اخیراً، گروهی از فولادهای آستنیتی پرمنگنز همراه با برخی دیگر از عناصر آلیاژی معرفی شده اند که در آنها امکان دست یابی به ترکیب مناسبی از استحکام و انعطاف پذیری وجود دارد. با توجه به پایین بودن انرژی نقص در چیده شدن (sfe) در این فولادها، لغزش متقاطع نابجایی های گسترده به سختی صورت گرفته و در نتیجه تغییرشکل پلاستیکی ناشی از دوقلویی شدن (twip) در کنار لغزش نابجایی ها به عنوان مکانیزم های اصلی در تغییرشکل مشارکت می کنند. به وجود آمدن دوقلویی های مکانیکی به عنوان موانع قوی در برابر حرکت نابجایی ها، تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی و به ویژه نرخ کارسختی می گذارد. به همین علت، در این پژوهش بررسی تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی یک فولاد پرمنگنز twip با ترکیب شیمیایی fe-31mn-3al-3si در هنگام تغییرشکل سرد مد نظر قرار گرفته است. از میکروسکوپ نوری، sem و tem برای تعیین اندازه دانه، میزان دوقلویی شدن مکانیکی، کسر تبلور مجدد یافته، ساختار نابجایی ها، چگونگی تداخل سیستم های دوقلویی، تاثیر جهت گیری کریستالی دانه ها بر فعالیت دوقلویی ها استفاده شد. از آزمایش کشش به منظور بررسی تاثیر اندازه دانه بر خواص مکانیکی، میزان دوقلویی شدن مکانیکی و تغییرات نرخ کارسختی استفاده گردید. همچنین با اندازه گیری دانسیته نابجایی ها به روش xrd، تنش سیلان فولاد twip مورد بررسی قرار گرفت. علاوه براین، از مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی (ann) نیز برای پیش بینی تاثیر ترکیب شیمیایی بر خواص مکانیکی استفاده گردید. نتایج نشان داد که تشکیل نابجایی های صفحه ای قبل از دوقلویی شدن مکانیکی ضروری به نظر می رسد. به وجود آمدن این نوع از ساختار نابجایی ها به عواملی مانند وجود نظم کم دامنه (sro) در اثر بالا بودن کسر اتمی عناصر آلیاژی، اندازه دانه و جهت گیری بستگی دارد. پس از به وجود آمدن دانسیته نابجایی های صفحه ای مورد نیاز و ایجاد شبکه taylor، تداخل نابجایی ها روی دیواره شبکه باعث تشکیل جوانه های دوقلویی می گردد. علاوه براین، با ریزدانه شدن فولاد و افزایش تنش بحرانی دوقلویی شدن، سیستم های متعدد لغزش در هنگام تغییرشکل فعال شده و منجر به ایجاد یک ساختار نابجایی های درهم پیچیده و توقف دوقلویی شدن مکانیکی می گردد. همچنین، بررسی های ریزساختاری نشان داد که می توان ارتباط مناسبی بین چند مرحله ای شدن منحنی نرخ کارسختی و سینتیک دوقلویی شدن مکانیکی در فولاد twip ارایه کرد. از سوی دیگر، معادله تنش سیلان بدست آمده شامل هر دو اثر استحکام بخشی ناشی از تداخل نابجایی ها و ریز شدن دینامیکی ساختاری در اثر دوقلویی های مکانیکی، سازگاری خوبی با نمودار آزمایشگاهی دارد. همچنین به عنوان یک روش جدید، بکارگیری میزان نورد سرد بالا و آنیل در ناحیه تبلور مجدد جزئی، جاییکه هنوز مقدار مناسبی از دوقلویی های مکانیکی ایجاد شده در هنگام نورد سرد پایدار باقی مانده است، می تواند در دست یابی به یک فولاد twip با اندازه دانه زیرمیکرون و ترکیب مناسبی از استحکام و انعطاف پذیری مفید باشد. علاوه براین، مقایسه مقادیر پیش بینی شده توسط ann و مقادیر آزمایشگاهی نشان داد که مدل ایجاد شده توانایی خوبی برای پیش بینی خواص مکانیکی فولادهای پرمنگنز دارد.

