در اين اختراع، پوشش نانوساختار Ti با استفاده از فرايند رسوب گذاري شيميايي از فاز بخار با بهره گيري از پلاسما (PACVD) بر روي قطعات ايجاد شد. براي ايجاد پوشش در اين اختراع، علاوه برگازهاي ورودي (هيدروژن و آرگون) از بخار تتراكلريد تيتانيم استفاده شد. در اين فرايند بعد از ايجاد پلاسما انتظار مي رود كه مواد اوليه موجود در محفظه تجزيه شده و يون هاي موردنظر بر روي كاتد (كه محل قرارگيري قطعه مي باشد) قرار گيرند. انتظار مي رود با گذشت زمان، ضخامت پوشش افزايش يابد. در اين فرايند درصد چرخه كار بين 33 تا 80 درصد، ولتاژ اعمالي بين 500 تا 650 ولت، دماي لايه نشاني بين 450 تا 600 درجه سانتيگراد، زمان لايه نشاني بين 1 تا 10 ساعت، فركانس دستگاه بين 6 تا 12 كيلوهرتز، فشار محفظه بين 1 تا 6 ميلي بار در نظر گرفته شد. پوشش نهايي بدست آمده داراي ساختار با اندازه دانه بين 10 تا 120 نانومتر و ضخامت آن بين 1 تا 10 ميكرومتر مي باشد.

در اين اختراع، پوشش نانوساختار DLC/D با استفاده از فرايند رسوب گذاري شيميايي از فاز بخار با بهره گيري از پلاسما (PACVD) بر روي قطعات صنعتي بهره گرفته شد. براي دست يابي به خواص مطلوب پوشش، قبل از عمليات لايه نشاني، بستر آزمايش با تركيب گازي مناسب از آرگون، نيتروژن و هيدروژن مورد عمليات نيتروژن دهي پلاسمايي قرار گرفت. براي ايجاد پوشش در اين اختراع، علاوه برگازهاي ورودي (هيدروژن، آرگون) از گاز متان استفاده شد. در اين فرايند بعد از ايجاد پلاسما انتظار ميرود كه مواد اوليه موجود در محفظه تجزيه شده و يون هاي موردنظر بر روي كاتد (كه محل قرارگيري قطعه مي باشد) قرار گيرند. با گذشت زمان پوشش نانو كامپوزيتي DLC/D تشكيل شد. در اين فرايند درصد چرخه كار بين 30 تا 80 درصد، ولتاژ اعمالي بين 450 تا 650 ولت، دماي لايه نشاني بين 100 تا 200 درجه سانتيگراد، زمان لايه نشاني بين 1 تا 5 ساعت، فركانس دستگاه بين 6 تا 12 كيلوهرتز، فشار محفظه بين 1 تا 100 پاسكال در نظر گرفته شد. پوشش نهايي بدست آمده داراي ساختار با اندازه دانه بين 20 تا 50 نانومتر و ضخامت آن بين 5/0 تا 5/2 ميكرومتر مي باشد.

ايجاد پوشش نانوساختار تانتالوم با استفاده از فرايند رسوب شيميايي از فاز بخار به كمك پلاسما با جريان پالسي مستقيم (Pulsed-DC-PACVD) براي اولين بار در اين اختراع انجام گرفته است. پلاسما را مي-توان با استفاده از منابع تغذيه مختلف اعم از AC، DC، Radio-Frequency(RF)¬ AC و Pulsed-DC ايجاد نمود. در ميان اينها روش RF-PACVD توفيقاتي در¬خصوص اعمال پوشش¬هايي با كيفيت و خلوص مناسب داشته است. با¬اين¬وجود اين روش نرخ رسوب بالايي نداشته (درحدود200-nm/hr300 براي تانتالوم) و به لحاظ يكنواختي پوشش برروي قطعاتي با شكل هندسي پيچيده كارايي مطلوبي ندارد. از سوي ديگر تجهيزات سخت افزاري مبتني بر RF نسبتا پيچيده است؛ اين امر بروزرساني و استفاده از آن در صنعت را به لحاظ اقتصادي توجيه¬ناپذير ساخته است. در مقابل روش Pulsed-DC-PACVD ضمن برخورداري از تجهيزات نسبتا ساده و ارزان، قادر به ايجاد پلاسمايي مناسب براي پوشش¬دهي در دماي نسبتا پايين (زيرC˚500) و با نرخ رسوبي در حدود1-μ/hr3 مي¬باشد كه بصورت يكنواخت¬ قطعاتي با هر شكل هندسي را پوشش¬دهي مي¬كند. همچنين سهولت تجهيز و بروزرساني سخت افزار آن به لحاظ اقتصادي منجر به ايجاد جذابيت بيشتر براي مصارف صنعتي شده¬است. لذا دانش اعمال پوشش¬ نانوساختار تانتالوم با اين روش مي¬تواند زمينه¬ساز گسترش كاربردهاي صنعتي آن در الكترونيك، نفت و پزشكي گردد.

