اینکونل 718 که یک سوپرآلیاژ پایه نیکلی رسوب سخت شونده محسوب می شود و به وسیله رسوبات γ ′ ′-Ni3Nb مستحکم می شود، به صورت گسترده برای کاربردهای دمای متوسط و بالا در صنایع مختلفی به کار می رود. با وجود اینکه این آلیاژ مقاومت بالایی در برابر ترک خوردن پیرکرنشی از خود نشان می دهد، اما حساسیت بالایی نسبت به ترک های انجمادی و ترک های ذوبی در حین جوش کاری دارد. هدف از انجام این تحقیق مقایسه اثر لیزر پالسی Nd: YAG و لیزر پیوسته فیبری بر ریزساختار، هندسه اتصال و سازوکار ترک های داغ در اینکونل 718 می باشد. برای این منظور از یک دستگاه لیزر پالسی Nd: YAG و یک دستگاه لیزر موج پیوسته فیبری استفاده شد. برای تعیین درصد عناصر تشکیل دهنده آزمایش کوانتومتری، جهت بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی (SEM) و هم چنین جهت آنالیز شیمیایی از میکروسکوپ الکترونی مجهز به EDS استفاده شد

در این پژوهش اتصال هم جنس سیم های آلیاژ حافظه دار NiTi مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از سیم های آلیاژ حافظه دار NiTi با سطح مقطع دایره ای شکل و با ساختار مارتنزیتی در دمای محیط استفاده گردید. با استفاده از جوشکاری لیزر Nd: YAG ضربانی و بهینه سازی پارامترهای آن، یک اتصال سالم از نظر ظاهری و متالورژیکی به دست آمد و سپس اثر مدت زمان های مختلف اعمال پالس لیزر، بر خواص اتصال هم جنس این آلیاژ بررسی شد. ریزساختار حاصل، با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز شیمیایی(EDS) مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین نمونه های با زمان های مختلف اعمال پالس لیزر، تحت آزمون های مکانیکی کشش و میکروسختی سنجی ارزیابی شدند. با بررسی نتایج آزمون ها مشخص شد که گرمای ورودی بالاتر، سبب بزرگ تر شدن دانه ها، انحلال رسوبات، کاهش سختی و استحکام شکست در منطقه اتصال می گردد.

یکی از روش های نوظهور در اتصال دهی فلزات مختلف استفاده از روش جوشکاری پرتوی لیزر در صنایع مختلفی نظیر حمل ونقل، هوافضا، ساخت رادار و دریایی بوده که باعث کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگی محیط زیست خواهد شد. در این پژوهش به بررسی و مقایسه ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات مشابه و هم جنس آلومینیوم آلیاژ 6061 با ضخامت 2میلی متر با دستگاه جوشکاری پرتوی لیزر با توان بالای 5000وات پرداخته شده است. موارد مورد بررسی شامل اثر پارامترهای جوش لیزر مانند توان، فرکانس و سرعت جوش بر خواص ریزساختاری و مکانیکی است. نتایج بررسی ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و روبشی نشان می دهد که در فرآیند به دلیل حرارت ورودی بالاتر و در نتیجه نرخ سردشدن کمتر می توان مشاهده کرد که ریزساختار جوش از فلز پایه تا مرکز ناحیه جوش از دندریتی ستونی تا ناحیه دندریتی موازی تغییر کرده و نهایتا به ناحیه دندریتی هم محور رسیده است. آنالیز اسپکتروسکوپی اشعه ایکس انرژی متفرق (EDS) نشان داد که تغییر قابل توجهی در ترکیب شیمیایی به وجود نیامده است. بررسی خواص مکانیکی با استفاده از سختی سنجی و آزمون کشش نشان داد که سختی کمتری در منطقه هم جوشی نسبت به سایر نواحی فلز پایه وجود دارد و نمونه های کشش از ناحیه جوش شکستند. همچنین استحکام کششی نمونه جوش بهینه تقریبا برابر نیمی از استحکام کششی فلز پایه است.

