نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

رله های دیجیتال دیستانس بطور وسیعی در حفاظت خطوط انتقال انرژی استفاده می شوند. این رله ها با دریافت اطلاعات ولتاژ و جریان خط به محاسبۀ امپدانس می پردازند. سیگنالهای ولتاژ و جریان، دو مؤلفه پایدار و گذرا دارند که مؤلفۀ گذاری آن شامل امواج سیار و مؤلفه نمایی است. برای کاهش اثر مؤلفه های گذرا بر محاسبۀ امپدانس رله، الگوریتم تعقیب در این مقاله پیشنهاد شده است. الگوریتم تعقیب توسط حداقل کردن تابعی معیار مناسب حاصل می شود. سرعت تصمیم گیری رله با این الگوریتم افزایش می یابد، زیرا در این روش فیلتر مجزا برای پالایش امواج ولتاژ و جریان خط مورد نیاز نیست. بعبارتی دیگر این الگوریتم ضمن محاسبه امپدانس، مؤلفه های گذرا را کاهش می دهد و امپدانس را بر اساس مؤلفۀ پایدار امواج محاسبه می کند.

---

الگوریتمهای دستی متفاوتی برای طبقه بندی اثر انگشت ارائه شده است که کاملترین آنها الگوریتم FBI است. به کارگیری الگوریتمهای دستی برای یک سیستم خودکار از نظر دقت و سرعت جستجو مناسب نیست. در این مقاله با انتخاب و استخراج خودکار ویژگیهای مناسب، یک الگوریتم دقیقتر و سریعتر برای طبقه بندی اثر انگشت ارائه شده است. در روشهای دستی، نقاط قلب1، مثلث2، و پیچ3 به عنوان ویژگیهای ساختاری و اصلی در طبقه-بندی اثر انگشت به کار می روند. در الگوریتم ارائه شده، ویژگیهای ساختاری یک اثر انگشت قلب و مثلث اند که استفاده از جهت و مختصات نسبی آنها از ویژگیهای جدید این الگوریتم است. به کمک این ویژگیها می توان زیرگروههای جدیدی برای طبقه بندی اثر انگشت تعریف کرد. با این عمل، فضای جستجوی زیرگروهها تا حد ممکن کوچک می شود و سرعت و دقت شناسایی اثر انگشت به طور چشمگیر افزایش می یابد. روش ارائه شده، مستقل از چرخش بوده و مکان نسبی قلب و مثلث با دقت بسیار خوبی به دست می آید. در انتها نتایج طبقه بندی روی آثار متنوع انگشت ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که دقت طبقه بندی بالا بوده و این الگوریتم نسبت به اغتشاشات نمونه برداری حساسیت کمتری دارد.

---

---

نوسانات فشار در موتور موشکهای سوخت جامد از چندین منبع سرچشمه می گیرد. یکی از این منابع وجود میدان جریان نوسانی است. وجود لایه های برشی آزاد در نقاط مختلف موتور سبب ایجاد گردابه و انتشار آن می شود. لبۀ انتهایی سوخت و لبۀ بفل در موتورهای چندتکه، نمونه هایی از چنین نقاطی اند. این گردابه ها از محل تولید خود حرکت کرده و به دیواره های میدان برخورد می-کنند. در اثر این برخورد انرژی جنبشی موجود در آنها به فشار تبدیل و امواج اکوستیکی تشکیل می شوند. این امواج در میدان موتور منتشر شده و موجب نوسانات اکوستیکی می شوند. با تغییر تدریجی هندسۀ داخلی موتور به سبب سوخته شدن پیشرانه، فرکانس و دامنۀ نوسانات فشار تغییر می کند. در این مقاله اندرکنش بین میدان جریان و میدان اکوستیکی در یک موتور سوخت جامد به صورت عددی بررسی شده است. استفاده از تابع شار رو1 در یک شبکۀ بی سازمان برای حل معادله های جریان تراکم پذیر لزج نشان داده است که با تغییر تدریجی هندسۀ داخلی موتور در طی زمان، مشخصات نوسانات فشار به شدت تغییر می کند. در این مطالعه از شش هندسۀ متفاوت برای شبیه سازی هندسۀ داخلی موتور در زمانهای مختلف سوزش و آرایشهای مختلف گرین استفاده شده است. روش به کار برده شده شدت و فرکانس امواج فشاری را به خوبی پیش بینی کرده و نشان داده است که پرش فرکانس نوسانات فشار از هماهنگ دوم مد طولی به هماهنگ اول با تغییر هندسۀ داخلی موتور رخ می دهد.

