هدف از این پژوهش، ایجاد پوششهای کامپوزیتی نیکل-کاربیدبور بر زیرلایه ی مسی، با استفاده از ذرات نانومتری و میکرونی کاربید بور (B4C) میباشد. جهت ایجاد پوشش از سه نوع جریان مستقیم(DC)، پالسی تک قطبی(PC) و پالسی معکوس(PRC) استفاده گردید. شرایط آبکاری (نحوه¬ی اختلاط حمام، غلظت ذرات تقویت کننده در حمام، دانسیته جریان آبکاری و مدت زمان آبکاری) با استفاده از جریان آبکاری پالسی معکوس و با حضور میکروذرات کاربیدبور در حمام، بهینه سازی شد. سپس با شرایط یکسان، پوشش¬های میکروکامپوزیتی نیکل-کاربیدبور با استفاده از جریان پالسی تک قطبی و جریان مستقیم ایجاد شدند. در شرایط یکسان با شرایط بهینه آبکاری، در حضور نانوذرات کاربید بور در حمام و با استفاده از جریان الکتریکی پالسی معکوس، غلظت ذرات بهینه سازی شد. در همان شرایط، پوشش¬های نانوکامپوزیتی نیکل-کاربیدبور در حضور جریان¬های پالسی تک قطبی و مستقیم ایجاد شدند. ریزساختار و مورفولوژی سطح پوشش¬های حاصل با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی گسیل میدان (FESEM) بررسی شد. مقاومت به خوردگی پوشش¬¬ها به وسیله آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک بررسی گردید. مقاومت سایشی پوشش¬ها نیز به وسیله آزمون پین روی دیسک مورد ارزیابی قرار گرفت. بهترین شرایط آبکاری، در حضور میکروذرات کاربیدبور، در دانسیته جریان A.dm-2 6، غلظت g.l-1 10 میکروذرات کاربیدبور در حمام، مدت زمان مفید 50 دقیقه و استفاده¬ی همزمان از همزن مکانیکی با دور کند و ارتعاش آلتراسونیک به منظور اختلاط مناسب محلول حمام بود. غلظت بهینه نانوذرات کاربیدبور در حمام نیز g.l-1 8 به دست آمد. بیشترین مقدار سختی، برای پوشش¬های میکروکامپوزیتی نیکل-کاربیدبور، با استفاده از جریان آبکاری پالسی معکوس، به مقدار Hv 632 و برای پوشش¬های نانوکامپوزیتی نیکل-کاربیدبور، با استفاده از جریان آبکاری پالسی معکوس، به مقدار Hv 782 به دست آمد. بهترین توزیع میکروذرات و نانوذرات کاربیدبور در پوشش، در حضور جریان پالسی معکوس به دست آمد. بالاترین مقاومت به خوردگی در آبکاری با جریان پالسی معکوس به دست آمد، که برای پوشش میکروکامپوزیتی Ω.cm-2 12971 و برای پوشش نانوکامپوزیتی Ω.cm-2 36139 بود. کاهش وزن سایش پوشش میکروکامپوزیتی در بهترین حالت، mg 7 بعد از طی مسافت لغزش 400 متر حرکت پین ساینده روی پوشش و کاهش وزن سایش پوشش نانوکامپوزیتی در بهترین حالت، mg 2، هر دو از پوشش ایجاد شده توسط جریان پالسی معکوس، به دست آمد.

