در این پژوهش، نانوکامپوزیت TiB2-TiCبا استفاده از سه فرمولاسیون متفاوت 1: (Ti/B/C)، 2: (Ti/B4C) و 3: (TiO2/ H3BO3/Mg/C) به روش MASHS سنتز شد و تاثیر فعال سازی مواداولیه بر ساختار نهایی نیز مورد بررسی قرارگرفت. مخلوط پودری اولیه از طریق آسیاب کاری مکانیکی فعال و سپس در یک کوره تیوبی 1100oC سنتز شد. آنالیز XRD و SEM نمونه های آسیاب شده نشان داد که در مورد واکنش (2) و (3) فرآیند آسیاب به تنهایی نمی تواند در سنتز فازهای TiC و TiB2 موفق باشد و انجام واکنش احتراقی جهت تکمیل فرآیند سنتز ضروری است. در مورد مخلوط (1)، مدت زمان 6 ساعت آسیاب جهت سنتز محصولات کفایت نمود. آنالیز XRD و SEM نمونه های سنتز شده در کوره نشان داد که با پیش آسیاب کاری مخلوط (2) به مدت 6 ساعت و مخلوط (3) به مدت 1 ساعت بهترین نتایج به دست می آید.

در این پژوهش کاربید سه گانه Ti2AlC با استفاده از مخلوط پودرهای Ti، Al و C به روش سنتز خود احتراقی دما بالا تولید گردید. به منظور بررسی تاثیر متغیرهای درصد مولی و نوع منبع کربن در میزان سنتز نانوساختار Ti2AlC از دو ترکیب 2Ti:2Al:0.5C و 2Ti:2Al:1C و از سه منبع کربن گرافیت، کربن فعال و کربن سیاه استفاده شد. پس از آن که پودرها با نسبت های مورد نظر مخلوط شدند، تحت فرایند SHS قرار گرفتند. در ادامه به منظور بررسی ترکیب فازی و مشاهده ریزساختار آنالیز پراش اشعه X و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت مشخص شد که بیش ترین مقدار Ti2AlC سنتز شده معادل 74% وزنی محصولات، مربوط به نمونه ای با ترکیب 2Ti:2Al:0.5C است که در آن از کربن فعال برای تامین کربن استفاده شده است. همچنین مشاهده شد که با افزایش کربن از 0.5 به 1 درصد مولی در مواد اولیه، درصد وزنی مکس فاز Ti2AlC در محصولات واکنش به شدت کاهش می یابد.

در این تحقیق کامپوزیت با زمینه ترکیب بین فلزی NiAl-TiC-TiB2 با مقادیر مختلف فاز تقویت کننده سرامیکی TiC+TiB2 به صورت درجا و با استفاده از روش سنتز احتراقی خود پیش رونده (SHS) تحت فشار از مخلوط پودری فشرده نیکل، آلومینیوم، تیتانیم و کاربید بور (B4C) تولید شد. با استفاده از گرمایش سریع القایی، سنتز نمونه ها انجام شده و از الگوهای پراش اشعه ایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) همراه با آنالیز طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS) در تشخیص فازهای تشکیل شده و مورفولوژی آن ها در کامپوزیت ها استفاده شد. بررسی های میکروسکوپی نشان داد که ذرات سرامیکی TiC-TiB2 بصورت یکنواخت در زمینه ای همگن از NiAl توزیع شده است. با افزایش درصد TiC-TiB2، میزان تخلخل کامپوزیت حاصله به دلیل بهبود سینتیک تشکیل فازهای سرامیکی محصول و شدت بالای واکنش افزایش یافت و از 24 درصد حجمی برای نمونه بدون عامل تقویت کننده به 39 درصد برای نمونه دارای 15 درصد فاز سرامیکی رسید. ارزیابی خواص تریبولوژی و میکروسختی کامپوزیت تولید شده نشان می دهد که حضور توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده در زمینه NiAl علیرغم اثر مخرب بوجود آمدن تخلخل های ساختاری با بالارفتن درصد فازهای سرامیکی، باعث بهبود خواص مکانیکی و تریبولوژیکی می گردد. حضور فازهای TiC-TiB2 در زمینه باعث افت قابل توجه در میزان کاهش وزن در آزمون پین روی دیسک شده، همچنین میزان سختی از 497 ویکرز برای نمونه NiAl بدون ذرات سرامیکی، به 1015 ویکرز برای نمونه حاوی 15 درصد ذرات تقویت کننده افزایش یافت.

هدف از پژوهش حاضر، مطالعه تأثیر پارامترهای عملکردی شامل توان، نسبت سوخت به هوا و ترکیب گاز سنتز روی شرایط حرارتی و ساختار شعله در دو رژیم احتراقی مایلد و دما بالا است. بدین منظور از شبیه سازی کوره احتراقی دانشگاه لیسبون با استفاده از مدل آشفتگی k-ε استاندارد و مدل احتراقی مفهومی اتلاف گردابه اصلاح شده استفاده شده است. پارامترهای عملکردی مورد بررسی شامل توان های کوره 5 و 16 کیلووات، نسبت های سوخت به هوای 1/0، 2/0، 4/0 و 6/0 و نسبت کسر جرمی های هیدروژن به مونوکسید کربن 01/0، 02/0، 05/0، 1/0، 2/0 و 3/0 است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که تحت رژیم مایلد توزیع دما یکنواخت تر از رژیم دما بالا بوده و تشکیل رژیم مایلد مستلزم تأخیر در اشتعال به منظور رسیدن به سطح قابل توجهی از رقیق سازی مخلوط احتراقی است. همچنین افزایش توان، تسهیل در تشکیل رژیم مایلد را به همراه داشته، در حالی که افزایش هیدروژن سوخت در توان کوره ثابت به علت کاهش سرعت جریان سوخت و در نتیجه کاهش نرخ بازچرخش محصولات احتراقی منجر به انتقال به رژیم دما بالا می شود. مطابق با نتایج به دست آمده، در صورت تغییر قابل توجه در شرایط عملکردی مورد بررسی، لازم است تا طراحی کوره برای دستیابی به رژیم مایلد اصلاح شود.