در اين اختراع، پوشش نانوساختار نيتريد تانتالوم با استفاده از فرايند رسوب گذاري شيميايي از فاز بخار به كمك پلاسما با بهره گيري از جريان پالسي مستقيم بر روي قطعات صنعتي ايجاد شده است. براي دست يابي به خواص مطلوب پوشش، قبل از عمليات لايه نشاني، بستر آزمايش با تركيب گازي مناسب از آرگون، نيتروژن و هيدروژن مورد عمليات پيش كندوپاش پلاسمايي قرار مي گيرد. براي ايجاد پوشش در اين اختراع، علاوه برگازهاي ورودي (هيدروژن، آرگون و نيتروژن) از بخار تانتالوم كلرايد بعنوان پيش ماده تانتالوم استفاده مي شود. در اين فرايند بعد از ايجاد پلاسما انتظار مي رود كه مواد اوليه موجود در محفظه تجزيه شده و يون هاي موردنظر بر روي كاتد (كه محل قرارگيري قطعه مي باشد) قرار گرفته و پوشش نانو ساختار نيتريد تانتالوم بر روي سطح راسب گردد. در اين اختراع متغيرها و شرايط اجرايي فرايند رسوب شيميايي تركيب نيتريد تانتالوم با نسبت استوكيومتري 1:1 با نرخ رسوب مناسب و در دماي پايين ارائه شده است.

در اين اختراع، با استفاده از روش رسوب گذاري شيميايي از فاز بخار با بهره گيري از پلاسما (PACVD) بر روي فولاد گرم كار AISI HII و(1.2343) با لايه اي از TiN پوشش دهي شد. براي دستيابي به خواص مطلوب پوشش، قبل از عمليات لايه نشاني، بستر آزمايش با تركيب گاز 25% نيتروژن و 75% هيدروژن مورد عمليات نيتروژن دهي پلاسمايي قرار گرفت. متغيرهاي آزمايش عبارتند از درصد چرخه كار دماي لايه نشاني، مدت زمان رسوب دهي، فركانس، ولتاژ اعمالي و تركيب گازهاي نيتروژن، هيدروژن، آرگون و تترا كلريد تيتانيم مي باشد. با توجه به پيچيدگي فرآيند لايه نشاني، آزمايش هاي مورد نياز فقط با دو متغير دماي لايه نشاني و درصد چرخه كار طراحي شد. دماي عمليات لايه نشاني 470، 495 و 520 درجه سانتي گراد و درصد چرخه كاري 33%، 40%، و 50% در نظر گرفته شد. ساختار، خواص مكانيكي و خواص شيميايي پوشش ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به تفنگ الكتروني (FE-SEM) و نيروي اتمي (AFM)، پراش اشعه ايكس (RD) و آزمون خوردگي مورد ارزيابي قرار گرفت. براساس نتايج به دست آمده از اين تحقيق، با افزايش دماي رسوب گذاري از 470 درجه سانتي گراد به 520 درجه سانتيگراد، اندازه دانه هاي پوشش از 20 نانومتر به 80 نانومتر افزايش يافته و در نتيجه آن زبري سطح نمونه ها نيز افزايش پيدا كرد. به دليل افزايش پستي و بلندي و زبري سطحي و بالا رفتن ناقط حساس به خوردگي با افزايش دماي رسوب گذاري رفتار خرودگي پوشش بدتر خواهد شد. همچنين با افزايش چرخه كار سيستم از 33 درصد به 50 درصد، به دليل كاهش زمان لايه نشاني، اندازه دانه هاي TiN بزرگتر خواهد شد كه در نتيجه زبري سطحي افزايش يافته و از مقاومت خوردگي قطه به مقدار جزئي كاسته خواهد شد. بنابراين با افزايش زبري سطحي (با افزايش دماي لايه نشاني و يا با افزايش چرخه كار) موجب كنده شدن بيشتر پوشش خواهد شد و به تبع مقاومت سايشي آن تضعيف خواهد شد. اين بدان معناست كه هرچه سطح پوشش يكنواخت تر و صيقلي تر (پستي بلندي كمتر) باشد، مقاومت به سايش و مقاومت به خوردگي پوشش بهبود خواهد يافت. در نتيجه هرچه اندازه ذرات پوشش نانوساختار به سمت كوچكتر شدن ميل پيدا كند، به بهبود خواص پوشش كمك خواهد نمود. كلمات كليدي: فولاد گرم كار HII، نيتروژن دهي پلاسمايي، رسوب دهي شيميايي از بخار به كمك پلاسما (PACVD)، درصد چرخه كار، رفتار خوردگي. پوشش هاي سخت نيتريد تيتانيم (TIN) از مخلوط گازهاي نيتروژن، هيدروژن، آرگون و بخار تتراكلريد تيتانيم در محيط خلا ايجاد مي شود. قبل از پوشش دهي، قطعه در مواجهه با فرآيند پيش عمليات نيتروژن دهي پلاسمايي قرار مي گيرد تا سطح قطعه براي پوشش نهايي آماده شود. پوشش مذكور در دستگاه رسوبگذاري شيميايي از فاز بخار با كمك پلاسما (PACVD) در دماي حدود 500 درجه و زمان 4 ساعت اعمال مي شود. در اين نوع پوشش دهي به جهت اندازه نانوساختار ايجد شده در محدوده 5 نانومتر و به وجود آمدن سطح نسبتا صاف، مقاومت به خوردگي بالايي تا حدود 10 برابر از خود نشان مي دهد كه مي تواند جهت مصارف قطعاتي كه نياز به مقاومت به خوردگي بالايي دارند به كار روند.

