در اين اختراع روشي ارائه شده است كه با استفاده از آن مي توان قطعات فوم فلزي با تخلخل باز و درصدهاي مختلف تخلخل با اندازه و شكل حفرات دلخواه توليد نمود. محصول اين اختراع داراي استحكام مكانيكي بالا بوده و بسته به كاربرد موردنظر قابليت توليد انبوه (mass production) و با ابعاد نزديك به شكل نهايي (near net shape) را دارد. اين روش بر پايه متالورژي پودر با استفاده از ماده فداشونده مي باشد. در اين روش ابتدا پودر فلز طي زمان و ميزان دور مناسب آسياب كاري مكانيكي شده و پس از آن با يك ماده تجزيه شونده (و يا حل شونده در يك حلال مناسب) به همراه يك بايندر مخلوط مي شود. پس از فشرده سازي اين مخلوط پودري با پرس هيدروليكي، نمونه مذكور تحت فرايند عمليات حرارتي ويژه اي قرار مي گيرد. فرايند عمليات حرارتي متشكل از چندين مرحله به صورت پي درپي تشكيل شده كه به ترتيب عبارتند از: مرحله اوليه شامل حذف بايندر و نيز مرحله ثانويه كه شامل زينترينگ ذرات پودر فلز و تجزيه حرارتي ماده فداشونده مي باشد. محصول اين اختراع داراي خواص مكانيكي بالا و نيز داراي قابليت گذردهي و نفوذپذيري بسيار مطلوبي مي باشد، به گونه اي كه علاوه بر استفاده در كاربردهاي سازه اي، در كليه كاربردهاي انتقال جرم و تبادل حرارت قابل استفاده خواهد بود. امروزه فوم هاي فلزي در كاربردهاي جذب انرژي، ميرايي صوت و امواج الكترومغناطيس، سبك سازي سازه ها، هواگيرهاي كنترل فشار هوا (Air breather)، مبدل هاي حرارتي (Heat exchangers)، جداكننده هاي سيالات (Separators) كاشتني هاي بدن (Body implants)، الكترودها و پايه كاتاليست، سد شعله (Flame arrestor) فيلتراسيون و ... به طور گسترده اي استفاده مي شوند.

خلاصه اختراع عنوان اختراع راكتور توليد كاربيدآهن در حالت جامد مي باشد و هيچ نمونه مشابه داخلي و خارجي ندارد. فعال سازي مكانيكي (آسياب كاري) در دماي محيط انواع مختلفي دارد اما آنچه وجه تمايز بين روش هاي مختلف آسياب كاري مي‌باشد، دماي آسياب كاري و انرژي آنهاست. مراحل سير يك آزمايش در اين سيستم به صورت زير است: الف) در ابتدا پس از قرارگيري مواد اوليه (حالت جامد) در محفظه آسياب و انتخاب نسبت مناسب گلوله به پودر، درب محفظه آسياب بسته مي شود. به علت وجود رطوبت و هوا در درون محفظه آسياب پس از بسته شدن درب آن، محفظه آسياب توسط شيرهاي ورودي و خروجي كه بر روي درب آسياب تعبيه شده از گاز آرگون پر شده و كل هواي موجود داخل محفظه آسياب خارج مي گردد. ب) سپس بوش محفظه آسياب بر روي شافت نسوز كه توسط تسمه و پولي به موتور متصل قرار مي گيرد و توسط يك كنترلر سرعت آن تنظيم مي گردد. انتخاب سرعت به گونه اي مي باشد كه در طول مدت زمان انجام آزمايش مي بايست مواد اوليه و گلوله هاي موجود در محفظه آسياب بيشترين تماس را با يكديگر داشته باشند. ج) در انتها محفظه آسياب داخل كوره قرار مي گيرد و با سرعت بهينه لازم در داخل كوره كه قبلاً توسط كنترلر تنظيم شده است شروع به چرخيدن مي كند. در ضمن كوره قابليت قرار گرفتن در دماها و زمان هاي مختلف در فرايندهاي سيكلي را دارد. توسط اين عمليات فعال سازي مكانيكي- حرارتي به طور همزمان بر نمونه¬هاي مورد آزمايش اعمال مي شود.