در این تحقیق، پوشش نیکل- فسفر جاذب نور خورشید روی زیرلایه آلومینیوم به روش الکترولس ایجاد شد. این پوشش به عنوان جایگزینی برای پوشش pvd آبگرمکن خورشیدی مورد تحقیق قرار گرفته است. تاثیر عوامل مختلف بر ساختار، چسبندگی، سختی، زبری سطح، خواص نوری و عمر پوشش بررسی و بهینه سازی شد. این عوامل شامل درصد فسفر، عملیات حرارتی، زبری زیرلایه، ضخامت پوشش، نوع و غلظت اسید سیاه کننده و افزودن نانوتیوب کربنی بود. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعه مرفولوژی و ضخامت پوشش، از دستگاه پراش پرتو ایکس جهت آنالیز فازهای موجود در پوشش و از میکروسکوپ نیروی اتمی جهت مطالعه زبری سطح پوشش استفاده شد. خواص نوری پوشش با اندازه گیری ضریب جذب در طول موج های 300 تا 1700 نانومتر، ضریب تابش حرارتی 5/2 تا 25 میکرون و اختلاف رنگ نمونه ها با سیاه ایده آل بدست آمد. خواص نوری پوشش توسط اسپکتروفتومتر و ftir اندازه گیری شد. جذب بالای پوشش الکترولس نیکل- فسفر سیاه مربوط به مرفولوژی خاص آن با زبری بالاست. رنگ سیاه این پوشش نیز به دلیل این مرفولوژی سطحی و تشکیل اکسیدهای نیکل (nio و ni2o3) است. نتایج حاصل نشان داد که عملیات حرارتی پوشش نیکل- فسفر منجر به رسوب فاز سخت فسفید نیکل و افزایش سختی پوشش می گردد. هم چنین عملیات حرارتی باعث کاهش میزان تابش حرارتی پوشش ها شد. افزودن cnt به پوشش های الکترولس نیکل- فسفر، باعث افزایش سختی و عمر پوشش شد. میزان جذب پوشش های الکترولس نیکل- فسفر سیاه با نانوتیوب به 7/98% رسید و این در حالی است که با افزودن cnt، ضریب تشعشع به میزان قابل توجهی کاهش می یابد به طوری که از 34% به 22% می رسد. نتایج آزمون دوام نشان داد پوشش های فسفر بالا بیشترین عمر را دارند و طبق محاسبات بیش از 25 سال دوام خواهند داشت. پوشش الکترولس نیکل- فسفر دارای ضریب جذب و عمر بالاتری نسبت به پوشش رسوب فیزیکی بخار است و می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای کاربرد در آبگرمکن خورشیدی مطرح شود.

در سال های اخیر تولید نانوکامپوزیت?های زمینه فلزی تقویت شده با نانولوله های کربنی (cnt) با خصوصیات ساختاری و مکانیکی بالا، از زمینه?های اصلی تحقیقات در زمینه مهندسی مواد بوده است. در این پژوهش، نانوکامپوزیت ریختگی a356-cnt با استفاده از فرآیندهای ریخته گری گردابی و نیمه?جامد و با تزریق ذرات تقویت?کننده به دو صورت cnt خام و پودر کامپوزیتی al-ni-p-cnt حاصل از فرآیند آبکاری الکترولس ni-p تولید شدند. در ادامه تاثیر افزودن cnt و فرآیند ریخته?گری بر خصوصیات ساختاری، مکانیکی و هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت های تولیدی بررسی گردید. دمای 80 درجه سانتیگراد، ph برابر 5/5، مقدار cnt برابر gr/lit 25/1، نسبت وزنی ذرات al به cnt برابر 6 و سرعت همزدن rpm 500 مقادیر بهینه پارامترهای فرآیند آبکاری الکترولس به منظور تولید پودرهای کامپوزیتی al-ni-p-cnt با توزیع مناسب cnt در آن تشخیص داده شدند. نتایج بدست آمده حاصل از فرآیند کامپوزیت سازی نشان داد که اضافه کردن cnt به صورت پودرکامپوزیتی al-ni-p-cnt به آلیاژ زمینه باعث کاهش چشمگیر اندازه دانه های ساختار زمینه می گردد به طوریکه درکامپوزیت های تولید شده به روش گردابی، فاصله بین بازوهای ثانویه ی دندریتی حدود 60 درصد و در نمونه های تولید شده به روش نیمه جامد، مقدار متوسط قطر دایره معادل دانه های اولیه ?al حدود 27 درصد کاهش یافت. سختی و مقاومت به سایش کامپوزیت?ها وابسته به درصد ذرات تقویت?کننده باقیمانده درمذاب، درصد تخلخل و ریزساختار بود و در تمامی کامپوزیت?های تولیدی نسبت به آلیاژ تقویت نشده افزایش یافت. بیشترین مقدار این افزایش در کامپوزیت?های تولیدی به روش نیمه?جامد و 30 درصد کسر جامد اولیه دیده شد. مدول الاستیک، استحکام تسلیم و استحکام کشش نهایی نانوکامپوزیت?های تولیدی با تزریق پودر?های کامپوزیتی نسبت به آلیاژ زمینه افزایش چشمگیری داشتند. نانوکامپوزیت?های تولیدی به روش نیمه?جامد و30 درصد کسر جامد اولیه حدود 93 درصد استحکام خود را در دمای 300 درجه سانتیگراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقدار برای آلیاژ a356 تقویت نشده حدود 69 درصد بود. استحکام خمشی نمونه های کامپوزیتی نسبت به نمونه های غیرکامپوزیتی مشابه به طور متوسط حدود 30 درصد افزایش داشت که این بهبود به دلیل حضور cnt ها با استحکام خمشی فوق العاده درون ساختار زمینه می باشد. هدایت الکتریکی نمونه های کامپوزیتی نسبت به نمونه های مشابه غیرکامپوزیتی، با اضافه شدن cnt به زمینه، کاهش یافت.