کبالت اکسید در ابعاد نانو به روش سنتز احتراقی با استفاده از کمپلکس [CO(acac)3] به عنوان پیش ماده در دمای 600 و 800 درجه سانتی گراد سنتز شد. نانو ذرات سنتز شده در این دو دما توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM)، پراش اشعه ایکس (XRD)، FTIR و VSM شناسایی و آنالیز شد. اثر دما بر روی اندازه ذرات، مورفولوژی و خاصیت مغناطیسی این نانو ذرات مورد بحث قرار گرفت. نتایج آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که افزایش دما بر روی مورفولوژی نانو ذرات تاثیری نداشته و فقط اندازه آنها را افزایش داده است. علاوه بر این روی سطح و هر دو نمونه نانوذرات، ساختارهای متخلخل مشاهده شده است. مطالعات XRD نشان داد که همه نانوساختارهای بدست آمده از هر دو نمونه، دارای ساختار بلوری مکعبی و گروه فضایی Fd3m می باشند. خواص مغناطیسی نانو ساختار کبالت اکسید به و سیله مغناطیس سنج با نمونه نو سانی (VSM) اندازه گیری شد و نشان داد که این نانوذرات در دمای 600 و 800 درجه سانتی گراد به ترتیب دارای خاصیت سوپر پارا مغناطیس و فرو مغناطیس ضعیف می باشند.

هدف از این پژوهش سنتز کاربید تیتانیوم با خلوص بالا از طریق فرآیند سنتز احتراقی خود پیش رونده فعال شده با موج ماکروویو است. بدین منظور مخلوط پودرهای اکسید تیتانیوم، منیزیم و کربن در یک اجاق ماکروویو خانگی حرارت داده شدند. محصول تولیدی توسط دستگاه پراش اشعه X و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد آنالیز قرار گرفت. با بررسی نتایج، مشخص شد که واکنش موجود در سیستم از نوع احتراقی بوده و منجر به سنتز کامپوزیت TiC-MgO گردیده است. خالص سازی محصول، طی فرآیند اسیدشویی در HCl رقیق انجام و TiC خالص به دست آمد. در کلیه مراحل این پژوهش، از نتایج حاصل از بررسی های ترمودینامیکی به منظور پیش بینی واکنش ها و توجیه نتایج استفاده شد.

کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با ذرات کاربید تیتانیم به دلیل خواص سایشی عالی در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. در این تحقیق کامپوزیت FeCo-TiC به روش سنتز احتراقی و با استفاده از ماده ارزان قیمت فروتیتانیم (به جای تیتانیم خالص) تولید گردیده است. قرص هایی از مخلوط پودری شامل فروتیتانیم، کبالت و گرافیت تهیه شد و سپس در کوره لوله ای با اتمسفر آرگون محترق گردید. محصول سنتز احتراقی به وسیله پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد سنتز احتراقی منجر به تشکیل ذرات ریز و کروی کاربید تیتانیم می شود که به طور مجزا و یکنواخت در زمینه آلیاژی آهن- کبالت پخش گردیده اند. نکته جالب در این تحقیق این است که کبالت دمای شروع سنتز احتراقی سیستم FeTi2 -Co-C را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد. آسیاب کاری مخلوط پودری فوق به مدت 5 دقیقه باعث کاهش اندازه ذرات فروتیتانیم و در نتیجه کاهش دما و زمان شروع سنتز می گردد و حتی دمای شروع سنتز احتراقی به 1080 درجه سانتی گراد می رسد. ماکزیمم مقدار سختی به دست آمده از نمونه های سنتز احتراقی شده با 23% تخلخل 760 HV0.1 بوده است.

سیلیساید تیتانیم (Ti5Si3) بدلیل داشتن خواص ویژه مطلوب بعنوان یکی از مواد مورد توجه برای کاربرد های سازه ای دما بالا شناخته می شود. در این پژوهش نانو آلیاژها و کامپوزیت های برپایه Ti5Si3 به روش سنتز خود احتراقی دما بالای فعال شده مکانیکی تولید شد. برای این منظور پودرهای Ti، Si و Al بر طبق استوکیومتری های Ti62.5Si37.5، Ti62.5Si30Al7.5 و Ti62.5Si22.5Al15 توزین و توسط آسیاب سیاره ای پر انرژی مخلوط شدند. نمونه برداری در زمان های 3 و 6 ساعت انجام پذیرفت. پودر های بدست آمده از آسیاب توسط پرس تک محور فشرده شدند و برای انجام واکنش SHS به کوره تیوبی اتمسفر کنترل فرستاده شدند. نتایج بدست آمده از پراش پرتو ایکس XRD نشانگر سنتز فاز اصلی Ti5Si3 در تمامی نمونه هاست. با افزایش مقادیر آلومینیم در کنار فاز اصلی Ti5Si3 فاز جانبی Ti3Al قابل تشخیص می باشد. محاسبه اندازه کریستالیت ها بر اساس روابط مربوط به پهن شدگی پیک ها نشانگر سنتز نمونه هایی در ابعاد نانومتری می باشد که با افزایش Al این امر تشدید می شود. تصاویر بدست آمده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM مجهز به آنالیزگر تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDS) نشانگر جایگزینی مقادیر قابل ملاحظه از اتم های Al در شبکه کریستالی Ti5Si3 و تشکیل محلول جامد 3(Si,Al)Ti5 می باشد.