی بالا جهت اطمینان از دوام و طول عمر قطعات مدنظر قرار گرفته است . به همین دلیل آلومینایدهای آهن (fe3al,feal) به صورت ویژه مورد توجه قرار گرفته اند. آلومینایدهای آهن (feal و fe3al) به دلیل قیمت کم، چگالی اندک، مقاومت مناسب سایشی، سهولت در تولید، پایداری شیمیایی و مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون، بیش از سایر ترکیبات بین فلزی مورد مطالعه قرار گرفته اند. این فواید موجب شده است که این مواد در زمینه های گوناگون از جمله المنت های گرمایشی، فیکسچرهای کوره، لوله های انتقال حرارت، فیلترهای متخلخل گاز- فلز، صنایع خودرو و تولید اجزاء سوپاپ، پوشش دهی فلزات و غیره، کاربرد گسترده ای داشته باشند. در این پژوهش امکان تولید پوشش از جنس آلومینایدهای آهن بر روی زیرلایه فولادی از طریق ترتیب دادن واکنش سنتز احتراقی مخلوط پودری آهن و آلومینیوم در سطح فلز بررسی شده است.

سنتز مکانوشیمیایی مواد روشی مبتنی بر فرآیند آسیاکاری پودر فلزات توام با وقوع واکنش شیمیایی در حین آسیاکاری می باشد که امکان تولید فلزات خالص، نانوکامپوزیت ها و گستره وسیعی از مواد کاربردی تجاری را در دمای محیط و یا بسیار پایین تر از شرایط ترمودینامیکی لازم فراهم می آورد. در این پژوهش امکان فعال سازی واکنش احیاء کربوترمی اکسید آهن در حضور واکنش احیاء آلومینوترمی به روش مکانوشیمی و نیز تاثیر دمای آدیاباتیک سیستم بر فعال سازی واکنش های احیاء در طول آسیاکاری مورد بررسی قرار گرفته است. پودر اکسید آهن حاصل از آسیاکاری پوسته اکسیدی فولاد x20cr13 به همراه پودر زغال سنگ کک نشو و پودر آلومینیوم به نسبت استوکیومتری در یک دستگاه آسیاکاری گلوله ای مورد آسیاکاری قرار گرفتند. جهت بررسی وقوع، زمان و طبیعت واکنش احیاء دمای محفظه آسیاکاری در فواصل زمانی 10 دقیقه ای اندازه گیری و ثبت گردید. وقوع واکنش احیاء اکسید آهن به آهن فلزی از طریق ردگیری محصولات واکنش احیاء به کمک xrd تایید و صحه گذاری آن توسط sem انجام گرفت. وقوع واکنش احیاء کربوترمی به کمک بررسی فشار مثبت ناشی از تولید محصولات گازی احیاء کربوترمی تایید گردید.

در این پژوهش فرایند انحلال ماده ی فعال کاتدی حاصل از باتری های مستعمل لیتیوم یونی که غنی از عناصر گران بهای کبالت و لیتیوم است، مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور پس از پیاده سازی باتری ها، مواد حاصل از آن به کمک آزمون پرتوی اشعه ی ایکس و جذب اتمی مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب licoo2 با 42 درصد کبالت و 5 درصد لیتیوم به عنوان ماده ی اولیه ی مورد استفاده در این پژوهش شناسایی شد. در ادامه، فرایند انحلال ماده ی حاصل در سه بستر مختلف اسید سولفوریک بدون عامل احیایی، اسید سولفوریک در حضور هیدروژن پراکساید و اسید سولفوریک در حضور اسید آسکوربیک مورد آزمایش قرار گرفت. در این پژوهش اسید آسکوربیک به عنوان یک عامل احیایی نویـن برای اولین بار مورد آزمون قرار گرفت. نتایج این آزمون ها نشـان می دهد که بازده انحلال کبالت بدون عامل احیایی حداکثر 57 درصد بوده در حالی که در حضور دو عامل احیایی هیدروژن پراکساید و اسید آسکوربیک می توان به انحلال تقریباً کامل دست یافت. همچنین مقایسه ی رفتار احیاکنندگی هیدروژن پراکساید و اسید آسکوربیک در غلظت های یکسان نشان دهنده ی قدرت بیشتر اسید آسکوربیک است. به طوری که در غلظت 2/0 مولار میزان انحلال در حضور اسید آسکوربیک 94 درصد و در حضور هیدروژن پراکساید 84 درصد به دست آمد.

در بخش اول پایان نامه ابتدا به طور اجمالی با ابزارهای برشی و خواص مهم آنها آشنا شده و سپس به بیان مطالبی راجع به فرایند سنتز احتراقی پرداخته ایم و اثر کار مکانیکی بر این فرایند بررسی شده و در بخش دو و پایانی، به بیان کارهای عملی انجام شده، نتایج حاصله، و نیز تحلیل نتایج پرداخته خواهد شد.

کامپوزیت های پایه مس در موارد متعددی از جمله در مواردی که در دماهای بالا نیاز به استحکام مکانیکی و هدایت حرارتی و الکتریکی خوب وجود دارد. بکار برده می شوند. روش های متعددی برای استحکام بخش مس بکار برده می شود. که از جمله مر توان به ایجاد ذرات پراکنده یاکسیدی در زمینه ی مس و آلیاژ کردن مس با کروم اشاره کرد. در پروژه ی حاضر فرآیند احیای آلومینوترمی اکسیدهای مس و کروم با استفاده از آسیاکاری مخلوط آلومینیوم و اکسیدهای مس و کروم مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی روند انجام واکنش ها و شناسایی محصولات، آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و بررسی میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام شد. با توجه به نتایج بدست آمده مشخص شد. انجام این فرآیند باعث احیاء مس و کروم می شود و منجر به تولید فازهای (i-al2o3) ، مس و کروم فلزی می گردد. در اثر احیای همزمان مس و کروم گرمای زیادی تولید می شود(دمای آدیاباتیک سیستم حدود c 2850 است) که ساختاری ناهمگن و درشت دانه ایجاد می کند. در همین راستا، پودر مس فلزی به مواد اولیه اضافه شد تا دمای آدیاباتیک سیستم کاهش یابد. با افزایش پودر مس درنمونه ها، دمای آدیاباتیک کاهش یافته و در نهایت مشخص شد که با افزایش مقدار مس و کاهش دمای آدیاباتیک، انجام واکنش احیاء در نمونه هایی که مس آن ها بیش از مقداری است که دمای آدیاباتیک آن برابر c 2400 است، انجام نمی شود.

امروزه به کار گیری آلیاژ سازی مکانیکی و استفاده از انرژی تولید شده در آسیاکاری در فراوری مواد و فرآیندهای متالورژیکی دارای سابقه جهل ساله بوده و تا کنون از این روش در مصارفی چون: سنتز مواد در دمای اتاق، سنتز فازهای غیر تعادلی، تولید مواد آمورف و تولید نانو مواد استفاده گردیده است. در این پژوهش هدف ایجاد پوشش کاربید تنگستن روی سطوح زیرلایه های آلومینیوم فلزی است. یکی از مزایای این روش این است که پوشش مورد نظر می تواند میکروسایز یا نانوسایز باشد. در این روش انرژی حاصل از برخورد گلوله ها علاوه بر خردایش ذرات ماده پوشش دهنده، به شیوه پیشنهادی در این پژوهش سبب فرو رفتن آن ها در زمینه مورد نظر و ایجاد یک لایه سطحی بر روی آن می گردد. به شیوه پیشنهادی در این پژوهش همچنین توان ماده پوششی را در جا و در حین آسیاکاری، در سطح مورد نظر از طریق انجام یک واکنش شیمیایی ایجاد نمود. برخی از مزایای عمده به کار گیری این روش در پوشش دهی عبارتند از: - سادگی روش در مقایسه با روش های موجود - عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت و پیچیده - امکان استفاده از مواد اولیه ارزان قیمت - پوشش دهی موادی که با روش های دیگر پوشش دهی آن ها مقدور نیست (به دلیل تر شوندگی و...) - امکان پوشش دهی سطوح داخلی لوله ها (ترجیحا توسط آسیای گلوله ای افقی) - امکان پوشش دهی سطوح کروی (سطح گلوله ها) - امکان پوشش دهی سطوح صاف (این سطوح در قسمتی از درون محفظه آسیاکاری کار گداشته می شوند) - قابلین کنترل آسان ضخامت پوشش این روش می تواند به دو صورت انجام شود: استفاده از ماده پوشش دهنده از ابتدا: در این حالت، پودر ماده پوشش دهنده به همراه گلوله ها و ماده زمینه، آسیا شده تا ذرات پودری، به تدریج وارد ماده زمینه می شود. به طور مثال در اثر انجام آسیاکاری در سیستم کاربید سیلسیوم و آلومینیوم و ورود ذرات کاربید به فاز زمینه، ایجاد پوشش کاربید سیلسیوم بر روی سطح آلومینیوم امکان پذیر است. از این برای سیستم های متفاوتی می توان استفاده کرد. تولید ماده پوشش دهنده به طور درجا در حین آسیاکاری و در اثر یک واکنش شیمیایی؛ در این حالت مواد اولیه مورد نیاز برای واکنش شیمیایی، به همراه گلوله ها و ماده زمینه آسیا شده و پوشش در اثر انجام واکنش شیمیایی (تولید ذرات فاز پوشش دهنده) و ورود ذرات به سطح زیرلایه ایجاد می شود. پوشش تولیدی در این حالت از چسبندگی بهتری برخوردار است. (مخصوصا در حالتی که آنتالپی واکنش مورد نظر خیلی بزرگ باشد). به عنوان مثالی از این حالت می توان به امکان تولید پوشش کاربید تنگستن بر روی آلومینیوم در اثر انجام آسیا کاری بر سیستم اکسید تنگستن، گرافیت و آلومینیوم (زیرلایه) اشاره نمود. ذرات کاربیدی در اثر انجام واکنش شیمیایی زیر تولید می شوند. wo3 + 2al +c = wc + al2o3 در این تحقیق روش جدیدی برای پوشش دادن سطوح فلزی به روش مکانوشیمیایی ارایه شده است. زیر لایه مورد استفاده در این روش می تواند به عنوان محفظه، یا قسمتی از محفظه اسیا و یا به عنوان گلوله های آسیا باشد. در این پژوهش سطوح اسطوانه ای آلومینیومی با کامپوزیت wc-al2o3 به روش مکانوشیمیایی پوشش داده شد. دستگاه آسیای مورد استفاده از نوع آسیای آزمایشگاهی ماهواره ای بوده. و جنس گلوله ها و ظرف حاوی گلوله ها و پودر مورد نظر آلومینایی است. مخلوط پودری wo3 و کربن همراه زیر لایه آلومینیومی با گلوله های آلومینایی در محفظه آسیا با سرعت rpm 350 آسیاکاری شد. در حین آسیا کاری واکنش شیمیایی بیم مخلوط پودری و زیرلایه الومینیومی wo3+c+al انجام شده و با توجه به اینکه این واکنش به شدت گرمازا است. لایه کامپوزیتی wc+al2o3 روی سطح زیر لایه آلومینیومی تشکیل می شود. از آنجایی که پوشش در حین آسیاکاری تشکیل می شود ممکن است که پوشش تشکیل شده به صورت نانوساختار باشد. پراش اشعه (xrd)x و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) برای بررسی ترکیبات تشکیل دهنده، اندازه کریستالیت و ضخامت پوششی مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به نتایج بدست آمده. به نظر می رسد که به کمک این روش جدید و گرمازایی بالای واکنش در حین آسیاکاری فصل مشترک بین پوشش و زیرلایه استحکام بالایی داشته باشد. همچنین این روش قابلیت ایجاد پوشش روی سطوح داخلی لوله های فلزی اشاره کرد.

