کاربرد الفین های ترموپلاستیک مانند پلی پروپیلن در سال های اخیر به علت قابلیت بازیافت مجدد، چگالی پایین، مقاومت در برابر تغییرات شیمیایی و هزینه خرید پایین در کامپوزیت های زمینه پلیمری افزایش پیدا کرده است. از انواع الیاف های تقویت کننده ای که برای کامپوزیت های زمینه پلیمری بکار برده می شوند می توان به شیشه، کربن و آرامید اشاره کرد. کامپوزیت های زمینه پلیمری به علت اینکه از مزایای بسیاری مانند مقاومت در برابر خوردگی، خواص مکانیکی مناسب و هزینه ساخت پایین برخوردار هستند بطور گسترده در صنایع مختلف و تکنولوژی مدرن بکار برده می شوند. فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از روش های نوین جوشکاری حالت جامد است که در سال های اخیر پیشرفت های قابل توجهی در آن صورت گرفته است. در این پایان نامه از این نوع جوشکاری پیشرفته برای اتصال لبه رویهم کامپوزیت پلی پروپیلن با 20% الیاف شیشه و 20% الیاف کربن استفاده شده است. در ابتدا کیفیت سطح جوش و استحکام کششی- برشی اتصال لبه رویهم ورق های با ضخامت mm 4 با استفاده از چهار نوع ابزار مختلف در سرعت های دورانی، خطی و زاویه کلگی گوناگون مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از ابزار با پین استوانه ای- مخروطی پیچی نتایج بهتری را از خود نشان داد. پس از یافتن بهترین هندسه ابزار که یکی از پارامترهای مهم فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی است به منظور کاهش تعداد آزمایشات و هزینه، اثر سایر پارامترها بر کیفیت سطح و استحکام کششی- برشی جوش به کمک روش تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق برای کامپوزیت پلی پروپیلن با 20% الیاف شیشه نشان داد که سرعت دورانی، سرعت خطی و زاویه کلگی به ترتیب بیشترین تاثیر را بر کیفیت سطح و استحکام کششی- برشی جوش لبه رویهم این نوع کامپوزیت دارند. نتایج نشان داد که مقدار بهینه برای استحکام کششی- برشی در سرعت دورانی rpm 1000، سرعت خطی mm/min 20 و زاویه کلگی degree 1 بدست آمد. سپس مقدار ماکزیمم استحکام کششی- برشی با انتخاب بهینه ی پارامترهای فرآیند mpa 5/08 تخمین زده شد که با مقدار واقعی آن که mpa 4/90 بود 3/67% خطا داشت.

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.

چکیده : مولایت، یک آلومینیوسیلیکات است که به دلیل ویژگی های فیزیکی، شیمیایی آن دارای کاربردهای تکنولوژیکی فراوانی است، مانند انبساط حرارتی کم و بنابراین پایداری حرارتی بالا، چگالی پایین، هدایت حرارتی کم، استحکام مکانیکی خوب، مقاومت در برابر خزش و پایداری خوب در محیط های شیمیایی خشن در دهه های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. روش سل-ژل به طور گسترده در سنتز مولایت با خلوص و همگنی بسیار بالا استفاده می شود. در این تحقیق نانو پودر مولایت به روش سل-ژل با استفاده از تترااتیل اورتوسیلیکات و آلومینیم نیترات آبدار تهیه شد. تاثیرات پیش گرمایش پیش ماده بر روی تغییرات فازی مولایت (3al2o3.2sio2) به وسیله تکنیک های dta/tg، xrd بررسی گردید و از میکروسکوپ الکترونی روبشی به منظور اثبات نانوساختار استفاده گردید. پیش گرمایش دماپایین به طور قابل توجهی کریستالیزاسیون مولایت را بهبود می بخشد. بعد از پیش گرمایش در دمای °c 250 به مدت 16 ساعت، فازهای نیمه پایدار مانند آلومینوسیلیکات اسپینلی ظاهر نشد، دمای تشکیل مولایت حدود °c90 کمترشده و دمای مولایتی شدن به کمتر از °c 1000 کاهش یافت. مطالعات تغییرات فازی الگوی پراش اشعه ایکس ژل مولایت پیش گرم شده دردماهای مختلف نشان می دهد که تشکیل مولایت کمتر از °c 600 شروع شده و کریستالیزاسیون اصلی مولایت در دمایی حدود °c 1000 اتفاق می افتد. کلمات کلیدی: مولایت، سل-ژل، نانو، آلومینوسیلیکات