توسعه کامپوزیت های منیزیم برای بهبود خواص این فلز سبک و گسترش استفاده از آن در صنایع حمل و نقل بسیار مورد توجه است. نانولوله های کربنی با ساختاری یکتا و مجموعه ای از خواص منحصر به فرد، به عنوان انتخابی مناسب برای تقویت کنندگی مواد کامپوزیتی مطرح می باشند. تمایل زیاد نانولوله های کربنی به خوشه ای شدن و ترشوندگی کم آنها توسط مذاب فلزات، به کارگیری آنها را با مشکل مواجه کرده است. در این پژوهش با کمک گرفتن از فرآیند پوشش دهی الکترولس نیکل- فسفر به عنوان مرحله ابتدایی و تعیین شرایط بهینه آن، پوششی کامپوزیتی با توزیع نسبتاً یکنواخت از نانولوله های کربنی بر روی پودر منیزیم ایجاد شد. به کار بردن پودر به عنوان سطح پوشش دهی به خاطر دارا بودن سطح بسیار زیاد، واکنش شدیدی ایجاد می کند که باعث از بین بردن حالت خوشه ای نانولوله ها می شود. سپس ذرات منیزیم که نانولوله ها به صورت یکنواخت بر آنها توزیع شده اند به عنوان تقویت کننده وارد مذاب az91 شده و کامپوزیت هایی با درصدهای متفاوت نانولوله کربنی به روش ریخته گری هم زدنی ایجاد شدند. برای مقایسه، نانولوله های کربنی به صورت توده ای نیز با درصدهای مشابه به مذاب اضافه شده و به روش مشابه از آنها کامپوزیت هایی تولید گردید. نتایج نشان داد که نانولوله های کربنی موجود در پوشش باعث ریز شدن ساختار ریختگی شدند در صورتیکه نانولوله های کربنی توده ای نقش زیادی در ریزدانه کردن دانه های آلیاژ بازی نکردند. همچنین به دلیل عدم توانایی کافی فرآیند تولید ذوبی برای از بین بردن توده های نانولوله کربنی، میزان تخلخل در کامپوزیت ها با حضور نانولوله های توده ای بیشتر بود که باعث کاهش خواص مکانیکی کامپوزیت گردید. یک درصد نانولوله کربنی با توزیع مناسب در پوشش، باعث افزایش 32 درصدی استحکام کششی، 16 درصدی مدول الاستیک، 23 درصدی تنش تسلیم، 36 درصدی سختی و 30 درصدی استحکام خمشی کامپوزیت نسبت به حالت غیر کامپوزیتی گردید. همچنین این تقویت کننده بر خلاف دیگر تقویت کننده های سنتی کاهش چقرمگی را به همراه نداشت اگرچه حالت شکست کامپوزیت همانند نمونه غیر کامپوزیتی ترد باقی ماند. نمونه دارای یک درصد نانولوله کربنی توده ای به دلیل حضور تخلخل بیشتر، عدم توزیع مناسب تقویت کننده، ترشوندگی کم با مذاب و حضور نداشتن فصل مشترک زمینه- تقویت کننده قوی از افزایش خواص مطلوب بی بهره ماند.