 در این پژوهش هدف ایجاد پوشش کامپوزیتیNi-SiC به روش آبکاری با تاکید بر اثر میدان مغناطیسی و استفاده از ذرات SiC پیش پوشش¬دهی شده با نیکل بوده است. جهت دستیابی به پوششی با ساختار مطلوب، علاوه بر تغییر پارامترهای فرآیند آبکاری (غلظت ذرات تقویت¬کننده در محلول، زمان فرایند ) در حضور میدان مغناطیسی پوشش¬دهی سطح فولاد ساده¬ی کربنی St37، با استفاده از پودر SiC و ذرات SiC پوشش داده شده به روش الکترولس نیکل، به عنوان فاز تقویت کننده انجام شد. ارزیابی ریزساختاری و فازشناسی پوشش¬های تشکیل شده توسط میکروسوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف سنج پراکندگی انرژی (EDS) و طیف سنج پراش پرتو ایکس (XRD) صورت گرفت. یافته¬های آزمایشی نشان داد که این پوشش¬ها از فاز زمینه نیکل و ذرات SiC توزیع شده در زمینه با مقادیر مختلف تشکیل شده است. با افزایش زمان، مقدار ذرات SiC در محلول و همچنین اعمال میدان مغناطیسی برای پوششی با غلظت حمام مشخص، مقدار ذرات SiC در پوشش و همچنین سختی پوشش افزایش یافت. علاوه¬بر این، استفاده از ذرات SiC حاوی پوشش نیکلی و اعمال همزمان میدان مغناطیسی در حین فرایند، سبب ایجاد یک پوشش بهینه حاوی مقدار بیشتر ذرات SiC (با کسر سطحی 6/30 درصد) با توزیع یکنواخت شده و بیشترین مقدار سختی (5/734 ویکرز) در این شرایط به¬دست آمد.

 در این پژوهش، به منظور تعیین شرایط بهینه برای تشکیل یک پوشش نفوذی سیلیسیم آلومیناید مطلوب بر سطح ابرآلیاژ IN738LC، روش سمانتاسیون جعبه¬ای در یک مرحله (رسوب همزمان) مورد استفاده قرار گرفت. محاسبات ترموشیمیایی نشان داد که، چنانچه منبع آلومینیم در مخلوط پودر ثابت باشد، با استفاده از پودر NH4Clبه عنوان فعال کننده، امکان دستیابی به پوشش سیلیسیم آلومیناید در دماهای750 و C 900 وجود دارد. جهت دستیابی به پوششی با ساختار مطلوب، از مخلوط¬های پودری با نسبت Si/Alمتفاوت به همراه پودرهای NH4Clو Al2O3به ترتیب به عنوان فعال کننده و پر کننده استفاده شد. ارزیابی ریزساختاری و فازشناسی پوشش-های تشکیل شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان مجهز به طیف¬سنج پراکندگی انرژی و طیف-سنج پراش پرتو ایکس انجام شد. براساس نتایج، ترکیبات NiSiو AlNi2Siبه صورت مجزا یا در کنار هم به عنوان فاز غالب شناسایی شد. در مراحل اولیه¬ی فرایند، نفوذ به داخل آلومینیم غالب است و در ادامه با نفوذ درونگرای سیلیسیم، به تدریج فاز NiAlبه فاز AlNi2Siو در نهایت NiSiتبدیل می¬شود. برای اغلب نمونه¬ها در مراحل نهایی فرایند، نفوذ به بیرون نیکل غالب شده و فاز متخلخل و ترد NiSiروی سطح نمونه تشکیل می¬شود و خواص پوشش را تا حدی کاهش می¬دهد. پوشش‌ حاصل از فرایند پوشش¬دهی با استفاده از مخلوط با نسبت 4=Si/Alدر دمای C 900 شامل فاز مطلوب AlNi2Siو عاری از فاز ترد و نامطلوب NiSiبهترین مشخصه‌های ریزساختاری را از خود نشان داد.

در این پژوهش هدف ایجاد روکش کامپوزیتی استلایت 6 با ذرات تقویت کننده B4C با استفاده از فرآیند جوشکاری GTAW و بررسی تاثیر افزودن ذرات تقویت کننده B4C بر ریزساختار، سختی و رفتار سایشی روکش‌های حاصل بوده است . بدین منظور روکش استلایت 6 خالص و روکش‌های کامپوزیتی استلایت 6 با درصدهای مختلف از B4C با استفاده از خمیر پیش نشست حاوی ذرات B4C و فیلر استلایت 6 به روش جوشکاری GTAW بر روی سطح فولاد ساده کربنی ایجاد شد. جهت ارزیابی ریزساختار از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی ( SEM ) مجهز به طیف سنج انرژی (EDS)و جهت فازشناسی از پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. همچنین جهت ارزیابی سختی و رفتار سایشی به ترتیب از ریز سختی سنج ویکرز و آزمون پین روی دیسک استفاده شد. یافته‌های آزمایشی نشان داد که روکش‌های حاصل شامل یک فاز زمینه غنی از کبالت و کاربیدهای یوتکتیکی غنی از کروم ‍Cr23C6 , Cr7C3 و ترکیباتی چون CrB2,W2B,Co2B,WC می باشد. فازهای اخیرناشی از انحلال ذرات B4C در حین جوشکاری و ترکیب شدن عناصر C و B حاصل با سایر عناصر موجود در روکش بوده است. افزودن ذرات B4C به مقدار20 درصد وزنی موجب ریز تر شدن ریزساختار و افزایش سختی روکش ها به مقدار 1260 ویکرز در مقایسه با روکش استلایت خالص(390 ویکرز) گردید. افزودن ذرات تقویت کننده B4C به روکش استلایت، موجب کاهش نرخ سایش شد بطوریکه روکش حاوی 20 درصد وزنی B4C بیشترین مقاومت سایشی را نشان داد.