فرایند جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی یکی از روش های جوشکاری حالت جامد است که در ابتدا برای جوشکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن مورد استفاده قرار می گرفت و امروزه برای جوشکاری سایر مواد نیز به کار می رود. در سالهای اخیر این روش بر روی مواد پلیمری نیز صورت گرفته است و قابلیت جوشکاری این مواد توسط این روش به اثبات رسیده است. در این تحقیق جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی برای اتصال کامپوزیت پلی پروپیلن با 30? الیاف شیشهوکامپوزیت پلی پروپیلن با 30? الیاف کربن بهکار برده شده است. در ابتدا ابزارهای مختلف با هندسه های گوناگون به منظور یافتن بهترین کیفیت جوش و بهترین خواص مکانیکی ساخته شدند که بر اساس نتایج بدست آمده از قطعات جوش داده شده با ابزار مخروطی شیاردار با پخ بهترین جوش از نظر ظاهر و خواص مکانیکی را ایجاد می کرد. بعد ازآن تاثیر پارامترهای از قبیل نوع الیاف، سرعت دورانی، سرعت خطی و زاویه کلگی بر کیفیت و خواص مکانیکی جوش مورد بررسی قرار گرفتند که به منظور کاهش تعداد آزمایشات و هزینه، اثر پارامترها بر استحکام و انرژی ضربه جوش به کمک روش طراحی آزمایشات تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از این روش، مدلهای ریاضی جهت پیش بینی تاثیر پارامترهای فرایند بر استحکام کششی و انرژی ضربه جوش توسعه داده شدند. مدلهای توسعه یافته به منظور تعیین میزان اعتبار شان مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هندسه ابزار تاثیر مهمی بر روی استحکام و انرژی ضربه جوش و شکل ظاهری آن دارد. همچنینبرای تست کشش به ترتیب سرعت خطی و سرعت دورانی و زاویه کلگی از مهمترین پارامترها می باشند وبرای تست ضربه نوع الیاف بیشترین تاثیر را خواهد داشت و بعد از آن به ترتیب سرعت دورانی و زاویه کلگی و سرعت خطی از مهمترین پارامترها می باشند.

استفاده از کامپوزیت ها در عصر کنونی، همگام با پیشرفت الیاف مختلف از جمله کربن و بازالت و آرامید در کاربردهای گوناگون از بناهای عمرانی تا انواع وسایل نقلیه و صنایع نظامی گسترش یافته است. البته باید خاطرنشان کرد که نقطه ضعف اصلی کامپوزیت ها ترک های ریزی است که در کامپوزیت بر اثر اعمال نیرو ایجاد شده و منجر به آسیب دیدگی های بزرگ می شود. این آسیب دیدگی ها بر خواص مختلف قطعه تاثیر گذاشته، در نهایت منجر به از بین رفتن قطعه می گردد. برای جلوگیری از تخریب قطعه لازم است در ابتدا از گسترش ترک ها ممانعت نموده و سپس قطعه را ترمیم کرد. ترمیم ترک ها که یکی از مهمترین مسائل مطرح شده در مورد کامپوزیت ها است. یکی از موثرترین این روش ها، استفاده از فرآیند خودترمیم شوندگی است که به روش های متنوعی انجام می گیرد. از متداول ترین روش ها می توان به پرکردن الیاف توخالی و یا کپسول ها با رزین و قراردادن آن ها درون کامپوزیت اشاره نمود. به این ترتیب پس از انتقال نیرو از قطعه به دیواره ی الیاف توخالی یا کپسول ها، شکست در آن ها رخ داده و مواد ترمیم کننده ی خروجی از آن ها با واکنش دادن در ناحیه ی ترک خورده، فاز جامد تشکیل داده، موجب انسداد ترک می گردند. در این کار تحقیقاتی جهت ساخت کامپوزیت های خودترمیم شونده، ابتدا مواد ترمیم کننده (رزین اپوکسی 5052 و هاردنر) درون الیاف توخالی از جنس شیشه و به قطر خارجی متوسط 400 میکرومتر و با درصدهای حجمی 1%، 3% و 5% ذخیره گشته و سپس در داخل نمونه های رزین اپوکسی و کامپوزیت زمینه ی اپوکسی تقویت شده با الیاف بازالت (1و 2 درصد حجمی)، قرار داده شده اند. در ابتدا درصد الیاف بهینه و زمان ترمیم مناسب مشخص شده است و سپس به منظور بررسی چگونگی انجام عملیات ترمیم، آزمون های خمش سه نقطه ای، کشش و ضربه بر نمونه های رزین و کامپوزیت انجام شده است. طبق نتایج آزمایش ها از این روش می توان جهت افزایش کارایی نمونه تحت بار خمشی و ضربه استفاده نمود؛ ولی در آزمون کشش تاثیر عمده ی فرآیند خودترمیمی بر اثر وجود الیاف پرشده در نمونه ها محسوس نمی باشد. همچنین ازدیاد درصد حجمی الیاف خردشده بازالت سبب افزایش استحکام می گردد و تاثیری بر اثر بخشی ترمیم ندارد.

