در این تحقیق برروی نمونه های فولادی کم کربن، پوشش نانوکریستال پایه نیکل حاوی عناصر تنگستن و کبالت با فرایند آبکاری با جریان مستقیم ایجاد شد. اثر دانسیته جریان آبکاری بر میکروساختار و مقاومت به خوردگی الکتروشیمیائی پوشش مطالعه شد. همچنین با توجه به در دسترس نبودن اطلاعاتی در خصوص مقاومت به خوردگی سایشی پوشش های نانوکریستال سه تائی ni-w-co در منابع علمی، پوشش نانوکریستال پایه نیکل حاوی wt% 25 تنگستن و wt% 2.4 کبالت با آبکاری تهیه شد و مقاومت به خوردگی، فرسایش و خوردگی سایشی آن با نمونه های فولادی فاقد پوشش مقایسه شد. علاوه بر آن اثر سرعت نسبی سیال بر آهنگ فرسایش و خوردگی سایشی پوشش بررسی گردید. میکروساختار نمونه ها با میکروسکپ نوری و میکروسکپ الکترونی روبشی(sem) بررسی شد. آنالیز شیمیائی نمونه ها با xrf و میکروآنالیز eds و نوع فازها و شبکه کریستالی آنها با xrd تعیین گردید. آزمایش خوردگی به دو روش وزن سنجی و الکتروشیمیائی و آزمایش های فرسایش و خوردگی فرسایشی با روش وزن سنجی نمونه های استوانه ای با روش استوانه چرخان در آب مقطر حاوی g/l35 کلرید سدیم و g/l 1 میکروذرات al2o3 در سرعت های چرخش rpm 2300 و 1330، 750، 415 انجام گرفت. براساس نتایج به دست آمده، پوشش های ایجاد شده در دانسیته جریان های بیش از ma/cm2 10 فاقد کیفیت سطحی مناسب بودند. با افزایش دانسیته جریان، اندازه دانه ها زیاد شد و پارامتر شبکه کاهش یافت. با افزایش دانسیته جریان تا ma/cm2 10 سرعت خوردگی زیاد شد. مقاومت به خوردگی، فرسایش و خوردگی سایشی پوشش نانوکریستال سه تائیni-25w-2.4co بالاتر از فولاد کربنی فاقد پوشش بود. در نمونه های پوشش داده شده، آهنگ کاهش وزن ناشی از فرسایش با افزایش سرعت چرخش طبق قانون توانی زیاد شد، اما آهنگ کاهش وزن ناشی از خوردگی سایشی در ابتدا با افزایش سرعت چرخش تا rpm 750 زیاد شده و پس از آن، بر خلاف انتظار، طبق یک رابطه توان منفی کاهش یافت. با گذشت زمان، توان سرعت برای فرسایش و خوردگی سایشی تغییر نموده اما چگونگی تغییرآنها با هم کاملا متفاوت بود که حاکی از متفاوت بودن مکانیزم های تخریب در این دو پدیده است.

