آموزش آنالیز و مشخصه یابی مواد

معرفی دوره آنالیز مواد

آنالیز و شناسایی مواد، یکی از ستون­ های اساسی علم و مهندسی مواد است که ارتباط معنادار بین ترکیب، ساختار و خواص مواد برقرار می­ کنند. با درک این روابط، مهندسان می­ توانند مواد با خواصی متناسب برای کاربردهای خاص طراحی و توسعه دهند. دوره آموزشی آنالیز و شناسایی مواد به شما دانش و مهارت­ های لازم برای تسلط بر این زمینه ­ی مهم را ارائه می­ دهد. در این دوره، با طیف وسیعی از تکنیک­ های تحلیلی، از جمله میکروسکوپ نوری و الکترونی، طیف سنجی، و تست­ های مکانیکی آشنا خواهید شد. شما همچنین یاد خواهید گرفت که چگونه از این تکنیک ها برای مطالعه­ ی مواد مختلف، از جمله فلزات، سرامیک ها، پلیمرها و کامپوزیت ها استفاده کنید.

اهمیت استفاده از روش­ های آنالیز و مشخصه­ یابی مواد

در دنیای امروز، علم مواد و مهندسی نقشی اساسی در پیشرفت فناوری و نوآوری ایفا می­ کند. توسعه­ ی مواد جدید با خواص منحصر به فرد، پیشرفت­ های چشمگیری در صنایع مختلف از جمله معدنی، اتوموبیل سازی و ساخت و ساز به ارمغان آورده است. در قلب این پیشرفت­ ها، تحلیل و شناسایی مواد قرار دارد.

تحلیل و شناسایی مواد علم مطالعه­ی ترکیب، ساختار و خواص مواد است. این دانش به مهندسان کمک می­ کند تا مواد موجود را به طور کامل درک کنند و مواد جدید با ویژگی­ های خاص برای کاربردهای مورد نظر طراحی و تولید کنند. به عنوان مثال، با استفاده از تکنیک­ های مختلف تحلیل و شناسایی، می­ توان نوع و مقدار عناصر موجود در یک آلیاژ فلزی را تعیین کرد، ساختار بلوری آن را بررسی کرد و خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی آن را پیش ­بینی کرد.

درک خواص مواد: تحلیل و شناسایی مواد برای درک خواص بنیادی آنها مانند استحکام، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و هدایت الکتریکی، حیاتی است. این خصوصیات به طور مستقیم تحت تاثیر ترکیب و ریزساختار مواد قرار دارند. با تحلیل این جنبه ­ها می­ توان مواد را به گونه ­ای طراحی کرد که نیازهای کاربردی خاصی را برآورده سازد.

توسعه مواد جدید: تحلیل و شناسایی مواد نقشی اساسی در توسعه مواد جدید ایفا می کنند. مهندسان با مطالعه‌ی خواص مواد موجود و شناسایی نقاط ضعف آن ها، می توانند ترکیب های جدید مواد و روش های پردازش نوین را برای خلق مواد با عملکرد بهینه و ویژگی های برتر، مورد بررسی قرار دهند.

کنترل کیفیت و تحلیل انهدام قطعات: تحلیل و شناسایی مواد در کنترل کیفیت و تحلیل انهدام ­های صنعتی امری ضروری است. این روش ­ها به شناسایی عیوب یا ناخالصی­ ها در مواد کمک می ­کنند که می­ توانند عملکرد آن­ ها را با مشکل روبرو کرده و و یا منجر به خرابی پیش از موعد تعیین شده گردد. مهندسان با تحلیل علت خرابی، می توانند اقدامات اصلاحی را انجام داده و ایمنی و دوام کلی مواد را بهبود بخشند.

بنابراین روش­ های آنالیز و مشخصه ­یابی مواد، ابزارهای ضروری در علم و مهندسی مواد هستند. این تکنیک­ ها اطلاعات ارزشمندی در مورد ارتباط بین خواص مواد، ترکیب شیمیایی و ریزساختار آن‌ها در اختیار ما قرار می‌دهند. مهندسان متالورژی به طور ویژه بر این روش‌ها تکیه می‌کنند تا مواد را برای کاربردهای مختلف انتخاب، بهینه ‌سازی و توسعه دهند. با پیشرفت مداوم علم مواد، اهمیت آنالیز مواد رو به افزایش است و راه را برای توسعه مواد نوآورانه با خواصی ویژه برای طیف وسیعی از کاربردها هموار می‌کند.

