نانوذرات تركيب بين فلزي Mg17Al12 به عنوان فراورده اي جديد با متوسط اندازه ذرات 24 نانومتر با ساختار نانوكريستالي با اندازه 16 نانومتر طي يك فرايند جديد و مقرون به صرفه با قابليت صنعتي شدن توليد گرديد. بدين منظور نخست شمش تركيب بين فلزي در شرايط بهينه سازي شده در اتمسفر كنترل ذوب و آلياژسازي گرديد و بعد از عمليات حرارتي همگن سازي، تركيب تك فاز بدست آمده به دليل تردي ذاتي مطلوب اين تركيب به سرعت خرد شده و پس از تهيه پودر اوليه ميكروني تحت فرايند آسياب گلوله اي پر انرژي از نوع سياره اي قرار گرفت. پس از بهينه سازي پارامترهاي موثر در فرايند آسياب، نانوذرات پس از مدت 20 ساعت توليد گرديد. تمامي آزمون هاي لازم جهت ارزيابي ساختاري، فازي و رفتار حرارتي اين نانوذرات به عمل آمده است كه نتايج مويد توليد نانو ذراتي همگن و پايدار با اين روش است. اين نانو ذرات به خوبي مي تواند براي كاربردهاي مختلف نظير نانو مواد ذخيره ساز هيدروزن، استفاده به عنوان نانو ذراتي سبك براي تقويت كنندگي نانوكامپوزيت ها در صنايع هوافضا و نانو ذراتي ارزان قيمت و هادي به عنوان جايگزيني مناسب براي تمامي نانوذرات سراميكي گران قيمت بكار گرفته شود.

امروزه در صنايع خودروسازي از روش جوشكاري نقطه اي بطور گسترده‌اي براي اتصال ورقه‌هاي فولاد گالوانيزه استفاده مي‌گردد. الكترود‌هاي جوش نقطه‌اي يكي از قطعات مهم و تاثير گذار در انجام درست اين فرايند مي‌باشد. تا كنون محقيقن، مواد مختلفي را براي استفاده در الكترودهاي جوش نقطه‌اي بكار برده اند. عمده تحقيقات براي آلياژها و كامپوزيت‌هاي پايه مس بوده است. مس به دليل خاصيت بالاي انتقال جريان الكتريسيته مي‌تواند در اين نوع الكترودها به كار رود. افزودن ذرات سراميكي نظير اكسيد آلومينيوم به خوبي مي‌تواند خواص مكانيكي اين الكترودها را نظير مقاومت به سايشي بهبود بخشد ولي در مقابل منجر به كاهش خواص فيزيكي از جمله هدايت الكتريكي ميگردد. در اين پژوهش براي اولين بار در جهان نوع جديدي از نانو ذرات تركيبات بين فلزي Cu5Zn8 به روش آلياژسازي مكانيكي ساخته شده و به عنوان تقويت‌كننده مناسب به زمينه مسي افزوده مي‌شود. قطعات نانوكامپوزيتي با روش آسياب مكانيكي و اسپارك پلاسما سينترينگ توليد مي گردند و در نهايت بررسي‌هاي لازم بر روي خواص مكانيكي و فيزيكي اين نانوكامپوزيت‌ها صورت مي‌پذيرد. نانو ذرات تركيب بين فلزي Cu5Zn8 به خوبي مي‌تواند در كنار بهبود رفتار سايشي از افت خواص فيزيكي نيز جلوگيري نمايد.

