شیمی - صفحه 2 از 2 - پایگاه دانلود رایگان کتاب | دانلود کتاب

کاربرد مواد پلیمری در قرن حاضر به سرعت در رشته‌های مختلف صنایع و از جمله صنایع ساختمانی در حال گسترش می‌باشد، یک کاربرد جدید و موفق از این مواد، ساخت بتن‌های پلیمری است . بتن‌های پلیمری، مخلوطی از حدود ۸۰ تا ۹۵ درصد پرکننده‌های معدنی(و گاهی آلی) در ۵ تا ۲۰ درصد بایندرهای پلیمری می‌باشند. این بتن‌ها نسبت به بتن‌های رایج سیمانی مزایا و خواص برتری داشته(و در برخی موارد دارای خواصی منحصر به فرد می‌باشند) و همین مزایا و خواص برتر است که علیرغم قیمت بالاتر آنها، نسبت به بتن‌های سیمانی، آنها را مورد استقبال روزافزون صنعتی قرار می‌دهد. از جملهء این خواص می‌توان به استحکام و کرنش‌های فشاری، خمشی و کششی بالاتر (چندین برابر بتن‌های سیمانی)، میرایی (demping)، عمر سرویس ، مقاومت سایشی و ضربه‌ای، مقاومت در مقابل تغییرات جوی، مقاومت در مقابل مواد شیمیائی و عوامل مخرب محیطی و صنعتی بیشتر و همچنین جذب آب و افت خواص کمتر اشاره کرد. انواع بتن‌های پلیمری به لحاظ ویژگیهای خاص خود نظیر خواص تزئینی و دکوراسیونی عالی، در عین خواص مکانیکی و فیزیکی بهتر، رفته رفته جایگزین مناسبی برای سنگ‌های تزئینی مثل مرمر، انیکس و غیره می‌شوند. با انتخاب مناسبی از میزان بایندر پلیمری، نوع و میزان مناسبی از پرکننده یا پرکننده‌های معدنی(و یا آلی) و همچنین به کار بردن افزودنی‌های مناسب ، می‌توان خواص بتن‌های پلیمری را در یک طیف و محدودهء گسترده‌ای تغییر داده و تنظیم نمود به گونه‌ای که بتوان کلیهء نیازمندیهای مهندسی رایج در مورد مصالح، یعنی نیازمندیهای فیزیکی، مکانیکی، دینامیکی، الکترونیکی، حرارتی، شیمیائی، تزئینی و غیره را که توسط بتن‌های سیمانی قابل تامین نیستند، برآورده ساخت . در پروژهء حاضر از مجموعهء انواع مواد پلیمری رایج در ساخت بتن‌های پلیمری، سه نوع نسبتا پرمصرف آنها یعنی اپوکسی، پلی‌استر و پلی‌یورتان به همراه دو نوع پرکننده معدنی رایج یعنی سیلیس و کربنات کلسیم به کار برده شده‌اند. برای مطالعه رفتار و خواص این بتن‌ها و همچنین مطالعهء نحوهء ارتباط و وابستگی این خواص به پارامترهای متغیر فرمولاسیونی نظیر نوع و مشخصات بایندر پلیمری و همچین میزان درصد بار جامد، نوع و دانه‌بندی پرکننده، ترکیبات متنوعی از بایندر و مخلوط پرکننده تولید، و براساس استانداردهای بین‌المللی تحت آزمونهای فشاری، خمشی، کششی(از نوع برزیلی)، دانسیته، جذب آب و غیره قرار گرفته‌اند. این بررسی‌ها نشان داده‌اند که نمونه‌های بر پایه اپوکسی و پلی‌استر استحکامهای بسیار بالا(چندین برابر خواص مشابه در مورد بتن‌های سیمانی) و نمونه‌های بر پایهء پلی‌یورتان ازدیاد طولهای بسیار زیادی دارند. بطور خلاصه نتایج نشان می‌دهند که استحکام فشاری نمونه‌های بتن پلیمری، بر پایه اپوکسی و پلی‌استر تا ۳/۵ برابر، کرنش فشاری تا ۲/۵ برابر، استحکام کششی تا ۸/۵ برابر، استحکام خمشی تا ۴ برابر و کرنش خمشی تا دهها برابر نسبت به بتن سیمانی بیشتر بوده و در عین حال جذب آب این نمونه‌ها ۱۰ تا ۶۰ برابر کمتر از بتن‌های سیمانی است . ضمنا بررسی نمونه‌های بتن بر پایه پلی‌یورتان نشان می‌دهد که این مواد با توجه به میزان ازدیاد طولهای بسیار منحصر بفرد خود می‌توانند به عنوان پوشش کف‌ها از نوع مقاوم در مقابل سرخوردگی (Skid-resistant) و درزگیر بتن‌ها و … مورد استفاده قرار گیرند. دستیابی به خواص مکانیکی منطبق با نیازمندیها و خواص اشاره شده در مراجع فنی(و گاهی بهتر از آنها) در پروژه حاضر، مرهون انتخاب صحیح مواد و روش کار بوده است . سیمان گوگردی با استفاده از افزودنی بومی برای اولین بار توسط محققان پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران وابسته به جهاد دانشگاهی ساخته شد.