در این پژوهش، تأثیر متغیرهای محلول بر نحوه شکل گیری یک پوشش تبدیلی نانوزیرکونیایی برای صنعت خودرو مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر ترکیبات افزودنی شامل سدیم دودسیل سولفات (sds) و هیدروژن پراکسید (h2o2) بر ریخت شناسی و مقاومت به خوردگی پوشش تبدیلی نانوسرامیکی مطالعه شد. نمونه های پوشش داده شده از غوطه ور کردن فولاد گالوانیزه در یک محلول تبدیلی دوست دار محیط زیست مبتنی بر هگزافلئوروزیرکونیک اسید (h2zrf6)، تقویت شده با نانوذرات زیرکونیا، تهیه شدند. ریخت شناسی سطحی پوشش ایجاد شده توسط میکروسکوپ های الکترونی روبشی (eds/sem) و نیروی اتمی (afm) انجام شد. اثرات محافظت از خوردگی پوشش نیز توسط آزمون های پلاریزاسیون و مه نمکی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج eds/sem و afmنشان دهنده تشکیل پوششی از نانوتجمعات در سطح بود. بر اساس نتایج آزمون های خوردگی، تمای سطوح پوشش داده شده توسط محلول تبدیلی دارای مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به گالوانیزه پایه بوده و عملکرد محافظت از خوردگی قابل مقایسه با پوشش های تبدیلی فسفاته را فراهم کردند. نتایج نشان دادند که بیشترین مقاومت به خوردگی در مقدار ph و دمای غوطه وری به ترتیب برابر با 5 و 25 درجه سانتیگراد، در مدت زمان 90 ثانیه حاصل میشود.

در این پژوهش امکان ایجاد لایه ی روکشی حاوی ذرات نیترید فلزی روی سطح فولاد ساده ی کربنی st37 با استفاده از فرآیند جوشکاری قوس توپودری بررسی شد. بدین منظور پنج نمونه الکترود توپودری حاوی پودر عناصر نیتریدساز نیوبیوم، وانادیوم، آلومینیوم، کروم و مخلوط این پودرها تهیه شد. هر الکترود توسط فرآیند جوشکاری قوس توپودری تحت گاز محافظ نیتروژن خالص روی سطح ورق های فولادی در سه لایه و با تعداد پاس به ترتیب 4 و 3 و 2 پاس رسوب داده شد. نمونه هایی از مقطع میانی این قطعات تهیه و آزمون های متالوگرافی، پراش پرتو ایکس و ریزسختی سنجی روی آن ها انجام شد. نتایج متالوگرافی حاکی از وجود مناطق با ساختارهای مختلف در نمونه ها بود. زمینه ی فریتی فاز غالب بوده و در مناطق نزدیک به فلز پایه مقداری پرلیت نیز مشاهده شد. در نواحی بین لایه های جوش فریت با توزیع اندازه دانه ی غیریکنواخت به همراه آثار جوانه زنی و تبلور مجدد مشاهده شد. ساختار لایه های جوش متشکل از فاز فریت با دانه های ریز هم محور بود. از آن جا که فریت از مرزدانه های آستنیت جوانه می زند، در لایه های فوقانی جوش ریزساختار فریت با دانه های درشت در مرزدانه های آستنیت اولیه و دانه های ریز سوزنی شکل در داخل دانه های آستنیت اولیه ایجاد شد که از لحاظ خواص مکانیکی ساختار مطلوب در جوش است. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس حاکی از تشکیل نیتریدهای آهن و عناصر نیتریدساز در نمونه های مختلف بود. درصد فاز نیترید تشکیل شده در هر نمونه با استفاده از آنالیز rietveld در نرم افزار x’pert high score plus بر اساس طیف حاصل از پراش پرتو ایکس تخمین زده شد. بیش ترین میزان نیترید تشکیل شده، در نمونه ی حاوی وانادیوم برآورد شد که حدود 20 درصد بود. نتایج ریزسختی سنجی در راستای مقطع نمونه ها نیز بیان گر افزایش سختی از فلز پایه به سمت سطح جوش بود. بیش ترین میزان سختی در نمونه ی حاوی وانادیوم حاصل شد که عبارت بود از 365 ویکرز که در مقایسه با سختی فلز پایه، سختی در حدود 24/2 برابر افزایش داشته است. در سایر نمونه ها پس از نمونه ی حاوی وانادیوم، به ترتیب در نمونه های حاوی نیوبیوم، کروم، آلومینیوم و مخلوط پودرها میزان افزایش سختی کم تر بود.