 فرایند الکترولس نیکل، رسوب فلز نیکل بدون اعمال جریان خارجی می باشد. در این فرایند انجام واکنش شیمیایی بین محلول آبی حاوی نمک نیکل و عامل احیا کننده باعث ایجاد پوشش فلزی پیوسته و یکنواخت بر روی زیرلایه می شود.
برای ایجاد پوشش الکترولس نیکل- فسفر از عامل احیاکننده ای استفاده می شود که باعث رسوب همزمان نیکل و فسفر در پوشش می گردد.
در سال های اخیر مطالعات بر روی ایجاد پوشش های الکترولس نیکل- فسفر کامپوزیتی با خواص بهبود یافته متمرکز شده است. این قبیل پوشش ها از اضافه کردن ذرات تقویت کننده میکرومتری و یا نانومتری از قبیل SiC، Al2O3، گرافیت، نانولوله های کربنی و.... در داخل زمینه اصلی(نیکل) ایجاد می شوند. امروزه گرافین(Graphene) نیز به عنوان جدیدترین آلوتروپ شناخته شده ی کربن، به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به فرد، یکی از بهترین انتخاب ها جهت تقویت و بهبود خواص پوشش های نانوکامپوزیتی محسوب می شود. بررسی خواص و شناسایی کاربردهای کامپوزیت های تقویت شده با گرافین می تواند افق های جدید و انتخاب های نوینی را در دنیای تکنولوژی و صنعت پیش روی محققان قرار دهد.
در این پژوهش از نانوصفحات گرافین به عنوان فاز تقویت کننده در زمینه Ni-P استفاده شد و پوشش الکترولس نانوکامپوزیتی Ni-P-Graphene با غلظت های مختلفی از گرافین بر روی زیرلایه ای از مس رسوب داده شد. جهت ارزیابی ریز ساختار از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی انتشار میدان (FESEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM)، برای شناسایی فازها از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و به منظور سختی سنجی از ریزسختی سنجی ویکرز استفاده شد. همچنین رفتار تریبولوژیکی پوشش ها با استفاده از آزمون پین روی دیسک مورد بررسی قرار گرفت و اثر مشارکت نانو صفحات گرافین در پوشش بر مکانیزم سایش، نرخ سایش و ضریب اصطکاک مشخص شد.
یافته های آزمایشی نشان داد که پوشش الکترولس Ni-P-Graphene پوششی یکنواخت و عاری از تخلخل و ترک بوده و در فصل مشترک پیوستگی خوبی با زیرلایه دارد. بیشترین سختی در پوشش Ni-P-Graphene با غلظت 20 میلی گرم بر لیترگرافین در محلول الکترولس، به میزان 1390 حاصل شد. افزایش غلظت نانوصفحات گرافین در محلول الکترولس در محدوده ی 10 تا 20 میلی گرم بر لیتر، مقاومت سایشی پوشش های نانوکامپوزیتی Ni-P-Graphene را به ترتیب بین 86 تا 97 درصد نسبت به پوشش Ni-P افزایش داد. همچنین افزایش غلظت نانوصفحات گرافین در محلول از 20 تا 40 میلی گرم بر لیتر ضریب اصطکاک پوشش های نانوکامپوزیتی را به ترتیب بین 50 تا 34 درصد نسبت به پوشش Ni-P کاهش داد و کمترین میانگین ضریب اصطکاک در پوشش حاصل از محلول الکترولس با غلظت 20 میلی گرم بر لیتر گرافین به میزان36/0 حاصل شد.