در این پژوهش پوشش الکترولسni-p در شرایط حاوی جزء پایدارکننده و عاری از آن بر روی زیرلایه آلومینیومی پوشش داده شد. ضخامت نمونه ها ی حاوی پارارکننده بعد از 2 ، 4 و 6 ساعت پوشش دهی به ترتیب 20 ، 35 و 43 میکرون و ضخامت نمونه های عاری از پایدارکننده بعد از 2 ، 4 و 6 ساعت پوشش دهی به ترتیب 24 ، 39 و 48میکرون بود. پایدارکننده ها با جذب بر سطح نمونه ها سرعت پوشش دهی را کنترل کرده و آن را کاهش می دهند. همچنین به طورکلی نرخ رسوب دهی به دلیل پوشش دهی در 4 ph= نسبت به حمام های با ph بالا، کم تر بود. آزمون پراش اشعه ایکس نشان داد که در تمام نمونه ها ساختار پوشش نیمه آمورف بوده و ترکیبی از فاز آمورف و فاز کریستالی شامل صفحه (111) نیکل بود. نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی خوردگی نشان داد که بعد از 12 ساعت غوطه وری نمونه ها در محلول شبیه سازی پیل سوختی مقدار rct در نمونه های با ضخامت پوشش 20 ، 35 و 43 میکرون به ترتیب 5/13 ، 5/16 و k?.cm2 17 و در نمونه های با ضخامت 24 ، 39 و 48 میکرون به ترتیب 28 ، 34 و k?.cm2 42 بود که نشان می داد حذف پادارکننده ها منجر به بهبود مقاومت به خوردگی شده است. همچنین آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بر روی نمونه های با ضخامت 35 و 39 میکرون بعد از 80 روز غوطه وری در محلول شبیه سازی انجام شد که نشان داد اولا محلول نتوانست به زیر لایه دسترسی یابد، ثانیا مقدار پاسیواسیون در نمونه های حاوی پایدارکننده بیشتر است. نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد نرخ خوردگی در پوشش های حاوی پایدارکننده در ضخامت های 20 ، 35 و 43 میکرون به ترتیب 8 ، 5 و a/cm2 µ 4 و در نمونه های عاری از پایدارکننده در ضخامت های 24 ، 39 و 48 میکرون به ترتیب 9/0 ، 6/0 و a/cm2 µ 5/ 0 بود که کاهش تقریبا 10 برابری را نشان می داد. مقدار پتانسیل خوردگی در نمونه های حاوی پایدارکننده در ضخامت های 20 ، 35 و 43 میکرون به ترتیب 268- ، 259- وmv 228- و در نمونه های عاری از پایدارکننده در ضخامت های 24 ، 39 و 48 میکرون به ترتیب 360- ، 305- وmv 305- بود که نشان می داد پتانسیل خوردگی به دلیل رسوب ناخالصی های حمام عاری از پایدارکننده فعال تر شده بود. نتایج آزمون پتانسیواستاتیک نشان داد که در شرایط کاتدی دانسیته جریان در پوشش های حاوی پایدارکننده تقریبا m a/cm2 10 و در پوشش های عاری از پایدارکننده تقریبا m a/cm21 بود. همچنین در شرایط آندی مقدار دانسیته جریان در پوشش حاوی پایدارکننده و عاری از پایدارکننده تقریبا یکسان بوده و a/cm2 µ 100 بود. نتایج آنالیز توسط wdx نشان داد که مقدار فسفر پوشش حاوی پایدارکننده 11-9 درصد وزنی و مقدار گوگرد آن 5/0-2/0 درصد وزنی بود. همچنین مقدار فسفر پوشش عاری از پایدارکننده 12-9 درصد وزنی و فاقد گوگرد بود. همچنین با افزایش ضخامت درصد فسفر پوشش ها افزایش یافته بود. پایدارکننده ها حاوی مقادیر زیادی گوگرد هستند و در طی فرآیند پوشش دهی جذب سطح فلز می شوند. دلیل افزایش نرخ خوردگی را می توان به وجود گوگرد در سطح پوشش ها نسبت داد. نتایج آزمون مقاومت الکتریکی تماسی نشان داد که قبل از آزمون خوردگی پتانسیواستاتیک مقدار مقاومت الکتریکی تماسی در تمام نمونه ها m?.cm230 بود. اما بعد از آزمون خوردگی مقاومت الکتریکی تماسی افزایش یافت، به طوریکه مقدار آن در پوشش های حاوی پایدارکننده تقریبا به m?.cm2 160 و در پوشش های عاری از پایدارکننده تقریبا به m?.cm2 70 رسید.

