کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با ذرات سرامیکی نسبت به آلیاژهای آلومینیوم خواص مکانیکی بهتری دارند و دارای کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف می باشند. این کامپوزیت ها به طور گسترده ای در محیط های اسیدی و تحت شرایط شدید سایش لغزشی به کار گرفته می شوند. در این پژوهش نانوکامپوزیت al-4fe/13.66wt%tib2 با استفاده از مخلوط پودرهای آلومینیوم، فروتیتانیم و اسید بوریک به عنوان مواد اولیه به وسیله روش آلیاژسازی مکانیکی و پرس داغ طراحی و ساخته شد. عملیات آلیاژسازی مکانیکی به کمک دستگاه آسیاب شافتی به مدت 30 ساعت در محیط گاز آرگون انجام شد و از پودرهای آلیاژسازی مکانیکی شده در زمان های 5، 15، 25 و 30 ساعت نمونه برداری شد. با گاززدایی و عملیات حرارتی پودرها به ترتیب در دماهای c°300 و c°700 به مدت زمان های یک ساعت عملیات آلیاژسازی کامل شد. آزمون های پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بر روی نمونه های پودری انجام گرفت. نتایج حاصل از xrd پودرهای عملیات حرارتی شده علاوه بر شکل گیری tib2 حضور دیگر فازهای تقویت کننده مانند ترکیبات al13fe4 و al2o3 در ساختار نانومتری آلومینیوم را نشان داد. پودرهای آلیاژسازی مکانیکی شده پس از عملیات گاززدایی و بدون عملیات حرارتی تحت فشار mpa200 پرس سرد شدند و در دمای c°700 به مدت زمان 35 دقیقه تحت عملیات پرس داغ قرار گرفتند. آزمون های چگالی سنجی، سختی سنجی و سایش پین بر روی دیسک جهت ارزیابی خواص مکانیکی و تریبولوژی به عمل آمد. همچنین به منظور ارزیابی مقاومت به خوردگی سطح، آزمون پلاریزاسیون در محلول آبی 5/3 درصد نمک طعام انجام شد. ساختار میکروسکوپی و آنالیز فازی نمونه ها به ترتیب توسط sem و دستگاه xrd بررسی شد و سپس نتایج با نمونه آلومینیوم تجاری مقایسه شد. بررسی نتایج نشان می دهد که سختی نمونه نانوکامپوزیت al-4fe/13.66wt%tib2 نسبت به نوع آلومینیوم تجاری آن در حدود 2 برابر افزایش یافته است. همچنین، نتایج آزمون سایش نشان داد که وجود ذرات تقویت کننده باعث افزایش مقاومت به سایش نمونه نانوکامپوزیتی می شود به طوری که مقدار کاهش وزن در بار n20 نسبت به نمونه آلومینیوم تجاری 26/19 درصد کاهش یافته است. همچنین، سرعت خوردگی نمونه نانوکامپوزیتی 2/2 برابر نسبت به نمونه آلومینیوم تجاری کاهش یافته است.

در این تحقیق فولاد crofer 22 apu به عنوان یکی از فولادهای بهینه سازی شده برای استفاده به عنوان اینترکانکت، به روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد و با استفاده از ترکیب فرآیندهای پرس و سینترینگ، نمونه ای با تخلخل پایین (در حد 55/3%) تولید شد. سپس پوشش اسپینلی (mn,co)3o4 به منظور جلوگیری از رشد پوسته های اکسیدی در دمای بالا که معمولاً منجر به کاهش کارائی اینترکانکت ساخته شده از این فولاد می شود، بر روی نمونه ی فولادی ساخته شده اعمال گردید. پوشش دهی به روش رسوب نشانی الکتریکی لایه ای نازک از عناصر co و mn، به عنوان روشی با هزینه ی مناسب و سازش پذیر با هندسه ی قطعات و در ادامه اکسیداسیون کنترل شده این لایه در دمای ?c 800 (دمای عملیاتی پیل) برای رسیدن به فاز اسپینلی انجام گرفت . با استفاده از آنالیز eds از سطح مقطع نمونه ها، مشاهده شد که پوشش اعمالی به خوبی از تبخیر کروم جلوگیری می کند. از طرف دیگر بعد از فرآیند اکسیداسیون، نمونه بدون پوشش دارای مقاومت الکتریکی 76/19 برابر نمونه های پوشش داده شده بود که نشان دهنده تأثیر بسیار بالای پوشش اسپینلی در کاهش مقاومت الکتریکی ویژه نمونه ها است.