کامپوزیت های زمینه پلیمری دارای خواصی چون استحکام بالا، مقاومت به خستگی، مقاومت گرمایی، مقاومت به رطوبت و مقاومت شیمیایی بسیار مناسبی هستند. امّا معمولاً این کامپوزیت ها دمای نهایی کار پایین، ضریب انبساط حرارتی بالا، عدم ثبات ابعادی، حساسیت به تشعشع و جذب آب از محیط دارند که باعث تاثیرات زیان باری از جمله تورم (بادکردگی)، ایجاد تنش های داخلی و پایین آمدن درجه حرارت شیشه ای شدن در آن ها می شود. برای کاهش این خواص نامطلوب، بالا بردن راندمان و استحکام آن ها، از لایه های فلزی در کنار لایه های کامپوزیتی استفاده می شود. این مواد، لایه های الیاف ـ فلز (لمینیت های الیاف ـ فلز یا fml) نامیده می شوند. در این پروژه لایه های الیاف ـ فلز شامل ورق فولادی به همراه الیاف تقویت کننده پارچه های کربن / کولار / شیشه بطور مجزا و همچنین پارچه کربن ـ کولار در زمینه اپوکسی، تولید شده و خواص مکانیکی آن ها (شامل کشش و ضربه) مطالعه شد. با انجام آزمایشات یاد شده، نمودارهای تنش ـ کرنش و نیرو ـ زمان انواع fml تولیدی بدست آمد و این نمودارها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. نتایج آزمایشات ضربه نشان داد که لایه های الیاف ـ فلزی که در آن ها پارچه کولار به عنوان یکی از تقویت کننده ها استفاده شده بود، خواص ضربه مناسب تری دارد. بخصوص در مواردی که پارچه کولار در لایه فوقانی تحت ضربه قرار گرفته است. در ادامه، نواحی خسارت دیده مورد بررسی قرار گرفت که در آن ها نیز این نوع fml تحت خسارت کمتری قرار گرفته بود. در نهایت نیز نتایج آزمون کشش نشان داد که استحکام تسلیم و شکست لایه های الیاف ـ فلزی که در آن ها الیاف کربن بعنوان یکی از تقویت کننده ها استفاده شده بود بالاتر از لایه های الیاف ـ فلزی است که در آن از الیاف کولار و الیاف شیشه استفاده شده بود.

در حوزه نانوتکنولوژی و همچنین نانومواد، نانولوله های کربنی بعلت خواص استثنایی خود، توانسته جایگاه ویژه ای را در صنایع مختلف بخصوص در زمینه تجهیزات و لوازم الکترونیکی، به خود اختصاص دهند. با توجه به خواص فوق العاده نانولوله های کربنی ، سنتز نانولوله های کربنی بر روی یک زیرلایه سیلیکونی به روش رسوب بخار شیمیایی حرارتی انجام و خاصیت نشر میدان آن ها بررسی شد. در این پژوهش برای اولین بار، با استفاده از شبکه عصبی به بررسی پارامترهای تأثیرگذار (با توجیه اقتصادی و صنعتی) در روش رسوب بخار شیمیایی حرارتی بر مشخصات نانولوله کربنی چند جداره پرداخته شد. بدین صورت که پارامترهای دما و زمان عملیات آنیل، ضخامت کاتالیست، دما و زمان رشد و دبی گاز هیدروکربن به عنوان پارامترهای ورودی شبکه عصبی و دو پارامتر قطر و طول نانولوله ها به عنوان خروجی شبکه عصبی در نظر گرفته شده است. پس از اندازه گیری کمی (طول و قطر) نانولوله های کربنی چند جداره توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و عبوری(tem) ، کیفیت آن ها توسط آنالیز پراش اشعه ایکس (xrd) و رامان مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام آزمون های تجربی، نتایج پیش بینی به مقادیر در شرایط واقعی (تجربی) بسیار نزدیک بود و میانگین مقدار خطا تقریباً 7 درصد بود. اندازه گیری خاصیت نشر میدانی نانولوله ها، در یک محفظه خلاء torr 6-10 با در نظر گرفتن نانولوله به عنوان کاتد و صفحه اکسید قلع آلائیده به فلوئور به عنوان آند انجام شد. نتایج حاصل از آنالیزهای کیفی نشان داد که با افزایش دما و زمان عملیات آماده سازی و رشد، از میزان عیوب ساختاری در نانولوله های کربنی کاسته شد و خلوص و در نتیجه خواص نشر میدانی نانولوله های کربنی افزایش یافت. بهترین چگالی جریان در تحقیق حاضر برای نمونه ای حاصل شد که در دمای °c700 آماده سازی شده بود و مقدار این پارامتر در ولتاژ 8 تقریبا برابر µa/cm29 بدست آمد. به علاوه، میزان ولتاژ برای شروع فرآیند نشر کمتر از 5 ولت به دست آمد که یک مزیت محسوب می شود.

در این پروژهش، پودر آهنی کم آلیاژ مولیبدن دار (astaloy 85mo) بعنوان پودر اولیه انتخاب گردید. سپس مقادیر مختلف نانوذرات آلومینا (1، 3 و 5 درصد وزنی) به پودر آهنی اضافه شدند. پس از عملیات مخلوط کردن و فشردن، نمونه ها تحت دو عملیات مختلف تف جوشی قرار گرفتند. تعدادی از نمونه ها در شرایط معمولی تف جوشی شدند و تعدادی نیز تحت عملیات سخت گردانی از دمایی تف جوشی قرار گرفتند. در نهایت ریزساختار آنها با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی و با سایر حالات مقایسه شد. جهت اندازه گیری خواص سایشی قطعات تولید شده، از آزمون سایشی رفت و برگشتی در شرایط خشک و دمای اتاق استفاده شد. نتایج آزمون‍های سایشی، نقش چشمگیر افزودن نانوذرات آلومینا را در کاهش حجم از دست رفته کامپوزیت‍ها نشان می دهد. افزودن تنها 1 درصد وزنی نانو ذرات آلومینا مقاومت سایشی را از طریق کاهش حجم از دست رفته تا 58% برای نمونه های تف جوشی معمولی و 78% برای نمونه های سخت شده از دمای تف جوشی افزایش می دهد. علاوه بر این، افزودن تقویت کننده تا 5% وزنی، مقدار سختی را تا 18% کاهش و درصد تخلخل را تا 12% افزایش می دهد. افزایش چشمگیر مقاومت سایشی بدلیل هم پوشانی دو پدیده افزایش درصد تخلخل و ماهیت سخت نانوذرات آلومینا می باشد. بررسی تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی نشان از وجود چهار مکانیزم خراشان، چسبان، اکسایش و ورقه ای شدن دارند که به تفصیل مورد بحث قرار گرفته اند.

