نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

برای تولید پوشش های نانوساختار کامپوزیتی زمینه سرامیکی در فرایند پاشش پلاسمایی، پودرهای اولیه از نانوذرات تشکیل شده و باید مشخصات ویژه ای داشته باشند. در این پژوهش نحوه‌ی تولید پودر کامپوزیتی متشکل از نانوذرات اکسیدکروم و نقره به روش آگلومراسیون برای توسعه پوشش های نانوساختار Cr2O3-Ag مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا نانوپودرهای اکسیدکروم و نقره با درصدهای حجمی متفاوت نقره (صفر، 2، 5 و 10% حجمی) در مخلوط آبی همگن مخصوص فرایند خشک کردن پاششی توزیع شد، سپس پودر کامپوزیتی Cr2O3-Ag با استفاده از روش آگلومراسیون تولید شد وسرانجام پوشش های نانوساختار کامپوزیتی به روش پاشش پلاسمایی تولید شدند. پودر کامپوزیتی تولید شده دارای مورفولوژی کاملا کروی و توزیع یکنواخت فاز تقویت کننده در زمینه است به نحوی که هم از نانوذرات تشکیل یافته و هم ذرات آن دارای کریستالیت های نانومتری هستند. نتایج نشان داد حضور مناطق متشکل از نانوذرات در ریزساختار پوشش موجب ایجاد تخلخل ناهمگن بین اسپلت ها و این مناطق می شود. نانوساختار شدن پوشش موجب کاهش ضخامت لایه‌ها نسبت به پوشش میکروساختار شده است.

---

از جمله پارامترهای حائز اهمیت در ارتباط با کامپوزیت ها، خواص نهایی محصول از لحاظ مکانیکی(چقرمگی) و برهمکنش سطح مشترک در اثر تنش اعمالی است. در پژوهش ارائه شده استحکام خمشی به عنوان معیاری از خواص مکانیکی در کامپوزیت کربن-کربن حاصل از چوب بررسی شد. هم چنین چگالی حجمی نمونه و درصد تخلخل های باز برای تعیین بازده متراکم سازی و کیفیت محصول محاسبه شدند. برای تفسیر نتایج و بررسی اثر مورفولوژی و فاز نهایی بر خواص مکانیکی، از میکروسکوپ الکترونی و نوری و روش های آنالیز پراش اشعه ایکس و رامان اسپکترواسکوپی استفاده شد. نتایج تحقیقات نشان می دهند که می توان از ابتدایی ترین مواد یعنی چوب، برای تهیه محصولی منحصر به فرد با خواصی مطلوب به نام کامپوزیت کربن- کربن استفاده کرد.

---

در این پ‍ژوهش از پودرهای خالص مولیبدن، سیلیسیم، آلومینیم و کاربید تیتانیوم برای تولید ترکیب MoSi2، کامپوزیتMoSi2/20Vol% TiC، ترکیبات آلیاژی MoSi2-x Al و کامپوزیت‌های آلیاژی M‏oSi2-xAl/20Vol%TiC استفاده شد. پودرهای اولیه در نسبت های مشخصی با هم مخلوط و در یک آسیاب مکانیکی فعال سازی شدند. سپس مخلوط پودر فعال شده پرس و عملیات سنتز و زینتر در محدوده ی دمایی 1100 الی 1400 درجه‌ی سانتی گراد بر روی آن انجام شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی میکروساختار و از دستگاه پراش پرتو ایکس برای شناسایی فازها استفاده شد. تاثیر افزودن آلومینیم در تشکیل فازها مورد بررسی قرار گرفت. اضافه کردن آلومینیم در مقادیر بالای 9 درصد اتمی، علاوه بر آلیاژی کردن دی سیلیساید مولیبدن، موجب تشکیل فاز Mo(Si,Al)2 در ساختار شد.