در این پژوهش پوشش الکترولسni-p در شرایط حاوی جزء پایدارکننده و عاری از آن بر روی زیرلایه آلومینیومی پوشش داده شد. ضخامت نمونه ها ی حاوی پارارکننده بعد از 2 ، 4 و 6 ساعت پوشش دهی به ترتیب 20 ، 35 و 43 میکرون و ضخامت نمونه های عاری از پایدارکننده بعد از 2 ، 4 و 6 ساعت پوشش دهی به ترتیب 24 ، 39 و 48میکرون بود. پایدارکننده ها با جذب بر سطح نمونه ها سرعت پوشش دهی را کنترل کرده و آن را کاهش می دهند. همچنین به طورکلی نرخ رسوب دهی به دلیل پوشش دهی در 4 ph= نسبت به حمام های با ph بالا، کم تر بود. آزمون پراش اشعه ایکس نشان داد که در تمام نمونه ها ساختار پوشش نیمه آمورف بوده و ترکیبی از فاز آمورف و فاز کریستالی شامل صفحه (111) نیکل بود. نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی خوردگی نشان داد که بعد از 12 ساعت غوطه وری نمونه ها در محلول شبیه سازی پیل سوختی مقدار rct در نمونه های با ضخامت پوشش 20 ، 35 و 43 میکرون به ترتیب 5/13 ، 5/16 و k?.cm2 17 و در نمونه های با ضخامت 24 ، 39 و 48 میکرون به ترتیب 28 ، 34 و k?.cm2 42 بود که نشان می داد حذف پادارکننده ها منجر به بهبود مقاومت به خوردگی شده است. همچنین آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بر روی نمونه های با ضخامت 35 و 39 میکرون بعد از 80 روز غوطه وری در محلول شبیه سازی انجام شد که نشان داد اولا محلول نتوانست به زیر لایه دسترسی یابد، ثانیا مقدار پاسیواسیون در نمونه های حاوی پایدارکننده بیشتر است. نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل نشان داد نرخ خوردگی در پوشش های حاوی پایدارکننده در ضخامت های 20 ، 35 و 43 میکرون به ترتیب 8 ، 5 و a/cm2 µ 4 و در نمونه های عاری از پایدارکننده در ضخامت های 24 ، 39 و 48 میکرون به ترتیب 9/0 ، 6/0 و a/cm2 µ 5/ 0 بود که کاهش تقریبا 10 برابری را نشان می داد. مقدار پتانسیل خوردگی در نمونه های حاوی پایدارکننده در ضخامت های 20 ، 35 و 43 میکرون به ترتیب 268- ، 259- وmv 228- و در نمونه های عاری از پایدارکننده در ضخامت های 24 ، 39 و 48 میکرون به ترتیب 360- ، 305- وmv 305- بود که نشان می داد پتانسیل خوردگی به دلیل رسوب ناخالصی های حمام عاری از پایدارکننده فعال تر شده بود. نتایج آزمون پتانسیواستاتیک نشان داد که در شرایط کاتدی دانسیته جریان در پوشش های حاوی پایدارکننده تقریبا m a/cm2 10 و در پوشش های عاری از پایدارکننده تقریبا m a/cm21 بود. همچنین در شرایط آندی مقدار دانسیته جریان در پوشش حاوی پایدارکننده و عاری از پایدارکننده تقریبا یکسان بوده و a/cm2 µ 100 بود. نتایج آنالیز توسط wdx نشان داد که مقدار فسفر پوشش حاوی پایدارکننده 11-9 درصد وزنی و مقدار گوگرد آن 5/0-2/0 درصد وزنی بود. همچنین مقدار فسفر پوشش عاری از پایدارکننده 12-9 درصد وزنی و فاقد گوگرد بود. همچنین با افزایش ضخامت درصد فسفر پوشش ها افزایش یافته بود. پایدارکننده ها حاوی مقادیر زیادی گوگرد هستند و در طی فرآیند پوشش دهی جذب سطح فلز می شوند. دلیل افزایش نرخ خوردگی را می توان به وجود گوگرد در سطح پوشش ها نسبت داد. نتایج آزمون مقاومت الکتریکی تماسی نشان داد که قبل از آزمون خوردگی پتانسیواستاتیک مقدار مقاومت الکتریکی تماسی در تمام نمونه ها m?.cm230 بود. اما بعد از آزمون خوردگی مقاومت الکتریکی تماسی افزایش یافت، به طوریکه مقدار آن در پوشش های حاوی پایدارکننده تقریبا به m?.cm2 160 و در پوشش های عاری از پایدارکننده تقریبا به m?.cm2 70 رسید.