امروزه نیاز به اتصال آلومینیم به فولاد به منظور¬کاهش وزن سازه،¬¬ در صنایع¬ دریایی، هوافضا و خودرو¬سازی¬، به سرعت در حال افزایش است. در این تحقیق آلیاژ آلومینیم 5083 از طریق روش جوشکاری قوسی با گاز محافظ خنثی و الکترود تنگستنی (تیگ) - لحیم¬کاری سخت، به فولاد گالوانیزه، فولاد¬ زنگ ¬نزن و فولاد ساده کربنی با به کار بردن پرکننده¬ های پایه آلومینیم (al-5si)¬4043¬ و (al-12si)¬4047 اتصال داده شد. شبیه سازی عددی فرآیند اتصال با استفاده از نرم افزار abaqus انجام گرفت. نتایج شبیه سازی تطابق خوبی با نتایج عملی داشت. سیکل¬های حرارتی ایجاد شده در حین فرآیند اتصال روی میزان ترشوندگی فولاد، میزان تنش پسماند جوشکاری و ضخامت لایه بین فلزی ترد ایجاد شده موثر است. افزایش حرارت ورودی منجر به افزایش زمان حضور مذاب و در نتیجه افزایش ضخامت لایه بین فلزی ترد می¬شود. حضور عنصر سیلیسیم در پرکننده روی ماهیت، ریخت و ضخامت لایه بین فلزی تشکیل شده در فصل مشترک فولاد - فلز¬جوش، موثر¬است. فاز¬های ترد شکل گرفته شامل فاز¬(θ) fe(al,si)3 در طرف فولاد و فاز¬ (τ_5)al7.2fe1.6si در طرف فلز جوش می¬باشد. افزایش عنصر سیلیسیم در فصل مشترک فولاد - فلز¬جوش، باعث کاهش حضور اتم های آهن در این ناحیه وهم چنین افزایش انرژی فعالسازی نفوذ آهن در آلومینیم می¬شود که در نتیجه منجر به کاهش ضخامت لایه بین فلزی می شود. بالاترین استحکام حاصل شده (170/6-مگا¬پاسکال) مربوط به اتصال آلومینیم به فولاد گالوانیزه با پرکننده¬ 4047¬ بود. همچنین برای این نوع اتصال شکست در فلز جوش رخ داد، در حالی که برای دیگر اتصالات شکست در ناحیه فصل مشترک فولاد - فلز جوش رخ داد. در این تحقیق لایه بین فلزی با ضخامت بین 6-2 میکرون ایجاد شد.

هاردمتال کاربید تنگستن سمانته به علت سختی بالا موارد استفاده بالایی در مته ها و تیغه های برش و سایر مواردی که نیاز به این خاصیت باشد دارد. در این تحقیق پودر کاربید تنگستن (wc) و پودر کبالت (co) در اندازه کمتر از 10 میکرون به نسبت وزنی 94 درصد کاربید تنگستن و 6 درصد کبالت (wc-6%co)با هم مخلوط شده و در آسیاب مکانیکی پرانرژی قرار گرفت. سپس پودر با نسبت های مختلف گلوله به پودر و در زمان های متفاوت آسیاب شد. از نمونه های آسیاب شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) تصویر برداری شد، نتایج ریزساختاری حاصل از میکروسکوپ مورد مقایسه قرار گرفتند و آنالیز عنصری edx روی آنها اعمال شد. پودرهای مختلف بدست آمده همچنین از نظر اندازه دانه و نحوه توزیع پودر و آلودگی مورد بررسی قرار گرفتند. پودری که اندازه متوسط آن کوچکتر باشد و از توزیع یکنواختی برخوردار باشد و آلودگی کمتری داشته باشد برای تولید نمونه جهت متالوگرافی و سختی سنجی انتخاب شد و نمونه به روش متالورژی پودر معمولی ساخته شد. آزمون های متالوگرافی و سختی سنجی و تصویر برداری با sem روی نمونه تف جوشی شده انجام شد. نتایج حاصله نشان دهنده بهبود اندازه دانه و رسیدن آن به زیر 100 نانومتر در پودرهای آسیاب شده و رسیدن به زیر 150 نانومتر در نمونه تف جوشی شده است و سختی نمونه نهایی به 1752 ویکرز رسیده است، درحالی که سختی نمونه با اندازه دانه بالای 1 میکرون 1636 ویکرز بوده است.