در این تحقیق، ترکیبات پودری b10-si14-mo، b10-si57-mo و b23-si47-mo (درصد اتمی) به کمک آسیاب سایشی با سرعت rpm 365 در محیطی خنثی و آبگرد و نسبت وزنی ساچمه به پودر20 در زمان های مختلف، آلیاژسازی مکانیکی شده و در دماها و زمان های گوناگون تحت عملیات آنیل قرار گرفتند. همچنین برخی پودرهای به دست آمده در قالب فولادی استوانه ای تحت فشارهای مختلف فشرده شده و قرص های حاصله، پس از عملیات آنیل در محیط خنثی، خرد و دانه بندی شدند؛ ضمن آن که پودرهای ریز به دست آمده از فرایندهای قبلی تحت عملیات آگلومراسیون نیز قرار گرفته و دانه بندی شدند. سپس پودرهای تهیه شده، به کمک روش پاشش حرارتی پلاسمایی در شرایط حفاظت شده و حفاظت نشده، بر روی زیرلایه هایی از فولاد معمولی و نیکل قرار گرفتند. خصوصیات فازی و ساختاری پودرها و نمونه ها با کمک میکروسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری، میکروسکوپ نوری، تفرق سنج اشعه ی ایکس، طیف سنج جذب اتمی، پردازشگر لیزری اندازه ذرات و دستگاه آنالیز حرارتی تجزیه و تحلیل شدند و پارامتر شبکه با کمک تابع نلسون-ریلی در شرایط مختلف حاصل گردید. همچنین ارزیابی های اکسایش پیوسته در دمای بالا و آزمون های سایش خشک بر روی پوشش ها انجام شد. نتایج حاصله نشان داد بعد از فرایند آلیاژسازی مکانیکی، هیچگونه ترکیب بینفلزی از mo-si-b تشکیل نمیشود، اما پودر به دست آمده، بسیار ریزدانه (در حد نانومتر) و همگن ( از لحاظ توزیع عناصر) خواهد شد؛ مواد اولیه ی غنی از مولیبدن، پس از فرایند آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی، عمدتاً محلول جامد فوق اشباع مولیبدن و به صورت محدود، فازهای جدید دوتایی mo-si حاصل میکنند، اما مواد اولیه ی غنی از سیلیسیم، ترکیبات بهینهای از سیستم سهتایی mo-si-b را در پی دارند؛ این در حالی است که به کمک بایندر آلی کربوکسی متیل سلولز، میتوان ذرات بسیار ریز mo-si-b را جهت استفاده در فرایندهای پاششی، به ذرات آگلومره شده ی میکرونی تبدیل نمود. همچنین، پوششهای پاشش حرارتی mo-si-b فاقد ترکیبات بینفلزی، علیرغم افزایش قابل توجه خواص تریبولوژیکی زیرلایه، مقاومت به اکسایش آنرا چندان بهبود نمیبخشند، اما پوششهای پاشش حرارتی mo-si-b حاوی ترکیبات بینفلزی، ضمن بهبود نسبی خواص تریبولوژیکی زیرلایه، افزایش قابل توجه مقاومت به اکسایش را نیز در پی دارند؛ هر چند تأثیر دقیق این موارد، بستگی زیادی به جنس زیرلایه دارد.