---

در کاربردهایی مانند فناوری مورفینگ، دارا بودن میزان کرنش و ناهمسان گردی زیاد یکی از ملزومات و مزایای بسیار کاربردی است. ورق های موج دار به‌دلیل هندسه‌ی مواج شان این پتانسیل را دارند که در اثر اعمال نیروی کششی دچار تغییر شکل زیاد‌ی می‌شوند. در این پژوهش برای بررسی میزان کرنش نهایی و ناهمسان‌گردی در ورق های کامپوزیتی موج دار نمونه هایی از جنس شیشه/ ‌اپوکسی با هندسه های شبه-سینوسی، مربعی، مثلثی و ذوزنقه ای ساخته شده و تحت آزمون کشش و خمش در راستای طولی و عرضی موج قرار گرفتند. در ادامه به منظور بررسی میزان ناهمسان‌گردی در نمونه های موج دار، دو مفهوم بدون بعد درجه‌ی ناهمسان‌گردی کششی و خمشی تعریف شده و براساس آن میزان ناهمسان‌گردی به‌صورت نظری و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات نظری مورد استفاده در این پژوهش، روابط تحلیلی ارایه شده توسط یوکوزوکی (نمونه شبه- سینوسی) و همین نویسندگان (نمونه های ذوزنقه ای، مربعی و مثلثی) هستند. نتایج تجربی نشان می دهد که ورق های کامپوزیتی موج دار این قابلیت را دارند که تا 90 درصد کرنش نهایی داشته باشند. میزان کرنش نهایی در نمونه‌های موج‌دار به دامنه و گام المان ها و به عبارت دیگر به تعداد المان ها در واحد طول بستگی دارد. به طور کلی می توان گفت ورق های کامپوزیتی موج دار با هندسه‌ی شبه- سینوسی دارای کرنش نهایی زیادی (بیش از 50 درصد) هستند. مقایسه نتایج مربوط به المان های ذوزنقه ای و مربعی نشان می دهد که یکی از عوامل مهم (به نوعی مهم‌ترین عامل) در میزان کرنش نهایی، دامنه‌ی ورق است. به‌طور کلی با افزایش دامنه و تعداد المان ها در واحد طول، میزان کرنش نهایی افزایش ولی با افزایش گام میزان آن کاهش می یابد.

---

در این تحقیق کامپوزیت‏1 مولایت-زیرکونیا2 از طریق تف جوشی واکنشی3 پودرهای آلومینا4 و زیرکن5 به روش شکل‏دهی ریخته‏گری دوغابی ساخته شد و تاثیر افزودن مقادیر مختلف ایتریا6 تا مقدار 1 درصد وزنی بر خواص آن‏ مورد بررسی قرار گرفت. خواص فیزیکی و مکانیکی ، هم‌چنین تحلیل فازی به همراه ریزساختار این کامپوزیت‏ پس از پخت در دمای°C 1600 بررسی گردید. نتایج نشان داد مقادیر کمتر از 5/0 درصد وزنی ایتریا تاثیر چندانی بر روی خواص این نوع کامپوزیت ندارد. افزودن مقادیر بالای 5/0 درصد وزنی ایتریا به دلیل انحلال آن در داخل ذرات زیرکونیا باعث تثبیت و افزایش مقدار فاز تتراگونال7 می‌شود. به دلیل تثبیت فاز تتراگونال وکاهش میکروترک‌های ناشی از تبدیل فاز تتراگونال به مونوکلینیک سختی و استحکام خمشی این نوع کامپوزیت‌ها نیز افزایش می‌یابد. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق می‌توان دریافت که افزودن مقدار 75/0 درصد وزنی ایتریا به کامپوزیت مولایت-زیرکونیا باعث افزایش قابل توجه استحکام مکانیکی این نوع کامپوزیت‌ها می‌شود. در این تحقیق کامپوزیت‏1 مولایت-زیرکونیا2 از طریق تف جوشی واکنشی3 پودرهای آلومینا4 و زیرکن5 به روش شکل‏دهی ریخته‏گری دوغابی ساخته شد و تاثیر افزودن مقادیر مختلف ایتریا6 تا مقدار 1 درصد وزنی بر خواص آن‏ مورد بررسی قرار گرفت. خواص فیزیکی و مکانیکی ، هم‌چنین تحلیل فازی به همراه ریزساختار این کامپوزیت‏ پس از پخت در دمای°C 1600 بررسی گردید. نتایج نشان داد مقادیر کمتر از 5/0 درصد وزنی ایتریا تاثیر چندانی بر روی خواص این نوع کامپوزیت ندارد. افزودن مقادیر بالای 5/0 درصد وزنی ایتریا به دلیل انحلال آن در داخل ذرات زیرکونیا باعث تثبیت و افزایش مقدار فاز تتراگونال7 می‌شود. به دلیل تثبیت فاز تتراگونال وکاهش میکروترک‌های ناشی از تبدیل فاز تتراگونال به مونوکلینیک سختی و استحکام خمشی این نوع کامپوزیت‌ها نیز افزایش می‌یابد. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق می‌توان دریافت که افزودن مقدار 75/0 درصد وزنی ایتریا به کامپوزیت مولایت-زیرکونیا باعث افزایش قابل توجه استحکام مکانیکی این نوع کامپوزیت‌ها می‌شود.