ایجاد ترک گرم یک مشکل اساسی در حین جوشکاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی به ویژه فولادهای تماماً آستنیتی و پایدار شده است. ترک گرم در جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی به دلیل تشکیل ترکیبات یوتکتیکی نقطه ذوب پایین شامل ناخالصی هایی مانند گوگرد و فسفر در حضور تنش های حرارتی و انقباضی، به وجود می آید. در این تحقیق با جوشکاری فولاد زنگ نزن آستنیتی 321 با الکترودهای e308-h، e310، e347 و enicrfe-3و فیلرهای er308-h، er310، er316، er347و ernicr-3، با استفاده از آزمون وایرسترینت در کرنش 2 درصد، به بررسی ترک گرم در جوش پرداخته شد. نتایج نشان داد که ریزساختارهای منجمد شده به صورت فریتی-آستنیتی، حساسیت کمتری نسبت به ترک گرم دارند. در میان مواد مصرفی براساس معیار کل طول ترک و ماکزیمم طول ترک، دو الکترود e308-h و e347 و دو فیلر er308-h و er347کمترین حساسیت را به ترک گرم داشتند. همچنین نتایج حاصل از متالوگرافی و فریت اسکوپی نشان داد که نمودار wrc-1992، یک نمودار مفید برای پیش بینی ریزساختار و عدد فریت جوش فولاد زنگ-نزن آستنیتی است. حساسیت به ترک گرم در جوشکاری دو پاس فولاد زنگ نزن 321 نیز با دو فیلر er308-h و er347 بررسی شد. نتایج حاصل از فریت اسکوپی نشان داد که حرارت پاس دوم موجب انحلال نسبی فریت در پاس اول شده است، در حالی که این پاس همچنان مقاوم به ترک خوردن گرم است.

یکی از راه حل های کاربردی و اقتصادی برای بالا بردن میزان استحکام خمشی در قطعات متالورژی پودر آهنی، افزودن ذرات سخت سرامیکی به پودر اولیه به منظور تولید کامپوزیت زمینه فلزی می باشد. در این پروژه، پودر آهنی کم آلیاژ مولیبدن دار (astaloy 85 mo) بعنوان پودر اولیه انتخاب گردید. سپس مقادیر مختلف نانوذرات آلومینا (1، 3 و 5 درصد وزنی) به پودر آهنی اضافه شدند. پس از عملیات مخلوط کردن و فشردن، نمونه ها تحت دو عملیات مختلف تف جوشی قرار گرفتند. تعدادی از نمونه ها در شرایط معمولی تف جوشی شدند و تعدادی نیز از دمای تف جوشی سخت شدند. در نهایت ریزساختار آنها با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی و با سایر حالات مقایسه شد. جهت اندازه گیری خواص مکانیکی قطعات تولید شده، از آزمون های خمش سه نقطه ای و سختی استفاده شد. آزمون خمش سه نقطه ای یکی از متداول ترین آزمون ها برای اندازه گیری استحکام قطعات متالورژی پودر می باشد. نتایج نشان می دهد که با افزودن نانو ذرات آلومینا به پودر آهنی اولیه، استحکام و سختی نمونه های پودری تف جوشی شده به ترتیب به اندازه mpa 700 و hv 25 کاهش پیدا کرده است. تشکیل انواع مختلف فازها در ریزساختار (خصوصا پرلیت و بینیت)، علت اصلی در ایجاد خواص مکانیکی مختلف بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که مکان های ترجیحی برای جوانه زنی و رشد ترک، حفرات زیرسطحی بودند که باعث شکست قطعه بصورت ترد و نرم (در قسمت گردنه های تف جوشی) می شدند. در هر دو شرایط تف جوشی، شکست غالب، شکست ترد با مورفولوژی رخ برگی بود.

کامپوزیت های لایه ای الیاف-فلز (fmls) موادی هستند که از ترکیب آلیاژها و کامپوزیت های پلیمری ساخته می شوند. در نتیجه مزیت های هر کدام از این دو ماده در ماده جدید نیز وجود دارد و با هم ترکیب می شوند. در این پژوهش، نمونه های fmls به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند و اثر تغییر نوع الیاف و چیدمان لایه ها بر روی مقاومت به ضربه وکشش آن ها بررسی شد. کامپوزیت های الیاف - فلز شامل لایه آلومینیوم 2024 و رزین اپوکسی تقویت شده با پارچه الیاف کربن، الیاف شیشه، الیاف آرامید و الیاف کربن/آرامید بصورت هیبریدی بودند و لمینیت های کامپوزیتی نیز ساخته شدند که فاقد ورق آلومینیوم بودند. نتایج نشان داد که بهترین خواص ضربه و کشش در میان انواع fmls مورد بررسی مربوط به نوعی است که از لایه های ورق آلومینیوم / رزین اپوکسی- الیاف آرامید/رزین اپوکسی- الیاف شیشه/ورق آلومینیوم تشکیل شده است. همچنین این نوع کامپوزیت کمترین میزان تخریب و کمترین تغییر شکل مرکزی را نیز نشان می دهد. نتایج همچنین بیانگر برتری کامپوزیت های fmls نسبت به ورق آلومینیوم2024 بود.