ورق های نازک فولاد زنگ نزن نسبت به صفحات دوقطبی گرافیتی، موادی ارزان هستند که جهت استفاده در پیل های سوختی مدنظر قرار گرفته اند و به کمک آنها می توان به پیل های سوختی با حجم کمتری دست یافت. فولادهای زنگ نزن بسیاری از نیازهای صفحات دو قطبی پیل سوختی را بجز رفتار خوردگی آنها در شرایط کاری پیل های سوختی برطرف می کنند.اما در اثر تشکیل اکسید بر روی فولاد زنگ نزن مقاومت تماسی آن افزایش می یابد و همچنین در نتیجه حل شدن فلز، غشاء پلیمری پیل سوختی آلوده می شود. این مشکلات را می توان با ایجاد یک پوشش مقاوم به خوردگی و هادی جریان الکتریکی برطرف نمود. در این تحقیق فولاد زنگ نزن aisi316 توسط الکترولس ni-p پوشش داده شد. پس از 45دقیقه ، 5/2 و 5 ساعت پوشش دهی ضخامت پوششی تقریباً برابر با 10، 30 و 60 میکرون بدست آمد. پوشش های فوق در حمام با phهای مختلف 2/4، 7/4 و 2/5 پوشش داده و مورد بررسی قرار گرفتند. آنالیز تفرق اشعه x نشان داد که پوشش های با ph پائین دارای ساختار شبه آمورف و پوشش های با ph بالا دارای ساختار شبه کریستالی هستند. ساختار ها مخلوطی از فاز آمورف و کریستال بودند. برای اندازه گیری مقاومت به خوردگی پوشش ها، آزمایش پولاریزاسیون تافل و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در شرایط شبیه سازی شده پیل سوختی با غشاء پلیمری توسط محلولm h2so4 5/0 و ppm f- 2 مورد مطالعه قرار گرفت. تست های پلاریزاسیون تافل نشان دادند که نرخ خوردگی پوشش با ph پائین-تر بهتر از نرخ خوردگی در پوشش های با ph بالاتر است. آزمایش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی نمونه ها در محلول شبیه سازی شده نشان داد که مقاومت به حفره دار شدن با کاهش ph افزایش می یابد. قابلیت الکتریکی پوشش توسط اندازه گیری مقاومت الکتریکی تماسی ارزیابی شد. اندازه گیری مقاومت الکتریکی تماسی نشان داد که پوشش های با ph بالاتر دارای مقاومت تماسی پائین تری نسبت به پوشش های با ph پائین تر هستند.آزمون های پلاریزاسیون تافل و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد، مقاومت به خوردگی پس از پوشش دهی بهبودیافته است. آزمون مقاومت الکتریکی تماسی نیز نشان داد که مقاومت الکتریکی تماسی پوشش در محدوده قابل قبولی قرار دارد. هرچند که انجام پوشش الکترولس ni-p بر روی فولاد زنگ نزن aisi316 به عنوان استفاده در صفحات دوقطبی پیل سوختی با غشاء پلیمری خواص بهتری نسبت به فولاد زنگ نزن نشان دادند، اما نیاز مبرمی به تحقیقات و مطالعات بیشتر جهت توسعه استفاده از صفحات دو قطبی فلزی در پیل های سوختی با غشاء پلیمری است.

در این پایان نامه پوشش های نانوساختار نیکل فسفر با روش الکترولس بر روی زیر لایه آلومینیومی تهیه گردید. با استفاده از خاصیت فوتورفلکتنس و مدولاسیون طول موجی طیف بازتاب نمونه ها گاف نواری نمونه ها محاسبه شده و عوامل موثر بر مقدار گاف نواری مانند سونش مورد بررسی قرارگرفت. برای به دست آوردن ثوابت اپتیکی پوشش ها شامل ضریب شکست و ضریب خاموشی از روش بیضی سنجی استفاده شد. همچنین چگالی پکیدگی نمونه ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از آنالیز های موجود خواص ساختاری و مورفولوژیکی این پوشش ها همچنین میزان عناصر شیمیایی موجود در این پوشش ها مورد بررسی قرارگرفت. برای پوشش های نانو ساختار نیکل فسفر آماده شده به روش الکترولس پس از سونش سطح این پوشش ها، میزان درآشامی و بهره محاسبه شده و این مقادیر برای نمونه های مختلف مورد مقایسه قرارگرفت. همچنین پوشش های لایه نازک جاذب نیکل فسفر نیز تهیه گردید و تاثیر کاهش ضخامت بر خواص آن مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی سختی پوشش ها از روش سختی سنجی ویکرز استفاده شد و سختی پوشش ها و تاثیر عوامل مختلف بر آن مورد بررسی قرار گرفت.