---

باتوجه به خواص مطلوب نانوکامپوزیت‌های زمینه‌ی آلومینیومی از قبیل استحکام ویژه بالا، مقاومت خزشی خوب وحفظ استحکام در دماهای بالا، این مواد پیشرفته کاربردهای بالقوه ای درصنایع پیشرفته مانند هوا-فضا، صنایع دفاعی و برخی کاربردهای خاص درخودروسازی یافته‌اند. بااین حال، عدم وجود روش مناسب برای اتصال این گونه مواد، موجب شده که کاربردهای این مواد پیشرفته به شدت محدود شود. لذا پژوهش در زمینه‌ی اتصال این گونه مواد مفید بوده‌ و گامی مؤثر در جهت کاربردی کردن آن‌ها محسوب می‌شود. زمان اتصال یکی از عوامل مهم و مؤثر در اتصال نفوذی با استفاده از فاز مایع گذرا است که برای رسیدن به خواص ریزساختاری مطلوب باید به صورت بهینه انتخاب شود، لذا در تحقیق حاضر اتصال نانوکامپوزیت Al/Al2O3 به روش اتصال نفوذی با استفاده از فاز مایع گذرا در دمای580 درجه سانتی‌گراد و در زمان‌های 20، 40 و 60 دقیقه انجام شد و تاثیر زمان اتصال بر ریز ساختار اتصال‌ها مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد در زمان‌های اتصال 20 و 40 دقیقه، زمان کافی برای انجماد همدمای مذاب مهیا نبوده و ریز‌ساختار نهایی، شامل مقداری جامد α ایجاد شده در مرحله انجماد هم‌دما و مقداری جامد α اولیه ناشی از سرد شدن مذاب از دمای اتصال تا دمای یوتکتیک و در نهایت جامد یوتکتیک CuAl2+α در اثر انجماد یوتکتیک مذاب در دمای یوتکتیک است. از آن‌جایی که شکست اتصال‌ها در موارد فوق از میان این ترکیبات ترد یوتکتیکی انجام می‌شود، لذا استحکام اتصال‌ها در این دو زمان کم است. با افزایش زمان اتصال به 60 دقیقه، مذاب به‌صورت کاملاً هم‌دما منجمد شده، ریز‌ساختار نهایی شامل فاز نرم α-Al بوده و استحکام اتصال‌ها به طور چشم‌گیری افزایش می‌یابد. حداکثر استحکام برشی اتصال‌ها در دمای اتصال 580 ، در زمان اتصال 60 دقیقه حاصل شده است که در حدود 85% استحکام برشی فلز پایه می‌باشد.