يكي از مشكلات توليد قطعات پودري به روش پرس گرم نياز به اعمال همزمان دما و فشار و كنترل دقيق اين پارامترها مي باشد. از طرفي در بعضي موارد نياز است تا از اتمسفر كنترل شده در عمليات پرس گرم استفاده گردد. با توجه به اين شرايط نياز است تا از يك دستگاه پرس ، سيستم گرمايشي و قالب پرس گرم درون يك اتمسفر كنترل شده استفاده نمود كه هزينه زيادي را به دنبال دارد از طرفي نمي توان به دماهاي بالا در حين فرايند دست يافت. با توجه به عدم نياز به فشارهاي بالا در مورد پرس قطعات پليمري (در حدود 50MPa - و10) مي توان از نيروي ايجاد شده توسط فنر با توجه به روابط ميان طول فشردگي و نيروي فنر استفاده نمود. در اين اختراع قالب پرس گرم جديدي طراحي و ساخته شده است كه در آن از نيروي فشردگي فنر به منظور تامين فشار لازم اعمالي براي نمونه هاي پليمري استفاده شده است. بدين ترتيب نيازي به دستگاه پرس نخواهد بود. با توجه به پايين بودن نيروي مورد نياز براي پرس گرم پليمر ها مي توان از فنري با جنس، قطر و ارتفاع مناسب استفاده نمود و بر حسب نيروي مورد نياز طول فشردگي فنر را تنظيم نمود. با در نظر گرفتن عدم نياز به دستگاه پرس و كوچكي قالب مي توان به سادگي آن را حمل نمود و در داخل كوره با درجه حرارت مشخص و در صورت نياز در كوره اي با اتمسفر كنترل شده قرار داد. رسيدن به دماي فراوري پليمرهايي مانند پلي اتراتركتون بوسيله سيستم هاي گرمايشي مرسوم مشكل بوده ولي بوسيله اين قالب مي توان نانو كامپوزيت هاي از اين جنس را پرس گرم نمود. به منظور آزمايش قالب نانو كامپوزيت هايي با زمينه پلي اتراتركتون به خوبي توليد گرديد و نمونه هايي با دانسيته بالا (99%^) بدست آمد. دستاوردها : 1- نوعي از قالب پرس گرم بدون نياز به دستگاه پرس براي توليد نمونه هاي پليمري طراحي و ساخته شد كه در آن براي نخستين بار از نيروي فشردگي فنر براي اعمال نيرو استفاده شده است. 2- استفاده از اين قالب براي اعمال فشارهاي پايين مورد نياز پرس گرم پودرهاي پليمري مناسب است. از طرفي ميزان فشار اعمالي با توجه به طول فشردگي بطور دقيق قابل تنظيم است. 3- با توجه به ابعاد قالب مي توان آن را داخل كوره هاي دماي بالا قرار داد و دماي مورد نياز براي فراوري پليمرهاي با نقطه ذوب بالا نظير پلي اتراتركتون را فراهم نمود.

در اين اختراع نوع جديدي از كامپوزيت هاي زمينه پليمري ساخته شده است كه در آن ها از يك تقويت كننده جديد، سبك و مستحكم استفاده شده است. نانو كامپوزيت هاي زمينه پليمري پلي اتراتركتون (PEEK) به دليل خواص مطلوبي از جمله استحكام و پايداري حرارتي بالا در كنار دانسيته پايين جديدا مورد توجه محققين قرار گرفته سات. PEEK يكي از پليمرهاي ترموپلاستيك و نيمه كريستالي با كارايي بالا مي باشد كه داراي خواص مطلوب فيزيكي، مكانيكي و شيمياي مي باشد. يكي از تقويت كننده هاي نوين كه به دليل خواص مكانيكي مطلوب مي تواند در كامپوزيت ها بجاي قويت كننده هاي سراميكي مورد استفاده قرار گيرد، ذرات CMA مي باشد. در ميان اين تركيبات CMA فاز بين فلزي B-Al3Mg2 با داشتن 1168 اتم در هر سلول واحد و خواص جالب توجهي مانند دانسيته 2/25gcm-3 و استحكام مورد استفاده قرار گيرد. با توجه به خواص اين تركيب امكان فرآوري اين ذرات تا مقياس نانومتري به روش آلياژسازي مكانيكي وجود دارد كه در آن صورت خواص به مراتب بهبود يافته و نانو كامپوزيت حاصل داراي خواص مكانيكي مطلوب تري خواهد گرديد. براي ساخت اين نانو كامپوزيت نانو ذرات تركيب بين فلزي B-Al3Mg2 با اندازه حدود 25nm به عنوان فاز تقويت كننده در مقادير مختلف 0/5 ، 1، 3 و 5 درصد حجمي به پودر زمينه پليمري پلي اتراتركتون (PEEK) اضافه گرديد. نخست نمونه هاي نانو كامپوزيتي پودري توسط آسياب گلوله اي سياره اي بمنظور توزيع مناسب نانو ذرات در زمينه آسياب گرديد و در ادامه نمونه هايي استوانه اي به قطر 10 و ارتفاع 20 ميلي متر بوسيله فرايند پرس گرم توليد شد. بررسي هاي ريز ساختاري توسط ميكروسكوپ هاي الكتروني روبشي (SEM) و عبوري (TEM) بر روي نمونه هاي پودري و پرس گرم شده انجام گرديد و نتايج توزيع يكنواخت تقويت كننده در زمينه را نشان داد. نتايج آزمون سختي حاكي از بهبود چشمگير استحكام نمونه ها با افزايش درصد حجمي نانو ذرات مي باشد. دستاوردها: 1. نتايج بررسي هاي فازي بوسيله الگوي پراش اشعه ايكس (XRD) عدم رخداد واكنش و تشكيل فاز جديد ميان تقويت كننده و زمينه را نشان داد. همچنين كاهش ميزان كريستاليتي در اثر اسياب شدن در نمونه ها مشاهده شد. افزودن نانو ذرات موجب افزايش ميزان كريستاليتي در نمونه هاي پرس گرم شده، گرديد. 2. ازمايشات ريز سختي ويكرز افزايش جزئي سختي را در اثر آسياب شدن نشان داد، در حالي كه با افزودن نانو ذرات افزايش چشمگيري در سختي نمونه مشاهده شد به گونه اي كه ميزان سختي از حدود 16HV براي نمونه تقويت نشده تا حدود 45HV با افزودن 5 درصد حجمي افزايش يافت.

