رضا بختیاری

  در این پژوهش، فرآیند اتصال فاز مایع گذرا به کمک جریان الکتریکی برای اتصال

Developing the scope of application of new material depends on understanding the behavior of these in different environments and also gaining knowledge on the effect of various factors such as heat treatment parameters on their properties.   With regard to this issue we focused on the investigation the effect of partial austenitizing duration on creating a matrix with a dual structure of ferrite-ausferrite, corrosion resistance, bending strength, time to failure in crosive media under applied bending loads and stress corrosion threshold stress of a carbidic austempered ductile iron (CADI) which has been known as new family of ADI. In this regard, cast parts from a non-alloy carbidc cast iron were first subjected to ferritizing annealing to obtain full ferritic matrix. Then, the samples were partially austenitized at 870 ?C for 10, 15, and 20 minutes, followed by austempering in a molten salt bath at 350 ?C for one hour. After it, samples microstructures were examined with an optical microscope. In the next step, electrochemical corrosion tests were performed with Tafel polarization method. Then, by preparing notched and smooth C-ring samples, the loads leading to their failure were determined under the bending tests in air. Finally, the behavior of C-ring samples in corrosive caustic soda solution were investigated under bending loads. According to the obtained results, with the increase of the partial austenitizing time, the ausferrite phase fraction increased according to the JMAK equation. The creation of dual matrix structure of ferrite-ausferrite caused the corrosion resistance of the samples to be weakened compared to the samples with fully ferritic matrix and conventional ADI. As the partial austenitizing time increased, the corrosion resistance, bending tensile strength in air and time to failure in corrosive media under constant load, increased. The bending loads leading to the failure of notched samples in air were significantly lower than those of smooth samples. The results of stress analysis in C-ring samples under bending test in air showed that the reduction of cross-sectional area, change the outer effective radius and neutral radius of the samples, and stress concentration are three contributing factors in reducing the tolerable bending load without occouranse failure with the contribution of 35%, 35% and 30%, respectively. The notch strength ratio (NSR) was independent of the effect of partial austenitizing time and it was about 0.87. All the smooth samples endured 100 hours of stress-corrosion testing under maximum applied loads (equivalent to 85% of failure load in air) without occurrence of failure. By decreasing the applied load in the corrosive environment, the time to failure of all samples increased greatly. There was a power relationship between the stress-corrosion threshold stress and the ultimate tensile strength of the samples. Also, during stress-corrosion testing the gradual fracture along with growth of cracks was not observed and failure of all samples in both environments air and caustic soda occurred via very rapid crack propagation in a completely brittle mode over the whole range of the applied loads.   

   در فرآیند ساخت افزایشی فلزات توانایی پیش‌بینی و کنترل ریزساختار، می‌تواند نیاز به عملیات حرارتی متعاقب را کاهش دهد. در این پژوهش شبیه‌سازی عددی فرایند ساخت افزایشی فولاد زنگ نزن 316L مورد مطالعه قرار گرفت. توانایی پیش‌بینی و کنترل ریزساختار مواد در روش ذوب انتخابی با لیزر (SLM) نیاز به درک شرایط حرارتی طی فرایند انجماد دارد. در این تحقیق پارامترهای فرآیند را با ویژگی‌های حرارتی گذرا، یعنی دما و سرعت سرمایش انتخاب شد. ارتباط میان نرخ سردشدن و شیب دما حین انجماد موضعی، و پارامترهای کنترلی فرآیند ذوب انتخابی با لیزر مورد بررسی قرار گرفت که پارامتر کنترلی سرعت اسکن لیزر و ضخامت لایه پودر بود. همچنین پارامترهای انجماد، یعنی گرادیان حرارتی (G) و نرخ انجماد (R) برای پیش‌بینی ریزساختار بررسی شد. در این پروژه نرخ سرمایش و شیب حرارتی در خلال انجماد به صورت عددی با حل معادله انتقال حرارت مربوطه به کمک روش المان محدود در نرم‌افزار کامسول محاسبه گردید و سپس نتایج حاصله شامل پارامترهای انجمادی ذکر شده بروی نقشه انجمادی آلیاژفولاد زنگ نزن L316 جهت پیش‌بینی ریزساختار انجمادی تصویر شد. نتایج این تحقیق (که با استفاده از شبیه سازی بدست آمد) نشان داد که ریز ساختار فولاد ضد زنگ 316L تولید شده با فرایند ذوب انتخابی توسط لیزر (SLM) دندریت ستونی یا سلولی خواهد بود. و همچنین، مشخص شد که سرعت اسکن بالا لیزر(یعنی سرعت mm/s1000) منجر به ریزساختار ریزتر می‌شود. علاوه بر این، مقادیر G × R از پایین به بالای هندسه حوضچه مذاب افزایش می‌یابد، که منجر به ساختار ریزتر در ناحیه بالا می‌شود. ولی مقادیر G/R از پایین به بالای هندسه حوضچه مذاب کاهش می‌یابد. همچنین در این پژوهش مشخص شد که هر قدر ضخامت پودر در هر لایه بیشتر باشد باید از سرعت اسکن پایین‌تری استفاده شود تا شار حرارتی لیزر بتواند پودر و زیر لایه را به طور کامل ذوب کند. با افزایش سرعت اسکن لیزر از 200 به 1000 میلی‌متر بر ثانیه، عرض از 85 میکرون به 58 میکرون و عمق حوضچه مذاب از23 به 13 میکرون کاهش میابد ولی طول حوضچه از 93 به 97 میکرون افزایش می‌یابد.