---

در پژوهش حاضر کامپوزیت چندلایه آلومینیوم/فولاد با استفاده از ورق‌های Al-1100 و St-12 به‌روش نورد تجمعی تولید شد. ریز ساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی کامپوزیت به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون کشش، آزمون میکروسختی ویکرز، پلاریزاسیون سیکلی و اندازه گیری‌های طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 3.5 wt% NaCl مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که پس از یک چرخه نورد تجمعی(در مجموع دو چرخه نورد) کامپوزیت چندلایه با 4 لایه آلومینیوم و 2 لایه فولاد تولید شد. استحکام کششی کامپوزیت چندلایه Al/steel، پس از اولین چرخه نورد تجمعی به 57/390 مگاپاسکال رسید که 29/1 مرتبه بیشتر از فولاد آغازی است، در حالی‌که چگالی آن تقریباً نصف چگالی فولاد است. رفتار خوردگی کامپوزیت، بهبود در پارامترهای اصلی الکتروشیمیایی را به‌عنوان یک تأثیر مثبت نورد سرد، نشان داد. نتایج آشکار ساخت که به‌طور کلی پس از آنیل، استحکام و مقاومت به خوردگی کامپوزیت آلومینیوم/فولاد کاهش و درصد ازدیادطول افزایش می‌یابد.

---

تولید فوم با ساختار میکروسلولی (اندازه سلولی µm 100-1 و چگالی سلولی بالاتر از cell/cm3 109) از آمیزه پلی‌کربنات/ اتیلن پروپیلن دی‌ان منومر (PC/EPDM) هدف پژوهش حاضر بوده است. تهیه فوم میکروسلولی از این آمیزه به‌دلیل هسته‌گذاری ضعیف ناشی از چقرمگی بالا به‌راحتی امکان‌پذیر نیست. با این وجود تلاش‌ها برای بهبود فرایند فوم‌شدن در این روش هم‌چنان ادامه دارد. اخیراً، استفاده ازپرکننده‌های نانو در صنایع مختلف پلیمر برای رسیدن به بعضی از خواص مطلوب رایج شده است. در این پژوهش امکان استفاده از نانولوله‌کربنی در فوم‌های پلیمری به‌منظور افزایش نرخ هسته‌گذاری سلولی مطرح شده است. عملیات فوم‌شدن به روش ناپیوسته و توسط عامل فوم‌زای دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی انجام شد. نتایج نشان داد که نانولوله‌کربنی در زمینه پلیمری به‌صورت عامل هسته‌زا عمل می‌کند و نرخ هسته‌گذاری سلولی را افزایش می‌دهد. هم‌چنین استفاده از نانولوله‌کربنی تا 3 درصد وزنی باعث افزایش چگالی‌سلولی می‌شود و میانگین اندازه سلول‌ها را کاهش می‌دهد.

---

در سال‌های اخیر، پژوهش‌های زیادی در زمینه استفاده از فرایند مکانوشیمیایی برای تولید نانومواد صورت گرفته است. در این پژوهش، نانوکامپوزیت زمینه سرامیکی TixAly/Al2O3 به روش مکانوشیمیایی و با استفاده از ماده ارزان قیمت TiO2 تولید شد. از پودرهای اکسید تیتانیوم و آلومینیوم به‌عنوان مواد اولیه استفاده شد و آسیاب‌کاری در اتمسفر نیتروژن انجام شد. نتایج حاصله نشان داد در اولین مرحله از فرایند تولید، اکسید تیتانیوم به‌وسیله آلومینیوم احیا می‌شود و در ادامه فرایند، تیتانیوم تولیدی با آلومینیوم باقیمانده واکنش انجام می‌دهد. محصول تولید پس از 10 ساعت آسیاب‌کاری، اکسید آلومینیوم و آلومیناید تیتانیوم است و با افزایش زمان آسیاب‌کاری تا 80 ساعت، مقدار آلومیناید تیتانیوم افزایش می‌یابد. هم‌چنین نتایج نشان داد میزان تجزیه آلومیناید تیتانیوم با گرما دادن نمونه‌های حاوی آلومیناید تیتانیوم در اتمسفرهای آرگون و نیتروژن ناچیز و قابل چشم پوشی است.