بتن گوگردی
 بتن گوگردی از اختلاط مصالح با سیمان گوگردی تهیه می شود. این نوع بتن در مقایسه با بتن سیمان پرتلند(بتن معمولی) ویژگیهای قابل توجهی از جمله مقاومت بالا در محیط های خورنده، قابلیت استفاده مجدد، عدم استفاده از آب در تولید بتن و غیره را دارا می باشد و تولید آن تحول شگرفی به ویژه در کاربردهای خاص ایجاد می کند.
 بتن گوگردی به عنوان جایگزین بتن سیمان پرتلند نبوده بلکه در مواردی که کاربرد بتن پرتلند با محدودیت هایی همراه است به کار می رود.
 پودر گوگرد به شکل آلفا (ارتورومبیک) می باشد که بر اثر حرارت ذوب شده و به شکل بتا (منو کلینیک) متبلور می شود. در اثر این تغییر به دلیل تفاوت شکل هندسی فرم های آلفا و بتا در ساختار بتن خلل و فرجی ایجاد می شود. برای رفع این مشکل، افزودنیهای خاصی کاربرد دارد که در ایران تولید نمی شود، از طرفی قیمت بالای آنها، استفاده در داخل کشور را توجیه ناپذیر می کند ولی افزودنی مناسبی که در پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی جهاد دانشگاهی شناسایی و استفاده شده است در داخل کشور تولید می شود.
 وجود منابع عظیم گوگرد در ایران و مزایای قابل توجه این نوع بتن  ضمن آزمودن افزودنیهایی که بتوانند خواص گوگرد را بهبود بخشیده و از تغییر آلوتروپی آن در مراحل ذوب و انجماد مجدد جلوگیری نمایند، افزودنی مناسب انتخاب شد و در ساخت سیمان گوگردی به کار رفت و در حال حاضر از اختلاط این نوع سیمان با مصالح، ساخت نمونه های ملات به منظور بهینه سازی شرایط و اثبات خواص مکانیکی نمونه ها در دست انجام می باشد.
 این نوع بتن در سازه های دریایی، شبکه های فاضلاب، مخازن نگهداری اسید و مواد شیمیایی، کانالهای آبیاری، ساختمان سازی در سرما، ریلهای راه آهن، کف سازی و فونداسیون، روکش پل ها و عایق بندی تونلها و تولید جداول و تجهیزات بتنی بزرگراهها کاربرد دارد

بتن انعطاف پذیر
دانشمندان دانشگاه میشیگان گونه جدیدی از بتن مسلح با الیاف ساخته‌اند که از بتن عادی ۴۰ درصد سبک‌تر و در برابر ترک خوردن ۵۰۰ بار مقاوم‌تر است. عملکرد این بتن جدید از یک طرف به دلیل وجود الیاف نازکی است که ۲ درصد حجم ملات بتن را تشکیل می‌دهد و از طرف دیگر به این خاطر است که خود بتن از موادی ساخته شده است که برای ایجاد حداکثر انعطاف‌پذیری طراحی شده‌اند. به گفته دانشمندان، بتن جدید که “کامپوزیت سیمانی مهندسی”، نامیده شده ، به دلیل عمر طولانی‌تر در دراز مدت از بتن معمولی ارزان‌تر است. به گفته “ویکتورلی” استاد گروه مهندسی سازه “دانشگاه میشیگان” و سرپرست تیم سازنده بتن، تکنولوژی کامپوزیت سیمانی تاکنون در پروژه‌هایی در ژاپن، کره، سوئیس و ایتالیا به کار گرفته شده است. استفاده از آن در ایالات متحده به نسبت کندتر بوده.