زمينه فني: عمليات حرارتي تحت اتمسفر خنثي بر مواد فلزي و نانو ساختار با كنترل دقيق دما و فشار شرح مختصر: در اين طرح نوعي از كوره تيوپي با محفظه كوارتز ساخته شده است كه قابليت كنترل دقيق اتمسفر و دما را دارد شماتيك كوره به همراه تمامي جزئيات آن در شكل 1 توصيف اختراع رسم شده است. در اين كوره سنسور دمايي به نمونه ها متصل مي شود لذا دماي دقيق نمونه ها با دقت بالا قابل نمايش مي باشد. براي شروع كار ابتدا از پمپ مكش استفاده مي شود. سپس گاز ارگون بصورت استاتيك يا خلوص بالا به داخل سيستم تزريق مي شود و توسط نشانگر حجم گاز مقدار آن تنظيم مي شود. در بيشتر كوره هاي اتمسفر كنترل گاز خنثي در طول فرايند از يك مسير وارد و از طرف ديگر خارج مي شود كه باعث افزايش مصرف گاز خنثي خواهد شد ولي در اين كوره از گاز آرگون استاتيك بجاي ديناميك استفاده شده است كه علاوه بر كاهش مصرف گاز خنثي باعث اقتصادي تر شدن فرايند نيز مي شود. كاربردها: 1- انجام فرايندهاي لحيم كاري سخت و نرم تحت اتمسفر خنثي 2- ايجاد اتصال هاي نفوذي در دماهاي بالا مانند جوشكاري و لحيم كاري نفوذي 3- سنتز و رشد نانو لوله ها و نانو پوشش ها 4- تف جوشي و عمليات حرارتي سطحي انواع نانو پودرها حساس به اكسيداسيون خلاصه دستاوردها: در اين طرح نوعي از كوره تيوپي با محفظه راكتور كوارتز ساخته شده است كه قابليت كنترل دقيق اتمسفر و دماي نمونه را دارد. كل سيستم ساخته شده از قسمتهاي ذيل تشكيل شده است. - سيستم هاي خنك كننده ورودي و خروجي - محفظه كوارتز و دو جزئي داراي ورودي و خروجي چندگانه - سيستم كنترل كننده دما - نشانگر حجم گاز آرگون داخل سيستم - شيلنگ هاي اتصال دما بالا - پمپ خلاء پ - گاز آرگون 99/999 - نگهدارنده نمونه در اين كوره سنسور دمايي به نمونه ها متصل مي شود لذا دماي دقيق نمونه ها با دقت بالا..... تا دماي 1200c قابل نمايش مي باشد براي شروع كار باتدا از پمپ مكش ايجاد كننده خلاء 10-10 bar استفاده مي شود.سپس گاز آرگون بصورت استاتيك با خلوص بالا 99/999 به داخل سيستم تزريق مي شود و توسط نشانگر حجم گاز مقدار آن تنظيم مي شود و در نهايت كوره شروع به گرم شدن مي كند. مزيت استفاده از گاز آرگون استاتيك نسبت به حالت ديناميك آن كاهش مصرف گاز مي باشد، كه باعث اقتصادي تر شدن فرايند مي شود. براي كاهش دماي كوره از پمپ خلاءو سيستمهاي خنك كننده استفاده مي شود تا سرعت سرد كردن افزايش يابد. با استفاده از اين كوره مي توان بسياري از فرايندهاي متالوژيكي را بصورت مطلوب انجام داد و بر پارامترهايي مثل دما فشار كنترل دقيقي داشت. اهم پروسه هاي قابل انجام با اين كوره عبارتند از: 1- سنتز و رشد نانو لوله ها و نانو پوشش ها بر يك زير لايه 2- تف جوشي و عمليات حرارتي سطحي انواع نانو پودرهاي فلزي و غيرفلزي حساس به اكسيداسيون 3- انجام فرايندهاي لحيم كاري سخت و نرم تحت اتمسفر خنثي براي آلياژهاي حساس به اكسيداسيون مانند تيتانيوم ، زير كونيوم ، فولاد زنگ نزن و ... 4- ايجاد اتصال هاي نفوذي در دماهاي بالا مانند جوشكاري نفوذي و لحيم كاري نفوذي