هدف از این پژوهش تولید کامپوزیت های سطحی تک جزیی و هیبریدی از ذرات B4C و TiB2 برروی زمینه آلومینیوم آلیاژی 6061 توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بوده است. لایه کامپوزیت سطحی Al-B4C توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی با سرعت های چرخش متفاوت و با استفاده از دو ابزار با اندازه های مختلف تولید شد. به منظور تولید کامپوزیت های سطحی هیبریدی ابتدا نانو ذرات کامپوزیتی TiB2-Al توسط آلیاژسازی مکانیکی تولید شد. سپس فرآیند اصطکاکی اغتشاشی با استفاده از شرایطی بهینه جهت تولید کامپوزیت های تکی جزیی و هیبریدی از ذرات B4C و TiB2-Al برروی زمینه آلومینیوم مورد استفاده قرار گرفت. بررسی های ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری OM و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM انجام گرفت. جهت بررسی مقادیر سختی، آزمون ریزسختی سنجی ویکرز و جهت بررسی رفتار سایشی، آزمون سایش پین برروی دیسک مورد استفاده قرار گرفت. یافته های آزمایشی نشان داد که کامپوزیت سازی سطحی بوسیله FSP برروی آلیاژ آلومینیوم 6061 با استفاده از ذرات B4C و TiB2-Al باعث افزایش سختی و بهبود رفتارسایشی در مقایسه با آلیاژ زیرلایه شد. همچنین در نمونه های کامپوزیتی، با افزایش درصد نانو ذرات TiB2 مقادیر سختی و مقاومت سایشی نمونه ها در مقایسه با آلیاژ پایه در حدود دو برابر بهبود یافت.

 کامپوزیت ریختگی با زمینه آلیاژ آلومینیوم A356 در حضور ذرات تقویت کننده آلومینا در دو اندازه میکرونی و نانومتری مورد ارزیابی ریزساختاری و خواص مکانیکی قرار گرفت. جهت افزودن ذرات تقویت کننده به مذاب ابتدا مخلوط پودری آلومینا با دو اندازه میانگین 80 نانومتر و 50 میکرون با نسبت های وزنی مختلف به همراه پودرآلومینیم خالص با اندازه میانگین کمتر از 100میکرون بوسیله آسیا کاری تهیه شد.پودرآسیا کاری شده در حین فرایند ریخته گری گردابی به مذاب آلیاژآلومینیوم A356 افزوده و در قالب های فلزی ریخته گری شد.همچنین یک نمونه با استفاده از پودرهای خالص نانو و میکرو وبدون استفاده از پودر آلومینیوم خالص تهیه شد. بررسی ریزساختاری نمونه های ریختگی توسط میکروسکوپ الکترونی، توزیع نسبتا یکنواختی از ذرات تقویت کننده را درنمونه هایی که از پودر آسیا کاری استفاده شده بود را نشان داد. تاثیر نسبت وزنی ذرات نانومتری به میکرونی (5:5، 4:6، 3:7، 2:8، 1:9)برخواص مکانیکی قطعات کامپوزیتی با استفاده از آزمون سختی و کشش ارزیابی شد.نتایج نشان دادکه باافزایش درصد نانو ذرات تا 30 درصد میزان سختی واستحکام قطعات افزایش می یابد. همچنین در نمونه ای که از پودر آسیا کاری استفاده نشده سختی و استحکام کاهش یافته است.