اثرات تخریبی ناشی از سایش باعث پیشرفت روز افزون پوشش های جدید در مهندسی سطح گردیده است. پوشش های کامپوزیتی به دلیل خواص منحصر به فرد، در سال های اخیر بیش تر مورد توجه قرار گرفته است. سنتز احتراقی به دلیل انرژی مصرفی کم و خلوص بالای مواد تولیدی روشی مناسب برای تولید کامپوزیت ها به صورت درجا می باشد. تلفیق جوشکاری و سنتزاحتراقی خود پیش رونده ایده ای جدید برای ایجاد پوشش های درجای کامپوزیتی فلز-سرامیک با مقاومت سایشی قابل توجه می باشد. در این کار پژوهشی، با استفاده از یک الکترود تو پودری با مخلوط پودری واکنش گر و روش جوشکاری دستی با جریان مستقیم، پوشش کامپوزیتی fe-wc روی سطح فولاد st.37 ایجاد شد. به این منظور واکنش احتراقی در سیستم احیای آلومینوترمی اکسید تنگستن در حضور کربن در نظر گرفته و مخلوط پودری درون الکترود با تغییر نسبت آلومینیوم و کربن (با توجه به نمودار سنتز احتراقی سیستم) تعیین شد. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکرو سختی سنجی و آزمون سایش تشکیل ذرات کاربید تنگستن را در یک زمینه مارتنزیتی درحالات مختلف طراحی شده برای آزمایش نشان داد. بهترین نتایج در نمونه ای حاصل شد که ضریب استوکیومتری آلومینیوم 3/1 در نظر گرفته شد. در این نمونه سختی متوسط پوشش تا 623 میکرو ویکرز نسبت به 144 میکرو ویکرز در زیرلایه افزایش و مقاومت سایشی نیز در این نمونه تا حدود 4 برابر نسبت به زیر لایه بهبود یافت.

در این پروژه اثر چهار ناخالصی cao، mgo ، sio2 و al2o3 بر فرایند احیای گندله های هماتیتی آهن توسط مواد فرار زغال سنگ بررسی شد. مطالعات سینتیکی و متالوگرافی سطح گندله ها قبل و بعد از احیا و نیز آنالیز xrd از گندله ها قبل و بعد از احیا انجام شد. داده های بدست آمده از احیای نمونه ها نشان داد که احیای گندله ها از مکانیزم واکنش فصل مشترکی پیروی می کند. اکسید منیزیم در میزان یک درصد وزنی در شرایط احیا موجب افزایش نرخ ومیزان احیا در نمونه ها شد، که دلیل آن ناشی از بی نظمی و اعوجاج در شبکه کریستالی هماتیت می باشد ونیز تشکیل فاز مگنزیوفریت در این نمونه ها نیز موجب کاهش نرخ و میزان احیا در در درصدهای 5/0 و 3 شد. اکسید کلسیم در این پروژه نشان داده شد که موجب کاهش نرخ و میزان احیا در نمونه ها می شود که تشکیل فاز های کلسیم فریت ها از دلایل این موضوع می باشد. افزودن آلومینا در یک درصد وزنی موجب بهبود شرایط احیا در دمای 900 درجه سانتیگراد می شود. در دماهای پایین بدلیل تشکیل هرساینیت که سطح وستیت را می‎ پوشاند نرخ و میزان احیای نمونه های حاوی آلومینا کمتر از نمونه بدون افزودنی می باشد. نرخ و میزان احیا با افزودن سیلیس کاهش می یابد که علت آنرا می توان به تشکیل فاز بسیار پایدار فایالیت در حین احیا نسبت داد.

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.

هدف از این تحقیق تولید نانوکامپوزیت مغناطیسی نانولوله کربنی/پلی¬اتیلن می¬باشد. تحقیق به دو قسمت مجزای عملیات سطحی نانولوله کربنی و تولید نانوکامپوزیت و بررسی خواص آن¬ها تقسیم¬بندی می¬شود. به منظور افزایش استحکام فصل مشترک و بهبود پراکندگی نانولوله کربنی در زمینه پلی¬اتیلن، اصلاح سطح نانولوله کربنی توسط فرایند اسیدشویی و پوشش¬دهی با اسیداستئاریک صورت گرفت. ایجاد خاصیت مغناطیسی در نانولوله کربنی نیز با پوشش¬دهی سطح آنها توسط نانوذرات نیکل به روش شیمی¬تر انجام شد. فرایند پوشش¬دهی سطح نانولوله¬ی کربنی در ساختار هیبریدی(نانولوله کربنی تزیین شده با نیکل و اسیداستئاریک) نیز انجام شد، که تا کنون بررسی و تولید آن صورت نگرفته است. پس از آماده¬سازی نانولوله¬های کربنی با ساختارهای سطحی متفاوت، بررسی مورفولوژی سطح آنها توسط میکروسکوپ¬های الکترونی روبشی(sem)، عبوری(tem) و fesemصورت گرفت. ارزیابی حرارتی و میزان تشکیل فازهای سطحی توسط دستگاه¬های dsc و tga انجام شد. خواص ساختارهای مختلف نانولوله¬ی کربنی توسط آزمون مغناطوسنجی نمونه¬ی ارتعاشی(vsm) بررسی شد. نکته برجسته¬ی دیگر در ارزیابی نانولوله¬های کربنی و نانوهیبریدهای آن، ارزیابی انرژی سطحی آنها توسط دستگاه کروماتوگرافی گازی فاز معکوس (igc) می¬باشد، که از این روش جهت تعیین انرژی سطحی و پیش¬بینی نحوه توزیع نانولوله¬های کربنی در کامپوزیت استفاده شد. ارائه نتایج این آزمون برای نانوهیبریدهای تولیدی قسمتی از نوآوری این پژوهش می¬باشد. نتایج ارزیابی vsmنشان داد که مغناطش اشباع در نانولوله کربنی اسیدشویی 33/0 بوده که با تزئین سطح آنها با 20و 40درصد وزنی نانوذرات نیکل به ترتیب کمیت مغناطش اشباع به میزان 1/7و 3/15افزایش یافته است. پوشش¬دهی سطح با اسیداستئاریک تاثیر قابل توجهی بر انرژی سطحی نانولوله کربنی داشته است. نتایج آزمون igc نشان داد که پوشش¬دهی سطحی نانولوله کربنی با اسیداستئاریک به میزان 4.3 درصد وزنی سبب کاهش 50درصدی انرژی سطحی شده است. پس از آماده¬سازی نانولوله¬ی کربنی اصلاح شده، از این ترکیب به عنوان فاز تقویت¬کننده در زمینه پلیمری استفاده شد. با توجه به توسعه روز افزون به¬کارگیری پلی¬اتیلن در صنعت، در این تحقیق پلی¬اتیلن به عنوان زمینه نانوکامپوزیت انتخاب گردید. روش مورد استفاده در ساخت کامپوزیت پلی¬اتیلن/ نانولوله¬ی کربنی روش ذوبی و استفاده از دستگاه مینی¬اکستروژن می¬باشد. با استفاده از میکروسکوپ¬های الکترونی روبشی(sem) نحوه¬ی توزیع نانولوله¬ی کربنیدر زمینه پلی¬اتیلن مورد بررسی قرار گرفت. خواص مکانیکی و ترمومکانیکی توسط آزمون کشش و آزمون دینامیکی- مکانیکی (dma)صورت گرفت. بررسی رفتار بلورینگی نانوکامپوزیت¬های تولیدی نیز توسط آزمون dscتعیین شد. علاوه براین، جهت بررسی رسانایی ساختار و تعیین حد آستانه از آزمون دی¬الکتریک استفاده گردید. خواص مغناطیسی نانوکامپوزیتتقویت شده با درصدهای مختلف نانولوله کربنی نیز توسط آزمون مغناطوسنجی نمونه¬ی ارتعاشی(vsm) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی¬های میکروسکوپی و igc نشان داد که اصلاح سطح نانولوله کربنی با نیکل و اسیداستئاریک تاثیر قابل ملاحظه¬ای بر توزیع¬ آن در زمینه پلی¬اتیلن دارد. افت انعطاف¬پذیری و افزایش استحکام در حضور نانولوله¬کربنی در نمونه¬های کامپوزیتی مشاهده شد. شیب کاهشی چقرمگی با افزایش درصد وزنی نانولوله کربنی در نمونه¬هایی که فاز ثانویه شامل نانولوله کربنی پوشش داده شده با نیکل و اسیداستئاریک می-باشد، در حداقل مقدار است. شیب کاهشی چقرمگی در این نمونه 3/1 نمونه نانوکامپوزیتی تقویت شده با نانولوله کربنی خام می-باشد. با استفاده از آزمون دی¬الکتریک نشان داده شد که هدایت الکتریکی کامپوزیت تقویت شده با 0.5درصد وزنی نانولوله کربنی خام به میزان 45درصد افزایش یافته است. حضور هم¬زمان نانوذرات نیکل و نانولوله کربنی در کامپوزیت سبب افزایش رسانایی کامپوزیت در کمتر از حد آستانه شده است. نتایج ارزیابی آزمون vsm نیز نشان داد که در نمونه کامپوزیتی تقویت شده با 5درصد وزنی نانولوله کربنی تزیین شده با نانو ذرات نیکل افزایش 25 برابری کمیت مغناطش اشباع در مقایسه با کامپوزیت تقویت شده با 5درصد وزنی نانولوله کربنی خام ایجاد شده است.

جوشکاری اصطکاکی نقطه ای یک فرایند اتصال دهی حالت جامد می باشد که حرارت لازم برای اتصال دهی توسط چرخش پین اتصال ده در محل مورد اتصال فراهم می شود. عدم تشکیل فاز مذاب حین اتصال دهی توسط فرایند جوشکاری اصطکاکی موجب کیفیت بالای اتصال در مقایسه با اتصالات ایجاد شده توسط فرایندهای ذوبی اتصال دهی می شود. در این پژوهش سعی شد تا با اضافه کردن پودر نیکل و آلومینیوم و ایجاد سنتز درجا در منطقه جوش و تشکیل ذرات al3ni در پایه آلومینیوم 1100-h12، استحکام این ناحیه افزایش یابد. نتایج آنالیز نقطهای میکروسکوپ روبشی الکترونی و پراش اشعه ایکس نشان داد ذرات al3ni تنها ذرات حاصل از سنتز پودر نیکل و آلومینیوم بوده است همچنین مشاهده شد پخش ذرات میانی ناشی از سنتز در منطقه جوش بصورت هموژن و در اندازههای نانومتری بوده و به طور چشم گیری باعث افزایش استحکام برشی و سختی در آن ناحیه می گردد.