---

در این تحقیق، کامپوزیت ZrB2-HfB2 به روش تف‌جوشی بدون فشار تولید و از پودرهای SiC، MoSi2 و B4C به عنوان افزودنی استفاده شد. برای ساخت نمونه‌های کامپوزیتی، ابتدا پودر ZrB2 به مدت 2 ساعت آسیاب و سپس ذرات تقویت کننده به آن اضافه شد. مخلوط کامپوزیتی حاصل با استفاده از فرایندپرس هم فشار سرد (CIP) شکل داده شد و پس از پیرولیز، در دو دمای oC2100 و oC2150 تحت عملیات تف‌جوشی قرار گرفت. برای مقایسه اثرات افزودنی‌های مختلف بر رفتار تف‌جوشی بدون فشار و خواص مکانیکی کامپوزیت ZrB2-HfB2 از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف‌سنج EDS، آزمون خمش و اندازه گیری سرعت صوت به روش التراسونیک (برای اندازه‌گیری مدول الاستیک) استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده، نمونه‌های حاوی ذرات MoSi2 و SiC نانو بیش‌ترین میزان استحکام خمشی را دارا بودند. علاوه بر این، استحکام خمشی نمونه‌ها با افزایش دمای تف‌جوشی از oC2100 به oC2150 افزایش یافت که بیانگر بهبود فرایندتف‌جوشی در دمای oC2150 است.

---

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.

---

در این تحقیق کامپوزیت ۱ مولایت-زیرکونیا ۲ از طریق تف جوشی واکنشی ۳ پودرهای آلومینا ۴ و زیرکن ۵ به روش شکل دهی ریخته گری دوغابی ساخته شد و تاثیر افزودن مقادیر مختلف ایتریا ۶ تا مقدار یک درصد وزنی بر خواص آن مورد بررسی قرار گرفت . خواص ۱۶00 بررسی گردید . نتایج نشان داد °C فیزیکی و مکانیکی، هم چنین تحلیل فازی به همراه ریزساختار این کامپوزیت پس از پخت در دمای ۰ درصد وزنی ایتریا به دلیل / ۰ درصد وزنی ایتریا تاثیر چندانی بر روی خواص این نوع کامپوزیت ندارد. افزودن مقادیر بالای ۵ / مقادیر کمتر از ۵ انحلال آن در داخل ذرات زیرکونیا باعث تثبیت و افزایش مقدار فاز تتراگونال ۷ می شود. به دلیل تثبیت فاز تتراگونال وکاهش میکروترک های ناشی از تبدیل فاز تتراگونال به مونوکلینیک سختی و استحکام خمشی این نوع کامپوزیت ها نیز افزایش می یابد. با توجه به نتایج به دست آمده ۰ درصد وزنی ایتریا به کامپوزیت مولایت-زیرکونیا باعث افزایش قابل توجه استحکام / در این تحقیق می توان دریافت که افزودن مقدار ۷۵ مکانیکی این نوع کامپوزیت ها می شود.

---

در این پژوهش تأثیر پارامترهای مختلف بر خواص ضربه پاندولی کامپوزیت‌های خالص و هیبرید تقویت‌شده با فیلامنت‌های بازالت و شیشه مطالعه شده است. بدین منظور کامپوزیت‌هایی شامل بازالت خالص، شیشه خالص، دو نمونه هیبرید بین‌لایه‌ای و یک نمونه هیبرید درون لایه‌ای با آرایش شبه‌همسانگرد تولید شد. در این کامپوزیت‌ها از رزین اپوکسی به عنوان زمینه استفاده شد. آنگاه آزمایش ضربه پاندولی بر روی نمونه‌های کامپوزیت انجام و برای هر دسته از کامپوزیت‌ها میانگین انرژی جذب شده تعیین شد. نتایج نشان می‌دهند نمونه‌های بازالت خالص و شیشه خالص به ترتیب بیش‌ترین و کم‌ترین انرژی جذب شده را از خود نشان داده‌اند. مقدار انرژی ضربه‌ای جذب شده برای نمونه‌های هیبرید، کم‌تر از نمونه بازالت خالص و بیش‌تر از نمونه شیشه خالص است. هم‌چنین در بین کامپوزیت‌های هیبرید، نمونه هیبرید درون‌لایه‌ای نسبت به نمونه‌‌های هیبرید بین‌لایه‌ای مقاومت بهتری در برابر ضربه داشته است.