---

در این مقاله انتقال گرمای جابه جایی توأم آزاد و اجباری در یک محفظه با مقطع مربعی به روش عددی بررسی شده است. محفظه از یک دیوارۀ تحت تابش یکنواخت گرما بود و توسط جریان یکنواخت خارجی تهویه می شود. این جریان از طرف دیواره گرم وارد شده و از دیواره مقابل خارج می شود. به کمک حل معادلات دو بعدی پیوستگی، ممنتوم و انرژی، میدانهای سرعت و دما و میزان انتقال گرما پیش بینی شده است. بررسیها به ازای عدد رینولدز ثابت، Re=100، و اعداد ریلی در محدودۀ 0≤Ra≤107 در حالت دایم انجام شده اس. نتایج در ابتدا برای محفظه ای با نسبت طول به ارتفاع ثابت، AR=2، برای چهار موقعیت ورود و خروج جریان اجباری ارائه شده است. سپس برای یک وضعیت معین ورودی و خروجی نتایج برای محفظه هایی با نسبت طول به ارتفاع10/0، 25/0، 1، 4 و 10 مقایسه شده است. نتایج نشان دهندۀ اثر ضعیف جابه جایی آزاد در انتقال گرما درون محفظه هایی است که مجاری ورود و خروج جریان در پایین محفظه بوده و یا نسبت طول به ارتفاع آنها کمتر از یک باشد. این بررسی برای هوا با عدد پرانتل 71/0 انجام شده است. نتایج عددی به دست آمده در پاره ای موارد با نتایج دیگران مقایسه شده است. واژگان کلیدی: جابه جایی، آزاد، اجباری، محفظه، ریلی، تهویه

---

در این مقاله ضمن بررسی اجمالی زمینه های تحقیقات تجربی توربینهای گازی جریان شعاعی، ضرورت و مبانی طراحی و ساخت دستگاه آزمایش توربین گازی دانشگاه صنعتی شریف بیان شده و ساختار دستگاه آزمایش تشریح می شود. سپس کالیبراسیون و استاندارد وسائل اندازه گیری و روش انجام آزمایش مطرح می شود. در خاتمه نتایج آزمایشها ارائه شده و مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج به دست آمده و نمودارهای مشخصات رفتاری توربین با الگوی مورد انتظار و نیز نتایج محققان این زمینه مطابقت خوبی نشان می دهد. بنابراین عملکرد دستگاه آزمایش در حد مطلوب و دقیق بوده و قابل استناد است. واژگان کلیدی: موتورهای درونسوز، توربوچارجینگ، توربین جریان شعاعی، دو ورودی، تحقیقات تجربی

---

در این مقاله معادلات حرکت یک بال الاستیک با دو درجه آزادی (خمش و پیچش) با استفاده از معدلات لاگرانژ استخراج شده است. نیروها و ممانهای آیرودینامیکی با فرض جریان غیر دائم پتانسیل و تراکم ناپذیر در جریان زیر صوت توسط نظریه نوارهای باریک به دست آمده و سپس اثرات تراکم پذیری به آنها اعمال شده است. تغییر مکانهای بال، ناشی از خمش و پیچش بوده که برای تغییر مکانهای جابه جایی خمش و زاویه ای پیچش از روش مودهای فرضی بهره گرفته شده است. معادلات آیروالاستیکی با برنامه رایانه ای تدوین شده از طریق مقادیر ویژه و روش v-g حل شده اند. نتایج حاصل از آزمایشات انجام شده روی یک سری از بالها با روش محاسباتی ارائه شده مقایسه شده که تطبیق مناسبی بین آنها با یکدیگر وجود دارد.