یکی از روشهای تولید نانولوله های کربنی استفاده از روش آسیاکاری مکانیکی به همراه عملیات حرارتی (آسیاکاری مکانیکی- آنیل) می باشد که وابسته به زمان طولانی آسیاکاری (حدود 100 ساعت) و دمای آنیل نسبتا بالا ( حدود °c 1300) و زمان نسبتا طولانی آنیل ( حدود 5 ساعت) می باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر کاهش مدت زمان آسیاکاری و در صورت امکان کم کردن دما و زمان آنیل در تولید نانولوله-های کربنی به روش مکانوشیمیایی می باشد. در روش پیشنهادی، ابتدا با آسیاکاری گرافیت در حضور واکنش های اکسیداسیون/احیاء، نانوذرات کاتالیست تولید شد؛ سپس نقش نانوکاتالیست های تولیدی جهت جوانه زنی و رشد نانولوله های کربنی در فرایند آنیل، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور پودر گرافیت به همراه ترکیبات اکسیدی آهن((fe2o3، نیکل(nio) و یا مس(cuo) بعنوان احیاء شونده و پودر آلومینیوم (al) بعنوان احیاء کننده بمدت زمان های متفاوت بین 5/0تا 72 ساعت آسیاکاری گردید. نسبت گلوله به پودر 40 به 1، سرعت آسیاکاری 300 دور بر دقیقه و اتمسفر آسیاکاری، محیط انتخاب گردید. محصولات آسیاکاری در اتمسفرهای آرگون و آرگون-پروپان (پروپان بعنوان منبع کربنی) با زمان های متفاوت دمش پروپان (10، 20 و 30 دقیقه) و در دماهای بین 475 تا °c850 آنیل گردیدند. جهت مشخصه یابی مواد اولیه و محصولات از میکروسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری، آنالیز اشعه ی ایکس، وزن سنجی حرارتی و طیف سنجی رامان استفاده گردید. نتایج نشان می دهند که واکنش مابین گرافیت و مخلوطهای واکنشگر در حین فرایند آسیاکاری، واکنشی تدریجی بوده که منجر به تولید محصولی محتوی نانوذرات آهن، نیکل و یا مس می شود. نانوذرات حاصل از واکنش می توانند در فرایند آنیل و تحت اتمسفر آرگون- پروپان منجر به تشکیل نانولوله های کربنی شوند. نتایج طیف سنجی اشعه ی ایکس نمونه ی al-fe2o3-15%c نشان می دهد که در زمان های آسیاکاری تا 24 ساعت، هیچ محصولی ناشی از تحول مکانوشیمیایی وجود ندارد؛ در حالیکه بتدریج محصولات واکنش (آهن و اکسید آلومینیوم) ظاهر شده و در زمان 72 ساعت، کل مواد اولیه به محصولات واکنش تبدیل می گردند. همچنین مشخص گردید که حجم رسوب گذاری کربن، وابستگی شدیدی به نوع مخلوطهای واکنشگر، زمان آسیاکاری و دمای آنیل دارد. در سیستم al-fe2o3-15%c تغییر زمان آسیاکاری و دمای آنیل باعث تغییر فاحشی در حجم رسوبگذاری کربن می شود؛ بطوریکه در نمونه ی 48 ساعت آسیا و آنیل شده در دمای °c700 حجم رسوبگذاری بمیزان 862% بوده در حالیکه در همان سیستم با کاهش دمای آنیل به °c625 این مقدار به 267% کاهش پیدا می کند. این روند در سیستم های al-nio-c و al-cuo-c نیز مشاهده گردید. نتایج نشان می دهد که حضور اکسید مس نقش موثری در حجم رسوبگذاری کربن در مقایسه با دو واکنشگر fe2o3 و nio ندارد. همچنین در مخلوط al-fe2o3 که با درصدهای مختلف کربن آسیاکاری شده است، در دمای آنیل °c550 حجم رسوبگذاری نانولوله ی کربنی تقریبا صفر می باشد. نتایج ارزیابی های میکروسکوپی از نانولوله های کربنی تولید شده در فرایند مکانوشیمیایی اثبات می کند که مکانیزم رشد نانولوله های کربنی در حضور نانوکاتالیست ها بصورت رشد از نوک نانولوله می باشد.

در پژوهش حاضر سنتز ترکیب بین فلزی دی سیلیسید مولیبدن mosi2از عناصر اولیه، شامل پودر عنصری مولیبدن و سیلیسیم با درجه خلوص بیش از 99 درصد و به نسبت موازنه ای mo/2si به روش آلیاژ سازی مکانیکی بررسی شده است. در قسمت اول تاثیر بعضی از پارامترهای موثر در کار مکانیکی بر سنتز دی سیلیسید مولیبدن که تاکنون بررسی نشده, بررسی گردیده است. از آن جمله تاثیر نوع گلوله اعم از سرامیکی یا فلزی و نیز اعمال کار مکانیکی ابتدایی بر پودر مولیبدن و سیلیسیم به صورت مجزا و سپس مخلوط کردن آن با پودر عنصر دوم و ادامه کار مکانیکی جهت سنتز دی سیلیسید مولیبدن بررسی گردید. نتایج آزمایش های این بخش, وابسته بودن سنتز دی سیلیسید مولیبدن و سرعت تولید آن به نوع پارامترهای موثر در کار مکانیکی از نقطه نظر فراهم کردن آسان انرژی اکتیواسیون اولیه جهت انجام واکنش را روشن ساخت که به طرق مختلف مثل افزایش سطح تماس و فرکانس برخورد بالا (در اثر افزایش شدت آسیاکاری) و یا افزایش نسبت وزنی گلوله به پودر حاصل می شود. در قسمت دوم جهت بررسی و تبیین بیشتر نحوه تشکیل دی سیلیسید مولیبدن آزمایش های مختلف سینتیکی, حرارتی و میکروسکوپی صورت گرفت . عدم تغییر پارامتر شبکه مولیبدن در طول کار مکانیکی و عدم جابجایی پیک های مولیبدن و سیلیسیم به استناد نتایج xrd به همراه تشکیل همزمان دی-سیلیسیدمولیبدن در کنار از بین رفتن واکنشگرهای اولیه مولیبدن و سیلیسیم از جمله دلایل عدم تشکیل دی-سیلیسیدمولیبدن به طریق دیفیوژن بوده است. همچنین نتایج بررسی های میکروسکوپ الکترونی چگونگی انجام واکنش از سطح و تشکیل دی سیلیسیدمولیبدن بر سطح مولیبدن را نشان می دهد. علاوه بر آن عدم تشکیل و مشاهده حلقه هایی از محصول واکنش (دی سیلیسیدمولیبدن) بر روی مواد اولیه، بیانگر آن است که تشکیل این ماده به طریق دیفیوژن صورت نگرفته است چرا که در صورت تشکیل آن به طریق دیفیوژن می بایستی محصول واکنش به همراه اجزاء اولیه به صورت حلقه های تو در تو در نمونه های پولیش شده، مشاهده می گردید. همچنین بر اساس نتایج بررسی های سینتیکی مطابق معادله (johnson mehl avrami) jma بر روی نمونه های کار مکانیکی شده، عدد n یعنی درجه واکنش 3.371 بدست آمد که بر اساس نظریه محققان مکانیزم غالب برای تشکیل محصول نمی تواند دیفیوژن باشد. بررسی های حرارتی توسط dta بر روی نمونه هایی که کار مکانیکی اولیه روی آنها صورت گرفته بود مشخص ساخت که با ادامه کار مکانیکی انرژی اکتیواسیون برای تشکیل محصول بخصوص در زمان های اولیه کار مکانیکی بیش از 30 درصد کاهش می یابد و در ادامه نیز با شیب کمتری میل به کاهش از خود نشان می دهد همین امر نیز نشان می دهد که نحوه تشکیل دی سیلیسید مولیبدن تنها متاثر از اعمال کار مکانیکی و انتخاب پارامترها بوده است. در نهایت با توجه به نتایج تحقیق، تشکیل دی سیلیسیدمولیبدن متاثر از نحوه فعال سازی مکانیکی اجزاء واکنش (mechanically activation induced reaction) و رسیدن بخشی از اجزاء واکنش به انرژی اکتیواسیون لازم جهت انجام واکنش بوده که از طریق تماس پی در پی اجزاء واکنش با یکدیگر در جریان فعال سازی مکانیکی اتفاق می افتد.

در این تحقیق روشی جدید برای تبدیل آمونیوم پاراتنگستات (apt) به کامپوزیت آلومینا- تنگستن ارائه شده است. در این روش تجزیه و احیای apt به طور همزمان و در طول آسیاکاری اتفاق می افتد. بدین منظور از فلز آلومینیم (al) به عنوان عامل احیاکننده استفاده شده است. در مرحله ی اول، با توجه به مجموع واکنش های تجزیه و احیای apt، دو پودر apt و al با نسبت مولی 24:1 مخلوط و در زمان های مختلف آسیاکاری شدند، سپس از آزمون های xrd و ft-ir به منظور بررسی روند پیشرفت واکنش ها استفاده شد. نتایج نشان داد که پس از 25 دقیقه کار مکانیکی، واکنش احتراقی در سیستم با وقوع هم زمان واکنش های تجزیه و احیا اتفاق می افتد. همچنین مشاهده شد که قبل از وقوع احتراق، al با آب تبلور apt واکنش می دهد. بر این اساس قسمتی از واکنش های تجزیه ی apt قبل از احتراق صورت گرفته است، به طوری که با مصرف al باعث کمبود آن در واکنش احتراقی و عدم تکمیل آن می شود. در ادامه ی کار جهت تفکیک واکنش هایی که به صورت احتراقی انجام می شوند و همچنین اثر فعال سازی مکانیکی بر این واکنش ها از آزمون dta استفاده شد. پیک های به دست آمده از آزمون dta مربوط به مخلوط پودرهای apt و al نشان دادند که طی حرارت دهی در اتمسفر آرگون، ابتدا apt به اکسید تنگستن تبدیل می شود و سپس در دمای 1020 تا c°1097 توسط al مذاب احیا می شود. این در حالی است که آزمون dta همین نمونه بعد از 20 دقیقه آسیاکاری نشان داد که دمای واکنش اکسید تنگستن با al تا دمای ذوب al کاهش یافته است. ادامه ی فعال سازی سبب می شود که واکنش های تجزیه و احیا به صورت هم زمان در طول آسیاکاری رخ دهد. در مرحله ی دوم این تحقیق، مقدار al اولیه با توجه به واکنش آن با آب تبلور apt قبل از احتراق، 07/26 مول انتخاب شد و آسیاکاری تکرار گردید. نتایج نشان داد که در این حالت واکنش های تجزیه و احیا به طور کامل انجام می شوند و پودر کامپوزیتی آلومینا-تنگستن پس از 25 دقیقه کار مکانیکی به دست می آید. بر اساس نتایج xrd، اندازه ی دانه های تنگستن به دست آمده بعد از احتراق 60 نانومتر محاسبه شد که با افزایش زمان آسیاکاری تا 10 نانومتر کاهش می یابد. تصاویر sem و نتایج psa نشان دادند که در طول آسیاکاری با افزایش زمان، ذرات ترد apt ریز می شوند، در ذرات نرم al فرو می روند و توده هایی را تشکیل می دهند. این توده ها به تدریج رشد می کنند تا زمانی که احتراق اتفاق بیفتد. محصول احتراق توده های متخلخلی از آلومینا با ذرات تنگستن می باشد که با افزایش زمان آسیاکاری به پودر کامپوزیتی آلومینا-تنگستن تبدیل می شوند.