این در حالی است که بتن متعارف دارای مشکلات بسیاری از جمله نداشتن دوام و پایداری، شکست در اثر بارگذاری شدید و هزینه‌های تعمیر در اثر شکست است.
به گفته “لی”، بتن نشکن یا انعطاف‌پذیر به جز شن درشت از همان مواد تشکیل‌دهنده بتن معمولی ساخته شده است.
بتن نشکن کاملا شبیه بتن عادی است اما تحت کرنش‌های بسیار بزرگ، بتن کامپوزیت سیمانی تغییر شکل می‌دهد، این قابلیت از آن جا ناشی می‌شود که در این نوع بتن؛ شبکه الیاف داخی سیمان قابلیت لغزیدن داشته و در نتیجه انعطاف‌ناپذیری بتن که باعث تردی و شکنندگی است، از میان می‌رود.
امسال برای اولین بار، “اداره حمل و نقل میشیگان” برای نوسازی قسمتی از عرشه پل”گرواستریت” بر فراز بزرگراه “۴ و I” از کامپوزیت سیمانی استفاده می کند. دالی از جنس کامپوزیست سیمانی جایگزین یک مفصل انبساطی در این قسمت از پل خواهد شد تا با متصل کردن دال‌های بتنی مجاور به هم، عرشه‌ای یکنواخت از بتن به وجود آورد. استفاده از مفصل انبساطی به عرشه بتنی قابلیت حرکت در اثر تغییرات می‌بخشد. اما در هنگام گیر کردن مفصل‌ها، مشکلات زیادی پیش می‌آید.
کاربرد مواد پلیمری در قرن حاضر به سرعت در رشته‌های مختلف صنایع و از جمله صنایع ساختمانی در حال گسترش می‌باشد، یک کاربرد جدید و موفق از این مواد، ساخت بتن‌های پلیمری است . بتن‌های پلیمری، مخلوطی از حدود ۸۰ تا ۹۵ درصد پرکننده‌های معدنی(و گاهی آلی) در ۵ تا ۲۰ درصد بایندرهای پلیمری می‌باشند. این بتن‌ها نسبت به بتن‌های رایج سیمانی مزایا و خواص برتری داشته(و در برخی موارد دارای خواصی منحصر به فرد می‌باشند) و همین مزایا و خواص برتر است که علیرغم قیمت بالاتر آنها، نسبت به بتن‌های سیمانی، آنها را مورد استقبال روزافزون صنعتی قرار می‌دهد. از جملهء این خواص می‌توان به استحکام و کرنش‌های فشاری، خمشی و کششی بالاتر (چندین برابر بتن‌های سیمانی)، میرایی (demping)، عمر سرویس ، مقاومت سایشی و ضربه‌ای، مقاومت در مقابل تغییرات جوی، مقاومت در مقابل مواد شیمیائی و عوامل مخرب محیطی و صنعتی بیشتر و همچنین جذب آب و افت خواص کمتر اشاره کرد. انواع بتن‌های پلیمری به لحاظ ویژگیهای خاص خود نظیر خواص تزئینی و دکوراسیونی عالی، در عین خواص مکانیکی و فیزیکی بهتر، رفته رفته جایگزین مناسبی برای سنگ‌های تزئینی مثل مرمر، انیکس و غیره می‌شوند. با انتخاب مناسبی از میزان بایندر پلیمری، نوع و میزان مناسبی از پرکننده یا پرکننده‌های معدنی(و یا آلی) و همچنین به کار بردن افزودنی‌های مناسب ، می‌توان خواص بتن‌های پلیمری را در یک طیف و محدودهء گسترده‌ای تغییر داده و تنظیم نمود به گونه‌ای که بتوان کلیهء نیازمندیهای مهندسی رایج در مورد مصالح، یعنی نیازمندیهای فیزیکی، مکانیکی، دینامیکی، الکترونیکی، حرارتی، شیمیائی، تزئینی و غیره را که توسط بتن‌های سیمانی قابل تامین نیستند، برآورده ساخت . در پروژهء حاضر از مجموعهء انواع مواد پلیمری رایج در ساخت بتن‌های پلیمری، سه نوع نسبتا پرمصرف آنها یعنی اپوکسی، پلی‌استر و پلی‌یورتان به همراه دو نوع پرکننده معدنی رایج یعنی سیلیس و کربنات کلسیم به کار برده شده‌اند. برای مطالعه رفتار و خواص این بتن‌ها و همچنین مطالعهء نحوهء ارتباط و وابستگی این