   در سال های اخیر و با افزایش تعداد افراد مسن در کشورهای مختلف، عرضه و تقاضا برای استفاده از تیتانیوم و آلیاژهای آن در ساخت ایمپلنت­های مورد استفاده در بدن انسان مانند پروتز مفصل ران، تعویض مفاصل، تعویض زانو، تثبیت شکستگی و کاشتنی های دندانی بصورت گسترده افزایش یافته است. درکاربردهای   پزشکی علاوه بر خواص معمول آلیاژها، موارد دیگری از قبیل توپوگرافی و انرژی سطح نیز که نقش مهمی در چسبندگی سلول های استخوانی به سطح کاشتنی دارد، در نظر گرفته می­شود. درنتیجه سطح مواد نقش مهمی در پاسخ بدن به ماده کاشتنی دارد. هدف این تحقیق بررسی اثر برخی متغیرهای فرایند سندبلاست، اسیدشویی و عملیات حرارتی بر ویژگی های سطحی و پاسخ سلولی تیتانیوم   می باشد. به‌منظور اصلاح سطح زیرلایه تیتانیومی ابتدا نمونه ها با استفاده از پودر آلومینا سندبلاست شدند سپس در محلول حاوی اسید نیتریک و اسید سولفوریک به مدت زمان لازم اچ شدند. پس از آن نمونه ها در   دما های 300، 400 و 500 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت درون کوره قرار گرفتند یک گروه از نمونه ها بدون عملیات حرارتی کنار گذاشته شدند. به‌منظور اندازه‌گیری زبری، آبدوستی، بررسی مورفولوژی سطح ، بررسی ترکیبات فازی، سمیت سلولی و زیست سازگاری زیرلایه­ها، از آزمایش ها و تجهیزات مختلفی شامل زبری سنج، سیستم اندازه‌گیری زاویه تماس آب، XRD، سمیت سلولی و SEM جهت بررسی موفولوژی سلولی استفاده گردید. نتایج آزمون تفرق اشعه X نشان داد فاز غالب تشکیل شده ، فاز Ti6O می­باشد. البته به مقدار کم Ti2O3 ‌نیز تشکیل شده بود. که گروه­های فوق از طریق واکنش با مایعات بدن، باعث رسوب بهتر کلسیم می­شوند. و نتایج آزمون آبدوستی نشان داد که میزان زاویه ترشوندگی ?mبا افزایش فشار سندبلاست و به خصوص انجام عملیات حرارتی نسبت به نمونه های شاهد کاهش یافت. با این حال در اغلب نمونه­ها با افزایش دمای عملیات حرارتی به ??? درجه سانتیگراد، زاویه تماس افزایش و ترشوندگی کاهش یافته است. در رابطه با ارزیابی زنده ماندن سلولی، سطوح تولید شده، هیچ نشانه‌ای از سمیت سلولی نشان ندادند. در واقع، زبری سطوح به دست آمده پس ازسندبلاست و اسید اچ قادر به تقویت اتصال و تکثیر سلول‌های MG-63 بر روی سطوح آن‌ها بودند.

آلومینیوم 3819 بهدلیل مقاومت به خوردگی مناسب و نسبت استحکام به وزن بالا در صنایع دریایی، نظامی، لوله- های تحت فشار، کشتی سازی، صنایع برودتی، دکلهای نفتی و خطوط انتقال گاز کاربرد وسیعی دارد. از میان همه آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژ 3819 برای تمامی مجموعههای جوشکاری شده، مخزنهای با بیشترین بازده جوش و حداکثر استحکام، اتصال تجهیزات دریایی، پلها، کشتیهای باربری، ناوهای سنگین و تشکیلات دریایی، دکلهای تلویزیون، تجهیزات متهزنی، تجهیزات انتقالدهی بدنه ماشینهای بازیافت و هرجایی که احتیاج به تجهیزات مقاومت به خوردگی باشد کاربرد گستردهای دارند. شار و همکاران یک سیستم Ag/Sn/Ag را به کمک آلتراسونیک اتصال داده و نتیجه گرفتند که شتاب نفوذ اتمی Ag با کمک آلتراسونیک 6 3 برابر سریع - - تر از اتصال سنتی TLP بوده است. گیو و همکاران آلیاژهای آلومینیوم 4897 ریزدانه را با لایه واسط روی به روش TLP به کمک آلتراسونیک اتصال دادند و گزارش کردند که زمان آلتراسونیک طولانی باعث افزایش نفوذ روی در آلومینیوم میشود. لی و همکاران برای اتصالدهی Ag/Mg از روش TLP به کمک آلتراسونیک استفاده کردند و استحکام برشی اپتیمم 68 مگاپاسکال در یک مدت زمان کوتاه 7 ثانیه را بهدست آوردند. در این تحقیق اتصال TLP به کمک آلتراسونیک بررسی شده است. این نوع اتصال نهتنها میتواند اتصالات با خواص مکانیکی بالا ایجاد کند بلکه بهعنوان یک روش اتصال دما پایین نیز عمل میکند. TLP با کمک آلتراسونیک به گاز محافظ احتیاج ندارد و و میتواند ساختارهای پیچیده را در خود جای دهد. تا به انروز TLP به کمک آلتراسونیک برای اتصال مواد مختلف مورد استفاده قرار گرفته است.  