در پایان نامه حاضر اثر سرعت سرد کردن بر جدایش میکروسکوپی در آلیاژهای دوتایی آلومینیوم- مس و آلومینیوم- منیزیم بررسی شد. برای این منظور آلیاژهایی با خلوص بالا تهیه شده و آزمون های انجماد با سرعت های سرد شدن در محدوده k/min5000-5/0 روی آن ها انجام گرفت. ساختار نمونه ها با استفاده از روش های استاندارد متالوگرافی کیفی و کمّی و آنالیزهای sem/edx بررسی گردیده و نوع و درصد فازهای موجود در سیستم، ترکیب شیمیایی فاز مذاب کوینچ شده، غلظت کمینه و پروفیل غلظتی در فاز al اولیه تعیین گردیدند. این اطلاعات تجربی برای اندازه گیری مقدار تجربی ضریب جدایش استفاده شدند. بر اساس نتایج، مقدار ضریب جدایش تجربی از مقدار ضریب جدایش غیر تعادلی محاسبه شده و مقدار آن از مقدار تعادلی بیش تر است. با افزایش سرعت سرد شدن از k/min5/0 به k/min5 مقدار ضریب جدایش تجربی کاهش می یابد اما مقدار ضریب جدایش غیر تعادلی محاسباتی افزایش می یابد. اختلاف در مقدارها و روندهای مشاهده شده برای ضریب جدایش تجربی و محاسباتی به اثر نفوذ برگشتی به درون جامد بر مقدار ضریب جدایش تجربی مربوط می شود. با افزایش سرعت سرد شدن مقدار یوتکتیک غیر تعادلی ابتدا افزایش و سپس کاهش و غلظت کمینه ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابند. هر دو روند نشان می دهند که با افزایش سرعت سرد شدن، جدایش میکروسکوپی ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. نمودار فازی به صورت ترمودینامیکی مدل سازی شد تا اثر تهی جاهای اضافی در حین انجماد در آن در نظر گرفته شود. اثر تهی جاهای اضافی بر ضریب نفوذ نیز در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از مدل سازی پروفیل غلظتی در فاز al اولیه نشان می دهد که تصحیح نمودار فازی به تنهایی منجر به توافق مناسب بین پروفیل های تجربی و محاسباتی نمی شود اما در صورتی که نمودار فازی و ضریب نفوذ، هر دو برای در نظر گرفتن تهی جاهای اضافی شکل گرفته در حین انجماد تصحیح شوند، توافق مناسبی بین نتایج تجربی و مدل سازی حاصل می شود.

با توجه به خواص ویژه فلز تنگستن(نقطه ذوب بالا، داشتن کمترین ضریب انبساط حرارتی و سختی مناسب) استفاده از آن در ایجاد کامپوزیت های نانو ساختار تنگستن/اکسید فلز رو به افزایش می باشد. به همین منظور می توان از روش مکانوشیمیایی برای دست یافتن به این ساختار استفاده کرد. در این تحقیق با اعمال فرایند مکانوشیمیایی بر پودر اکسیدتنگستن و مخلوط پودرهای آلومینیوم و روی به عنوان عوامل احیاکننده، به بررسی قابلیت احیاء همزمان اکسیدتنگستن توسط آلومینیوم و روی و ایجاد کامپوزیت نانوساختار تنگستن/آلومینا پرداخته شده است. سپس با تغییر نسبت آلومینیوم و روی اولیه، سنتز کامپوزیت¬هایی با درصدهای مختلف آلومینا مورد بررسی قرار گرفته است. درنهایت با حذف عامل کنترل کننده(zno) مازاد از طریق اسیدشویی نمونه نهایی تولید می شود. نتایج آزمون های پراش اشعه ایکس(xrd)، محاسبات تغییرات درصد وزنی، آزمون تفرق سنجی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(eds)، طیف سنجی اشعه ایکس(xrf) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) حاکی از انجام احتراقی واکنش آلومینوترمی اکسیدتنگستن و آلومینیوم و در ادامه آن تدریجی انجام شدن این واکنش در حضور عنصر روی به عنوان عامل کنترل کننده فرایند احیاء می باشد. نتیجه نهایی این تحقیق انجام فرایند کنترل شد? احیاء اکسیدتنگستن توسط آلومینیوم و روی و تشکیل کامپوزیت نانوساختار تنگستن/آلومینا با درصدهای پیش بینی شده آلومینا (تا 27% درصدوزنی آلومینا) مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد.

کنسانتره کالکوپیریت به عنوان بزرگ ترین منبع مس موجود در مقابل انحلال دارای مشکلاتی می باشد که ناشی از تشکیل لایه پسیو بر روی ذرات کنسانتره آن، به خصوص در محیط سولفاتی است. در این پژوهش تاثیر آسیا کاری مکانیکی را به عنوان یک پیش عملیات برای لیچینگ بعدی و همچنین تاثیر آن حین لیچینگ(لیچینگ مکانوشیمیایی) در اسید سولفوریک 9 مولار، در دما و فشار محیط بررسی شد. میزان بازیابی مس در اولین روش به زمان آسیاکاری وابسته بود و با 10 ساعت فعال سازی و زمان 2 ساعت لیچینگ به بالاتر از 20 درصد رسید. اگرچه بعد از 10 ساعت آسیا کاری نرخ لیچینگ به شدت کاهش یافت. بر خلاف آن لیچینگ مکانوشیمیایی کاملا موثر ارزیابی شد و میزان استخراج مس در طول زمان لیچینگ افزایش پیوسته داشت. تاثیر دو اکسیدان آب اکسیژنه و سولفات آهن 3 بار مثبت نیز در هر دو روش لیچینگ بررسی شد، که میزان آن در زمان ثابت 20 ساعت لیچینگ مکانوشیمیایی، به ترتیب به 28 و 33 درصد رسید.

اکسید روی کاربردهای گسترده ای در مواد الکترونیک و فتونیک دارا می باشد. بیشترین و گسترده ترین کاربرد اکسید روی در ساخت سنسور های گاز است. افزایش سطح ویژه، باعث بهبود و ارتقاء خواص روی شده و لذا تولید و مصرف نانومیله های اکسید روی در سالهای اخیر مورد توجه محققین بسیاری قرار گرفته است. روش های متعددی برای نانومیله اکسید برخی از فلزات از جمله روی وجود دارد. یکی از روش های نوین تولید نانومیله ها به ویژه از جنس اکسید روی روش هیدروترمال است. در این زمینه تحقیقات زیادی در سطح جهان تاکنون انجام گرفته و یا در حال انجام است. روش هیدروترمال فرآیندی است که در دما ها و فشارهای بالا برای تولید ماده مورد نظر، مورد استفاده قرار می گیرد. در تحقیق حاضر، تلاش ما بر این است که با استفاده از مواد و افزودنی های مناسب و به کمک روش هیدروترمال در دماهای پایین و فشارهای کم به نانومیله های اکسید روی دست یابیم. برای این منظور پس از بررسی تاثیر کلی فرآیند هیدروترمال بر ساختار تولیدی، روندی ساده با مصرف انرژی و زمان مناسب معین شده، سپس به دنبال آن اثر پارامترهای مختلف بر ساختار اکسید روی تولیدی در جهت رسیدن به ساختار مطلوب و مورد نظر، که نانومیله می باشد، صورت گرفت. فرآیند هیدروترمال در دمای واکنش پایین?c 60 و با شرایط آزمایش پایه به صورت غلظت اولیه ی استات روی 0.02 مولار به عنوان نمک روی، غلظت اولیه ی naoh با 2 مولار به عنوان کریستال کننده در حلال آب و زمان واکنش به مدت 21 ساعت، مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش با توجه به امکانات موجود پارامترهای مختلفی از جمله غلظت اولیه استات روی دو آبه به عنوان نمک روی، غلظت اولیه کریستال کننده، زمان واکنش، نوع حلال و نوع کریستال کننده مورد مطالعه ساختاری قرار گرفت. نمونه های آزمایش توسط آنالیزهای تعیین اندازه ذرات با لیزر، میکروسکوپ الکترونی عبوری/روبشی و پراش اشعه ایکس مورد بررسی واقع شد. نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس تولید اکسید روی با ساختار ورتزیت هگزاگونال را از طریق فرآیند هیدروترمال ساده در دمای پایین در آزمایش ها تایید کردند. همچنین تاثیر فرآیند هیدروترمال در ایجاد ذرات نانومتری با پراکندگی ابعادی کم مشاهده شد. با افزایش زمان واکنش ذرات حاصل بزرگ و رشد بیشتری نشان دادند. با کاهش غلظت کریستال کننده به 1 مولار، مورفولوژی نانومیله و ابعاد آنها تفاوت قابل توجهی نشان داد. با افزایش غلظت اولیه ی استات روی ماهیت سیستم هسته زایی و به دنبال آن ساختار نانومیله ای تولیدی تغییر کرد. همچنین با بررسی دو کریستال کننده ی naoh و koh در دو حلال آب و متانول، نانومیله هایی با مورفولوژی و ابعاد متنوع با گستره ی ابعادی متوسط قطر و طول میله به ترتیب 400-90 نانومتر و3-1 میکرومتر و ساختار تراشه مانند400-150 نانومتر به دست آمد.

در این تحقیق، کامپوزیت fe/al2o3 که در آن ترکیب شیمیایی به صورت گرادیانی از سمت غنی از آلومینا به سمت غنی از آهن فلزی تغییر می¬کند تولید شده است. جهت تولید این کامپوزیت از تلفیق فرآیند sps با واکنش به شدت گرمازای احیاء آلومینوترمی هماتیت استفاده شده است. برای این منظور، مواد اولیه شامل آهن، هماتیت، آلومینیوم مطابق واکنشxfe +2al + fe2o3 =al2o3+ (2+x)fe با یکدیگر مخلوط شد و به صورت لایه های با ترکیب 80،70،60،50،40 و 85 درصد حجمی آهن آماده گردید. سپس در قالب spsبه صورت سه لایه و در دو نوع مختلف با لایه های 40، 60و 80 درصد حجمی آهن و 60،50 و 70 درصد حجمی آهن روی هم قرار گرفتند. فرآیند تف¬جوشی و واکنش احیاء هماتیت به طور هم زمان طی فرایند sps با اعمال فشار تک محوری mpa30 و جریان الکتریکی مستقیم پالسی با دانسیته a/mm2 84/8 به مدت زمان 300 ثانیه انجام شد. پارامترهای دما و زمان و فشار حین فرآیند اندازه¬گیری گردید و لایه¬های fgm تولیدی توسط میکروسکوپ نوری و روش های پردازش تصویر، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز eds، آزمون سختی، آنالیز xrd و آنالیز ftir مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها، نشان داد که استفاده هم زمان از تکنیک sps و واکنش آلومینوترمی روش مناسبی برای تولید این کامپوزیت گرادیانی است. همچنین نتایج تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی، بیانگر این است که فشار mpa 30 و زمان حدود 5 دقیقه شرایط مساعد را برای ایجاد گلویی های تشکیل شده حین فرآیند تف جوشی فراهم می¬کند. نتایج بررسی تخلخل و آزمون سختی حاکی از این است که افزایش پارامترx در واکنش از 0/45 تا 7/12 موجب کاهش درصد تخلخل از 37/66 تا81 /6 و افزایش سختی از 203 تا 291 ویکرز در لایه ها می¬شود.