خواص به پارامترهای متغیر فرمولاسیونی نظیر نوع و مشخصات بایندر پلیمری و همچین میزان درصد بار جامد، نوع و دانه‌بندی پرکننده، ترکیبات متنوعی از بایندر و مخلوط پرکننده تولید، و براساس استانداردهای بین‌المللی تحت آزمونهای فشاری، خمشی، کششی(از نوع برزیلی)، دانسیته، جذب آب و غیره قرار گرفته‌اند. این بررسی‌ها نشان داده‌اند که نمونه‌های بر پایه اپوکسی و پلی‌استر استحکامهای بسیار بالا(چندین برابر خواص مشابه در مورد بتن‌های سیمانی) و نمونه‌های بر پایهء پلی‌یورتان ازدیاد طولهای بسیار زیادی دارند. بطور خلاصه نتایج نشان می‌دهند که استحکام فشاری نمونه‌های بتن پلیمری، بر پایه اپوکسی و پلی‌استر تا ۳/۵ برابر، کرنش فشاری تا ۲/۵ برابر، استحکام کششی تا ۸/۵ برابر، استحکام خمشی تا ۴ برابر و کرنش خمشی تا دهها برابر نسبت به بتن سیمانی بیشتر بوده و در عین حال جذب آب این نمونه‌ها ۱۰ تا ۶۰ برابر کمتر از بتن‌های سیمانی است . ضمنا بررسی نمونه‌های بتن بر پایه پلی‌یورتان نشان می‌دهد که این مواد با توجه به میزان ازدیاد طولهای بسیار منحصر بفرد خود می‌توانند به عنوان پوشش کف‌ها از نوع مقاوم در مقابل سرخوردگی (Skid-resistant) و درزگیر بتن‌ها و … مورد استفاده قرار گیرند. دستیابی به خواص مکانیکی منطبق با نیازمندیها و خواص اشاره شده در مراجع فنی(و گاهی بهتر از آنها) در پروژه حاضر، مرهون انتخاب صحیح مواد و روش کار بوده است . سیمان گوگردی با استفاده از افزودنی بومی برای اولین بار توسط محققان پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران وابسته به جهاد دانشگاهی ساخته شد.

بتن گوگردی
 بتن گوگردی از اختلاط مصالح با سیمان گوگردی تهیه می شود. این نوع بتن در مقایسه با بتن سیمان پرتلند(بتن معمولی) ویژگیهای قابل توجهی از جمله مقاومت بالا در محیط های خورنده، قابلیت استفاده مجدد، عدم استفاده از آب در تولید بتن و غیره را دارا می باشد و تولید آن تحول شگرفی به ویژه در کاربردهای خاص ایجاد می کند.
 بتن گوگردی به عنوان جایگزین بتن سیمان پرتلند نبوده بلکه در مواردی که کاربرد بتن پرتلند با محدودیت هایی همراه است به کار می رود.
 پودر گوگرد به شکل آلفا (ارتورومبیک) می باشد که بر اثر حرارت ذوب شده و به شکل بتا (منو کلینیک) متبلور می شود. در اثر این تغییر به دلیل تفاوت شکل هندسی فرم های آلفا و بتا در ساختار بتن خلل و فرجی ایجاد می شود. برای رفع این مشکل، افزودنیهای خاصی کاربرد دارد که در ایران تولید نمی شود، از طرفی قیمت بالای آنها، استفاده در داخل کشور را توجیه ناپذیر می کند ولی افزودنی مناسبی که در پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی جهاد دانشگاهی شناسایی و استفاده شده است در داخل کشور تولید می شود.
 وجود منابع عظیم گوگرد در ایران و مزایای قابل توجه این نوع بتن  ضمن آزمودن افزودنیهایی که بتوانند خواص گوگرد را بهبود بخشیده و از تغییر آلوتروپی آن در مراحل ذوب و انجماد مجدد جلوگیری نمایند، افزودنی مناسب انتخاب شد و در ساخت سیمان گوگردی به کار رفت و در حال حاضر از اختلاط این نوع سیمان با مصالح، ساخت نمونه های ملات به منظور بهینه سازی شرایط و اثبات خواص مکانیکی نمونه ها در دست انجام می باشد.
