ساخت بدنه هاي كربني گرافيتي به روش ريخته گري ژله اي موضوعي چالش برانگيز در محدوده ساخت بدنه‌هاي سراميكي است. در اين اختراع، راهكاري براي ساخت بدنه هاي كربني گرافيتي به روش ريخته گري ژله اي و روش هايي براي غلبه بر مشكلات موجود در اين راه، ارائه شده است. بررسي هاي انجام شده به دو صورت نظري و عملي بوده و در مقياس آزمايشگاهي انجام گرديده و از صحت آن اطمينان حاصل شده است. مشكل اساسي در اين فرآيند، پايدارسازي ذرات گرافيتي غيرآبدوست در محيط آبي و واكنش پليمره شدن است. رفع اين مشكل، با استفاده از دو افزودني توين 80 و سل نانوسيليس حل شده است. اين روش، پيشينه‌ي قبلي نداشته و براي اولين بار انجام شده است. در پژوهش‌هاي مشابه، بازده پايدارسازي كم‌تر از اين روش بوده و نيازهاي صنعتي را تامين نمي‌كند. مزاياي اين روش، توانايي ساخت شكل‌هاي پيچيده، افزايش استحكام خام بدنه‌هاي توليد شده و كاهش هزينه‌هاي توليد بدنه‌هاي گرافيتي است.

تيتانات آلومينيوم سراميكي با فرمول شيميايي Al2TiO5 مي باشد كه به آن تياليت نيز گفته مي شود. مقدار ضريب انبساط حرارتي پايين اين ماده باعث به كار رفتن آن در بدنه هايي مي شود كه نياز به مقاومت به شوك حرارتي بالا در آنها مطرح است. اما مشكل عمده اين ماده تجزيه آن به آلومينا و اكسيد تيتانيوم در محدوده دمايي 900 تا C˚1250 است. افزودن MgO باعث تشكيل محلولهاي جامد پايدارتر به شكل MgxAl2(1-x)Ti(1 x)O5 مي شود. در اين اختراع تركيبي پايدار از تياليت در دماي پايين بر مبناي روش سل-ژل سنتز شده است. ابتدا منابع كاتيون هاي فلزي Al3 , Ti4 و Mg2 در مقادير مولي معين به شكل تركيبات كلريدي در اتانول حل شد و سپس اسيد سيتريك به آن اضافه شد. ژل بدست آمده خشك شد و در دماهاي مختلف كلسينه شد. نتايج آناليز پراش اشعه X نشان دهنده تشكيل تركيب Mg0.6Al0.8Ti1.6O5 بصورت تك فاز است.

تيتانات آلومينيوم سراميكي با فرمول شيميايي Al2TiO5 مي باشد كه به آن تياليت نيز گفته مي شود. تيتانات آلوميينيم در صنايع ماشين براي روكش و آستري خروجي اگزوز، در صنايع شيميايي براي فيلتر گاز هاي داغ، در صنايع نسوز بعنوان بدنه قالب ريخته گري تحت فشار آلومينيوم استفاده مي شود. مشكل عمده اين ماده تجزيه شدن آن به اكسيدهاي اوليه يعني آلومينا و اكسيد تيتانيوم است. افزودن اكسيد منيزيم باعث بهبود پايداري تياليت مي شود. در اين اختراع با بهره گيري از تكنيك سل-ژل غيرهيدروليزي و تكنولوژي مايكروويو نانوپودر تيتانات آلومينيوم منيزيم سنتز شد.

عنوان اختراع: ساخت آلياژ NiTi نانوساختار- آمورف با استفاده از روش پيچش فشار بالا تكنيك ساخت طرح: يك روش مبتني بر تغيير شكل پلاستيك شديد بنام پيچش فشار بالا (HPT) بدين منظور، ابتدا نمونه هاي بالك NiTi با دانسيته نزديك به دانسيته تئوري با روش پرس گرم ايزواستاتيك (HIP) تهيه گرديد و سپس نمونه هاي مذكور تحت فرآيند HPT قرار گرفتند. بدين ترتيب، اثر فرآيند HPT بر ريزساختار نمونه هاي NiTi تهيه شده مورد بررسي قرار گرفت. آلياژ حافظه دار NiTi بدليل دارا بودن خواص منحصربفردي نظير حافظه داري و شبه الاستيسيته همواره مورد توجه بوده است. با توجه به تاثير قابل توجه كاهش اندازه دانه بر خواص مكانيكي مواد ، امروزه روشهاي جديدتر مبتني بر تغييرشكل پلاستيك شديد براي تهيه سطوح و مواد بالك نانوساختار توسعه يافته است. يكي از اين روش ها، روش پيچش فشار بالا (HPT) است. در اين اختراع، با استفاده از روش HPT آلياژ نايتينول با ساختار دانه نانومتري تهيه گرديد. براي مطالعه تركيب فازي و ريزساختار نمونه مذكور از روش پراش اشعه ايكس و ميكروسكوپ الكتروني عبوري با وضوح بالا استفاده گرديد. نتايج اين بررسي ها نشان داد پس از اعمال فرآيند HPT بر نمونه بالك تهيه شده به روش پرس گرم ايزواستاتيك ، آلياژ NiTi با ساختار نانومتري-آمورف تهيه گرديد كه در آن نانوكريستال ها در زمينه آمورف توزيع شده اند.