سنگ آهن یا کنسانتره تولیدی از هر معدن به دلایل فیزیکی یا شیمیایی، احیاپذیری متفاوتی دارد. ترکیب شیمیایی معادن عموماً در ارتفاعات مختلف متفاوت است، لذا تعیین خواص سنگ معدن، مانند احیاپذیری آن بایستی با گذشت زمان به روز شود. ترکیب شیمیایی کنسانتره گل گهر به دلیل استخراج از عمق های پایین تر در چند سال گذشته یک افزایش مستمر در مقدار منیزیم، سیلیس و مگنتیت از خود نشان داده است. لذا در این تحقیق گندله های تولیدی از کنسانتره گل گهر با ترکیب شیمیایی متفاوت در مقیاس آزمایشگاهی، تهیه گردید و احیاپذیری آن به روش سبد در کوره میدرکس، تحت شرایط احیایی یکسان، اندازه گیری شد. در این تحقیق تأثیر نسبت هماتیت به مگنتیت، بازیسیته دوتایی، اکسید منیزیم و ذغال بر خواص گندله با استفاده از متد تاگوچی بررسی گردید. تنظیمات بهینه پارامترها و همچنین سطح اهمیت پارامترها بر اساس دو روش، نسبت سیگنال به نویز و آنالیز واریانس تعیین شد. برای بررسی تأثیر پارامترها بر احیاپذیری از مدل رگرسیون استفاده شد. با توجه به نتایج، مشخص گردید که بطور کلی بیشترین تأثیر بر احیاپذیری گندله مربوط به نسبت هماتیت به مگنتیت است. اکسید منیزیم و بازیسیته به ترتیب تأثیر کمتری نسبت به پارامتر قبلی، بر احیاپذیری نشان دادند و ذغال سنگ بکار رفته در گندله ها در بازه تعریف شده، تأثیر معنی دار بر احیاپذیری نشان نداد. با افزایش نسبت هماتیت به مگنتیت تا 0/2 احیاپذیری افزایش یافت. افزایش اکسید منیزیم تا 2/4% به دلیل تشکیل فاز پایدار فریت منیزیم موجب کاهش احیاپذیری گردید. افزایش بازیسیته تا 0/6 به دلیل تشکیل فاز پایدار فایالیت در حین پخت باعث کاهش احیاپذیری گردید اما افزایش بازیسیته تا 0/8 به دلیل تشکیل فاز فریت کلسیم حین پخت باعث افزایش احیاپذیری گردید. به منظور احیا ترکیب شیمیایی بهینه تاگوچی، از دستگاه تست لیندر استفاده شد. ترکیب شیمیایی بهینه تاگوچی (نسبت هماتیت به مگنتیت برابر با 0/2، بازیسته برابر با 0/8، درصد اکسید منیزیم برابر با 2/4 و درصد ذغال سنگ برابر با 0/3) دارای درجه فلزی شدن 95/39% و ضریب خرد-شوندگی 1/3% بود و صحت نتایج بدست آمده را تائید کرد. بررسی نتایج و انجام آزمایش تائیدی کفایت مدل رگرسیون ارائه شده در تمام محدوده متغیرها را اثبات کرد.

در این تحقیق خواص ترموالکتریکی اکسید روی و اثر افزودن اکسید آلومینیوم، اکسید تیتانیوم و ایلمنیت بر این خواص بررسی شد. نمونه ها به صورت پودر و به وسیله آسیاکاری مکانیکی مخلوط شده و پس از پرس به مدت 20 ساعت در دمای 1400درجه سانتیگراد زینتر و سپس در کوره خنک شدند. میزان تخلخل نمونه ها به روش ارشمیدس اندازه گیری شد. نمونه ها در حداکثر اختلاف دمای حدود 310 درجه در دو سمت خود قرار گرفتند و ولتاژ تولیدی آنها، مقاومت و رسانایی الکتریکی، ضریب زیبک و فاکتور نیروی آنها بررسی شد. نتایج نشان داد که بهترین افزودنی در بین سه ماده اضافه شده، اکسید تیتانیوم بود که در میزان 5 درصد وزنی، نمونه ها ولتاژی برابر با 190 میلی ولت تولید کردند. نمونه های حاوی اکسید آلومینیوم ولتاژ مناسب و بالطبع ضریب زیبک بالایی داشتند ولی رسانایی الکتریکی آنها کم بود که سبب افت شدید فاکتور نیرو در آنها می شد. نمونه های حاوی ایلمنیت ولتاژ کم و رسانایی الکتریکی کمی داشتند و برای افزایش بازدهی ترموالکتریکی اکسید روی مناسب نبودند. روش تولید نمونه ها برای نمونه های حاوی اکسید آلومینیوم مناسب نبود و تخلخل زیادی در آنها به وجود می آورد که مطمئنا یکی از اصلی ترین دلایل رسانایی پایین این نمونه ها نیز همین مورد بوده است. برای زینترینگ نمونه ها برای کاربرد به عنوان ماده ترموالکتریک، معمولا از روش هایی مثل پرس گرم و sps استفاده می شود تا تخلخل نمونه به حداقل برسد.

در این تحقیق روشی نوین جهت تولید مستقیم و درجای آلیاژ فرومولیبدن توسط احیای آلومینوترمی مشترک سولفید مولیبدن (mos2) و اکسید آهن (fe2o3) معرفی گردیده و امکان سنجی آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به منظور بررسی تأثیر حضور یا عدم حضور گوگردزدا بر روی ترکیب شیمیایی و میزان خلوص محصول، از آهک (cao) و منیزیا (mgo) به عنوان گوگردزدا استفاده شده است. بررسی های اولیه نشان دادند که گرمای احیای سولفید مولیبدن توسط آلومینیوم به اندازه ای بالا است که واکنش آن ها می تواند به صورت یک واکنش سنتزاحتراقی خودپیش رونده ( shs) انجام شود. همچنین نتایج اولیه نشان دادند که افزایش مقدار اکسید آهن در ترکیب مواد اولیه باعث افزایش گرمای تولیدی واکنش می شود که نتیجه آن ذوب فرومولیبدن به عنوان محصول واکنش می باشد. جهت بررسی فازهای سنتز شده و تحلیل نتایج بدست آمده، از تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی ( sem) و داده های حاصل از آنالیز eds استفاده شده است. همچنین از دستگاه آنالیز تفرق اشعه ایکس (xrd)جهت آنالیز سرباره تشکیل شده حین واکنش بهره گرفته شده است. نتایج حاکی از آن است که واکنش انجام شده در حضور منیزیا به عنوان گوگردزدا سیستم موفق تری در جذب گوگرد آلیاژ تولید شده می باشد.

یکی از مهمترین چالش¬ها در مورد پوشش¬های هیدروکسی آپاتیت پلاسما اسپری شده بر روی ایمپلنت-های تیتانیومی، عدم درگیری مکانیکی استخوان تشکیل شده بر سطح پوشش با استخوان میزبان وسست شدن ایمپلنت، تجمع باکتریها و ایجاد پوسیدگی در فصل مشترک بافت/ایمپلنت، چقرمگی شکست پائین و چسبندگی کم هیدروکسی آپاتیت به زیرلایه می¬باشد. تحقیق حاضر با هدف اعمال پوشش هیبریدی فلوئورآپاتیت/تیتانیا/نانولوله کربنی (دکوراسیون شده با عامل آنتی باکتریال مس) با روش سل-ژل بر روی زیرلایه ti-6al-4v برای رفع چالش¬های فوق انجام شده است. فلوئورآپاتیت [ca10(po4)6f2]، دارای خاصیت ضد پوسیدگی بوده و افزودن tio2 به پوشش هیدروکسی آپاتیت باعث بهبود چسبندگی به ایمپلنت¬های تیتانیومی می¬شود. نانولوله¬های کربنی دارای مشابهت فیزیکی با کلاژن¬ (فاز آلی استخوان) بوده و در مقادیر کم قابلیت بهبود خواص مکانیکی هیدروکسی آپاتیت را داراست. توزیع مناسب و افزایش برهمکنش فازها با نانولوله¬های کربنی توسط بهینه¬سازی پتانسیل زتا در فرایند دکوراسیون مورد بررسی قرار گرفت. رفتار زیستی پوشش در محیط آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیرات تقویت کننده¬ها بر خواص مکانیکی پوشش توسط آزمون¬های نانودندانه¬گذاری و خراش انجام شد. نتایج نشان داد که سنتز کامپوزیت هیبریدی با خلوص بالا مستلزم کنترل دقیق پارامترهای فرایند بویژه ph در فرایند سل-ژل می¬باشد. افزایش ph در سل فلوئورآپاتیت باعث بهبود فرایند هیدرولیز و افزایش قابلیت واکنش¬پذیری پیش¬ماده¬های کلسیم و فسفات می¬شود. گروههای پیوندی مشخص شده در آنالیز¬ ftir، رفتار جذب uv و تصاویر tem نمونه¬ها مشخص نمود که دکوراسیون نانولوله¬های کربنی با مس باعث ایجاد اتصال در فصل مشترک فازها در پوشش کامپوزیتی می¬گردد. حضور ذرات مس بر سطح نانولوله¬های کربنی محل¬های مناسبی را برای جذب الکترواستاتیکی ti-oh و جوانه زنی هتروژن tio2 ایجاد می¬کند. سپس جذب یونهای کلسیم بر سطح ذرات اکسید تیتانیوم اتفاق افتاده و اتصال قوی بین سه فاز در پوشش هیبریدی برقرار می¬شود. آزمون¬های مکانیکی، بهبود خواص مکانیکی پوشش در حضور نانولوله¬های کربنی دکوراسیون شده را اثبات نمود که ناشی از اتصال مناسب با سایر فازها در پوشش و همزمان پل زدن نانولوله¬ها در زمینه می¬باشد. رفتار زیستی پوشش هیبریدی نسبت به فلوئورآپاتیت خالص بهبود یافته و حضور مس در کامپوزیت موجب ایجاد خاصیت آنتی باکتریال در آن شد. بررسی¬های مورفولوژیکی نشان داد که حضور نانولوله¬های کربنی باعث ایجاد مورفولوژی گل رز در پوشش و همچنین القای تشکیل آپاتیت بیولوژیکی با مورفولوژی فیبری در سطح پوشش، پس از قرار گیری در sbf می¬شود. بنابراین پوشش هیبریدی سنتز شده قابلیت ایجاد درگیری مکانیکی با استخوان مجاور ایمپلنت را با رشد فیبرهای آپاتیتی درون ساختار متخلخل استخوان داراست.