امروزه ریز کردن دانه ها تا ابعاد نانومتری (زیر nm100)، به عنوان یکی از روش های موثر در بهبود خواص مواد کریستالی شناخته شده است. یکی از پیامدهای مهم نانوکریستالیزه کردن مواد، افزایش شدید مقدار فصل مشترک های فعال مانند مرز دانه ها و اتصالات سه گانه و به تبع آنها افزایش نفوذ پذیری عناصر در حالت جامد است. براساس بالاتر بودن نفوذپذیری مواد نانوکریستال، به نظر می رسد استفاده از مواد نانوکریستال می تواند روش سودمندی برای بهبود سینتیک فرایندهای صنعتی کنترل شونده با نفوذ، مانند آلومینایز کردن پره های توربین های گازی باشد. نتایج تحقیقات پیشین نشان می دهند که زمان لازم برای شکل گیری پوشش آلومینایدی با ضخامت مشخص بر روی نیکل و همچنین انرژی فعالسازی آن، با به کار بردن نیکل نانوکریستال به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. با این حال، به دلیل رشد دانه ها در طول فرایند، مزیت نانوکریستال بودن ساختار با گذشت زمان از بین می رود. گزارش شده است که اندازه دانه های نمونه های نانوکریستال نیکل- تنگستن تهیه شده با آبکاری تا دماهای بالای 600 در جه سانتیگراد رشد نمی کنند. هدف تحقیق حاضر آن است که مشخص سازد پایدار سازی ساختار نانو با افزودن تنگستن، با بهبود سینتیک آلومینایزینگ نیز همراه است یا خیر؟ برای بررسی این موضوع نمونه های نانوکریستال نیکل- تنگستن با اندازه دانه حدود نانومتر 21 و حاوی 15 درصد اتمی تنگستن با آبکاری الکتریکی در حمام حاوی سیترات سدیم، تنگستات سدیم و سولفات نیکل با اعمال چگالی جریانma/cm2 200 تهیه شد. سپس نمونه ها در دماهای 500، 550، 575 و oc 600 در زمان های مختلف با روش پک سمانتاسیون اکتیویته بالا با استفاده از مخلوط پودری متشکل از 98 درصد وزنی پودر آلومینیم و مابقی کلراید آمونیم آلومینایز شدند. ساختار و ترکیب شیمیایی فازهای ایجاد شده و همچنین ضخامت پوشش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به طیف سنج پخش انرژی(eds) ، مورد بررسی قرار گرفت. نوع فازهای ایجاد شده با پراش اشعه ایکس (xrd) تعیین گردید. نتایج تحقیقات پیشین حاکی از ایجاد پوشش دو لایه متشکل از فازهای al3ni و al3ni2 بر روی نیکل نانوکریستال است. در مقایسه با آن، نتایج این تحقیق نشان می دهد در زمان های کوتاه آلومینایز کردن در دماهای کمتر از oc 600 ، پوشش دو لایه متشکل از فازهای آلومینایدی ? با ترکیب استوکیومتری (al1-xwx)9(ni1-ywy)2 و ? با ترکیب استوکیومتری (al1-xwx)3(ni1-ywy) تشکیل می گردد، در جایی که 01/0 ~x و 13/0 ~y برای فاز ? و 03/0 =x و 07/0 =y برای فاز ? می باشد. در زمان های طولانی آلومینایزینگ در دمای oc 600، یک پوشش متشکل از یک کامپوزیت لایه لایه ای از فازهای ? و آلومیناید تنگستن al12w و یک منطقه داخلی متشکل ازآلومیناید ? ایجاد می شود. به منظوربررسی سینتیک رشد پوشش، نمودار توان دوم ضخامت پوشش ایجاد شده برحسب زمان آلومینایزینگ رسم شد. مشاهده گردید که سینتیک رشد لایه ها از قانون رشد سهمی تبعیت نموده که نشان دهنده کنترل شدن آن با فرایند نفوذ است. با برازش بهترین خط راست بر داده ها، ثابت سرعت رشد سهمی هر یک از لایه ها در دماهای مورد بررسی محاسبه شد. انرژی فعالسازی رشد پوشش نیز از روی شیب خط مربوط به لگاریتم ثابت های رشد بر حسب عکس دمای مطلق آلومینایزینگ استخراج گردید. برخلاف اثر سودمند حضور تنگستن در به تاخیر انداختن رشد دانه ها، نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد نرخ رشد پوشش آلومینایدی بر روی نانوکریستال نیکل- تنگستن بسیار کمتر از نیکل نانوساختار است، به طوری که ثابت سرعت رشد سهمی پوشش آلومینایدی در دماهای 500 و oc 600 در مقایسه با نیکل نانوکریستال به ترتیب حدود 86 و 17 برابر کمتر است. همچپنین انرژی فعالسازی رشد پوشش آلومینایدی بر روی آلیاژ نانوکریستال نیکل- تنگستن برابر kj/mol 235 بوده که حدود kj/mol 77 از مقدار گزارش شده برای رشد پوشش آلومینایدی بر روی نیکل نانوکریستال خالص بیشتر است. در نهایت با توجه به تفاوت مقدار تنگستن در پوشش آلومینایدی و آلیاژ زیرلایه و کم بودن ضریب نفوذ تنگستن، پس زده شدن و نفوذ به داخل اتم های تنگستن به عنوان کندترین مرحله، کنترل کننده سرعت رشد لایه های آلومینایدی بر روی نانوکریستال نیکل- تنگستن در نظر گرفته شده است.