سر فصل مطالب

فصل اول

اصول و مبانی بحث

تعاریف و مفاهیم کلی

اهمیت و ضرورت علم شناسایی مواد

دسته بندی روش­ های آنالیز و شناسایی مواد

فصل دوم

معرفی جنبه­ های نظری و پدیده­ های اساسی

امواج الکترومغناطیس

مبانی فیزیک کوانتوم

ترازهای انرژی و برانگیختگی اتمی

آشنایی کلی با جنبه­ های دستگاهیی در آنالیز و مشخصه­ یابی

فصل سوم

معرفی روش­ های مبتنی بر طیف سنجی نشر اتمی

اصول و مبانی طیف سنجی نشر اتمی

اجزاء و مراحل اصلی فرآیند

طیف سنجی نشر شعله (FES)

طیف سنجی براساس نشر نور و برانگیختگی به کمک جرقه (SES)

طیف سنجی براساس نشر نور و برانگیختگی به کمک پلاسما (ICP)

مقایسه روش­ های مختلف طیف سنجی نشر اتمی

فصل چهارم

معرفی روش­ های مبتنی بر طیف سنجی جذب اتمی

اصول کار: رابطه میان جذب نور و غلظت اتم­ ها

طیف سنجی جذب اتمی (AAS)

اجزاء و مراحل اصلی فرآیند

فصل پنجم

معرفی و آشنایی با پرتو ایکس

تولید پرتو ایکس

میانی آنالیز عنصری با استفاده از پرتو ایکس

طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس (XRF)

اجزاء و مراحل اصلی فرآیند

مقایسه روش ­های EDS و WDS

فصل ششم

اهمیت مطالعه سطح در مواد مهندسی

اصول و مبانی روش ­های حساس به سطح

طیف سنجی فتوالکترون پرتو ایکس (XPS)

طیف سنجی الکترون اوژه (AES)

طیف سنجی جرمی یون ثانویه (SIMS)

فصل هفتم

اهمیت مطالعه ساختار کریستالی و بلورشناسی

اصول و مبانی پراش پرتو ایکس (XRD)

روش­ های پراش

اجزاء دستگاه پراش سنج

جهت و شدت پرتو پراش یافه

بلورشناسی و شناسایی مواد به کمک پراش پرتو ایکس

پهن شدگی الگوی پراش و کاربردهای جانبی روش XRD

فصل هشتم

روش­ های مطالعه و تصویر برداری ریزساختار مواد

بررسی ساختار مواد با استفاده از میکروسکوپ نوری (OM)

اصول و مبانی تشکیل تصویر تصویرسازی

آشنایی با ساختمان میکروسکوپ نوری

پراش نور مرئی و دوایر ایری

بزرگنمایی، توان تفکیک عمق میدان

نقص ها در سیستم اوپتیکی

فصل نهم

استفاده از پرتو الکترونی در مطالع ریزساختار مواد

جایگزینی پرتو نور با پرتو الکترونی در بررسی میکروساختار مواد

اصول کار میکروسکوپ­ های الکترونی

انواع برهم کنش ­های الکترون با نمونه

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)

نحوه کار دستگاه و ایجاد سیگنال­ های مختلف

عمق میدان و قدرت تفکیک نهایی

روش­ های عمومی آماده ­سازی سطح

آنالیز شیمیایی در میکروسکوپ الکترونی روبشی

میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

اصول کار و اجزاء دستگاه

کاربردهای میکروسکوپ الکترونی عبوری

پراش در TEM و انوع الگوهای پراش

آماده­ سازی نمونه برای TEM

فصل دهم

اصول و مبانی روش ­های آنالیز حرارتی

توزین حرارتی (TGA)

مشتق توزین حرارتی (DTG)

آنالیز حرارتی افتراتی (DTA)

عوامل موثر بر نتایج آنالیز حرارتی افتراتی

گرماسنج افتراقی (DSC)

کاربردهای DTA و DSC

آنالیز حرارتی همزمان (STA)

دیلاتومتری

آنالیز گاز خروجی (EGA) یا آشکارسازی گاز خروجی (EGD)