---

مواد بر پایه فریت نیکل به دلیل مقاومت شیمیایی (عدم انحلال در الکترولیت و مقاومت به اکسیداسیون), پایداری گرمایی، مقاومت مکانیکی، رسانایی لازم و مقاومت به شوک گرمایی به خصوص از نوع سرمت به عنوان آند خنثی در سیستم الکترولیز آلومینیوم مطرح و مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این پژوهش نمونه‌های کامپوزیتی NiO/NiFe2O4 با مقادیر 50، 10 و 15 درصد NiO و نمونه‌های سرمت Cu/NiFe2O4 با مقادیر 5, 10 و 15 درصد مس به روش متالورژی پودر تهیه شد و توسط تحلیل پراش اشعه ایکس1 (XRD)، بررسی‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی2 (SEM)، اندازه گیری چگالی و خواص مکانیکی مانند استحکام3 و چقرمگی4 (آزمایش خمش سه نقطه ای5), آزمایش رسانایی6 و مقاومت به خوردگی7 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد که برای کامپوزیت NiO/NiFe2O4میزان چگالی نسبی کامپوزیت با افزایش درصد نیکل تا 5% افزایش و در بالاتر از آن کاهش می‌یابد در حالی‌که استحکام همواره کم می‌شود. اما از آنجایی کهNiO چقرمگی و مقاومت خوردگی کامپوزیت را افزایش می‌دهد، کامپوزیت NiO/NiFe2O4 10% می‌تواند شرایط بهینه را به عنوان یک آند خنثی ایجاد نماید. برای سرمت بر پایه فریت نیکل میزان جگالی نسبی تا ده درصد مس افزایش و در مقادیر بالاتر کاهش می‌یابد در حالی‌که با افزایش مس تا پانزده درصد همواره استحکام افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است که تا پنج درصد مس نرخ افزایش استحکام چشم‌گیرتر است. رسانایی نمونه‌های سرمت با افزایش درصد مس به طور چشم‌گیری افزایش می‌یابد و تنها نقطه ضعف سرمت در مقایسه با کامپوزیت کاهش مقاومت به خوردگی با حضور فاز فلزی است.

---

پراکنده‌سازی یکنواخت نانوذرات تقویت‌کننده در زمینه فلزی کامپوزیت‌های ریختگی از اهمیت بالایی برخوردار بوده، بر خصوصیات قطعات تولیدی تاثیر می‌گذارد. در این پژوهش برای اولین بار در ایران تاثیر عملیات فراصوت ناپیوسته در مذاب بر ریزساختار، پراکند‌گی نانوذرات تقویت‌کننده و بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های ریختگی Al413-SiCnp دارای 5/0 تا 2 درصد وزنی تقویت‌کننده مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها نشان داد که عملیات فراصوت ناپیوسته تاثیر بیش‌تری از عملیات فراصوت پیوسته با زمان مشابه بر بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های ریختگی دارد به‌گونه‌ای که برای نمونه‌ کامپوزیتی دارای 2 درصد وزنی تقویت‌کننده که به‌صورت ناپیوسته در دو دوره 20 دقیقه‌ای تحت عملیات فراصوت قرار گرفته بود، افزایش استحکام تسلیم و استحکام نهایی نسبت به حالت خام به‌ترتیب برابر 106% و 94% بود. بهبود خواص مکانیکی تحت عملیات فراصوت ناپیوسته با ریز شدن شدید دانه‌ها و رسوب‌های یوتکتیکی در ساختار زمینه، زدودن بیش‌تر لایه‌های گازی باقی‌مانده روی سطح ذرات، خرد شدن بهتر کلوخه‌ها، ترشوندگی بیش‌تر و پراکندگی یکنواخت‌تر نانوذرات تقویت‌کننده در زمینه در حین مرحله اول انجماد مرتبط دانسته شد.