بیسموت وانادات به علت فعالیت در حضور نور مرئی، پایداری و مقرون به صرفه بودن یکی از پرکاربردترین نیمه رساناها برای شکافت فوتو الکتروشیمیایی آب با استفاده از نور خورشید می باشد. این نیمه رسانا علاوه بر داشتن گاف نوار مناسب معایبی همچون بازترکیب بالای الکترون-حفره را داراست . در این کار تحقیقاتی با هدف کاهش بازترکیب الکترون–حفره و افزایش بهره وری فوتو الکترود های بیسموت وانادات از تیتانیوم دی اکسید مزومتخلخل قالب گیری شده با کوپلیمر های P123، F127 و Brij 57 استفاده شد. اثر این کوپلیمر های سه و دو بلوکی بر روی خواص تیتانیوم دی اکسید مزوپروس سنتز شده با آن ها و در حضور بیسموت وانادات توسط آنالیز های FE-SEM، XRD، UV-vis وBET مورد بررسی قرار گرفت. این کوپلیمر ها با ایجاد حفراتی با اندازه های متفاوت باعث تغیر در میزان تخلخل و در نتیجه بارگزرای متفاوت بیسموت وانادات بر روی تیتانیوم دی اکسید شدند. جهت ارزیابی نتایج فوتو الکتروشیمیایی، آنالیزهای LSV و امپدانس الکتروشیمیایی بر روی فوتوالکترود ها انجام شد. آنالیز های فوتو الکترود ها، جذب در ناحیه مرئی، افزایش جریان در پتانسیل 1.23V vs RHE و مقاومت انتقال بار کم در نمونه های Meso TiO2/ BiVO4 را ثابت کرد. نتایج نشان داد که تیتانیوم دی اکسید مزوپروس قالب گیری شده، فعالیت بیسموت وانادات را تا 2.5 برابر بهبود می بخشد.

جوشکاری با پرتولیزر، یکی از فرآیندهای تولیدی مهم برای اتصال ورق ها در صنعت خودروسازی است. در این پژوهش برای نخستین بار فرآیند جوشکاری لیزر پالسی اتصال غیرهم جنس فولاد زنگ نزن به فولاد کم کربن شبیه سازی شده است. برای این منظور در ابتدا با استفاده از روش المان محدود و تعریف دقیقی از منبع حرارتی، تحلیل حرارتی صورت گرفت که در نتیجه آن پروفیل دمایی و ابعاد منطقه ذوب به دست آمده است. سپس تحلیل مکانیکی، انجام و نتایج تحلیل حرارتی به صورت تاریخچه در المان های مکانیکی ذخیره شد تا شرایط حرارتی مواد به دست آید. در نتیجه این تحلیل، کرنش الاستیک و پلاستیک و همچنین میزان تنش پسماند به دست آمد. نتایج حاصل نشان می دهند که فولاد کم کربن به دلیل ضریب هدایت حرارتی بالاتر حین سردشدن، حرارت بیشتری را از خود عبور می دهد و همچنین فولاد کم کربن به دلیل تنش تسلیم بالاتر در انتها تنش پسماند بیشتری را در خود ذخیره می کند. برای اعتبارسنجی نتایج دو ورق فولاد زنگ نزن 304 در آزمایشگاه، با پارامترهای مشخص مشابه با مدل شبیه سازی شده متجانس توسط فرآیند جوشکاری لیزری جوش داده شدند. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل آزمایشگاهی با مدل شبیه سازی شده تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.

این پژوهش به بررسی جوشکاری لیزر پالسی Nd:YAG برای اتصال ناهمجنس سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738 به فولاد زنگ نزن رسوب سخت شونده 17-4 PH می پردازد. هدف اصلی این مطالعه، بررسی تأثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری بر خواص مکانیکی و ریزساختاری اتصال می­باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی(SEM) ، نشان داد که در سوپرآلیاژ IN738، به دلیل ظرفیت گرمایی بالاتر و هدایت حرارتی کمتر، رشد سلولی به دندریت های ستونی هم محور تبدیل گردید. در مقابل، در فولاد زنگ نزن 17-4 PH ، شیب دمایی بالا سبب رشد صفحه ای و تشکیل دانه های ریز با ساختار ستونی شد. افزایش فرکانس و مدت زمان پالس، افزایش ابعاد حوضچه جوش و کاهش طول ترک­­های انجمادی و ترک در ناحیه متأثر از حرارت (HAZ)، را در پی داشت. افزایش سرعت جوش­کاری، ابعاد حوضچه جوش را کاهش داد. با افزایش سرعت جوشکاری تا 3/8 میلی­متر بر ثانیه، طول ترک­های انجمادی و  ترک در ناحیه (HAZ)، به­ترتیب در حدود 92% و 83% کاهش یافت و با ادامه روند افزایش سرعت جوشکاری تا 13 میلی­متر بر ثانیه، طول ترک­ در ناحیه (HAZ)، افزایش چشمگیری نشان داد. نتایج نشان داد، بر خلاف سرعت جوشکاری، افزایش فرکانس و مدت زمان پالس، افزایش میکروسختی نمونه­ها را به دنبال داشته است.  نتایج آزمون پانچ کوچک (SPT) نشان داد، نمونه های حاوی دانه های ریز هم محور با توزیع یکنواخت فازهای رسوبی (γ′  و کاربیدهای MC)، بالاترین استحکام و چقرمگی را دارند. این یافته ها می توانند مبنای طراحی فرآیندهای تعمیر و اتصال مؤثر در بخش انرژی و صنایع هوافضا قرار گیرند.