يكي از عمده ترين روش هاي توليد فوم هاي فلزي با حفره هاي جهت دار منظم، استفاده از انحلال گاز درون مذاب است. اين امر موجب مي شود كه در حين انجماد، با پس زده شدن گاز حل شده در مذاب حباب هاي گاز تشكيل شده موجب توليد فوم گردند. در اين اختراع روشي جديد براي ساخت فوم هاي فلزي با تخلخل هاي منظم و جهت دار ارائه شده است. در اين روش پليمري از جنس سلولز بهينه شده به عنوان عامل فوم زا تحت فشار پرس مشخص به شكل قرص هايي به قطر 14 ميلي متر پرس شده و با استفاده از يك ميله ي فولادي به مذاب منيزيم با دمايC° 800 افزوده مي شوند. اين ماده مي تواند به عنوان جايگزين بسيار مناسبي براي هيدريد تيتانيم ( اصلي ترين عامل توليدكننده گاز هيدروژن) درنظر گرفته شود. پس از تكميل مرحله ي تجزيه عامل فوم زا، مذاب فوق اشباع از گاز به درون سيستم انجماد جهت دار منتقل مي گردد. وقتي مذاب شارژ شده با هيدروژن منجمد مي شود، حلاليت هيدروژن در آن به طور ناگهاني كاهش مي يابد و اختلاف بين مقدار هيدروژن حل شده در مايع و حلاليت در حالت جامد به شكل حباب هاي گاز به صورت مستقيم روي جبهه انجماد آزاد خواهد شد. جوانه زني حباب هاي گاز در جبهه انجمادشرايط تشكيل حفره در يك گازار را فراهم مي كند. حباب هاي گاز همزمان با كريستال هاي جامد رشد مي كنند، به طوري كه جبهه ي انجماد توسط حباب ها متوقف نمي شود. فرآيند بسيار مشابه استحاله يوتكتيك معمولي است، با اين تفاوت كه مايع به جاي دو جامد به يك گاز و يك جامد تجزيه مي شود. در طي فرآيند انجماد جهت دار، منجر به تشكيل يك ساختار منظم با دو فاز مي شود كه يكي از آن ها گاز است.

خلاصه توصيف اختراع عنوان اختراع " روشي براي توليد اكسيد بور (B2O3) از اسيد بوريك (H3BO3) طي فرايندهاي رفلاكس توام با تقطير و عمليات حرارتي" خلاصه اختراع روشي براي توليد اكسيد بور (B2O3) از اسيد بوريك (H3BO3) طي فرايندهاي رفلاكس توام با تقطير و عمليات حرارتي به شرح زير مي¬باشد. اين اختراع مربوط به صنعت مواد و شيمي مي باشد. روش نوين توليد اكسيد بور از اسيد بوريك، تركيبي از دو مرحله آبزدائي مي¬باشد. در مرحله اول تحت يك فرايند شيميايي، محلول اسيد بوريك و متانول با نسبت مشخص طي عمليات رفلاكس در دمائي حدود 67 درجه سانتيگراد به مدت 1/5 ساعت(90 دقيقه) به تري متيل بورات و بعد از انجام عمليات تقطير در دماي 54 درجه سانتيگراد، محلول به¬دست آمده سوزانده شده و به پودر متابوريك اسيد (HBO2) با اندازه ذره كمتر از 1/5(يك و نيم) ميكرومتر و ساختاري كريستالي تبديل مي¬گردد. در مرحله دوم، پودر متابوريك اسيد توليد شده طي يك فرايند عمليات حرارتي با نرخ كنترل شده حداكثر تا دماي 240 درجه سانتيگراد به مدت 2/5 ساعت (150 دقيقه) به پودر اكسيد بور آمورف با اندازه ذره كمتر از 1/5 (يك ونيم) ميكرومتر تبديل مي¬گردد. علاوه بر كاربردهاي متابوريك اسيد در صنعت، مهمترين كاربردهاي اكسيد بور، در صنايع شيشه و لعاب و همچنين در صنايع مواد و شيمي مي¬باشد.

خلاصه اختراع طراحي و ساخت سيستم سنتز احتراقي خود پيشرونده دماي بالا (SHS) با المنت گرافيتي و مجهز به مبرد مسي به شرح زير است. اين اختراع مربوط به صنعت توليد مواد مي باشد. سيستم سنتز احتراقي طراحي و ساخته شده شده شامل اجزائي چون محفظه انجام واكنش با نوار گرافيتي با طراحي و قابليت¬هاي خاص به منظور مشتعل نمودن نمونه، پمپ خلا، منبع تغذيه، كپسول گاز آرگون، دستگاه پيشگرم و همچنين مجهز به مبرد مسي جهت بررسي مكانيزم انجام واكنش در كارهاي تحقيقاتي مي¬باشد. به منظور انجام آزمون سنتز احتراقي، در ابتدا بعد از قرارگيري نمونه در زير نوار گرافيتي و قرار دادن كلاهك محفظه واكنش، محفظه به ميزان لازم خلا و سپس با گاز آرگون پر مي¬گردد. عبور جريان الكتريكي با آمپر و ولتاژ دلخواه باعث ايجاد حرارت در نوار گرافيتي شده و سرانجام با انتقال حرارت از طريق تششع به قرص، باعث مشتعل شدن آن و انجام سنتز احتراقي خود پيشرونده مي¬گردد. لازم به ذكر است، سيستم طراحي و ساخته شده با مشخص كردن كامل نحوه حركت جبهه احتراق در نمونه محترق به واسطه طراحي و قابليت¬هاي خاص اين سيستم، كمك قابل توجهي به بررسي سينتيكي و مكانيزم فرايندهاي سنتز احتراقي مي¬كند. شايان ذكر است كه بيش از 400 تركيب مختلف توسط روش سنتز سنتز احتراقي ثبت شده است كه در زمينه¬هاي گوناگون از جمله صنايع شيميايي، پزشكي، متالورژي، الكترونيك، هوافضا و غيره مورد استفاده قرار گرفته¬اند.