   چکیده آلیاژ Ti-6Al-4V با خواص تریبولوژیکی خوب، مدول الاستیک پایین، نسبت استحکام به وزن بالا و آلیاژ Co-Cr-Mo با مقاومت به خوردگی و سایش عالی به عنوان بیومواد فلزی در مفاصل مصنوعی کاربرد دارند. در این پژوهش زیست سازگاری سیستم دو فلزی آلیاژ های Co-Cr-Mo و Ti-6Al-4V که از طریق فرآیند فاز مایع گذرا[1] (TLP) به یکدیگر اتصال یافته اند، مورد ارزیابی قرار گرفت.   در این بررسی نمونه ها بدون پوشش و به همراه پوشش هیدروکسی آپاتیت تحت ارزیابی قرارگرفتند. ترکیب فازی، ریز ساختار پوشش ها، مقاومت خوردگی، میزان رهایش یون های فلزی و تست سمیت سلولی نمونه ها با انجام تست های [2]XRD، SEM[3]، Polarization، ICP[4] و MTT[5] مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، حضور پوششی یکنواخت و نانومتری را روی نمونه های دارای پوشش نشان داد. بررسی مقاومت خوردگی در محلول[6]SBF و سرم خون نشان داد که نمونه CT1 بدون پوشش دارای مقاومت مطلوب(icorr=1.01 ?Acm?2 در محلول سرم و icorr=1.25 ?Acm?2 در محلول شبیه سازی بدن) بوده و همچنین مقاومت نمونه های دارای پوشش نسبت به نمونه های بدون پوشش بسیار مطلوب تر می باشد و بهترین نتیجه مربوط به نمونه HAp-CT1 (icorr=0.1 ?Acm?2 در محلول سرم و icorr=0.08 ?Acm?2 در محلول شبیه سازی بدن) بود. نتایج حاصل از تست ICP نشان داد که میزان رهایش یون ها در مدت زمان های 7، 14، 28 روز کمتر از حد مجاز بوده است. با انجام تست سمیت سلولی مشاهده شد که میزان مرگ سلول های کشت شده بر روی نمونه ها در مدت زمان 3 روز مقداری مطلوب و نزدیک به نمونه کنترل بوده و دارای اختلاف معنادار 05/0p<   می باشد. ضمنا رشد سلول بر روی نمونه CT1 در طی مدت 3 روز افزایش یافته که نشان دهنده زیست سازگاری مطلوب نمونه CT1 نسبت به باقی نمونه ها می باشد. نتایج تست های انجام گرفته در این پژوهش نشان داد نمونه ها دارای زیست سازگاری مناسب می باشند و بهترین نتیجه مربوط به نمونه CT1 می باشد. همچنین مشاهده شد پوشش هیدروکسی آپاتیت اعمال شده بر روی نمونه ها میزان زیست سازگاری را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. کلمات کلیدی: اتصال TLP، زیست سازگاری، مقاومت خوردگی، رهایش یون فلزی، سمیت سلولی [1]   Transient Phase Liquid [2]   X-Ray Diffraction [3]   canning Electron Microscopy