تغییرات آب و هوایی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای، نظیر co2، nox و sox، نیاز به جایگزین کردن سوخت های فسیلی با فناوری هایی با آلوده کنندگی کمتر را مطرح کرده است. در این میان پیل سوختی با غشاء پلیمری به دلیل داشتن قابلیت تولید برق با توان بالا، قابلیت شروع به کار نسبتاً سریع، دمای کاری کم و انتشار کم گازهای گلخانه ای، در وسایل حمل و نقل، نظیر اتومبیل و اتوبوس، به کار گرفته شده است.یکی از اجزای مهم پیل سوختی با غشاء پلیمری، صفحات دوقطبی هستند. این صفحات وظایف مختلفی از جمله اتصال هر سل به سل مجاور را انجام می دهند. وظیفه ی دیگر این صفحات، توزیع گازهای واکنش دهنده و خارج کردن آب و حرارت تولید شده است. بنابراین مواد مورد استفاده برای ساخت صفحات دوقطبی باید پایداری شیمیایی مناسب، رسانندگی الکتریکی و حرارتی بالا، مقاومت تماسی کم با پشت بند،که از جنسcarbon paper یا carbon cloth است، استحکام مکانیکی خوب، نفوذپذیری کم در برابر گازها و قیمت مناسب در تولید انبوه داشته باشند.تا به حال مواد مختلفی برای ساخت صفحات دوقطبی مورد استفاده قرار گرفته است اما هیچ کدام تمام ویژگی های مورد نیاز را برآورده نکردند.در این پژوهش، پوشش های crn و cr3c7 به ترتیب توسط فرایندهای آبکاری کروم-نیتراسیون پلاسمایی وآبکاری کروم- کربوره کردن جامد بر روی فولاد زنگ نزن 316l ایجاد شد. سپس پوشش ها مورد فرایند ماسه پاشی و عملیات حرارتی در سه دمای 400، 500 وc° 800 قرار گرفتند. تمام آزمون های خوردگی در محلول اسیدسولفوریک با ph برابر 0/2 (همراه با ppm hf5 اضافه شده) در دمایc° 5±70 همراه با دمش هوا انجام شد. نتایج آزمون خوردگی پتانسیواستاتیک در شرایط شبیه سازی شده ی کاتدی پیل سوختی (پتانسیل mv (sce) 600) نشان داد که اعمال فرایند ماسه پاشی و عملیات حرارتی باعث کاهش چگالی جریان خوردگی پوشش ها می شود. کمترین چگالی جریان خوردگی برای پوشش crn و cr3c7 به ترتیب در دمای c°500 در زمان های 40 و 25 دقیقه به دست آمد. آزمون های خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) نتوانستند رفتار خوردگی پوشش ها را در آزمون پتانسیواستاتیک پیش بینی کنند. رفتار خوردگی تمام پوشش ها در آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک به صورت رویین بود، که نشان دهنده ی ایجاد لایهی رویین و محیط اکسیدکننده است. در آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، پتانسیل شکست لایه ی رویین برای تمام پوشش ها بالاتر از mv (sce) 600 بود. لذا در آزمون خوردگی پتانسیواستاتیک (در پتانسیل mv (sce) 600) لایه ی رویین پایدار است. علت رفتار خوب خوردگی پوشش ها، به انحلال کم لایه ی رویین نسبت داده می شود. طبق نتایج آزمون eis محلول خورنده حتی پس از گذشت 500 ساعت از غوطه وری نمونه ها، به داخل پوشش نفوذ نکرده است. این مقاومت در برابر نفوذ، به کم بودن نواقص موجود در پوشش و لایه ی رویین و بسته شدن منافذ موجود در سطح، در اثر ایجاد لایه ی رویین، نسبت داده می شود.