جوشکاری نفوذی، فرآیندی است که می¬تواند یک اتصال یکپارچه را بین فلزات مشابه و غیر مشابه، آلیاژها و غیرفلزات، توسط نفوذ اتم¬ها در طول فصل مشترک جوش بوسیله فشار و گرمای اعمالی در یک مدت زمان مشخص ایجاد نماید. بمنظور ایجاد اتصال نفوذی، عملیات پیونددهی نفوذی تحت دماها، زمان¬ها و فشارهای مختلف پیونددهی و با استفاده از لایه¬های واسط آهن-نیکل و آهن انجام شد. عملیات آبکاری برای ایجاد لایه نانوبلور آهن و لایه نیکل بر روی زیرلایه فولادی کم کربن انجام شد. بمنظور بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و الکترونی استفاده شد. برای مطالعه نحوه نفوذ اتم¬ها در فصل مشترک جوش و ترکیب شیمیایی ناحیه جوش از آنالیزهای sem/eds استفاده شد. نتایج بررسی ریز ساختاری از سطح مقطع برش¬خورده نمونه¬های تحت عملیات اتصال¬دهی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که با استفاده از لایه واسط آهن-نیکل، پیوند نفوذی کاملی در دمای پیونددهی ℃1000، تنش فشاری 2 مگاپاسکال و زمان نگهداری 1 ساعت حاصل شد. همینطور با استفاده از لایه واسط نانو بلور آهن، اتصال نفوذی کاملی در دمای پیونددهی ℃900، تنش فشاری 2 مگاپاسکال و زمان نگهداری 1 ساعت بدست آمد.

به منظور بهبود سینتیک گالوانیزاسیون فولادها، بر روی نمونه هایی از فولاد ساده کربنی با فرآیند آبکاری، پوششی از آهن نانوکریستال با اندازه دانه nm30 ایجاد شد. سپس نمونه های با و بدون پوشش نانو بلور با فرآیند رسوب شیمیایی بخار (شراردایزینگ به روش پک¬سمانتاسیون) در دمای oc370 و غوطه¬وری گرم در دمای oc510 در زمان های مختلف گالوانیزه شدند. ریز ساختار نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی sem و پراش اشعه ایکس xrd بررسی شد. ضخامت پوشش حاصل از شراردایزینگ و گالوانیزه غوطه¬وری گرم با بررسی سطح مقطع برش خورده با sem تعیین شد. همچنین رفتار خوردگی نمونه در محلول wt% nacl3/5 به روش پتانسیومتری بررسی شد. طبق نتایج به دست آمده اعمال پیش لایه نانو کریستال سبب کاهش زمان لازم برای ایجاد ضخامت معینی از پوشش متشکل از فازهای بین فلزی آهن - روی طی گالوانیزه شده و ثابت سرعت رشد این پوشش را بیش از 50 درصد در روش شراردایزینگ و بیش از 20 درصد در روش غوطه¬وری گرم افزایش می دهد. نرخ خوردگی پیش لایه آهنی نانوکریستال 44 درصد کمتر از نمونه فولادی بدست آمد. ریزساختار پوشش ایجادشده طی شراردایزینگ بر روی نمونه های با پیش لایه نانو کریستال به مراتب ظریف تر بوده و نرخ خوردگی آن 30 درصد کمتر از پوشش ایجاد شده طی شراردایزینگ نمونه های فولادی معمولی بدست آمد. همچنین نرخ خوردگی پوشش¬های گالوانیزه غوطه¬وری گرم با پیش لایه نانوکریستال نسبت به نمونه¬های مشابه با زیرلایه فولادی، 25 درصد کمتر شد.