---

---

ذرات فریت Ni0.6-xCuxZn0.4Fe2O4 (5/0-0 = xبا گام 1/0) به روش سل – ژل تهیه شد. عملیات تفجوشی پودرها در سه دمای 600، 800 و oC1000 انجام شد. تاثیر دمای تفجوشی و ترکیب شیمیایی بر خواص ساختاری و مغناطیسی فریت نیکل – روی با مس جانشین شده مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون EDS و تفرق اشعه ایکس، تشکیل تک فاز با ساختار اسپینل را برای هر سه دمای تفجوشی تایید کردند. رفتار حرارتی و اندازه ذرات به ترتیب توسط تحلیل حرارتی TG، DTA و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. منحنی های VSM نشان دادند که مغناطش اشباع نمونه ها تابع مقدار مس و دمای تفجوشی است. طیف های موزبائر نشان دادند که کاتیون های مس در مکان های اکتاهدرال قرار دارند. باافزایش مقدار مس، کاتیون آهن به موقعیت تتراهدرال مهاجرت کرده و در نتیجه مغناطش اشباع کاهش می‌یابد.

---

در پژوهش حاضر پودر آلومینیوم خالص به همراه 5 درصد وزنی دی اکسید تیتانیم، در زمان‌های مختلف تحت فرایندآسیاب کاری مکانیکی قرار گرفتند. با استفاده از تحلیل فازی به وسیله پراش پرتو ایکس(XRD) مشخص شد که افزایش زمان آسیاب به بیش از 10 ساعت سبب احیای تیتانیم توسط آلومینیوم شده و Al2O3 در ساختار تشکیل می‌شود. با ادامه فرایند، آلومینیوم با تیتانیم واکنش می‌دهد و سبب تشکیل Al3Ti در ترکیب می‌شود. این واکنش‌ها با استفاده از روابط ترمودینامیکی، مورد بررسی قرار گرفتند. هم‌چنین پس از توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه، با استفاده از پهن‌شدگی پیک های الگوی حاصل از پراش پرتوی ایکس(XRD)، مطابق با رابطه ویلیامسون- هال، اندازه متوسط دانه و کرنش شبکه تعیین شد و به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، ساختار و مورفولوژی ذرات پودر مورد بررسی قرار گرفت.

---

نیترید سیلیسیم به دلیل دارا بودن خواص منحصر به فرد و فوق العاده‌ای نظیر استحکام دمای بالا، پایداری شیمیایی و گرمایی و هم‌چنین مقاومت مناسب در مقابل شوک گرمایی، اکسیداسیون، سایش و خوردگی در حضور بسیاری از اسیدها و بازها در میان سرامیک‌ها جایگاه ویژه‌ای یافته است. مطالعات علمی انجام شده نشان می‌دهند روش‌های مختلفی برای سنتز ترکیب نیترید سیلیسیم وجود دارد اما بیش‍تر روش‌ها هزینه‌برند و به دمای زیاد و زمان عملیات حرارتی طولانی نیاز دارند. به همین دلیل در پژوهش حاضر ترکیب نیترید سیلیسیم به روش آسیاب کاری مکانیکی تولید شده است. در این روش پودر سیلیسیم با خلوص 99% ≤ به مدت 25 ساعت با استفاده از آسیاب گلوله‌ای تحت گاز نیتروژن آزمایشگاهی آسیاب شد، سپس بر روی آن عملیات حرارتی در دماهای 1100، 1200، 1300 و 1400 درجه سانتی‌گراد با سرعت گرمایش 10 درجه سانتی‌گراد در دقیقه به مدت یک ساعت تحت جریان گاز نیتروژن با خلوص 99/99 % و سرعت شارش 200 میلی‌لیتر در دقیقه انجام شد. همچنین پودر سیلیسیم آسیاب کاری نشده نیز در دماهای یاد شده (1100 تا 1400 درجه سانتی‌گراد) و در حضور گاز نیتروژن به مدت 1 ساعت عملیات حرارتی شد. برای بررسی خصوصیات فازی و ریزساختاری نمونه‌ها آزمون‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی با تفکیک انرژی انجام شد. از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه برای تعیین باندهای تشکیل شده در نمونه بهره گرفته شد. نتایج بدست آمده نشان داد که پودر نیترید سیلیسیم با دو نوع مورفولوژی شامل ذرات کروی شکل و سیم‌هایی با قطر 300-100 نانومتر و طول چند میکرون در دمای 1300 درجه سانتی‌گراد بدون هر گونه فاز ناخالصی یا ثانویه به طور کامل تشکیل شد. این امر توسط باندهای جذبی Si-N در نمودار طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه تایید شد. بر اساس نتایج حاصل از الگوهای پراش پرتو ایکس انجام 25 ساعت آسیاب کاری پودر سیلیسیم تحت گاز نیتروژن باعث کاهش قابل توجهی در دمای سنتز نیترید سیلیسیم نسبت به روش نیتراسیون مستقیم پودر سیلیسیم بدون آسیاب‌کاری شده است. افزایش دما موجب تسریع استحاله فازی β→α و تغییر مورفولوژی ذرات توسط مکانیسم گاز-مذاب-جامد شده است.