پنجره مادون قرمز ايتريا ساخته شده به روش سينترجرقه پلاسما به عنوان بخشي از يك حسگر به منظور آشكارسازي امواج مادون قرمز در انواع مختلف هواپيماها، موشك هاي حرارتي و ... به كار مي روند. به دليل اين كه ساخت پنجره هاي تك كريستال ايتريا مشكل بوده و از نظر اندازه محدوديت دارد، به ساخت پنجره هاي پلي كريستال آن روي آورده شده است. . اما خواص مكانيكي و بنابراين مقاومت به شوك حرارتي ايترياي پلي كريستال به اندازه آلوميناي تك بلور كه پنجره مادون قرمز رايجي است، خوب نيست. بهبود خواص مكانيكي مواد پلي كريستال مانند ايتريا امكان پذير است. استحكام مكانيكي تابعي از اندازه دانه ماده است. با كاهش اندازه دانه استحكام مكانيكي افزايش مي يابد. علاوه بر آن ، مقاومت به شوك حرارتي هم چنين با كوچكتر شدن اندازه دانه، افزايش مي يابد. بيشينه استحكام سراميكهاي پلي كريستال در محدوده اندازه دانه بين μm 10-1 به دست مي آيد. از روش سينتر جرقه پلاسما مي توان براي ساخت ايترياي شفاف با اندازه دانه بين μm 10-1 استفاده نمود. ويژگي هاي ممتاز فرايند سينتر به روش جرقه پلاسما ، چگالش سريع، زمان نگهداري كوتاه و دماي سينتر پايين است.

ساخت كامپوزيت آلومينا-موليبدن به روش سينترينگ جرقه پلاسما

خلاصه: ساخت پنجره مادون قرمز از جنس ZnS با روش سينتر جرقه اي در حالت پلاسما (SPS) زمينه فني: مهندسي مواد- سراميك امروزه پنجره هاي مادون قرمز در بسياري از صنايع از جمله صنايع ليزر و صنايع نظامي و... مورد توجه قرار گرفته است. تا كنون روش هايي همچون CVD ، PVD ، رشد تك كريستال از مذاب و پرس گرم براي ساخت اين قطعات مورد بررسي و پژوهش قرار گرفته اند كه به دليل كاربردهاي نظامي اين قطعات و مهم نبودن قيمت تمام شده اين قطعات ، مرسوم ترين روش براي ساخت اين قطعات در صنايع مختلف ، روش CVD بوده است. بنابراين ساخت پنجره هاي مادون قرمز با هزينه هاي پايين تر و خواص مكانيكي بالاتر مي تواند نقش شاياني در كاهش هزينه ها و بالا بردن عمر و قدرت عملكرد اين قطعات ايفا كند. در اين پژوهش پودر ZnS با خلوص 99.99% بدون هيچ عمليات پيش سينتر درون قالب هاي گرافيتي ايزواستاتيك ريخته مي شود و در شرايط مشخص تحت جريان هاي پالسي DC با آمپرهاي بالا سينتر مي شود. جريان هاي پالسي DC باعث ايجاد ميكرو جرقه هايي در بين ذرات پودر شده و بين اين ذرات با استفاده از هواي محبوس بين ذرات محيط پلاسما را ايجاد مي كند كه كمك بسياري در سينترينگ سريع قطعه مي كند از سويي ديگر جريان پالسي DC به طور مستقيم از ذرات و قالب عبور مي كند كه خود باعث ايجاد گرماي ژولي مي شود كه در اثر مقاومت مواد در برابر عبورجريان الكتريسيته مي باشد و اين امر نيز باعث سينترينگ سريع قطعه مي شود. سينترينگ سريع قطعه باعث كاهش رشد دانه در حين سينترينگ شده و اين امر باعث بهبود خواص مكانيكي قعه مي شود. نتايج آناليزهاي تفرق اشعه ايكس ، FTIR و ميكرو سختي سنجي ، كيفيت ، عبور و سختي مناسب اين قطعات را اثبات مي كند. مهمترين نكته هزينه پايين تر ساخت قطعات در اين روش نسبت به روش مرسوم CVD مي باشد.