 این نوع بتن در سازه های دریایی، شبکه های فاضلاب، مخازن نگهداری اسید و مواد شیمیایی، کانالهای آبیاری، ساختمان سازی در سرما، ریلهای راه آهن، کف سازی و فونداسیون، روکش پل ها و عایق بندی تونلها و تولید جداول و تجهیزات بتنی بزرگراهها کاربرد دارد

بتن انعطاف پذیر
دانشمندان دانشگاه میشیگان گونه جدیدی از بتن مسلح با الیاف ساخته‌اند که از بتن عادی ۴۰ درصد سبک‌تر و در برابر ترک خوردن ۵۰۰ بار مقاوم‌تر است. عملکرد این بتن جدید از یک طرف به دلیل وجود الیاف نازکی است که ۲ درصد حجم ملات بتن را تشکیل می‌دهد و از طرف دیگر به این خاطر است که خود بتن از موادی ساخته شده است که برای ایجاد حداکثر انعطاف‌پذیری طراحی شده‌اند. به گفته دانشمندان، بتن جدید که “کامپوزیت سیمانی مهندسی”، نامیده شده ، به دلیل عمر طولانی‌تر در دراز مدت از بتن معمولی ارزان‌تر است. به گفته “ویکتورلی” استاد گروه مهندسی سازه “دانشگاه میشیگان” و سرپرست تیم سازنده بتن، تکنولوژی کامپوزیت سیمانی تاکنون در پروژه‌هایی در ژاپن، کره، سوئیس و ایتالیا به کار گرفته شده است. استفاده از آن در ایالات متحده به نسبت کندتر بوده.
این در حالی است که بتن متعارف دارای مشکلات بسیاری از جمله نداشتن دوام و پایداری، شکست در اثر بارگذاری شدید و هزینه‌های تعمیر در اثر شکست است.
به گفته “لی”، بتن نشکن یا انعطاف‌پذیر به جز شن درشت از همان مواد تشکیل‌دهنده بتن معمولی ساخته شده است.
بتن نشکن کاملا شبیه بتن عادی است اما تحت کرنش‌های بسیار بزرگ، بتن کامپوزیت سیمانی تغییر شکل می‌دهد، این قابلیت از آن جا ناشی می‌شود که در این نوع بتن؛ شبکه الیاف داخی سیمان قابلیت لغزیدن داشته و در نتیجه انعطاف‌ناپذیری بتن که باعث تردی و شکنندگی است، از میان می‌رود.
امسال برای اولین بار، “اداره حمل و نقل میشیگان” برای نوسازی قسمتی از عرشه پل”گرواستریت” بر فراز بزرگراه “۴ و I” از کامپوزیت سیمانی استفاده می کند. دالی از جنس کامپوزیست سیمانی جایگزین یک مفصل انبساطی در این قسمت از پل خواهد شد تا با متصل کردن دال‌های بتنی مجاور به هم، عرشه‌ای یکنواخت از بتن به وجود آورد. استفاده از مفصل انبساطی به عرشه بتنی قابلیت حرکت در اثر تغییرات می‌بخشد. اما در هنگام گیر کردن مفصل‌ها، مشکلات زیادی پیش می‌آید.

اجزای سازنده یک محلول با روش تبخیر و تراکم است. روش جداسازی مواد اجزای سازنده یک محلول گوناگونند. یکی از این روش‌ها فرآیند تقطیر است که خود روش‌های مختلفی دارد و از جمله کاربردهای مهم آن در پالایش جداسازی مواد نفت و جدا سازی اجزایی آن است.
انواع تقطیر:تقطیر ساده: اجزای سازنده محلولی از یک ماده حل شده غیر فعال را می‌توان با تقطیر ساده از هم جدا کرد. برای این کار محلول را می‌جوشانیم تا حلال فرار، تبخیر و از ماده حل شده جدا شود. با سرد کردن بخار (میعان)، حلال مایع جمع آوری می‌شود و ماده حل شده به صورت باقی مانده تقطیر باقی می‌ماند.