---

هدف از این پژوهش تولید ترکیب بین‌فلزی Ti47Al48Mn5 و ارزیابی رفتار اکسیداسیون آن‌ در دمای °C 1000 با ریزساختارهای مختلف است. علت انتخاب منگنز به عنوان عنصر آلیاژی، افزایش چقرمگی این آلیاژ در دمای اتاق است. تولید آلیاژهای Ti47Al48Mn5 به‌روش آلیاژسازی مکانیکی، پرس سرد و عملیات‌حرارتی انجام گرفت. با انجام عملیات آلیاژسازی مکانیکی به‌مدت 30 ساعت بر روی مخلوط پودری متشکل از Ti47Al48Mn5 (درصد اتمی)، محلول جامد آلومینیم و منگنز در تیتانیم به‌دست آمد که با افزایش زمان آلیاژسازی مکانیکی تا 50 ساعت به فاز غیربلورین تبدیل شد. سپس پودرها با پرس سرد فشرده شدند و تحت عملیات‌حرارتی با اتمسفر آرگون در دماهای °C 1100 و °C1400 قرار گرفتند تا به‌ترتیب ریزساختارهای دوپلکس و کاملاً لایه‌ای حاصل شود. نتایج آزمون اکسیداسیون در دمای °C 1000 نشان داد که ریزساختارهای مختلف آلیاژ Ti47Al48Mn5 تاثیر کمی بر مقاومت به اکسیداسیون این آلیاژ دارد و برای هر دو ریزساختار سازوکارهای یکسان اکسیداسیون برقرار است.

---

مولایت و آلومینا با ضریب انبساط گرمایی کم و مقاومت به شوک گرمایی خوب جزء سرامیک‌های دمابالا هستند. با وارد نمودن فاز تقویت کننده می‌توان از مزایای فاز سرامیکی چون استحکام گرم استفاده نمود. وجود کاربیدسیلیسیم در زمینه، خواص ترمومکانیکی را بهبود می‌بخشد. در فرایندهایی که به‌طور درجا فازهای موردنظر تشکیل می‌شود، هزینه‌ها کاهش می‌یابد. در این پژوهش از احیای کربوترمیک کائولینیت و آندالوزیت برای تشکیل کاربیدسیلیسیم به‌شکل درجا در زمینه آلومینا + مولایت استفاده شد. با توجه به نسبت (C/SiO₂) و شرایط ساخت، ویژگی‌های کامپوزیت از نظر ترکیب فازی، ریزساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد زمانی‌که نسبت C/SiO₂ و دمای پخت در آندالوزیت 5/3 و 1600 درجه سانتی‌گراد و درکائولینیت 5/5 و 1550 درجه سانتی‌گراد باشد، شرایط بهینه‌ای از تراکم‌پذیری و تبلور فاز کاربیدسیلیسیم به­دست می­آید.