در مطالعه حاضر، روش آسیاکاری مکانیکی جهت پوشش دهی سطح فولاد ابزار aisi d2 توسط کاربید تیتانیوم از پودرهای اولیه تیتانیوم و گرافیت طی فرآیند خود پیش برنده ی مکانوشیمیایی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین در این پژوهش، اثر پارامترهای آسیاکاری مکانیکی (زمان آسیاکاری، نسبت وزنی گلوله به پودر) و عملیات حرارتی زیرلایه برخواص نهایی پوشش تولیدی بررسی شد. ریزساختار و ترکیب شیمیایی پودرها و پوشش های ایجاد شده در شرایط متفاوت آسیاکاری توسط آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و آنالیز eds مورد بررسی قرار گرفت. همچنین آزمایش ریزسختی برای بررسی خواص مکانیکی پوشش انجام شد. برای بررسی چسبندگی پوشش به سطح زیرلایه آزمون خراش طبق استاندارد astm 171-03 انجام شد. با بررسی نتایج آزمایش ها این نتیجه حاصل شد که در شرایط ( 35 ساعت آسیاکاری، زیرلایه سخت، نسبت وزنی گلوله به پودر 50) یک پوشش چگال بدون هیچ گونه ترک و حفره و همچنین کاملا چسبان با ضخامتی در حدود 9/102 میکرون، عدد سختی خراش 93/16 گیگاپاسگال و ریزسختی حدود 1892 ویکرز روی سطح زیرلایه تشکیل شد.

در این تحقیق مواد فرار ذغال سنگ در فرایند احیای اکسیدهای آهن در شرایط غیرهم دما را موردبررسی قرار داده است. مواد فرار ذغال سنگ کک نشو در آرایش جند لایه مواد جداسازی شده و از روی اکسید آهن عبور داده شد. مراحل سه گانه احیای بر روی نمودار احیای حاصل مورد بررسی قرار گرفت.

در تحقیقاتی که قبلا برای تولید کامپوزیت سرامیک – فلز به روش ریخته‏گری دوغابی صورت پذیرفته، یک ماده سرامیکی برای زمینه و یک فلز به عنوان فاز تقویت‏کننده مورد استفاده قرار می‏گرفت و به علت خواص متفاوت سرامیک وفلز در سوسپانسیون، مشکل عمده کنترل رئولوژی دوغاب بود. برای رفع این مشکل، در پژوهش اخیر برای اولین بار دو ماده سرامیکی جهت تولید کامپوزیت سرامیک – فلز به روش ریخته‏گری دوغابی استفاده گردید. مواد اولیه مورد استفاده، آلومینا و اکسید نیکل بودند و برای تبدیل اکسید نیکل به نیکل فلزی در حین فرایند تف‏جوشی از کربن به عنوان عامل احیاء کننده استفاده شد. با به کار بردن کربن، در قطعه نهایی تخلخل ایجاد می‏گردد. ذرات اکسید نیکل و کربن برای اتصال بهتر و رسوب همزمان آن‏ها در فرایند ریخته‏گری دوغابی، تحت آسیاکاری قرار گرفتند. به دلیل استفاده از روش ریخته‏گری دوغابی و تفاوت در سرعت رسوب‏گذاری آلومینا با اکسید نیکل ، پس از زینترینگ در قطعه گرادیان ذرات فلزی نیکل مشاهده می‏گردد و همچنین به علت رسوب همزمان کربن با اکسید نیکل، تخلخل گرادیانی در نمونه به وجود می‏آید. نمونه‏ها توسط سراموگرافی، آنالیز پراش اشعه ایکس، آنالیز عنصری (eds)، نقشه توزیع عناصر) map ( مورد مطالعه قرار گرفتند. گرادیان ذرات فلزی نیکل و تخلخل‏ها با نرم‏افزار پردازش تصویر( mip ( و آنالیز عنصری (eds) و نقشه توزیع عناصر map) ( بررسی گردید.

استخوان و مینای دندان، کامپوزیت­هایی متشکل از ذرات معدنی و مواد آلی همچون پروتئین­ها و آب هستند. استخوان و مینای دندان نانوکامپوزیتهایی طبیعی هستندکه به ترتیب 70-65 و 97-96 درصد وزنی آنها را فاز معدنی تشکیل داده است. در هردونوع بافت مذکور، فاز معدنی عمدتاً شامل بلورهای هیدروکسی آپاتیت به دوصورت استوکیومتری و غیراستوکیومتری می­باشد. خاصیت زیست فعال بودن هیدروکسی آپاتیت این توانایی را به آن می­دهد که با سلولهای بدن بطور مستقیم پیوند شیمیایی برقرار نماید. بعلاوه هیدروکسی آپاتیت باعث القای رشد استخوان و در نهایت سبب هدایت رشد استخوان می­گردد. پس از کاشت ایمپلنت با پوشش هیدروکسی آپاتیت در بدن، بافت استخوانی جدیدی بر روی پوشش هیدروکسی آپاتیت رشد نموده و فصل مشترکی میان ایمپلنت و استخوان برقرار می­شود. برای اتصال بهتر بین پوشش هیدروکسی آپاتیت و ایمپلنت، می توان پوشش را متخلخل نمود. در این تحقیق، با استفاده از روش سل-ژل با استفاده از محلول هایی با تر کیب متفاوت پوششی با تخلخل گرادیانی از هیدروکسی آپاتایت بر سطح ایمپلنت تشکیل شده است.

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.

در این تحقیق تولید کامپوزیت نانوساختار برنج - آلومینا به روش مکانوشیمیایی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از عناصر کربن و آلومینیوم به عنوان عوامل احیاء کننده اکسیدهای مس و روی استفاده شد. در مرحله اول به منظور بررسی تأثیر واکنش های احیاء آلومینوترمی بر تسریع و تسهیل واکنش های احیاء کربوترمی در دماهای آدیاباتیک مختلف، با انجام محاسبات ترمودینامیکی تغییرات دمای آدیاباتیک واکنش کلی احیاء نسبت به مقادیر کربن و آلومینیوم اولیه رسم شده و چهار دمای آدیاباتیک 298، 1300، 1800 و 2300 کلوین برای انجام آزمایشات آسیاکاری انتخاب گردید. نمونه های آسیاکاری شده در زمان های مختلف (0 تا 20 ساعت) تحت آزمایش های xrd، tga و dsc قرار گرفتند. نتایج xrd نشان داد در حالتی که دمای آدیاباتیک واکنش کلی احیاء کمتر از k 1800 باشد، واکنش ها به صورت تدریجی رخ می دهند و پس از 20 ساعت آسیاکاری تنها واکنش های احیاء آلومینوترمی فعال می شوند، ولی در صورتی که دمای آدیاباتیک واکنش کلی احیاء بیشتر یا مساوی k 1800 گردد، واکنش های احیاء کربوترمی و آلومینوترمی به صورت ناگهانی در فاصله زمانی بین 2 تا 3 ساعت آسیاکاری رخ می دهند، به طوری که پس از 3 ساعت آسیاکاری پیک های برنج و آلومینا در گراف xrd ظاهر می گردد. همچنین همزمان با احیاء مکانوشیمیایی، آلیاژسازی نیز رخ می دهد. نتایج tga نیز نتایج حاصل از آزمایش xrd را مورد تأیید قرار دادند به طوری که در نمونه ای که 2 ساعت آسیاکاری شده بود در طول حرارت دادن، کاهش وزن ناشی از فعال شدن واکنش های احیاء کربوترمی و حذف کربن از سیستم به صورت گاز co مشاهده گردید، ولی در نمونه 3 ساعت آسیاکاری شده تنها افزایش وزن ناشی از اکسیداسیون برنج در مجاورت هوا مشاهده شد که نشان از احیاء کربوترمی در طول آسیاکاری و حذف کربن از سیستم قبل از شروع آزمایش tga می داد. نتایج dsc نشان داد که در صورت وقوع واکنش ها به صورت تدریجی، سه واکنش احیاء cuo به cu2o، احیاء cu2o به cu و zno به zn به ترتیب با افزایش دما رخ می دهند. به کمک تصاویر tem مشاهده گردید که اندازه ذرات کامپوزیت برنج - آلومینای تولید شده پس از 20 ساعت آسیاکاری بین 0.2 تا 0.6 میکرومتر قرار دارد و اندازه دانه ها حدود 20 نانومتر است. در مرحله دوم افزایش حد حلالیت روی در مس مورد بررسی قرار گرفت. طبق دیاگرام فازی ماکزیمم حد حلالیت روی در مس دمای محیط حدود 35% است. نتایج xrd نشان داد که به کمک آسیاکاری می توان حد حلالیت روی در مس را تا 40 درصد اتمی در دمای محیط افزایش داد و آلیاژ برنج تک فاز آلفا حاوی 40 درصد اتمی روی تولید کرد.

کربوراسیون گازی به جهت افزایش سختی سطح و ایجاد مقاومت به سایش بر روی قطعات انجام شده و در تولید انبوه قطعات صنعتی بویژه قطعات خودرو کاربرد زیادی یافته است. روند کلی در فرآیند کربوراسیون گازی بدین صورت است که مقدار مشخصی از گاز شهری ، متان و یا پروپان - بدلیل سهولت درنگهداری وارزان قیمت بودن متان، بیشترازاین گازاستفاده می شود- را وارد مولد تولید گاز گرماگیر می کنند، از سوی دیگر هوا بصورت کنترل شده وارد محفظه شده تا احتراق در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد صورت گیرد.دراثراین واکنش مخلوطی ازگازهای دی اکسیدکربن، بخارآب، منوکسیدکربن وهیدروژن تولید می شود. سپس این مخلوط گازی را که با مقداری گاز متان وگاز نیتروژن همراه است وارد محفظه کوره می کنند تا درآنجا با سطح قطعه ی مورد نظر برای کربوراسیون به تعادل برسد. پس از به تعادل رسیدن این گازها باسطح قطعه فشارجزئی هریک ازگازها در محفظه کوره تعییین شده، سپس با داشتن فشارجزئی منوکسیدکربن ودی اکسیدکربن باتوجه به واکنش بودووارد اکتیویته کربن روی سطح فولاد محاسبه می گردد. با داشتن ارتباط بین اکتیویته کربن ودرصدوزنی کربن می توان درصد وزنی کربن روی سطح فولاد رادراثر فرآیند کربوراسیون بدست آورد. از پارامترهایی که بر درصدوزنی کربن در سطح فولاد بسیار تأثیرگذار است نسبت هوا به سوخت، دمای کوره، رطوبت نسبی و دمای هوای محیط می باشد که در این پژوهش به کمک نرم افزارmatlab ، اثر رطوبت نسبی و دمای هوای محیط نیز علاوه بر پارامترهای کاری کوره بر درصد وزنی کربن سطح مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی ترمودینامیکی حاصله قابلیت بررسی تغییر متغیرهای عملی کوره و متغیرهای محیطی بر درصد کربن سطح را دارا می باشد. .از پارامترهایی که در صنعت به آن کمتر توجه شده در حالی که تاثیر زیادی بر راندمان کربوراسیون می گذارد ، رطوبت نسبی محیط می باشد که در این تحقیق اثر آن بررسی شده و نتایج آن نیز با کوره carbosib 202 مقایسه شده است.