فرايند همزن اصطكاكي (FSP) يك روش حالت جامد براي اصلاح موضعي ريز ساختار است كه براساس جوشكاري همزن اصطكاكي (FSW) ابداع شده و در حال تحقيق و توسعه مي باشد. از اين روش براي ايجاد كامپوزيت در سطح آلياژهاي آلومينيوم و منيزيم استفاده شده است كه در مقايسه با ساير روشهاي توليد كامپوزيت سطحي مزاياي فراواني دارد. يك دسته مهم از كامپوزيت سطحي، كامپوزيت هاي هيبريدي حاوي يك فاز روانكار است كه بويژه در كاربردهاي مقاوم به سايش مورد استفاده قرار مي گيرند. تاكنون در توليد اين نوع از كامپوزيت هاي سطحي، موفقيت چشمگيري حاصل نشده است. در اختراع حاضر، كامپوزيت هاي هيبريدي با استفاده از فرايند FSP در سطح آلياژ A356 و با ذرات SIC و MoS2 ايجاد شد. از جمله مزاياي اختراع مذكور مي توان به خواص سختي و مقاومت به سايش بالاي كامپوزيت ايجاد شده، عاري بودن كامپوزيت ايجاد شده از عيوب متداول در فرايندهاي ديگر توليد و توزيع يكنواخت ذرات تقويت كننده اشاره كرد.

روش جوشكاري همزن اصطكاكي (friction Stir Welding FSW) در اواخر سال 1991 توسط موسسه TW1 انگلستان ابداع شد. اين شيوه جوشكاري به خاطر پتانسيل هاي بالاي آن از جمله جوشكاري آلومينيم و آلياژهاي آن بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در اين فرايند گرده جوش از چرخش ابزاري به همراه يك پين يا پروپ مركزي با ابعاد هندسي دقيق و كنترل شده و جنس مناسب بوجود مي آيد. اين ابزار بر روي درز اتصال فشار وارد كرده و همزمان بر روي آن حركت مي كند. گرماي اصطكاكي ايجاد شده نرم شدن مواد را به دنبال دارد. در اين شرايط مواد نرم شده از وجه برشي و جلوي پين به سمت عقب پين حركت كرده و جاي خالي پين را پر مي كنند. شكل 1 نمايي از اين فرايند را نشان مي دهد. مزاياي بالقوه جوشكاري همزن اصطكاكي سبب شده كه اين فرايند براي اتصال ساير مواد و آلياژها نيز در نظر گرفته شود. اين نوشتار به مقوله جوشكاري همزن اصطكاكي فولادهاي زنگ نزن مي پردازد كه طراحي ابزار خنك كردن آن و حفاظت جوش با گاز آرگون از ويژگيهاي خاص اختراع حاضر است.