---

در این پژوهش اثر جانشانی مقادیر مختلفی از کاتیون‌های منیزیم، کبالت و تیتانیم بر خواص ساختاری، مغناطیسی و ریزموجی نانو ذرات فریت استرانسیم با ترکیب شیمیایی SrFe_12-x(MgCo)_0.5xTi_xO₁₉ (5/2،2 ،5/1 ،1 ،5/0 ، 0=x) تولید شده به‌روش هم‌رسوبی مورد مطالعه قرار گرفت. برای ارزیابی‌های ساختاری، مغناطیسی و ریزموجی نمونه‌ها، از آزمون‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، تحلیل گرمایی، مغناطومتر ارتعاشی، طیف سنجی موزبائر و تحلیلگر شبکه برداری استفاده شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که در تمامی نمونه‌ها فاز فریت استرانسیم با خلوص بالا تشکیل شده است. اما با افزایش میزان کاتیون‌های آلاینده، فاز Fe₂O₃ ظاهر می‌شود. هم‌چنین با افزایش میزان x، قله‌های الگوی پراش به زوایای پایین‌تر منتقل می‌شوند. مطابق با نتایج تحلیل گرمایی نیز مشخص شد که با افزایش میزان کاتیون‌های آلاینده (2-0=x)، دمای تشکیل فاز فریت استرانسیم از 900 تا 1000 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. نتایج آزمون مغناطومتر ارتعاشی نشان داد که با افزایش میزان کاتیون‌های جانشینی، مغناطش اشباع فریت استرانسیم از حدود emu/g 40 به emu/g 19 کاهش می‌یابد. براساس نتایج طیف­سنجی موزبائر، کاتیون‌های جانشینی، مکان‌های k12 در ساختار مگنتوپلومبیت را اشغال کرده‌اند. بیشترین پهنای باند جذب در گستره فرکانسی باند X، در نمونه جانشانی شده با 2=x و برابر با 4 گیگاهرتز (در زیر dB10-) به‌دست آمد. این نمونه می‌تواند به‌عنوان یک ماده جاذب ریزموج مناسب در گستره باند X، عمل نماید.

---

پروسکایت‌ها به‌دلیل داشتن عیوب ذاتی اکسیژن از مهم‌ترین غشاهای هادی اکسیژن هستند که در ساخت راکتورهای غشایی اکسیداسیون جزئی متان مد نظر قرار می­گیرند. بررسی اثر دپه کردن فاز پروسکایت برای داشتن عیوب اکسیژن بیش‌تر و افزایش سرعت انتشار اکسیژن از غشا، در کنار حفظ پایداری ساختار همواره از محورهای اصلی پژوهش در این زمینه بوده است. در این پژوهش  بر اساس محاسبه اثر دپانت بر میزان انحراف از ساختار ایده‌آل، کاتیون تانتالم به­‌عنوان دپانت مناسب فاز پروسکایت Ba(Co_0.8Fe_0.2)O_{3−δ} انتخاب شد. بررسی‌ها اثر این دپانت را در افزایش حجم عیوب با وجود بهبود ضریب انبساط حرارتی و بدون کاهش قدرت پیوند نشان می‌دهد. بر اساس نتایج، ترکیب Ba(Co_0.7Fe_0.2Ta_0.1)O_{3−δ} ترکیب مناسبی در ساخت غشاهای راکتورهای اکسیداسیون جزئی متان است.

---

در این پژوهش لایه­های نازک نئودمیوم آهن بور با لایه بافر و لایه محافظ تنگستن بر زیرلایه Si/SiO₂ به­روش پراکنش امواج رادیویی مگنترونی تولید شد. سیستم ایجاد شده در دماهای 450، 500، 550، 600 و 650 سانتی‌گراد در خلاء تحت عملیات بلوری شدن قرار گرفت. آنالیزفازی لایه‌ها توسط پراش پرتو ایکس بررسی شد و وجود فاز Nd₂Fe₁₄B بدون هیچ نوع فاز ثانویه دیگری تایید شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی سطح مقطع پوشش و دانه­بندی لایه­ها به­طور دقیق مورد بررسی قرار گرفت. ریخت سطح لایه­ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی شد. خواص مغناطیسی لایه شامل نیروی پسماندزدا، مغناطش اشباع و سطح حلقه پسماند توسط مغناطومتر ارتعاشی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به‌دست آمده نشان داد که با آنیل در دمای 400 درجه سانتی‌گراد، ساختار لایه غیربلورین است. با افزایش دمای آنیل به 550 درجه سانتی‌گراد بالاترین شدت قله به‌دست می­آید و با افزایش بیش‌تر شدت کاهش می­یابد. با افزایش دمای آنیل اندازه دانه افزایش می­یابد که بر میزان نیروی پسماندزدا موثراست. با افزایش دمای آنیل به 600 درجه سانتی‌گراد نیروی پسماندزدا عمودی افزایش می­یابد و با ازدیاد بیش‌تر دمای آنیل مقدار این متغیر به­علت افزایش بیش از حد اندازه دانه­ها کاهش می­یابد. با توجه به خواص مغناطیسی و ساختاری لایه­ها می­توان نتیجه گرفت که لایه آنیل شده در دمای 600 درجه سانتی‌گراد دارای دلخواه­ترین خواص مغناطیسی و ساختاری است.