با توجه به شرايط كاري پره¬هاي توربين¬هاي گازي، كه اغلب در دماهاي بالا و در محيط¬هاي تحت اكسيداسيون و خوردگي داغ كار مي¬كنند، با گذشت زمان ريزساختار سوپرآلياژ سازنده اين پره¬ها دچار تغيير مي¬شود. اين تغييرات منجر به افت شديد خواص و كاهش عمر خزشي مي¬شود. به همين دليل، انجام عمليات حرارتي مياني موسوم به جوان¬سازي مي¬تواند منجر به بازيابي ريزساختار و افزايش عمركاري پره¬ها شود. با توجه به اين موضوع، در اين اختراع عمليات حرارتي جوان¬سازي پره توربين ارائه مي¬شود. پس از بررسي نمونه¬هاي حل¬سازي شده در شرايط مختلف، پارامترهاي حل¬سازي كامل مانند دما و زمان مشخص شد. در ادامه عمليات پيرسازي در دما و زمانهاي مختلف انجام شد و ويژگي¬هاي نمونه¬ها مانند ريزساختار و سختي آنها بررسي شد. با انجام عمليات حرارتي جوان¬سازي بهينه، همگن شدن ساختار، حل شدن كاربيدها، كاهش اندازه ϒʹ، اصلاح ساختار آن و افزايش درصد حجمي اين فاز حاصل مي¬شود كه در مجموع منجر به بهبود خواص مكانيكي زير لايه مي¬شود. پس از تعيين شرايط بهينه جوان¬سازي، عمليات پوشش¬دهي مجدد بر روي نمونه¬هاي جوان¬سازي شده انجام شد. نتايج بررسي¬هاي ريزساختاري نمونه¬هاي پوشش داده شده نشان داد كه انجام عمليات حرارتي جوان¬سازي موجب تشكيل فازهاي مفيد در پوشش، توزيع يكنواخت عناصر موجود در آن و كاهش كاربيدهاي مضر در سطح پوشش مي¬شود و بهبود خواص را در پي دارد.

در اين كار تهيه نانوبلوركهاي هيدروكسي آپاتيت مغناطيسي و عملكرد آن به عنوان ماده جاذب به منظور حذف ماده آلي تولوئن مورد بررسي قرار گرفت. تهيه كريستالهاي هيدروكسي آپاتيت مغناطيسي با روش هم¬رسوبي در محيط تر صورت گرفت. بنابراين مطالعات فازي، پيوندهاي شيميايي، مورفولوژي ذرات سنتز شده و خواص مغناطيسي به ترتيب با استفاده از آزمونهاي XRD، FTIR، SEM و VSM انجام شد. نتايج بدست آمده نشان¬دهنده مورفولوژي صفحه¬اي و ميانگين اندازه دانه nm 6/11 بود. بررسي نتايج XRD وجود فاز هيدروكسي آپاتيت مغناطيسي را نشان داده و نتايج VSM از مغناطيس اشباع emgg^(-1) 00147/0 و مغناطيس پس ماند emgg^(-1) 02615/0 خبر داد. پس از آن، آزمون¬هاي جذب به وسيله پودر نانوبلورك¬هاي هيدروكسي آپاتيت مغناطيسي به دست آمده به عنوان جاذب براي آلاينده تولوئن در محلول¬هاي آبي انجام شد. به منظور بررسي ميزان جذب آلاينده و مورفولوژي ذرات پس از جذب، از آزمون¬هاي طيف¬سنجي UV-Visible، FT-IR و SEM استفاده شد. حداكثر ميزان جذب پودر mg/g 980 است. اطلاعات بدست آمده از آزمون جذب با تك¬دماهاي جذب مختلفي چون لانگمير، فرندليش و DKR انطباق داده و مشخص شد كه سازوكار جذب تك لايه (تك¬دماي لانگمير) انطباق بيشتري با فرآيندهاي جذب دارد.

فرآيند ساخت نانو ميله هاي باريم استرانسيم تيتانات سنتز شده به روش كندوپاش با استفاده از تكنيك لايه نشاني زاويه مورب كه به افزايش مساحت موثر سطح لايه فعال ساخته شده از باريم استرانسيم تيتانات كمك مي كند. افزايش مساحت موثر نيز باعث افزايش شدت خواصي از جمله جذب فيزيكي و شيميايي در لايه فعال مي شود كه مي تواند به توليد ادوات حسگري در حوزه شناسايي گاز و نور استفاده شود.