فوم های فلزی دسته ای جدید از مواد بوده و دارای دانسیته پایین و مشخصات منحصر به فردی در زمینه خواص فیزیکی، مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و جذب صدا هستند. در این تحقیق امکان استفاده از روشی جدید به نام سنتز احتراقی برای تولید فوم کامپوزیت مس-آلومینا با تخلخل باز، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا مخلوطی از پودرهای اکسید مس (cuo)، آلومینیوم و گرافیت با درصدهای وزنی مشخص با هم مخلوط گردیده و تحت فشار مشخصی پرس شدند و سپس با ایجاد یک حرارت لحظه ای در قسمتی از نمونه، واکنش سنتز احتراقی شروع شده و با خارج شدن گازهای تولیدی حین انجام واکنش و همچنین به علت وجود تخلخل اولیه در پودر متراکم شده، فومی متخلخل از کامپوزیت مس – آلومینا تولید گردید. تاثیر نسبت وزنی اجزای تشکیل دهنده مخلوط پودر و فشار تراکم اولیه بر چگونگی انجام واکنش سنتز احتراقی، نوع تخلخل، فازهای تولیدی و دانسیته محصول حاصل مورد ارزیابی قرار گرفته و مورفولوژی تخلخل ایجاد شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی گردید. نتایج حاصل نشان دادند که بهترین نسبت وزنی اجزای تشکیل دهنده مخلوط پودر برای تولید فومی با تخلخل باز، 84 درصد اکسید مس، 9/5 درصد آلومینیوم و 6/5 درصد گرافیت و فشار بهینه برای فشردن مخلوط اولیه بین 300-100 مگاپاسگال است.

کامپوزیت al2o3-tic به دلیل برخورداری از ویژگی هایی همچون سختی، پایداری شیمیایی و حرارتی، استحکام و... کاربرد گسترده ای در تولید ابزار برشی و پوشش های مقاوم به سایش دارد. با توجه به اهمیت این کامپوزیت و لزوم تولید ارزان قیمت و مقرون به صرفه ی آن وکاهش مصرف انرژی، در تحقیق حاضر روش سنتز احتراقی به منظور تولید این کامپوزیت از مواد اولیه ی tio2/c/al انتخاب شده است. چرا که برای آغاز فرآیند سنتز احتراقی، کافیست واکنش دهنده ها توسط یک منبع حرارت دهی اولیه به دمای معینی که دمای اشتعال نامیده می شود، برسند، پس از آن در اثر آزاد شدن گرمای نهان موادواکنش دهنده، واکنش به صورت خود پیش رونده ادامه خواهد یافت. منبع حرارت دهی اولیه ی این تحقیق مایکروویو می باشد که به دلایل مزایایی همچون عدم آلودگی محیط، حرارت دهی سریع و... برگزیده شده است. تاثیر چهار پارامتر کنترل کننده ی زمان آسیاکاری، وجود عامل رقیق کننده و چگالی خام در سه سطح و توان مایکروویو در دو سطح، بر شرایط احتراق و اندازه ی کریستالیت های این کامپوزیت در دو حالت استفاده از پودر tio2 در ابعاد میکرومتری و نانومتری به عنوان یکی از مواد اولیه، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین بررسی امکان تولید نانوکامپوزیت و یا کامپوزیت نانوساختار al2o3-tic با شرایط تعریف شده برای این تحقیق از دیگر موارد مورد توجه بوده است. برای انجام آزمایشات و تعیین بهترین سطح از هر پارامتر و نیز میزان تاثیر گذاری هر یک از پارامترها بر شرایط احتراق و اندازه ی بلورهای al2o3 و tic از روش تاگوچی با ماتریس متعامد l9 بهره گرفته شده است. به منظور تشخیص فازهای تولید شده و محاسبه ی اندازه ی بلورها از پراش اشعه ی x استفاده شد. الگوهای پراش، وجود فازهای al2o3 و tic را در تمامی نمونه ها تایید نمودند. مناسب ترین سطح از هر پارامتر کنترل کننده و شرایط بهینه برای رسیدن به بهترین حالت یا مقدار هریک از چهار عامل زمان اشتعال، دمای احتراق و اندازه ی بلورهای al2o3 وtic پیش بینی شده و به وسیله ی نمونه های شاهد، مورد تایید قرار گرفتند. با جایگزینی پودر tio2 میکرونی توسط tio2 نانوئی، سنتز نمونه ها در زمان های کمتر و دماهای بالاتری صورت گرفته و اندازه ی بلورهای فازهای al2o3 و tic نیز کاهش یافتند. بطوریکه اندازه ی بلورهای tic و al2o3 که در تولید آنها از tio2 میکرونی استفاده شده به ترتیب حدود 87/9-46/6 و 208/8-63/8 نانومتر و بلورهایی که در تولیدآنها از tio2 نانو استفاده شده به ترتیب 68/7-38/2 و 99/5-54/4 نانومتر می باشند. میزان شرکت هر یک از پارامترها در رفتار احتراق و اندازه ی بلورهای کامپوزیت توسط آنالیز واریانس تعیین گردید، بدین ترتیب که آسیا کاری بیشترین تاثیر را بر زمان اشتعال و اندازه ی بلورهای tic، و آلومینیوم اضافی بیشترین تاثیر را بر دمای احتراق و اندازه ی بلورهای al2o3 داشتند، و در تمامی نمونه ها، کمترین اثر مربوط به توان مایکروویو بود. همچنین این نتیجه حاصل شد که در صورت استفاده از پودر tio2 نانومتری در مواد اولیه، کامپوزیت تولید شده نانوساختار می باشد.

در این پژوهش شکل گیری فازآمورف در سیستمی با عناصر al، fe و cu با زمینه al مورد بررسی قرار گرفت. برای رسیدن به فاز آمورف، از دستگاه آسیای پرانرژی ماهواره ای استفاده شد که به همراه کاهش اندازه دانه، بیشترین میزان آمورف شدن را تا مدت زمان70 ساعت آسیاکاری برای سیستم al-fe و 110 ساعت آسیاکاری برای سیستم al-fe-cuتحت شرایط ویژه نسبت گلوله به پودر 40:1 و سرعت چرخش 250 دور بر دقیقه، ارائه نمود. پس از گذشت این زمان، ادامه روند آسیاکاری منجر به افزایش دوباره فاز کریستالین شد که به روش استریکلر - اهلبرگ مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین بررسی های تئوری و تجربی مانند اندازه دانه و جابه جایی پیک ها بر روی داده های آنالیز xrd صورت پذیرفت و همراستایی تغییرات در نتایج آزمایش اشعه x مورد تحلیل قرار گرفت. تعیین دمای حدود ?c410 به عنوان دمای شروع تبلور فاز آمورف ایجاد شده در محصولات به وسیله آزمایشات dsc و مشاهده اوج پیک تبلور در دمای حدود ?c560 ، صحت آزمایشات را تأیید کرد. هم چنین آزمایشات مغناطیسی بر روی محصولات صورت گرفت و نشان داد که با اضافه کردن عنصر cu در مخلوط مواد اولیه، ریزتر شدن و افزایش درصد آمورف خواص نرم مغناطیسی افزایش یافته است.

امروزه احیای مستقیم سنگهای اهن بی تردید بصورت یک قدم مهم در صنعت فولادسازی جهان به شمار می آید. دلایل مختلفی در رشد و توسعه احیا مستقیم نقش دارند، مشکلات تهیه کک متالورژیکی، کمبود منابع انرژی، مشکلات ارزی، نوسانات شدید قیمت قراضه ها و ... از جمله عوامل رشد و اهمیت احیای مستقیم می باشند. در سالهای اخیر، تلاشهای فراوانی برای راه اندازی واحدهای احیای مستقیم انجام شده است و همواره بر اساس عوامل مختلف اقتصادی و تکنیکی فرآیندهای احیای مستقیم جدیدی پا به عرصه ظهور گذاشته و نیازهای صنعت را برآورده می سازند. در این پروژه مطالعات نظری در مورد مکانیزم احیای مستقیم، ترمودینامیک و سینتیک احیای اکسیدهای آهن و عوامل موثر بر احیا، صورت گرفته و در بخش عملی این پروژه درصد احیا و درصد تعدد فاکتورهای موثر بر احیای اکسیدهای آهن، برخی از این فاکتورها از جمله درصد کربن، دمای احیا، کار مکانیکی، تاثیر افزودنیهایی مثل آلومینیوم، کربنات کلسیم و اکسید کلسیم مورد آزمایش قرار گرفته اند. در این راستا با تغییر پارامترهای مذکور امکان دستیابی به درصد بالایی از احیا در زمان کوتاهی فراهم شده است .

فولادهای ماریجینگ از خانواده فولادهای با استحکام زیاد می باشند. مهمترین ویژگی این فولادها این است که علاوه بر داشتن استحکام کششی بسیار بالا و سختی زیاد، فوق العاده داکتیل و انعطاف پذیر هستند. از اینرو در کاربردهای حساس مهندسی و نظامی، آنجا که در کنار استحکام زیاد، انعطاف پذیری خوبی نیز مورد نیاز است بکار میروند. از پیدایش این فولادها بیش از چهل سال نمی گذرد و تکنولوژی تولید آن نیز در اختیار چند کشور صنعتی قرار دارد. در پژوهش حاضر ضمن معرفی فولادهای ماریجینگ ، بهینه سازی سیکل عملیات حرارتی و پوشش دهی این فولادها مورد تحقیق قرار گرفته است . عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ شامل عملیات حرارتی آنیل محلولی و پیرسازی می باشد که در این میان، فرایند پیرسازی فولادها بیشترین تاثیر را بر روی خواص مکانیکی نهایی قطعه داراست . از اینرو با انجام آزمایشاتی نقش پارامترهای آنیل محلولی و بویژه پیرسازی (دما و زمان) روی استحکام کششی، سختی و مقاومت به ضربه شارپی مورد بررسی قرار گرفت . بررسیهای انجام شده نشان داد که مناسبترین دما برای دستیابی سریع به حداکثر این خواص در محدوده دمایی 480-520 0c قرار دارد. مقدار دقیق این دما برای هر فولاد ماریجینگ بایستی بصورت مستقل مورد تحقیق قرار گیرد. با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایشهای انجام شده، بهینه شرایط عملیات حرارتی پیرسازی برای فولاد ماریجینگ c300، زمان 3hr و دمای 480 0c و برای فولاد ماریجینگ t250 زمان 2hr و دمای 500 0c تشخیص داده شد. همچنین با استفاده از نمکهای اکسیدکننده مذاب ، امکان ایجاد پوشش اکسیدی مقاوم در برابر خوردگی مورد بررسی قرار گرفت . آزمایشات انجام شده نشان داد که میتوان از این روش بطور موفقیت آمیزی استفاده نمود.

امروز احیا مستقیم کانه آهن بی تردید بصورت یک گام مهم در صنعت فولادسازی جهان به شمار می آید. دلایل مختلفی در رشد و توسعه احیا مستقیم نقش دارند. مشکلات تهیه کک متالورژیکی، نوسانات شدید قیمت قراضه و ... از جمله عوامل رشد و توسعه احیا مستقیم می باشد. در سالهای اخیر، تلاشهای فراوانی برای راه اندازی واحدهای احیا مستقیم بر پایه استفاده از زغال سنگ صورت گرفته است و همواره براساس عوامل مختلف اقتصادی و تکنیکی، فرایندهای احیا مستقیم جدیدی ظاهر شده اند. در این تحقیق مطالعات نظری در مورد مکانیزم احیا مستقیم توسط زغال سنگ ، ترمودینامیک و سینتیک احیاء اکسیدهای آهن صورت گرفته و در فصل سوم کارهای انجام شده توسط دیگر محققین مرور شده است . در بخش عملی این تحقیق درصد احیاء پلتهای کامپوزیتی و تاثیر عوامل مختلف بر روند مورد بررسی قرار گرفته است . نظر به تعداد فاکتورهای موثر بر احیاء اکسیدهای آهن برخی از این فاکتورهای مانند دما، زمان، درصد کربن، نوع سنگ آهن، نوع زغال سنگ و دانه بندی آن مورد آزمایش قرار گرفته اند. در این راستا با تغییر پارامترهای مذکور امکان دستیابی به درصد بالایی از احیا در زمان کوتاهی فراهم شده است .