---

پوشش کامپوزیتی Ni-SiC، یکی از پوشش‌هایی است که برای فراهم نمودن مقاومت سایشی مناسب، در بسیاری از کاربردها نظیر سیلندرها، موتورهای احتراق و قالب‌های ریخته‌گری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش، سه پوشش Ni-SiC، Ni-SiC-MoS2 و Ni-SiC-Gr با استفاده هم‌زمان از دو هم‌زن مکانیکی و فراصوت در حمام سولفامات نیکل ایجاد شد. با توجه به دمای کاری موتور، آزمون سایش در محدوده دمایی 300-25 درجه سانتی‌گراد انجام و رفتار تریبولوژیکی پوشش‌ها در دماهای گوناگون ارزیابی شد. بر اساس یافته‌های آزمون‌های سایش، هر سه پوشش در دماهای سایش 25 و 100 درجه سانتی‌گراد، ضریب اصطکاک‌های مناسب و نزدیک به‌هم نشان می‌دهند. با افزایش دمای سایش به 200 و 300 درجه سانتی‌گراد، ضریب اصطکاک پوشش Ni-SiC به‌شدت افزایش می‌یابد. این در حالی است که افزودن ذرات روان‌کار موجب می‌شود این ضریب به‌گونه قابل توجهی کاهش یابد. با این حال در تمامی دماهای سایش، پوشش دارای ذرات گرافیت کم‌ترین ضریب اصطکاک را دارد.

---

در این پژوهش، نانوکامپوزیتMoSi2-TiB2 با دو نسبت وزنی 10 و 20 درصد تقویت‌کننده TiB2 از طریق آلیاژسازی مکانیکی به دو روش مختلف ساخته و مشخصه‌یابی شد. در روش اول، نمونه‌های پودری عناصر اولیه مولیبدن، سیلیسیم، تیتانیم و بور تا زمان 60 ساعت آسیاب‌کاری شدند. در روش دوم ابتدا MoSi2 ازMo و Si طی 30 ساعت آسیاب‌کاری تولید و سپس پودر TiB2 تجاری به آن اضافه شد و آسیاب‌کاری تا 60 ساعت ادامه یافت. پودرهای تولیدی از دو روش تحت عملیات گرمایی در دمای C‏ ˚1000 به‌مدت یک ساعت قرار گرفتند. پیشرفت واکنش‌ها و ویژگی‌های ساختاری شامل اندازه دانه و کرنش شبکه بر مبنای روش ویلیامسون- هال به‌وسیله پراش پرتو ایکس (XRD) بررسی شد. خواص‌مکانیکی نمونه‌ها به‌وسیله آزمون سختی‌سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون سختی‌سنجی نشان داد با افزودن TiB2 به ترکیب MoSi2 سختی نمونه‌ها به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت. فرایند کلوخه‌سازی روی پودرها برای استفاده در فرایند پاشش گرمایی از روش خشک کردن پاششی انجام و فراورده‌های خشک شده پس از فرایند کلوخه‌سازی به‌وسیله سرند دانه‌بندی شد. ریخت و ریزساختار پودرهای آسیاب شده قبل و بعد از عملیات کلوخه‌سازی به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی و با کمک نرم‌افزار کلمکس میزان کروی بودن و توزیع مساحت ذرات ارزیابی شد. نتایج نشان داد پودر نانوکامپوزیت تولید شده از روش اول، با توجه به بالاتر بودن سختی و میزان کرویت مطلوب پس از عملیات کلوخه‌سازی از کیفیت بالایی برای استفاده در فرایند پاشش گرمایی برخوردار است.