حفظ خواص ناشی از نانو بلور شدن مستلزم پایداری اندازه دانه ها است. طبق تحقیقات پیشین، نیکل نانوساختار به لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار بوده و طی حرارت دهی رشد دانه ها با سرعت زیادی رخ می دهد. رشد دانه ها به تغییرات ناخواسته خواص منجر شده و در نتیجه پتانسیل نیکل نانوساختار برای کاربردهای صنعتی را محدود می سازد؛ برای غلبه بر این مشکل تلاش شده با افزودن عناصر آلیاژی مانند تنگستن و کبالت، نانوبلور ها پایدار شوند. در این تحقیق پوشش نانوبلور نیکل-تنگستن-کبالت با فرایند آبکاری با جریان مستقیم بر روی نمونه های فولادی ایجاد شد و اندازه دانه، رفتار خوردگی و ریزسختی آن طی عملیات حرارتی بررسی گردید.نمونه ها در محدوده دمایی k373 تا k873 به مدت یک ساعت آنیل شدند. ریزساختار پوشش ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و پراش سنجی پرتو ایکس (xrd) مورد بررسی قرار گرفت.

با هدف تولید فولاد گرافیتی دو فازی نمونه هائی از فولاد ck45 تحت عملیات حرارتی گرافیت زایی دو مرحله ای الف) حرارت دهی h8/oc 750 ?h2/oc 950 و سپس کوئنچ در آب یخ و ب) حرارت دهی مجدد در دمای oc710 به مدتh 12 و سرد کردن در کوره قرار گرفتند. نمونه های گرافیت زایی شده در دمای oc 735،oc770، oc800در زمان های(60،30،15) دقیقه آستنیته جزئی شدند. سطح مقطع نمونه ه با میکروسکپ نوری و sem بررسی شد و آزمون سختی سنجی بر روی آنها انجام گرفت. طبق نتایج حاصل شده، طی چرخه اول حدود 3/1 درصد سطحی کره های گرافیتی با اندازه ?m 10 ایجاد شده، طی چرخه دوم مقدار گرافیت ها تا 9/2 درصد افزایش یافته است. در اثر آنیل بین بحرانی ساختار دوفازی فریتی- بینیتی ایجاد شده و دردمای فوق بحرانی ساختار دوفازی فریتی- مارتنزیت ایجاد شده و مقدار فاز فریت با افزایش زمان و دمای آنیل کاهش یافته اما سختی نمونه ها در زمان آنیل تغییری نکرده اما در دما آنیل افزایش می یابد. بهینه ترین فرایندعملیات حرارتی برای ایجاد ساختار دو فازی در نمونه های ck45 گرافیتی حرارت دهی نمونه ها در دمای 770 به مدت زمان 15 دقیقه است.

چکیده چدن های خاکستری دسته ای از آلیاژهای آهن-کربن- سیلیسیم هستند که کاربردهای متنوعی در صنایعی چون خودروسازی، ماشین سازی و ساختمانی دارند. یکی از مشکلات که ممکن است در هنگام استفاده از این مواد به خصوص در محیط های اسیدی پیش آید، خوردگی انتخابی زمینه آهنی و باقی ماندن لایه ای از گرافیت بر روی سطح ماده است که با افزایش سطح کاتدی سبب تسریع ادامه خوردگی می شود. سرعت خوردگی به عوامل متعددی از جمله ترکیب شیمیایی وابسته است. هدف این پروژه تعیین چگونگی این وابستگی به کربن معادل و همچنین تعیین اثر نوع قالب ریخته گری بر رفتار خوردگی چدن خاکستری بود. برای این منظور چدن های خاکستری با درصدهای مختلف کربن معادل در محدوده 27/5- 17/4 با ریخته گری در قالب های ماسه ای و فلزی تهیه گردید و پس از آماده سازی سطح آنها و تعیین وزن آنها با ترازوی دیجیتالی با دقت 1/0 میلی گرم، در داخل محلول اسید کلریدریک با عیار 37 درصد در دمای اتاق به مدت 2 تا 16 ساعت قرار داده شده و بعد از خروج از آن، مجدداً وزن شدند. میزان خوردگی با روش وزن سنجی (کاهش وزن در واحد سطح) تعیین شد. سطح نمونه ها با میکروسکپ های نوری و الکترونی روبشی بررسی گردید. طبق نتایج حاصل به جزء نمونه با کربن معادل 17/4 ساختار بقیه نمونه های ریخته گری شده در ماسه فریتی- پرلیتی حاوی گرافیت کیش و ساختار نمونه های ریخته گری شده در قالب فلزی به جز نمونه با کربن معادل 17/4 از نوع ساختار چدن خالدار و از آن نمونه با کربن معادل 17/4 از نوع لدبوریتی بود. داده های کاهش وزن در واحد سطح ناشی از خوردگی بر حسب زمان قرار گیری در معرض محیط خورنده برای همه نمونه ها تقریباً بر روی خطوط راست واقع بودند (سینتیک خوردگی از نوع خطی). شیب این خطوط به کربن معادل وابسته بوده و با افزایش مقدار کربن معادل به صورت خطی با معادله تقریبیcr = ce - 2.7 افزایش یافت. بین نتایج خوردگی نمونه های ریخته گری شده در قالب های ماسه ای و فلزی تفاوت محسوس وقابل ملاحظه ای مشاهده نگردید.