در این تحقیق به بررسی ساختار میکروسکوپی و خواص سایشی روکش¬های کامپوزیتی ایجاد شده از پودر استلایت¬6 با تقویت کننده¬ کاربید بور پرداخته شده است. به این منظور روکش¬هایی از کامپوزیت استلایت¬6-کاربید بور با نسبت¬های وزنی مختلف کاربید بور به استلایت6، تحت فرآیند جوشکاری GTAW بر روی زیرلایه¬هایی از فولاد ساده کربنی ایجاد گردید. علاوه بر مطالعات متالوگرافی مقاومت سایشی روکش¬ها نیز توسط آزمون سایش پین روی دیسک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ریزساختار روکش¬های کامپوزیتی متشکل از یک ساختار هیپویوتکتیکی بوده است. بررسی¬های پراش پرتو ایکس مشخص کرد که ساختار روکش¬های به دست آمده شامل فاز زمینه غنی از کبالت و کاربیدهای یوتکتیکی غنی از کروم Cr7C3 و Cr23C6، مربوط به آلیاژ استلایت6 و همچنین کاربید بور که به عنوان ذرات تقویت کننده به روکش¬ها اضافه شده بود، می¬باشند. مطالعات نشان داد که کاربید بور درطول فرآیند روکش¬کاری ذوب و دوباره تشکیل شدند. مشخص شد که ممانعت ذرات کاربید بور دوباره منجمد شده از رشد دندریت¬های زمینه باعث اصلاح ریزساختار و کاهش اندازه دندریت¬های فاز زمینه روکش¬ها گردید. مشاهدات نشان داد که سختی روکش کامپوزیتی با افزایش درصد وزنی کاربید بور تا 30 درصد وزنی، افزایش و در مقادیر بیشتر کاربید بور (40 و 50 درصد وزنی) کاهش می¬یابد. بررسی¬رفتار سایشی نشان داد که در روکش¬های کامپوزیتی به واسطه تشکیل یک لایه اکسیدی فشرده در سطح سایش، مقادیر کاهش وزن و ضریب اصطکاک در مقایسه با روکش استلایت¬6 خالص کاهش پیدا می¬کند.

در سال‌های اخیر، از میان پوشش‌های مورد استفاده در صنعت، پوشش‌های نیکل-بور جهت ارتقای مقاومت سایشی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزیت اصلی پوشش الکترولس نیکل -بور برتری در سختی و مقاومت در برابر سایش است. پوشش‌های الکترولس نیکل-بور دارای مقاومت سایشی بالاتر از فولاد ابزار و پوشش کروم سخت می‌باشند. مقاومت در برابر سایش و ضریب اصطکاک پوشش‌های الکترولس نیکل-بور با افزودن عناصر آلیاژی همچون کاربید سیلیسیم بهبود می‌یابد. هدف از تحقیق حاضر، به‌دست آوردن پوشش دولایه نیکل-فسفر/نیکل-بور-کاربید سیلیسیم با استفاده از فرآیند الکترولس و ارزیابی سختی و مقاومت در برابر سایش آن است. در این تحقیق ابتدا با کنترل پارامترهای اساسی نظیر دما، غلظت حمام و مقدار کاربید، پوشش بهینه نیکل-بور-کاربید سیلیسیم بر پوشش الکترولس نیکل با مقدار فسفر بالا روی زیرلایه‌ای از جنس فولاد ساده کربنی (CK45) ایجاد و سپس به بررسی تاثیر SiC بر خواص پوشش الکترولس کامپوزیتی نیکل-بور- SiCپرداخته شد. هم‌چنین به‌منظور مشخص نمودن تاثیر عملیات حرارتی بر ریزساختار و خواص حاصل، پوشش‌ها در دماهای 350، 450 و 550 درجه سانتیگراد به‌مدت 1 ساعت در کوره قرار داده شده و سپس در کوره سرد شدند. پوشش‌های دولایه معمولی و عملیات حرارتی شده، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، میکرو آنالیز (EDS) و متالوگرافی ارزیابی ریزساختاری و ریزسختی سنجی شده، و رفتار خوردگی و سایشی در دمای محیط مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر عملیات حرارتی و افزودن ذرات SiC به پوشش رویی بر ضریب اصطکاک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد با انجام عملیات حرارتی پوشش به مدت 1 ساعت در دمای 450 درجه سانتیگراد، ساختار آمورف آن به نانوکریستالی تبدیل شده و این امر باعث افزایش ریزسختی پوشش¬ها به میزان 1288 ویکرز شد. نتایج آزمون سایش و کاهش وزن نمونه‌ها نشاد داد که پوشش عملیات حرارتی شده در دمای 450 درجه سانتیگراد دارای بیشترین مقاومت سایشی می‌باشد به‌طوری که میزان کاهش وزن پس از 1000 متر مسافت لغزش 6/2 میلی‌گرم اندازه‌گیری شد. اندازه‌گیری ضریب اصطکاک پوشش‌ها نشان داد که با افزودن کاربید سیلیسیم در پوشش، ضریب اصطکاک پوشش‌ها افزایش یافته و عملیات حرارتی تاثیری بر ضریب اصطکاک ندارد.