فرآیند احیا در حالت مذاب ‏‎(smelting reduction)‎‏ بعنوان یکی از روشهای موثر برای احیا انواع اکسیدهای فلزی شناخته شده است. بازدهی بالای احیا نیکل در این روش نسبت به روشهای مشابه دیگر آن را متمایز ساخته است. در این پروژه، کاتالیست های مستعمل محتوی نیکل که از فرآیند های هیدروژناسیون روغنهای نباتی ایجاد می شوند از طریق فرآیند مزبور احیا می شوند و نیکل موجود در آن وارد مذاب چدن می شود. پودر کاتالیست تشویه شده که حاوی اکسید نیکل می باشد بهمراه پودر آهن با نسبت 1 به 2 بعد از مخلوط شدن به میزان کافی و پرس گردیدن همراه با چدن در داخل یک بوته ‏‎sic‎‏ شارژ شده و تا 1400 درجه سانتی گراد حرارت داده شدند. در نتیجه این عملیات اکسید نیکل توسط عناصر ‏‎si, fe‎‏ و ‏‎c‎‏ موجود در مذاب احیا شده و نیکل وارد مذاب می شود. نتایج حاصل نشان می دهند که با تامین شرایط مناسب میتوان بیش از 95 درصد نیکل را در چدن احیا نمود. از نتایج دیگر میتوان به این نکته اشاره کرد که درصد زیادی از اکسید نیکل توسط ‏‎fe‎‏ احیا می شود که میتوان با آنالیز سرباره حاصل از عملیات ذوب این مسئله را اثبات نمود.در ادامه آزمایشهای پروژه برای افزایش میزان نیکل در چدن با توجه به نسبت بهینه پودر کاتالیست و پودر آهن طی چندین مرحله اوزان مختلفی از پودر کاتالیست بهمراه چدن شارز گردید که در نهایت میزان نیکل چدن بیش از میزان مزبور، پایین آمدن نیروی محرکه بازیابی مثل بالا رفتن نیکل چدن، کاهش عناصر احیا کننده ‏‎si‎‏ و ‏‎c‎‏ و نیز کاهش سیالیت چدن می باشد.

هدف از انجام این تحقیق، بررسی امکان جایگزینی فولادهای مس دار با تاکید بر استفاده از پودر آهن ساخت داخل بجای ترکیب پیش آلیاژی ‏‎astaloy d‎‏ برای تولید دسته شاتون به روش آهنگری پودر می باشد. دسته شاتون به جهت اینکه دائما تحت تاثیر بارهای دینامیکی، ضربات شدید، تنشهای تناوبی قرار دارد، از حساس ترین قطعات مصرفی در موتور خودرو می باشد. لذا هرگونه نارسایی موجود در آن باعث وارد آوردن خسارات سنگینی به موتور می گردد. بنابراین در مدت زمان کاری خود باید از کیفیت بالایی برخوردار باشد و هرگونه تغییری در فرایند تولید که منجر به بروز عیب در این قطعه در طول عمر کارش گردد، مستقیما باعث مختل شدن عملکرد موتور می گردد.با عنایت به مطالب بیان شده، ابتدا شاتون تولیدی با ترکیب ‏‎astaloy d‎‏ که در شرکتهای سازنده معتبر اروپایی و ژاپنی به تایید رسیده است. از لحاظ ساختاری و خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایشها آنالیز شیمیایی و ریزساختار آن مشخص گردید و سپس، خصوصیات مکانیکی آن بدست آمد که این ویژگیها به عنوان مبنای اصول انتخاب ترکیبات جدید در نظر گرفته شد. سپس با توجه به مطالعات انجام شده در منابع و نتایج بدست آمده از تحقیقات قبلی، چهار ترکیب به شرح زیر برای جایگزینی با ترکیب مورد نظر، انتخاب گردید. ملاک انتخاب این چهار ترکیب، تغییرات درصد کربن و بررسی تاثیر سولفید منگنز بر ریز ساختار و خواص مکانیکی بوده است. 1) ‏‎fe-2% cu-0.5% c‎‏2) ‏‎fe-2% cu-0.5% c-0.35% mns‎‏3) ‏‎fe-2% cu-0.75%c‎‏4) ‏‎fe- 2% cu-0.75% c-0.35% mns‎‏با تهیه بلوکهای آهنگری شده از ترکیبات مورد نظر و ساخت نمونه های آزمون خواص مکانیکی، شامل کشش، ضربه و خستگی در شرایط یکسان و بررسی نتایج بدست آمده ترکیبهای شماره 3 و 4 را می توان جایگزینهای مناسبی برای ‏‎astaloy d‎‏ در نظر گرفت. استحکام کششی، تسلیم، ضربه، حد خستگی، و سختی این ترکیبات در جدول زیر نشان داده شده است.

کاهش مس تلف شده در سرباره کوره شعله ای با نگهداری در دمای 1200درجه سانتی گراد امکانپذیر می باشد. احیا مگنتیت محتوی سرباره با یکی از عوامل احیاکننده می تواند در جهت کاهش ویسکوزیته و تسریع ته نشینی موثر باشد. نتایج آزمایشات انجام گرفته بر روی سرباره مس سرچشمه گویای این نکته است که در مقطع سرباره کوره ریورب مس سرچشمه، ذرات مس خالص وجود ندارد. و تقریبا اکثر ذرات مس محتوی سرباره بصورت کروی با ترکیب مات، با اندازه ذرات محبوس شده بین 446 -1 میکرون می باشند. بهترین دمای نگهداری سرباره، در محدوده دماهای بررسی شده (1300 - 1000 درجه سانتیگراد) ، دمای 1200 درجه سانتیگراد می باشد. در این دما، ذوب کامل و ویسکوزیته مناسب برای ته نشین سازی ذرات محتوی مس با حداقل تلاطم (کخف کردن مذاب) حاصل گردید. فاز وم (مات) بدون اضافه کردن اضافه شوند، پس از 4 ساعت ایجاد شد، که از زمینه اصلی کاملا مستقل می باشد. پس از گذشت 5/2 - 5 ساعت از زمان ته نشین سازی، ذرات باقیمانده به شکل کاملا کروی و با ابعاد کمتر از 10 میکرون مشاهده شدند که این موضوع با توجه به آنالیز این ذرات که محتوی مس، گوگرد و آهن (مات) می باشند، با محاسبات مربرطه مطابقت دارد. حداکثر قطر قطرات باقیمانده در بخش پائین در نمونه، پس از 3 ساعت زمان ته نشینی 5/7 میکرون بوده و حداکثر قطر قطرات در بخش بالائی نمونه 18/4 میکرون بود که با توجه به سقوط سریعتر قطرات با ابعاد بزرگتر با مدل مطابقت دارد همچنین آنالیز سرباره اولیه و سرباره ته نشین سازی شده، گویای وجود مس اکسیدی به صورت محلول درسرباره می باشد. اکسید مس محتوی سرباره از مقدار 22/0 در زمانهای نگهداری بیش از سه ساعت به رقمی کمتر از 1/0 درصد رسیده است. دندریت های رشد یافته در فاز دوم که غنی از مس می باشد، می تواند در اثر جدایش مس از فازمات بوده یا اینکه مطابق بررسی های رودل به دلیل سر کردن آهسته سرباره حاصل شده باشد. با اضافه کردن پیریت و کربن، فاز دوم در مدت زمان کمتری (2 ساعت) حاصل می گردد. میزان بازیابی با اضافه کردن کربن پس از 2 ساعت به بیش از 90 درصد بالغ می گردد که این میزان بازیابی با اضافه کردن 7 درصد پیریت در همین مدت زمان حاصل می شود. اضافه کردن همزمان کک وپیریت، میزان بازیابی را تا 93 درصد نتیجه می دهد و این میزان بازیابی با مدت زمان 4 ساعت به 96 درصد بالغ خواهد گردید. با اضافه کردن کنستانتره به سرباره پس از 2 ساعت فاز دوم تشکیل شده و میزان مس محتوی سرباره به 34/0 درصد رسید. این موضوع با ادامه زمان بازیابی به 3 ساعت به 21/0 تغییر یافت. ترکیبات فلوریدی ‏‎kf, naf‎‏ تاثیر مشابهی بر بازیابی دارند بطوریکه با اضافه کردن ‏‎naf, kf‎‏ به سرباره پس از 2 ساعت فاز دوم تشکیل شد.

امروزه مدلسازی ریاضی بعنوان یک ابزار توانمند بمنظور شناخت بیشتر فرآیندهای متالورژی و پیش بینی رفتار فرآیندها در اثر تغییرات پارامترهای عملی فرآیند، مورد استفاده قرار می گیرد. در میان فرآیندهای مختلف متالورژی، ریخته گری مداوم بیشتر مورد توجه محققین به لحاظ مدلسازی ریاضی و فیزیکی آن قرار گرفته است. اولین پژوهشهای مربوط به ریخته گری مداوم به دهه 70 برمی گردد که با توسعه یک مدل ساده انتقال حرارت در ریخته گری شمش فولاد، امکان پیش بینی توزیع دما و پروفیل انجماد در شمش و تاثیر بعضی پارامترهای سیستم بر پروفیل انجماد میسر گردید. با پیشرفت و توسعه کامپیوترهای دیجیتالی و با افزایش توان محاسباتی چنین کامپیوترهایی زمینه ای برای توسعه مدلهای جامع تر و دقیق تر در مورد سیستم های مختلف ریخته گری مداوم فراهم آمد بطوریکه تحقیقات وسیعی جهت مدلسازی جنبه های مختلف فرآیند ریخته گری مداوم در دهه اخیر صورت گرفته است که این تحقیقات عمدتا متمرکز بر ریخته گری مداوم فولاد بوده و همچنان ادامه دارد. در پژوهش حاضر یک مدل ریاضی دو بعدی در ارتباط با جریان مذاب همراه با انجماد در ریخته گری نیمه مداوم شمش و بیلت برنجی توسعه یافته است. در این مدل معادلات ممنتوم و حرارت بطور همزمان حمل شده و تاثیر متقابل جریان بر انرژی و بالعکس مدنظر قرار گرفته است. از طرفی بدلیل آشفتگی جریان مخصوصا در منطقه قالب ریخته گری، از مدل دو معادله ‏‎k-‎‏ برای مدلسازی جریان توربولان استفاده شده است که این معادلات با معادلات سرعت و حرارت مرتبط شده و اثرات متقابل در نظر گرفته شده است. انجماد بروش انتالپی مدلسازی شده و جریان مذاب در منطقه خمیری با استفاده از جریان سیال در بستر متخلخل مدلسازی گردیده است. مدل توسعه یافته در این پروژه مبتنی بر سیستم ریخته گری در حال کار در کارخانه مس شهید باهنر بوده و نتایج حاصل از مدل با پاره ای آزمایشهای انجام شده در کاخانه مقایسه شده که رویهمرفته انطباق خوبی بین نتایج محاسباتی و آزمایش بدست آمده است. نهایتا با استفاده از مدل مطالعات پارامتریک برای ارزیابی تاثیر بعضی فاکتورهای عملی بر روند عملیات صورت گرفته است.