یکی از مشکلات سنتز نانوذره مس این است که تولید آن در مقیاس وسیع مشکل است. تاکنون برای تولید نانوذرات از جوانه زنی همگن استفاده می شد، ولی در این پایان نامه نانوذرات مس با استفاده از جوانه زنی ناهمگن روی زیرلایه فولادی سنتز شد که اهمیت این کار در تولید وسیع نانوذرات و سنتز سبز آن هاست. سنتز سبز نانوذرات با به کار بردن سولفات مس به عنوان پیش ماده و آب دوبار تقطیر به عنوان حلال آبکاری روی زیرلایه فولادی انجام شد. در این پروژه ابتدا پوشش مس بر روی زیرلایه فولادی ایجاد شد و اندازه ذرات آن در دماها و غلظت های مختلف باهم مقایسه شد. بررسی های نانوساختاری با میکروسکوپ الکترونی روبشیsem و پراش سنجی پرتو ایکسxrd) (انجام شد. آنالیز xrd مشخص کرد که نانوذرات مس به دست آمده ساختار کریستالی fcc دارند. اندازه ذرات با آنالیز تصاویر semو در پراش پرتو ایکس با استفاده از رابطه شرر محاسبه شد. دما، غلظت پیش ماده، تلاطم محلول، نوع حلال و phپارامترهای اثرگذار بر سرعت جوانه زنی و سرعت نشست ذرات و سرعت رشد ذرات بودند. مشاهده شد که هر چه دما و غلظت بالا می رود جوانه زنی روی بستر فولادی سریع تر صورت می گیرد و در یک زمان ثابت شاهد افزایش رشد ذرات خواهیم بود و هم چنین میزان کلوخه ای شدن ذرات نیز بیشتر می شود. مشاهده شد که دما علاوه بر سایز، بر مورفولوژی ذرات نیز اثرگذار است. برای مقایسه سایز ذرات از دستگاه uv-vis نیز استفاده شد. برای نگهداری نانوذرات مس در حالت محلول، حلال های مختلف بررسی شد. از بین حلال های آب مقطر، متانول، پروپانول و اتانول، اتانول به عنوان بهترین حلال انتخاب شد. هم چنین در این پروژه اثر به کارگیری حلال آلی اتیلن گلیکول نیز بررسی شد . دیده شد که در نانوذرات حاصل از آبکاری در حلال اتیلن گلیکول، اندازه ذرات کوچک تر و مورفولوژی یکنواخت تری دارند. کلیدواژه ها: سنتز، نانوذره مس، الکترولس، جوانه زنی همگن، جوانه زنی ناهمگن،سنتز سبز، spr ،مورفولوژی،دما،, ph sem,xrd

همانگونه که در چدن تغییر شکل گرافیت از لایه ای به کروی باعث بهبود قابل توجه در خواص مکانیکی می شود، در فولادها نیز تغییر مورفولوژی کاربید می تواند نتایج مشابهی داشته باشد. در این تحقیق، به بررسی تاثیر مورفولوژی و نوع کاربید بر مقاومت به سایش فولاد تندبر پرداخته شده است. بدین ترتیب، تعدادی نمونه ی فولادی از جنس فولاد تندبر پس از آستنیته شدن در دمای 1050 درجه سانتیگراد، در دماهای 750، 800 و 850 به مدت 1 ساعت نگه داری شده است و پس از کوئنچ شدن در روغن مجددا به میزان 1 ساعت در دمای 250 درجه سانتیگراد حرارت دهی شده است. پس از آماده سازی متالوگرافی نمونه ها و با استفاده از میکروسکوپ نوری، مشخص گردید نمونه ای که در دمای 800 درجه نگه داری شده است، دارای کاربید ها با توزیع یکنواخت بوده و آستنیت باقیمانده کمتری نسبت به بقیه نمونه ها برای آن مشاهده شده است.