   از آن جا طی فرآیند تولید مقداری آب تولید و سبب خلوص پایین آن و نیز ایجاد آزئوتروپ می‌شود، خالص‌سازی اتانول ضروری است. فرآیند تراوش تبخیری یکی از روش‌های مقرون به‌صرفه، به روز و بالنده خالص‌سازی اتانول می‌باشد. در این پژوهش از غشاهای کیتوسان خالص و ماتریس آمیخته آن با نانوذره نقاط کوانتوم اکسید گرافن (ساخته شده در این پژوهش) اتصال عرضی شده با گلوتارآلدهید برای آب‌زدایی اتانول استفاده شد. نقاط کوانتوم اکسید گرافن با داشتن گروه‌های عاملی آب‌دوست و اندازه کوچک‌تر از nm 100 گزینه مناسبی برای استفاده در ساختار غشا است. آب‌دوستی بالای کیتوسان باعث کارکرد آب‌زدایی قابل قبول غشا کیتوسان در فرآیند آب‌زدایی اتانول شد. همچنین به دلیل گروه‌های عاملی آب‌دوست و پخش خوب نقاط کوانتوم اکسید گرافن در شبکه کیتوسان غشاهای ماتریس آمیخته کارکرد آب‌زدایی بهتری نسبت به غشا کیتوسان از خود به نمایش گذاشتند. غشا ماتریس آمیخته در بارگذاری بهینه نقاط کوانتوم اکسید گرافن (5/1 % وزنی) شار   811/0 و ضریب جداسازی 801 را برای آب‌زدایی مخلوط آب/اتانول (10/90) در دمای °C 40 نشان داد که در مقایسه با غشا کیتوسان پایه شار 84 % افزایش داشت و ضریب جداسازی 6/7 برابر شد.

به شبیه‌سازی عددی مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته است.  

  خوردگی فرسایشی یکی از مکانیزم‌های اصلی تخریب تجهیزات و اجزاء هیدرولیکی در معرض سیال خورنده در حال جریان است. بنابراین برای به کارگیری فولادهای دوفازی در چنین اجزایی، درک اساسی رفتار خوردگی فرسایشی آنها و متغیرهای اثرگذار ضروری است. ریزساختار فولادهای دوفازی توسط متغیرهای عملیات حرارتی مانند دمای محیطی که نمونه‌ها بعد از آستنیته کردن در دمای بین بحرانی سریعا در آن کوئنچ می شوند، کنترل می‌گردد. درنتیجه انتظار می رود تغییر دمای محیط کوئنچ اثر قابل توجهی بر مقاومت به خوردگی فرسایشی فولادهای دوفازی داشته باشد. هدف این پروژه کسب اطلاعات لازم درخصوص این موضوع و ارزیابی وابستگی مقاومت به خوردگی فرسایشی   به سختی و مقاومت به فرسایش فولادهای دوفازی بود. در این راستا نمونه‌هائی از فولاد Ck45 در دمای بین بحرانی oC 730 به مدت 60 دقیقه آستنیته شدند. سپس در آب و یا حمام نمک مذاب با چند دمای مختلف در محدوده   oC400-200 کوئنچ گردیده و در آن به مدت دو ساعت نگهداری شدند تا ساختار دوفازی با حدود 40 درصد حجمی فریت پرویوتکتوئیدی حاصل شود. ریزساختار برخی نمونه‌ها با میکروسکپ نوری و الکترونی روبشی بررسی گردید. سختی نمونه‌ها به روش برینل اندازه‌گیری شد. آزمایش‌های فرسایش مکانیکی خالص و خوردگی فرسایشی با غوطه‌ور کردن نمونه‌ها دریک وان پر از آب مقطر حاوی3.5 % wt   کلرید سدیم و 1%wt ذرات آلومینا و چرخش آنها با سرعت rpm 750( (معادل سرعت خطی m/s 9) انجام شد. شیب تغییرات میزان کاهش جرم در واحد سطح بر حسب زمان آزمایش به عنوان نرخ فرسایش یا نرخ خوردگی فرسایشی تعیین شد.   نتایج به دست آمده نشان داد که افزایش دمای محیط کوئنچ از 200 تا 400 درجه سانتیگراد به کاهش سختی و افزایش میزان تخریب ناشی از فرسایش مکانیکی خالص منجرشده است. نرخ فرسایش با دما طبق یک رابطه توانی با توان 7/5 افزایش یافت. در مقام مقایسه، نرخ خوردگی فرسایشی با افزایش دمای محیط کوئنچ تا oC 325 زیاد شد، اما آستمپرکردن در دماهای بالاتر از آن موجب بهبود مقاومت به خوردگی خستگی گردید. قانون رابطه توانی برای تغییرات نرخ فرسایش بر حسب سختی نمونه‌ها صادق بود ، در حالی‌که همبستگی خاصی بین مقاومت به خوردگی فرسایشی با سختی و نرخ فرسایش مکانیکی وجود نداشت. نسبت به فرسایش مکانیکی خالص در محیط غیر خورنده، هنگامی که آزمایش فرسایش در محیط خورنده انجام شد، میزان تخریب در نمونه‌های آستمپر شده در دماهای زیر دمای oC 325 و بالای آن به ترتیب بین193 تا 305 درصد و 21 تا 132 درصد افزایش یافت. مقاومت به خوردگی فرسایشی نمونه‌ی فریتی-بینیتی تهیه شده با آستمپرینگ در دمای oC 400 مشابه نمونه‌ی دوفازی فریتی-مارتنزیتی بدست آمده با کوئنچ در آب با دمای oC 90 بوده و نسبت به بقیه نمونه‌ها،بجز نمونه کوئنچ شده در آب با دمای oC 25، بالاترین مقاومت به خوردگی سایشی را دارا بودند. اما به لحاظ مقاومت به فرسایش مکانیکی، مقاومت دومی تقریبا سه برابر اولی بود. این نتایج نشان می دهد درصورت انتخاب مناسب دمای محیط کوئنچ، نوع فاز سخت در ساختار فولاد دوفازی اثر چندانی بر کارائی آن در سیال های خورنده در حال جریان ندارد. اما در شرایط خورنده نبودن سیال در حال جریان و یا اعمال حفاظت کاتدی، استفاده از فولاد دوفازی فریتی- مارتنزیتی ارجحیت دارد.