در پژوهش حاضر، رفتار شکل پذیری دو ورق فولادی استحکام بالا با نامهای تجاری e335d و dp600 مورد مطالعه قرار می گیرد. ورق اول، یک ورق استحکام بالای کم آلیاژ (hsla) سرد نوردیده و ورق دوم، یک ورق استحکام بالای پیشرفته (ahss) سرد نوردیده است. ضخامت هر دو ورق برابر 2 میلیمتر است. در ابتدا آزمون ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری انجام شده و نشان داد که مطابق انتظار، ریزساختار فولاد اول، فریتی به همراه کمی پرلیت بوده و فولاد دوم از ریزساختار فریتی-مارتنزیتی برخوردار است. همچنین سختی سنجی دو فولاد در مقیاس ماکرو به روش ویکرز نشان داد که فولاد اول به علت برخورداری از میزان بالای زمینه نرم فریت، از سختی پایینتری (127 در برابر 173) نسبت به فولاد dp600 (دارای فاز سخت مارتنزیت) برخوردار است. سپس آزمون های مکانیکی استاندارد شامل آزمون کشش، آزمون فنجانی شدن اریکسن و آزمون حد شکل دهی بر روی ورق ها انجام شد. نتیجه آزمون کشش حاکی از آن بود که فولاد dp600 از استحکام تسلیم و کششی، ازدیاد طول یکنواخت و توان کارسختی (مقدار n) بالاتر و ضریب ناهمسانگردی (مقدار r) پایینتری نسبت به فولاد e335d برخوردار است. در مرحله بعد، با بررسی ریزساختاری سطح شکست پس از آزمون کشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، ریزحفرات متعددی در ریزساختار دو فولاد مشاهده شد که حاکی از شکست نرمِ دیمپِلی دو فولاد است. سپس آزمون فنجانی شدن اریکسن به منظور بررسی قابلیت اتساع دو ورق روی نمونه های آنها مطابق استاندارد انجام شده و مشاهده شد که شاخص اریکسن برای فولاد e335d نسبت به فولاد dp600 بزرگتر است. همچنین آزمون حد شکل دهی جهت ایجاد وضعیت های مختلف تنش بر روی نمونه هایی از دو فولاد به ابعاد مختلف، انجام و دیده شد که به علت بزرگتر بودن توان کارسختی فولاد dp600، مقدار fld0 آن بیشتر است. علاوه بر این، سطح زیر نمودار حد شکل دهی (منطقه امن) مربوط به فولاد e335d، به جز در کرنشهای فرعی بزرگ نسبت به نمودار مربوط به فولاد dp600 کوچکتر بود. نهایتا شبیه سازی آزمون حد شکل دهی با استفاده از معیار تسلیم هیل و در نظر گرفتن ماکزیمم کرنش ضخامتی، توسط نرم افزار abaqus انجام شده و نتایج آن برای هر دو فولاد، تطابق مطلوبی با نتیجه تجربی داشت.

کامپوزیت های هیبریدی زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن-پلی اکریلونیتریل اکسید شده، الیاف کولار- پلی اکریلونیتریل اکسید شده و الیاف شیشه- پلی اکریلونیتریل اکسید شده با روش لایه گذاری دستی با لایه گذاری های متفاوت ساخته شدند و خواص مکانیکی و حرارتی این کامپوزیت ها به وسیله ی آزمون کشش و خمش، آنالیز حرارتی و روش سوختن افقی بررسی شد. نتایج آزمون های کشش و خمش نشان داد که با افزایش نسبت پلی اکریلونیتریل اکسید شده به الیاف کربن، کولار و شیشه، استحکام کششی، مدول الاستیک و خمش کاهش یافت. اما کرنش شکست بهبود یافت. این نتایج، به علت خواص استحکامی پایین و کرنش شکست مناسب، الیاف پلی اکریلونیتریل اکسید شده می باشد. تنش خمشی با افزایش این نسبت در کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن و شیشه کاهش یافت. اما در کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کولار ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. نتایج آزمون سوختن افقی نشان داد که با افزایش نسبت الیاف پلی اکریلونیتریل اکسید شده به الیاف کربن، کولار و شیشه، دیرسوزی این کامپوزیت ها افزایش یافته است که به علت عدم تمایل واکنش با اکسیژن به خاطر ساختار اکسید شده الیاف پلی اکریلونیتریل اکسید شده می باشد. نتایج به دست آمده از آنالیز حرارتی در همه ی کامپوزیت ها به جزء کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کولار دو مرحله کاهش وزن نشان داد. مرحله ی اول به علت تجزیه حرارتی زنجیره های آویز رزین اپوکسی و مرحله دوم به علت تجزیه حرارتی رزین اپوکسی و واکنش های کربونیزه شدن الیاف پلی اکریلونیتریل اکسید شده می باشد. کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کولار سه مرحله کاهش وزن دارند که مرحله ی سوم به علت تجزیه حرارتی الیاف کولار می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده کامپوزیت ها با چیدمان دو لایه الیاف پلی اکریلونیتریل اکسید شده و دو لایه الیاف پیشرفته برای استفاده در صنایعی که بحث خواص مکانیکی و مقاومت به سوختن به صورت هم زمان نیاز است، توصیه می گردد.