آلیاژ آلومینیوم 7075 به دلیل خواص منحصر به فردی از جمله نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به خستگی بالا در صنایع گوناگون به ویژه در صنایع هوا فضا مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به موارد گوناگون استفاده از این آلیاژ، نیاز به اتصال با خواص مکانیکی مطلوب امری ضروری به نظر می رسد. روش اتصال فاز مایع گذرا به عنوان یک روش کارآمد برای اتصال این آلیاژها پیشنهاد شده است. در این تحقیق از روش tlp برای اتصال آلیاژ آلومینیوم 7075 در اتمسفر هوا استفاده شد. در این مطالعه نمونه در دماها، فشارها، زمان ها و ضخامت های مختلف لایه واسط مورد آزمایش قرار گرفت و مقدار بهینه برای هر یک از متغیرها با استفاده از آزمایش برش بدست آمد.

این تحقیق با هدف کسب اطلاعاتی در خصوص اثر غلظت نانوذرات آلومینا در محدوده mg/l 1000-125 در سه نانوسیال پایه آب اسیدی، خنثی و بازی بر خوردگی آلومینیم به عنوان یک ماده مورد استفاده در رادیاتور خودروها تعریف شد. در این راستا نانوسیال های پایه آب الف) خنثی با 2/0 ± 5/7 ph =، ب) اسیدی با 2/0 ± 3/3 = ph و ج) قلیائی با 2/0 ± 6/10 ph = با افزودن نانوذرات با میانگین اندازه nm 20 تهیه شد. آزمون خوردگی آلومینیم در این نانوسیال ها هم به روش وزن سنجی با ترازوی با دقت یک دهم میلی گرم و هم به روش پتانسیومتری با دستگاه پتانسواستات/ گالوانواستات انجام شد. سطح نمونه ها پس از خوردگی، با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. مطابق نتایج بدست آمده طی آزمون های انجام شده، نرخ خوردگی آلومینیم در نانوسیال خنثی در محدوده na/cm2 41- 16، در محیط اسیدی در محدوده na/cm2 103- 54 و در محیط بازی در محدوده µa/cm2 3 10 × (112-53) بود. با افزایش غلظت نانوذرات، چگالی جریان خوردگی در محیط اسیدی 26 تا 61 درصد و در محیط خنثی 23 تا 70 درصد کاهش یافت، اما در محلول آبی قلیائی، چگالی جریان خوردگی آلومینیم 2 تا 5/4 برابر مقدار همین کمیت در محیط عاری از نانوذرات شد. همچنین پتانسیل خوردگی در محیط های اسیدی و خنثی حاوی نانوذرات آلومینا، با افزایش مقدار نانوذرات کاهش یافته، اما در محیط قلیائی زیاد شد. تغییر وزن در واحد سطح ناشی از خوردگی آلومینیم در محیط های اسیدی و خنثی حاوی نانوذرات آلومینا، در بازه زمانی تا 50 ساعت ناچیز و در حد خطای اندازه گیری بود اما در همه نانوسیال های قلیائی، مقدار کاهش جرم در واحد سطح با افزایش زمان به صورت خطی افزایش یافته و شیب خط یعنی نرخ خوردگی طبق یک معادله توان دوم به غلظت نانوذرات بستگی داشت. بین آهنگ خوردگی نمونه های آلومینیمی تعیین شده به روش وزن سنجی و چگالی جریان خوردگی تعیین شده به روش پتانسیومتری یک رابطه ی خطی برقرار بود.