در این پزوهش اتصال فاز مایع گذرا برای فولاد زنگ نزن   AISI304با دو لایه واسط [1]MBF-15 و MBF-80 انجام شد و سپس فرایند اصطکاکی   اغتشاشی با هدف تغییر در ریز ساختار و   بهبود خواص مکانیکی اتصا­های فوق مورد بررسی قرار گرفت. اتصال فاز مایع گذرا در دمای C° 1135 و مدت 20 دقیقه اتصال در داخل کوره با محیطی مشابه خلاء صورت پذیرفت. سپس فرایند اغتشاشی اصطکاکی با استفاده از ابزار طراحی شده از جنس کاربید تنگستن و با دستگاه فرز با سرعت چرخش 600 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 10میلی­متر بر ثانیه بر روی خط اتصال در هر دو سمت قطعات اتصال داده شده اجرا شده است.از قطعات اتصال داده شده به روش فاز مایع گذرا،   قبل و بعد   از   فرایند اغتشاشی، نمونه­هایی تهیه و پس از آماده سازی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)[2] مورد بررسی قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه شدند. جهت آنالیز عنصری نقاط مختلف خط اتصال قبل و بعد از انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی از سیستم   EDS[3]میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردیده است. آنالیز فازی به روش XRD[4] جهت شناسایی ترکیبات موجود نیز مورد استفاده قرار گرفت. جهت بررسی خواص مکانیکی از آزمون­های استحکام برشی و ریز سختی سنجی کمک گرفته شد.  نتایج و   بررسی­های ریز ساختاری نشان داد   که فرایند اتصال فاز مایع گذار فولاد AISI304 با هردو   لایه واسط     MBF-15 و   MBF-80طی زمان­ 20 دقیقه به دلیل عدم تکمیل انجماد   همدما و زمان لازم برای نفوذ ذرات کاهنده نقطه ذوب، با ایجاد فازهای یوتکتیکی در مرکز اتصالات و فازهای رسوبی در منطقه رسوبی اتصال همراه است.   این فازها به دلیل ترد سخت بودن باعث افزایش میزان سختی و کاهش استحکام برشی اتصالات می­گردند.در نهایت با انجام فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر روی اتصالات با لایه­های فوق، مناطقی سطح زیرین فرایند تشکیل شد. توزیع فازها در هر دو لایه واسط همگن تر و یکنواخت تر شد.فرایند FSP[5] سختی را در مناطق مختلف اتصالات انجام شده را   افزایش داد   و   استحکام برشی برای هر دو لایه از حالت قبل از   FSP بیشتر است. با توجه به اینکه توزیع و انحلال فازهای یوتکتیک و رسوبی در لایه واسط     MBF-15 بیشتر   از لایه واسط     MBF-80می­باشد، اتصال با لایه واسط MBF-15 بعد   از فرایند اصطکاکی اغتشاشی نزدیکترین استحکام برشی به فلز پایه را دارد.[1] MBF: Metglas Brazing Foil[2] SEM: Scanning Electron Microscopy [3] EDS: Energy Dispersive Spectroscopy

شبیه سازی رشد ترک در چدن نشکن آستمپر شده تحت سایش خستگی

از آن جا که ایران بزرگترین ذخایر گاز طبیعی ترش دنیا را دارد، از این رو باید در زمینه ‌بومی فرآیندهای پالایش آن اقدام‌هایی انجام شود. گاز طبیعی استخراج شده دارای ناخالصی‌های متعددی شامل آب، دی‌اکسید کربن (CO2) و ... است. زدایش گازهای اسیدی و رساندن غلظت آن‌ها به حد استاندارد، شیرین‌سازی گاز طبیعی نامیده می‌شود. وجود گازهای اسیدی در گاز طبیعی منجر به کاهش ارزش حرارتی می‌شوند، به همین دلیل زدایش این گازها از گاز طبیعی تا به یک مقدار استاندارد اهمیت پیدا می‌کند.فرآیندهای غشایی از جمله فرآیندهای جداسازی هستند که مزایای زیادی از جمله صرفه جویی در مصرف انرژی، نرخ انتقال جرم بالا و انجام‌پذیری در دمای معمولی و ... را دارا می‌باشند. همواره غشاهای با کارکرد بالاتر نیز به این فرآیند معرفی می‌شوند که از دسته آن‌ها می‌توان غشاهای ماتریس آمیخته را برشمرد. از طرفی دانش دینامیک سیالات محاسباتی برای پیاده‌‌سازی معادلات مکانیزم‌هاى انتقال در ساختار غشاها و نیز فرآیندهاى جداسازى غشایى می‌توانند بسیار راهگشا باشند تا بتوان طراحى و بهینه‌سازى فرآیندهای غشایی را انجام داد. در این پایان‌نامه تلاش می‌شود با به کارگیری نرم‌افزار کامسول همانندسازی تراوش گازها از میان غشاهای ماتریس آمیخته را در سه بعد و با استفاده از روش المان محدود انجام داد تا بتوان اثر متغیرهای مهم مانند کسر بارگذاری پرکن‌ها و نیز شیوه پخش آن‌ها و همچنین اثر نگاه‌های ترمودینامیکی و پدیده‌های انتقال را از میان غشاها بررسی کرد.کلمات کلیدی: غشا ماتریس آمیخته، جداسازی گاز، همانندسازی، المان محدود، کامسول