---

- در این پژوهش بر اساس نتایج حاصل از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی، مدلی برای پیش‌بینی خواص الاستیک نانوکامپوزیت زمینه آلومینیم تقویت‌شده با ذرات کاربید سیلیسیم ایجاد شد. هم‌چنین دو مدل برای پیش‌بینی چگالی و قیمت نانوکامپوزیت پیشنهاد شد. سپس با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک برای کمترین چگالی و قیمت و بیشترین خواص الاستیک، درصد بهینه کسر حجمی تقویت‌کننده به‌دست آمد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از بهینه‌سازی، کسر حجمی بهینه تقویت‌کننده 44/0 به‌دست آمد. برای این کسر حجمی بهینه، به‌ترتیب مدول یانگ بهینه 89/165 گیگاپاسکال، مدول برشی بهینه 37/111 گیگاپاسکال، قیمت بهینه 75/8 دلار بر پوند و چگالی بهینه 92/2 گرم بر سانتی‌متر مکعب به دست آمد.

---

برای ارزیابی تأثیر افزودن جوانه‌زا بر ایجاد ریزساختار درجه‌بندی شده در ریخته‌گری گریز از مرکز، دو استوانه از کامپوزیت Al-13.8wt.%Mg2Si، یکی دارای یک درصد وزنی ماده جوانه‌زای Al-5Ti-B و دیگری فاقد ماده جوانه‌زا، در یک ماشین ریخته‌گری گریز از مرکز عمودی ریخته‌گری شد. سپس ترکیب شیمیایی، ریزساختار و فازهای ریزساختاری در مقاطع شعاعی مختلف استوانه‌های ریختگی به‌ترتیب با استفاده از روش پلاسمای جفت شده القایی (ICP)، میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی و پراش سنجی اشعه X مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهند که به‌واسطه رژیم گرمایی حاکم بر ریخته‌گری استوانه و نوع انجماد خاص حاکم بر دگرگونی یوتکتیکی در کامپوزیت دارای ماده جوانه‌زا، ترکیبات دارای تیتانیم و بور حاصل از ماده جوانه‌زا در حین انجماد از لایه خارجی به لایه میانی استوانه پس زده شده، منجر به تشکیل ذرات اولیه Mg2Si و فاز غیریوتکتیکی Al(α) در لایه میانی می‌شوند. هم‌چنین به‌خاطر چگالی پایین ذرات Mg2Siاولیه و جدایش آن‌ها در خلاف جهت نیروی گریز از مرکز (مطابق رابطه استوکس)، یک تجمع بالایی از آن‌ها در لایه داخلی استوانه‌های ریختگی پس از انجماد مشاهده می‌شود.

---

در این پژوهش تاثیر استفاده از نانوذرات تیتانیا بر استحکام مکانیکی نانوکامپوزیت­های آلومینا-کاربید سیلیسیم اتصال مولایتی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از روش ریخته­گری ژل به­کمک سل نانوسیلیس برای شکل دهی این نوع نانوکامپوزیت­ها استفاده شد. دمای پخت ترکیب توسط تحلیل گرمایی مشخص شد و پس از پخت در دمای ^°C 1300 استحکام‌های فشاری و خمشی نانوکامپوزیت مورد ارزیابی قرار گرفت. هم‌چنین خواص فیزیکی، ترکیب فازی و ریزساختار ترکیبات پس از پخت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از نانو تیتانیا تا مقدار 1 درصد وزنی تاثیر زیادی بر بهبود استحکام مکانیکی این نوع نانوکامپوزیت‌ها دارد. افزودن نانوتیتانیا منجر به افزایش مقدار فاز مولایت و رشد بیش­تر ذرات سوزنی شکل آن می‌شود. ازدیاد اتصالات سرامیکی بین ذرات و در نتیجه بهبود استحکام مکانیکی نانوکامپوزیت به‌دلیل افزایش فاز مولایت حاصل می‌شود.