سازه های مشبک کامپوزیتی با توجه به داشتن ساختار منحصر به فرد، دارای خواصی نظیر نسبت استحکام به وزن بالا، نسبت سفتی به وزن بالا، قابلیت جذب انرژی بالا و مقاومت به خوردگی مناسب هستند. در این تحقیق به صورت تجربی به بررسی اثر افزودن نانولوله کربنی در درصدهای وزنی مختلف (0، 0/1 و 0/4 درصد وزنی) بر خواص خمشی و ضربه سرعت بالای سازه های مشبک کامپوزیتی تقویت شده با الیاف کربن خردشده و پیوسته پرداخته می شود. پنل های مشبک کامپوزیتی زمینه پلیمری با هندسه انیزوگرید تقویت شده با الیاف کربن خردشده و الیاف کربن پیوسته به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند. نانولوله کربنی با استفاده از همزن مکانیکی و اعمال امواج اولتراسونیک درون زمینه اپوکسی توزیع گردید. سپس بر روی این سازه ها آزمون خمش سه نقطه ای و ضربه سرعت بالا به وسیله پرتابه استوانه ای با دماغه مخروطی صورت پذیرفت. در مرحله بعد، پارامترهایی نظیر حداکثر بار خمشی، سفتی خمشی و میزان جذب انرژی مربوط به خواص خمشی و سرعت حد بالستیک و مقدار جذب انرژی مربوط به خواص ضربه سرعت بالا، مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تجربی نشان می دهند که به ازای افزودن 0/4 درصد وزنی نانولوله کربنی برای نمونه های تقویت شده با الیاف کربن خرد شده میزان حداکثر بار خمشی و میزان جذب انرژی به ترتیب به میزان 15درصد و 14/5درصد و برای نمونه های تقویت شده با الیاف کربن پیوسته حداکثر بار خمشی و میزان جذب انرژی به ترتیب به میزان 24 درصد و 25 درصد نسبت به نمونه مشبک فاقد نانوله کربنی، افزایش می یابد. همچنین میزان حد بالستیک و انرژی جذب شده طی فرآیند ضربه برای نمونه های مشبک تقویت شده با الیاف کربن خردشده به ترتیب به میزان 8 درصد و 15 درصد و برای نمونه های مشبک تقویت شده با الیاف کربن پیوسته به ترتیب به میزان 7/5 درصد و 15/5 درصد افزایش می یابد

سازه های مشبک کامپوزیتی نسل جدیدی از مواد کامپوزیتی پیشرفته هستند که با توجه به طراحی منحصربفردی که دارند، از استحکام و سفتی ویژه بالا، و جذب انرژی فوق العاده خوبی برخوردار هستند. خواص مکانیکی قابل توجه و کاربردهای چندمنظوره، موجب جلب توجه صنایع هوافضا، نظامی، نفت و گاز، ساختمانی و... به این سازه های پیشرفته شده است. قرارگیری سازه های مشبک کامپوزیتی در معرض بارگذاری های شدید در شرایط کاری، تشکیل ریزترک های ساختاری را در این مواد ناگزیر می کند. با توجه به این که ردیابی و تعمیر ترک های ایجاد شده در این سازه ها در شرایط کاری امری دشوار است، باید از موادی استفاده شود که قابلیت ترمیم خودکار عیوب را داشته باشند. تحت این شرایط استفاده از مواد خودترمیم شونده در سازه های مشبک کامپوزیتی منجر به کاهش چشمگیر هزینه های سنگین تعمیرات و نگهداری در صنایع مختلف و افزایش بهره وری سازه های مشبک خواهد شد. در این پژوهش، پنل های مشبک کامپوزیتی اپوکسی/الیاف شیشه حاوی مواد خودترمیم شونده و با الگوی انیزوگرید ساخته شده و تحت آزمون خمش سه نقطه ای قرار گرفتند. سیستم خودترمیم شونده شامل مجموعه ای از لوله های موئین شیشه ای بوده که با رزین اپوکسی (ml-526) و هاردنر آمینی (ha-11) به عنوان عامل ترمیم پر شدند. در ادامه تاثیر تغییر درصد حجمی مواد خودترمیم شونده (5، 8 و 11 درصد حجمی) و تغییر مدت زمان ترمیم (3 و 7 روز) بر بازیابی حداکثر بار خمشی نمونه های ترمیم شده پس از تخریب شبه استاتیک، بررسی شده است. نتایج آزمون خمش نشانگر آن است که بیشترین بازده ترمیم (84%) در نمونه های کامپوزیت مشبک حاوی 8 درصد حجمی مواد خودترمیم شونده و پس از ترمیم 7 روزه مشاهده شده است.