الکترولس نیکل یکی از راه های دستیابی به پوشش بروی سطوح مختلف فلزی و غیر فلزی است. پوشش های الکترولس در چند دهه اخیر به دلیل خصوصیات منحصر به فرد نظیر سختی و مقاومت به سایش بالا، قابلیت تحمل دمای بالای 800 درجه سانتی گراد، یکنواختی ضخامت نهایی پوشش، سهولت در پوشش دهی و قیمت مناسب مورد توجه قرار گرفته است. آلیاژهای ni-p به عنوان پوشش محافظ در مقابل خوردگی از اولین کاربرد های صنعتی این نوع از پوشش دهی می باشد. رسوب دهی ذرات سرامیکی ریز به-همراه زمینه الکترولس ni-p جهت دستیابی به یک پوشش کامپوزیتی یکنواخت یک پیشرفت کلیدی در این عرصه از تحقیقات است. پوشش های کامپوزیتی با توجه به دارا بودن مجموعه ای از خواص ویژه در زمینه فلزی مثل مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش و کارایی در دمای بالا و همچنین خواص ذرات جامد فاز دوم مانند سختی بالا، روانکاری به سرعت جای خود را در صنعت پوشش دهی باز کرده است. پودر کاربید کروم به عنوان فازتقویت کننده در پوشش، سختی بالایی دارد و حضور آن در پوشش باعث افزایش سختی کل پوشش می شود. به علاوه پودر کاربید کروم مورد استفاده در این پژوهش دارای پوشش نیکل-کروم در اطراف خود می باشد که باعث افزایش چسبندگی پودر کاربید کروم به زمینه نیکل فسفر خواهد شد. برای اینکار ذرات کاربید کروم به صورت معلق درون حمام الکترولس قرار داده و روی آن پوشش نیکل فسفر داده شد. سپس پودر برروی زیرلایه فولاد زنگ نزن توزیع شد و مجموعه داخل کوره تا دمای 1050 درجه سانتی گراد حرارت داده شد تا پوشش نیکل-فسفر پیرامون ذرات ذوب و سپس درون آب کوئنچ شد. آنالیزها نشان داد حجم پوشش پیرامون ذرات به قدری نیست که سطح زیرلایه را به طور کامل بپوشاند و تخلخل بالایی در ساختار به جود آمد. برای جبران کمبود پوشش ni-p، شرایط حمام را ناپایدار کرده تا پوشش ni-p به تنهایی رسوب کند. رسوبات ni-p به دست آمده از حمام الکترولس را به تنهایی و هم با پودر کاربید کروم برروی زیرلایه با استفاده از روش ذوب-انجماد پوشش داده شد. نمونه ها تحت سیکل عملیات حرارتی 600 درجه سانتی گراد و مدت 1یک ساعت قرار داده شد. همچنین پوشش ها با استفاده از مطالعات میکروسکوپی نوری، میکروسختی سنجی، پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به آنالیز(eds) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پوشش نیکل فسفر منجمد شده بروی زیرلایه فولاد زنگ نزن بدون انجام عملیات حرارتی سختی حدود 1000 ویکرز دارد که نسبت به سختی پوشش در روش الکترولس حدود 20 درصد بالاتر است. دلیل افزایش سختی، حصول ساختار کریستالی ni3p در فرآیند انجماد است. سختی پوشش حاوی ذرات کاربید کروم نسبت به نمونه بدون ذرات تقویت کننده حدود 200 ویکرز بالاتر بود. عملیات حرارتی پوشش باعث تشکیل فاز(ni5p2) در زمینه وکروی شدن دندریت های سوزنی شکل نیکل اولیه در پوشش شد و سختی پوشش به دلیل رشد دانه های نیکل و کاهش فاز سخت ni3p کاهشی حدود 30 درصد نسبت به حالت قبل از عملیات حرارتی داشت.

یکی از مهم ترین انواع خوردگی، خوردگی در دماهای بالاست که شامل واکنش های فلز با گاز و یا فلز با مذاب می شود. متال داستینگ (گرده شدن فلز) از جمله واکنش های فلز با گاز در دماهای حدود 600 درجه سانتی گراد به بالاست که در لوله های ریفرمر که در تماس با فاز گازی حاوی کربن هستند و در صنایع تولید آهن به روش احیای مستقیم، بوجود می آید. در این پژوهش برآنیم تا با ایجاد یک پوشش مناسب، از واکنش بین فلز و محیط جلوگیری کرده و یا درصد تخریب فلز را کاهش دهیم. بدین منظور زیر لایه منتخب، فولاد آلیاژی hp است که در لوله های ریفرمر استفاده می شود. قطعات برش داده شده از آلیاژ مذکور بوسیله پوشش cr3c2-nicr و به روش hvof پوشش دهی شده و سپس در محیط گازی حاوی گاز متان در دمای 680 و 800 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. نمونه ها قبل و بعد از پوشش دهی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی) sem (، پراش پرتو ایکس(xrd) و میکرو آنالیز eds مورد بررسی سطحی و مقطعی قرار گرفتند. نتیجه کاهش محسوس رسوب گرافیت با کاهش نفوذ کربن بر روی سطح نمونه در هر دو دما و همچنین تشکیل اکسیدهای کروم پایدار مخصوصا در دمای 800 درجه سانتی گراد بود. همچنین مشخص شد که تاثیر پوشش در دمای 680 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای 800 درجه سانتی گراد بود. نرخ نفوذ کربن در دمای 680 درجه سانتی-گراد بر اثر پوشش دهی 30 درصد و در آزمون دوم(800 درجه سانتی گراد) 10 درصد کاهش یافت. علاوه بر این، پوشش با ایجاد سدی محافظ و چسبنده، سطح زیرلایه فلزی را به خوبی محافظت کرد.