عنوان اختراع \\" راكتور احياء با اندازه گيري سرعت انتقال حرارت در بسترهاي كامپوزيتي\\" در زمينه مهندسي مواد و متالورژي ميباشد. اهميت روز افزون مسايل زيست محيطي، سبب گرايش به سمت روش هاي جديد توليد آهن، براساس روش هاي احياي مستقيم اكسيدهاي آهن همراه با مواد جامد كربن دار و بدون استفاده از فرايندهاي آگلومراسيون كانه هاي آهن و واحد كك سازي گرديده است. روش FASTMET به عنوان روش جديد توليد آهن، كه در آن تسريع در سرعت واكنش احياء و كاهش دماي آن يك مورد اساسي در كاهش نشر CO2 و مصرف انرژي است. از اينرو شناخت سينتيك واكنش هاي احياي كربوترمي اكسيدهاي آهن از اهميت ويژه اي برخوردار است، به طوري كه تجاري كردن موفق اين فرايندها به شدت مديون شناخت مكانيزم هاي غالب در اين سيستم مي باشد. با توجه به اينكه در گندله هاي كامپوزيتي بزرگ و بسترهاي كامپوزيتي، اين انتقال حرارت است كه سرعت احياء را كنترل مي كند. در نتيجه با توجه به اهميت اين موضوع و كاهش هزينه ها، اختراعي صورت پذيرفت كه شامل طراحي يك راكتور با نام فوق الذكر مي باشد، كه توسط آن مي توان پروفيل هاي دما- زمان (همچنين گراديان هاي دمايي و سرعت انتقال حرارت) از مخلوط اكسيد آهن(هماتيت)-گرافيت در فواصل مختلف از بستر واكنش كه در دماي 1200 درجه سانتي گراد و در زمان 60 دقيقه احياء مي شوند را بدست آورد.