در این پایان نامه به تحلیل ارتعاش حرارتی و کمانش الاستیک در تیرهای نانو کامپوزیتی فومی فلزی سلول بسته متخلخل که با صفحات گرافن مستحکم شده- اند،خواهیم پرداخت.در این بررسی تمرکز   ویژه ای بر تاثیرات کسر وزنی ،الگوی پراکندگی و هندسه   واندازه صفحات گرافن روی نیروی کمانش بحرانی و ارتعاش حرارتی تیرهای با توزیع تخلخل متفاوت و ضرایب تخلخل و شرایط مرزی متفاوت و هم چنین نسبت باریکی متفاوت گذاشته شده است.در روند این بررسی:-فرمولهای تئوری بر اساس تئوری تیر تیموشینکو بکار گرفته می شوند-از روش مربعات تفاضلی تعمیم یافته برای محاسبه فرکانس بدون بعد و نیروی کمانش بحرانی در تیر استفاده می شود-مدول الاستیک نانوکامپوزیت با استفاده از مدل میکرو مکانیکی Halpin-Tsai بدست آورده می شود-توزیع تخلخل به دو صورت یکنواخت و غیر یکنواخت در نظر گرفته می شود و سپس مورد مقایسه قرار خواهند گرفت.-صفحات گرافن در سه الگوی متفاوت و بصورت لایه ای توزیع شده اند.با استناد به نتایج می توان دریافت که به واسطه ضریب انبساط حرارتی منفی گرافن و هم چنین افزایش  قابل توجهی که گرافن در استحکام تیر ایجاد میکند ، تیر در گرادیان های دمایی بالا رفتار قابل قبولی  دارد و به همین علت گزینه مناسبی برای به کار گیری در دماهای بالاست.ضمنا توزیع تخلخل و الگوی توریع گرافن تاثیر قابل توجهی در رفتار تیر دارند.

  چکیدهامروزه به منظور افزایش راندمان حرارتی توربین های گازی ،از پوشش های سد حرارتی استفاده میشود.به دلیل خواص دما بالای مطلوب برای نانو ذرات اکسید زیرکونیوم ،در ساخت این پوشش ها این نانو ذرات دیرگداز سرامیکی به کار برده می شوند.اخیرا پوشش های سد حرارتی ،پوشش هایی کامپوزیتی متشکل از نانو ذرات سرامیکی زیرکونیا درون ماتریکس فلزی از جنس نیکل و آلیاژهای نیکل هستند.از آنجا که چسبندگی و ترشوندگی نانو ذرات سرامیکی با زمینه ی فلزی بسیار کم بوده ،در این پروژه به منظور بهبود ریز ساختار این پوشش های کامپوزیتی عایق حرارتی ،نانو ذرات سرامیکی زیرکونیا را توسط یک لایه از فلز نیکل به روش الکترولس پوشش دهی کرده ایم.نهایتا پوشش نانو کریستال نیکل با اندازه کریستال زیر 30 نانومتر بر روی هسته های زیرکونیایی ایجاد گردید.با استفاده از آزمون های XRD ، اثر تغییر غلظت هسته های سرامیکی بر روند پوشش دهی مورد بررسی قرار گرفته است.نتایج حاصل نشان می دهند با افزایش غلظت نانو ذرات اکسید زیرکونیوم پایدار شده با ایتریا تا 0.008مولار پوشش دهی به صورت کامل صورت گرفته است ضمن اینکه هیچ هدررفتی در حمام نیکل هم نداشته ایم.تصاویر حاصل از SEM نیز این یافته ها را اثبات می کنند.