در این پژوهش اتصال غیر هم جنس ورق های Ti-6Al-4V و 304AISI به روش جوشکاری لیزر نقطه ای مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ورق های مذکور به ضخامت 7/0 و 5/0 میلی متر با استفاده از لایه واسط مس یا نقره (خالص) به ضخامت 2/0 و 3/0 میلی متر با استفاده از دستگاه جوش لیزر پالسی 400 وات (Nd: YAG) و به روش نقطه جوش های هم مرکز به قطر 4 میلی متر در حالت روی هم جوشکاری شدند و مورد آزمایش و بررسی قرار گرفتند. ابتدا بازرسی چشمی و سپس متالوگرافی نوری صورت گرفت و در صورت عدم وجود ترک آزمون های سختی ویکرز، کشش و بررسی میکروسکپی الکترونی روبشی بر روی نمونه ها انجام شد و نتایج آزمون ها حاکی از آنست که در فلز نقره به عنوان لایه واسط استفاده شده با زمان 3 میلی ثانیه هیچگونه اتصالی ایجاد نشد و جابجایی فلز رویی نیز تاثیری در نتیجه نداشت و بهترین شرایط اتصال در شرایطی است که 304AISI در معرض جوش لیزر باشد با استفاده از لایه واسط از جنس مس، حرارت ورودی 7/10 ژول، قله توان 5/1 کیلووات، فرکانس 15 هرتز و زمان 7 میلی ثانیه بهترین نتیجه بدست آمد و سختی منطقه جوش و استحکام نهایی به ترتیب 504 ویکرز و 160 مگا پاسکال بدست آمد.

به دلیل اهمیت کیفیت جوش در تجهیزات تحت فشار، در این تحقیق کاربرد لیزر Nd:YAG پالسی در جوشکاری لوله های فولادی جدارنازک AISI316L مورد مطالعه قرار گرفت. پارامترهای ورودی شامل شدت جریان، پهنای پالس، فرکانس، سرعت دورانی و نیروی فشاری وارد به درز تماس دو لوله ی تحت جوشکاری هستند. عمق نفوذ و نسبت عمق به عرض مقطع جوش دو مشخصه خروجی در نظر گرفته شدند. رابطه بین پارامترهای ورودی و خروجی با برازش رگرسیونی توابع بر داده های جمع آوری شده از طرح آزمایش مرکب مرکزی برقرار شد. بر اساس تجزیه وتحلیل واریانس، تأثیر نیروی فشاری وارد به درز بر نسبت عمق به عرض جوش 5/2% و مجموع تأثیر پهنای پالس و شدت جریان در تغییر هر یک از دو خروجی 84% است. کامل شدن عمق نفوذ جوش و افزایش نسبت عمق به عرض جوش دو دستاورد مرحله بهینه سازی هستند. در پایان با هدف ارتقاء بیشتر کیفیت اتصال، بر اساس سطح بهینه پارامترها نمونه هایی داخل محفظه پرشده از آرگون جوشکاری لیزر شد. با این اقدام، نسبت عمق به عرض، استحکام کششی و کرنش شکست نمونه های بهینه جوشکاری شده در محفظه آرگون، نسبت به نمونه های بهینه جوشکاری شده در شرایط معمول (حفاظت از حوضچه مذاب با نازل آرگون) به ترتیب 14%، 7% و 37% افزایش یافتند.

در تحقیق حاضر، تاثیر پارامترهای جوشکاری لیزر پالسی Nd: YAG بدون فلز پرکننده بر روی اتصال لبه روی هم فویل فولاد زنگ نزن 316L با ضخامت 100 میکرومتر جهت کاربرد در صفحات دوقطبی پیل سوختی پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از ابزارهای آماری، آنالیز واریانس و نمودارهای مختلف جهت تحلیل داده ها توسط روش رویه پاسخ استفاده گردید. پارامترهای ورودی توان قله (130 تا 650 وات)، زمان روشنی پالس (1. 5 تا 3. 5 میلی ثانیه) و فرکانس جوشکاری (14 تا 18 هرتز) در نظر گرفته شد. روش آماری مذکور به خوبی توانست، با توسعه چندجمله ای درجه? دوم، تاثیر پارامترهای جوشکاری را پیش بینی نماید؛ به طوری که مجموع خطا شامل خطای تکرارپذیری و خطای عدم تطابق برای مدل استحکام برشی، مدل بریدگی کنار جوش و مدل پرنشدگی جوش به ترتیب 2، 8 و 3 به دست آمد. مهم ترین عوامل موثر بر استحکام برشی، عیوب بریدگی کنار جوش و نفوذ ناقص تشخیص داده شد. توان لیزر اصلی ترین پارامتر در این فرآیند برآورد گردید و اثر آن بر استحکام برشی جوش، بریدگی کنار جوش و پرنشدگی جوش به ترتیب 64، 62 و 66 درصد محاسبه شد. در نهایت حداکثر استحکام برشی به میزان 522 مگاپاسکال در توان قله 260 وات، زمان روشنی پالس 3 میلی ثانیه و فرکانس 17 هرتز به دست آمد. در این حالت بریدگی کنار جوش به 3 میکرومتر رسید.