---

در این پژوهش نه لایه نازک NdFeB و FeCo با ضخامت 10-50 نانومتر بر زیرلایه ₂ Si/SiOبه روش پراکنش امواج رادیویی مگنترونی تهیه شد. سیستم ایجاد شده در کوره عملیات حرارتی مادون قرمز در دمای 800 درجه‌سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه تحت عملیات بلوری شدن قرار گرفت. تحلیل فازی لایه­ها به‌وسیله پراش پرتو ایکس بررسی و وجود فازB₁₄Fe₂Nd و ₃₅Co₆₅Fe بدون هیچ نوع فاز ثانویه دیگری تایید شد. سطح مقطع لایه­ها به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. مورفولوژی سطح لایه­ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی شد. به کمک مغناطومتر ارتعاشی با میدان مغناطیسی اعمالی kOe24 خواص مغناطیسی لایه­ها شامل نیروی پسماندزدا، مغناطش اشباع، سطح حلقه پسماند، نسبت مربعی شدن و _max(BH) مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخص شد که تمام لایه­ها ناهمسان‌گردی مغناطیسی عمودی دارند و با افزایش ضخامت لایه FeCo، مغناطش اشباع و نیروی پسماندزدا و مغناطش پسماند افزایش می­یابد. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش ضخامت لایه FeCo به 20 نانومتر، برهم­کنش تبادلی بین لایه­های سخت و نرم مغناطیسی افزایش می‌یابد و به همین دلیل حداکثر انرژی تولید شده توسط این ساختار ناهمگن افزایش می­یابد.

---

در این پژوهش پوشش‌های هیبریدی آلی- غیر آلی به روش سل- ژل تهیه و بر آلیاژ آلومینیوم 6061 اعمال شد. مشخصه‌یابی پوشش‌ها با استفاده از طیف سنجی تبدیل فوریه فرو سرخ و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. چسبندگی پوشش به زیرلایه به دو روش کمی و کیفی مورد بررسی قرار گرفت. آزمون پتانسیودینامیک چرخه‌ای و قطبش خطی برای ارزیابی رفتار خوردگی انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار زیرکونیوم تتراپروپوکساید و سریم استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه افزایش یافت. بررسی رفتار خوردگی نشان داد که چگالی جریان خوردگی نمونه‌های پوشش داده شده 10³ تا 10⁷ برابر نسبت به آلیاژ آلومینیوم 6061 بدون پوشش کاهش یافت. با افزایش مقدار زیرکونیوم و سریم در ترکیب پوشش چگالی جریان خوردگی کاهش و مقاومت قطبش افزایش یافت. پوشش‌های بدون ترک بر خلاف آلیاژ آلومینیوم 6061 مستعد به حفره‌دار شدن نبودند.

---

در فرایند تف‌جوشی پلاسمای جرقه­ای، اعمال هم‌زمان فشار مکانیکی و بار الکتریکی روی نمونه پودری، موجب حصول نمونه‌ای با چگالی نزدیک به مقدار نظری می‌شود. در این پژوهش به شبیه‌سازی اجزای محدود کوپل الکتریکی- حرارتی- مکانیکی سیستم تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای و استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی چند هدفه برای بهینه‌سازی متغیر‌های قالب، پرداخته شده است. شبیه‌سازی صورت گرفته برای نمونه کامپوزیتی Si₃N₄-SiO₂ با نسبت مولی 1:1 مطابقت خوبی با آزمون‌های تجربی داشت. به کمک الگوریتم ژنتیک چند هدفه، بهینه‌‌سازی ابعاد قالب به منظور حداکثر نمودن دمای مرکز نمونه و حداقل کردن "تنش فون میسز" در قالب صورت گرفت. نتایج نشان می‌دهد پس از بهینه‌سازی ابعاد قالب، دمای مرکز نمونه حدود 8 درصد افزایش و اختلاف دمای مرکز نمونه و سطح قالب در حدود 18 درصد کاهش یافت. این موضوع موجب یکنواختی بهتر در توزیع تخلخل نمونه نهایی گردید.

---