<  gt;پیش بینی وقوع عیوب مرکزی در فرآیند اکستروژن میله</P>

طراحی تقویت کننده کم نویز فرا پهن باند، با استفاده از تکنیک جریان بازگشتی و حذف نویز

آلیاژ   Ti-6Al-4Vبا خواص تریبولوژیکی خوب، مدول الاستیک پایین، نسبت استحکام به وزن بالا و آلیاژ Co-Cr-M0 با مقاومت به خوردگی و سایش عالی بعنوان بیو­  hy;مواد فلزی در مفاصل مصنوعی کاربرد دارند. آلیاژ Co-Cr-M0 منجر به کاهش سایش در مفصل ران شده و آلیاژ Ti-6Al-4V به آسانی با استخوان اطراف جفت شده و از این رو، و برای ساقه ران ترجیح داده می­شود. برای ساخت چنین سیستم دوفلزی[1]، با توجه به متفاوت بودن پارامترهای جوشکاری، اتصال مانع بزرگی است. از روشهای مختلف اتصال مانند جوشکاری ذوبی، جوشکاری لیزری، لحیم کاری سخت و نرم و اتصال نفوذی حالت جامد برای اتصال متجانس و نامتجانس این نوع آلیاژها استفاده شده است. در این پژوهش فرایند اتصال فاز مایع گذر ا[2]   برای سیستم نامتجانس Ti-6Al-4V/ Co-Cr-Mo به منظور مرتفع کردن عیوب سایر روش­های جوشکاری و دستیابی به خواص مکانیکی اتصال قابل مقایسه با فلز پایه، بکاربرده شده است.در این پژوهش،   نمونه ها به شکل استوانه هایی با قطر 8 میلی متر و ارتفاع 5/7 میلی متر برش داده شدند و سطح آنها برای اتصال آماده سازی شد. لایه واسط مس بصورت   اعمال پوشش بر روی نمونه کبالت، بین دو سطح قرار گرفت و   فشار ثابت 1 مگاپاسکال با استفاده از فیکسچر بر روی نمونه ها اعمال شد. سپس مجموعه اتصال در کوره تحت اتمسفر در دماهای مختلف 925، 950 و 975 درجه ی سانتیگراد، با در نظر گرفتن دمای یوتکتیک   Ti-Cu ( حدود 875 درجه سانتیگراد)، به مدت 5 الی 120 دقیقه مورد حرارت دهی قرار گرفت.  بر روی نمونه های متصل شده، برش سطح مقطع زده شد و ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی شد. نتایج نشان داد که در اثر انجام اتصال، 3 منظقه DAZ   ) منطقه متاثر از نفوذ) ، ASZ (منطقه انجماد غیرهمدما) و ISZ   (منطقه انجماد همدما) در منظقه اتصال ظاهر می شود که طول این مناطق به شرایط انجام اتصال بستگی داشته و با افزایش دما و زمان اتصال، منطقه انجماد غیرهمدما (ASZ) میتواند حذف شود و منجربه پیشرفت انجماد همدما در طی اتصال شود. آزمون برش برای بررسی استحکام مکانیکی نمونه ها بکار رفت و   بیشترین استحکام برشی با مقدار 350 مگاپاسکال که حدود 50%   استحکام فلزپایه است، برای اتصال انجام شده در دمای ?950 و مدت زمان 2 ساعت بدست آمد. همچنین سطح شکست نمونه ها با آزمون پراش اشعه ایکس شناسایی و ترکیب سطح شکست بررسی شد. نوع شکست و عناصر موجود در فازهای مختلف سطح مقطع نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی ( SEM ) مورد بررسی قرارگرفت. عناصر تشکیل دهنده فازهای موجود با آزمون EDS شناسایی شد و تغییرات عناصر در عرض نمونه نیز با آنالیز خطی بدست آمد.واژگان کلیدی: فرایند فاز مایع گذرا (TLP)، Ti-6AL-4V، Co-Cr-Mo، بررسی ریزساختاری، خواص مکانیکی،لایه واسط مس1 Bimetal2 Trasient liquid phase