دستگاه آسياكاري در دماي بالا

امروزه توسعه فن آوري و تكنولوژي كار آمد و مقرون به صرفه از نظر انرژي اهميت ويژه اي دارد. فرايند سنتز احتراقي، فرايندي نسبتا نوين و ساده است كه در زمينه هاي توليد مواد سراميكي، كامپوزيت ها و تركيبات بين فلزي به جاي روش هاي سنتي بكار گرفته مي شود. فرايندهاي سنتي توليد اين مواد مانند متالوژي پودر، فشردن تك محوري داغ، فشردن ايزواستاتيك داغ، فرايندهاي پلاسمايي و فرايندهاي رسوب از بخار نياز به يك منبع خارجي گرم كننده قوي دارند، در حاليكه فرايند سنتز احتراقي بعنوان يك روش ساده، ارزان و قابل كنترل شناخته شده است. قابليت توليد فازهاي شبه پايدار، عدم پيچيدگي فرايند، مصرف نسبتا پايين انرژي، خلوص بالاي محصول و امكان توليد گستره وسيعي از تركيبات از جمله مزاياي اين فرايند مي باشد. خواص بالاي محصولات بدست آمده طي اين فرايند، در نتيجه دماي بالاي فرايند و تشكيل فازهاي شبه پايدار به دليل وجود گراديان دمايي شديد و سرعت سرد شدن بالا در فرايند سنتز احتراقي مي باشد. در حال حاضر بيش از صدها نوع تركيب و مواد پيشرفته مهندسي به اين روش در مقياس هاي آزمايشگاهي نيمه صنعتي و صنعتي توليد مي شوند، بطوريكه توليد آنها با روش هاي سنتي يا اصلا امكان پذير نيست و يا بسيار وقت گير و پر هزينه مي باشد. اما بايستي توجه داشت كه اين روش را تنها براي توليد موادي مي توان بكار برد كه واكنش توليد آنها از مواد اوليه شان به شدت گرمازا باشد تا امكان پيشروي خود به خودي جبهه ي احتراقي وجود داشته باشد. اين در حالي است كه در سنتز برخي مواد به دليل پايين بودن گرماي واكنش شيميايي، امكان بوجود آمدن موج احتراق خود پيشرونده وجود ندارد. با توجه به مزاياي زياد فرايند سنتز احتراقي خود پيشرونده، در راستاي حل اين مشكل و افزايش دامنه كاربرد اين روش براي توليد تركيبات بين فلزي، پيشنهادات متعددي تاكنون ارائه شده است كه از آن جمله مي توان به پيشگرم نمودن مواد اوليه و يا استفاده از فرايندهاي مشابهي چون فرايند سنتز احتراقي انفجاري اشاره نمود. در تمام پيشنهادات ارائه شده در اين زمينه يك مشكل وجود دارد و آن لزوم بكار گيري انرژي جهت انجام فرايند است كه اين موضوع به نوبه خود مي تواند منجر به افزايش هزينه شود. از اين رو در اين تحقيق جديد، سعي شد تا از واكنش اكسيداسيون آلومينيم به عنوان منبع انرژي حرارتي استفاده شود. نتايج بررسي ها در اين زمينه نشان داد كه اكسيداسيون ذرات آلومينيم در ضمن مرحله شعله وري با آزاد كردن حرارت به نسبت زياد موجبات افزايش دماي آدياباتيك در جبهه احتراق را فراهم مي كند و تحت اين شرايط امكان بكارگيري فرايند سنتز احتراقي با موج خود پيشرونده، جهت توليد تركيب مورد نظر فراهم مي شود. اين در حالي است كه در غياب واكنش اكسيداسيون آلومينيم، حتي در شرايط تئوري نيز دماي آدياباتيك در جبهه احتراق به مقدار لازم جهت استفاده از اين فرايند نمي رسيد. افزايش دماي آدياباتيك در جبهه احتراق، علاوه بر اين كه باعث بهبود خود پيشرونده گي جبهه احتراق مي شود، باعث كامل تر انجام شدن واكنش سنتز احتراقي در جبهه احتراق مي گردد كه اين امر سبب كاهش ميزان مواد اوليه باقي مانده در بين محصولات مي گردد. در بخشي از اين تحقيق، به منظور تاييد نتايج تئوري، استفاده از واكنش اكسيداسيون ذرات آلومينيم، در مورد فرايند سنتز احتراقي MoSi2 (كه با توجه به معيارهاي ارائه شده در اين زمينه، امكان استفاده از فرايند سنتز احتراقي خود پيشرونده براي آن وجود ندارد) نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از اين بخش به خوبي مويد اين مطلب بود كه واكنش اكسيداسيون آلومينيم به راحتي مي تواند امكان استفاده از فرايند سنتز احتراقي را جهت توليد MoSi2 فراهم كند.

خلاصه اختراع راكتور توليد كاربيد آهن به روش گازي به شرح زير مي باشد. اين اختراع مربوط به صنعت متالورژي و ريخته گري مي باشد. راكتور مورد استفاده جهت توليد كاربيد آهن از دو محفظه داخلي و خارجي تشكيل شده است. محفظه داخلي جهت قراردادن نمونه و محفظه واكنش است بطوريكه محفظه خارجي به منظور تخليه محصولات گازي ناشي از واكنش هاي احيا و كربوراسيون است. جنس هر دو محفظه از كوارتز مي باشد. مراحل انجام ازمايش در اين سيستم به شرح زير مي باشد: الف) محفظه نگهدارنده نمونه به همراه گندله زينتر شده در فاصله مشخصي از انتهاي راكتور ثابت شده و سپس راكتور در داخل كوره قرار مي¬گيرد. ب) نمونه و محفظه راكتور، تحت اتمسفر آرگون گرم شده تا زمانيكه دماي راكتور كه توسط سيستم ديتا لوگر ثبت مي¬شود به دماي 750 درجه سانتي گراد رسيد جريان گاز به هيدروژن و متان تغيير مي¬كند. فلوي جريان گاز يك ليتر بر دقيقه با تركيب گازي 60% هيدروژن، 30% متان و 10% آرگون است . با آغاز فرآيند احيا و كربوراسيون ابتدا هماتيت به آهن فلزي احيا و سپس كربوره و كاربيد آهن تشكيل مي شود، بطوريكه در مدت زمان 15 دقيقه كاربيد آهن به طور كامل تشكيل مي شود. مهمترين كاربردهاي كاربيد آهن (سمنتيت) در كوره هاي قوس الكتريكي و ساخت قطعات متالورژي پودر مي باشد.