  در این پژوهش از فرایند اتصال فاز مایع گذرا (TLP) برای اتصال متجانس بایو آلیاژ ریختگی Co-25Cr-6Mo استفاده شده است که بواسطه مقاومت سایشی مناسب، خواص مکانیکی بالا، مقاومت به خوردگی کافی، زیست سازگاری بالا و همچنین قیمت پایین تر نسبت به آلیاژهای نظیر پایه طلا از مناسب ترین مواد برای کاربردهای زیست پزشکی محسوب می گردد. بدین منظور، اتصال TLP با استفاده از لایه واسط تجاری پایه کبالت MBF-100   و پایه نیکل MBF-60 با ضخامت 25 میکرون برای اتصال نمونه­های آلیاژ کبالت انجام شد. در شرایط اتمسفر محافظ گاز آرگون در شرایط   C?1160 و 60 دقیقه، C? 1170 و 30 دقیقه، C? 1170 و 60 دقیقه و C? 1170، 120 دقیقه و C? 1175   و 15 دقیقه، از MBF-100 بعنوان لایه واسط   برای اتصال TLP استفاده شد. همچنین با استفاده از لایه واسط پایه تجاری پایه نیکل MBF-60   تحت اتمسفر محیط و خلاtorr       در دماهای 950، 1000، 1050،1100، 1170 و C? 1240 انجام شد. بررسی ریزساختاری اتصالات ایجاد شده با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و   آنالیز EDS SEMصورت گرفت. نتایج   مربوط به نمونه­ اتصال یافته در دمای C?1175 و زمان 15 دقیقه با استفاده از لایه واسط MBF-100 حاکی از ذوب جزئی در مرزدانه ها در اتصال انجام شده بود. با افزایش زمان اتصال   به 2 ساعت در دمای C? 1170 میزان نفوذ گسترش یافت و   سبب یکنواختی ترکیبات ناحیه اتصال و کاهش فازهای موجود در ناحیه اتصال شد که بیانگر گسترش انجماد همدما می­باشد هم­چنین ذوب جزئی در این دما نیز مشاهده نشد. ترکیبات بورایدی در این نمونه هم دیده شدند که بیانگر پایداری آنها می باشد. در بررسی­های اتصالات انجام شده با لایه واسط MBF-60 مشاهده شد که برای نمونه اتصال در دمای°C 1000   و زمان 2 ساعت ترکیبات به صورت جزیره­ای در آمده طبق نتایج آنالیز EDS   ترکیب آنها به صورتCr3P3، Crp و Cr12P7، و ترکیب CoP بوده هم چنین در این حالت فازهای کروی نیز در ناحیه DAZ مشاهده گردید. در دمای   °C 1170 نیز ترکیبات یوتکتیک پیوسته­ای در مرکز اتصال مشاهده شد. در شرایط عملیات همگن سازی استاندارد انحلال کامل کاربیدها، در دمای°C 1240 و زمان 4 ساعت اتصال انجام شد. از بررسی ریزساختار اتصال   مشاهده شد فازهای نامطلوب ناحیه اتصال ب طور چشمگیری ازبین رفته و ساختار همگنی ایجاد شده­است. در این دما کاربیدها به طور کامل حل شده و دانه­بندی   در ناحیه اتصال شکل میگیرد.

<  gt;تولید کامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده با شبکه سیمی فولادی</P>

  چکیدهلوله هایی که در صنعت انتقال نفت و گاز استفاده می شوند دارای مقداری گاز سولفوریک می باشند که باعث جذب هیدروژن در دیواره لوله ها شده و خسارات ناشی از هیدروژن در فولادها را تقویت می کند. همچنین فرایند جوشکاری و نوع فرایند ساخت نیز می تواند ورود هیدروژن به داخل فولاد را تسهیل کند. کارهای انجام شده توسط دیگر محققان نشان می دهد پارامترهای متعددی در میزان خسارات هیدروژنی تاثیر داشته است. برای مثال نشان داده اند که ریز ساختار فریت سوزنی مقاومت بیشتری نسبت به دیگر ریزساختارهای فریتی در برابر آسیب های هیدروژنی دارد. همچنین ریز ساختار مارتنزیت تمپر شده نسبت به ربز ساختارهای بینیت ، پرلیت و مارتنزیت رفتار بهتری را نشان می دهد. ناخالصی ها و آخالها به عنوان منابعی برای به دام افتادن هیدروژن در فولادها عمل می کنند. سولفید منگنز به عنوان یک ناخالصی مضر شناخته شده است. شکل ناخالصی ها نیز در خسارات هیدروژنی تاثیر فراوانی دارد به طوری که ناخالصی هایی مانند سولفید منگنز استحکام کافی نداشته و هنگام فرایند ساخت مانند نورد کردن کشیده شده و اثرات منفی آن بیشتر می شود.در این پروژه لوله های   API 5L X60استفاده شده در پالایشگاه منطقه نتگ بیجار کرمانشاه مربوط به شرکت نفت و گاز غرب تحت آنالیز شکست قرار گرفته اند. مشخص شد که ناخالصی های MnS در به وجود آمدن ترک های HIC نقش قابل توجهی داشته است. به طوری که تمام آنالیزهای EDS حضور این ناخالصی ها در منطقه ترک را نشان می دهند. بررسی های ریز ساختاری نیز نشان می دهند که ریز ساختار این فولادها فریت – پرلیت با سختی حدود 210 ویکرز می باشد که در بعضی مناطق فریت سوزنی و در بعضی مناطق فریت ویدمن اشتاتن مشاهده شد. نتایج آزمون های کشش و ضربه نشان می دهد که در این فولادها تردی هیدروژنی به وجود نیامده است و مکانیزم های دیگر ناشی از خسارات هیدروژنی وجود داشته است.واژگان کلیدی : تردی هیدروژنی، آنالیز شکست، ریز ساختار، خواص مکانیکی، فولاد API 5L X60

مدلسازی تحلیلی صفحات کامپوزیتی تقویت شده با نانوتیوب های کربنی با خواص تابعی تحت اثر بار ضربه ای سرعت پایین