هنگامی که ناخالصی غیر فراری (مانند شکر یا نمک) به مایع خالصی اضافه میشود فشار بخار مایع تنزل می یابد و به این دلیل که مولکولهایی که در سطح مایع هستند فقط مولکولهای جسم فرار نیستند قابلیت تبخیر مایع کم میشود. در هنگام تقطیر یک مایع خالص چنانچه مایع زیاده از حد گرم نشود درجه حرارتی که در گرماسنج دیده میشود، یعنی درجه حرارت دهانه خروجی، با درجه حرارت مایع جوشان در ظرف تقطیر، یعنی درجه حرارت ظرف، یکسان است.
درجه حرارت دهانه خروجی، که به این ترتیب به نقطه جوش مایع مربوط میشود، در طول تقطیر ثابت می ماند.
هرگاه در مایعی که تقطیر میشود ناخالصی غیر فراری موجود باشد، درجه حرارت دهانه خروجی همان درجه حرارت مایع خالص است زیرا ماده ای که بر روی حباب گرما سنج متراکم میشود به ناخالصی آلوده نیست. ولی درجه حرارت ظرف به علت کاهش فشار بخار محلول بالا میرود

 

ب) تقطیر جزء به جزء:
    برای جداکردن موادی که نقطه جوش آنها خیلی به هم نزدیک باشد از تقطیر جزء به جزء استفاده میکنند. اختلاف این روش با تقطیر ساده آن است که در این حالت از یک ستون تقطیر جزء به جزء استفاده میشود.
    ستونهای تقطیر جزء به جزء انواع متعددی دارند ولی در تمام آنها چند خصلت کلی مشاهده میشود. این ستونها مسیر عمودی را به وجود می آورند که باید بخار در انتقال از ظرف تقطیر به مبرد از آن بگذرد، این مسیر به مقدار قابل ملاحظه ای از مسیر دستگاه تقطیر ساده طویلتر است. هنگام انتقال بخار از ظرف تقطیر به بالای ستون مقداری از بخار متراکم میشود. مایع متراکم شده، در حالی که به پایین ستون می ریزد دوباره در تماس با بخاری که از پایین به بالا در جریان است به طور جزئی تبخیر میشود و به سمت بالا میرود و طی این میعان و تبخیر شدنهای متوالی بخار از جزء فرار تر غنی تر میشود، یعنی هرچه به سمت بالای ستون پیش میرویم غلظت جزء فرار تر بیشتر و هر چه به سمت پایین می آییم غلظت جزء غیر فرار بیشتر میشود.
    از نقطه نظر تئوری، جدا کردن دو ترکیب فرار به طور کامل، بوسیله تقطیر حتی زمانیکه اختلاف در نقطه جوش آنها زیاد باشد امکان پذیر نیست زیرا همیشه جزء دارای نقطه جوش پایین تر فشار بخارش را بر روی نقطه جوش جزء دیگر اعمال نموده و پاره ای از مولکولهای با نقطه جوش بالاتر نیز تقطیر میگردند. اما بهرحال در امور تجربی، بوسیله تقطیر جزء به جزء میتوان مخلوط اینگونه مایعات را در حد مطلوبی جدا نمود.
مخلوط دو ماده با هم در برخی مواد تولید آزئوتروپ میکند، یعنی مخلوط با درصد معینی تا آخرین قطره تقطیر میشود. در اینگونه موارد نمیتوان مخلوط را بوسیله تقطیر جزء به جزء از یکدیگر جدا کرد. برای از بین بردن این حالت یا ماده دیگری به مخلوط اضافه میکنند تا آزئوتروپ دیگری که مطلوب باشد بدست آید و یا فشار را تغییر میدهند. مثلا الکل ۹۵ درصد تشکیل آزئوتروپ میدهد که برای از بین بردن نقطه آزئوتروپ، بنزن به آن اضافه میکنند که در نتیجه نقطه آزئوتروپ دیگری با درصد آب بیشتر ایجاد میشود که بدین ترتیب آب خارج شده، الکل و بنزن باقی میماند که بوسیله تقطیر جزء به جزء به راحتی جدا میشودسیستمهای که از قانون رائول انحراف دارند بر دو نوع هستند :        نوع محلول که محلول آزئوتروپ با نقطه جوش کمینه نام دارد، در دمایی به جوش می‌آید که پایین‌تر از نقطه جوش هر یک از اجزای آن در حالت خاص است.
سیستمهای که از قانون رائول انحراف منفی دارند: اگر سیستمی انحراف منفی از قانون رائول نشان دهد، در منحنی فشار کل مینیممی وجود خواهد داشت. محلولی که غلظت متناظر با این کمینه دارد، فشار بخاری خواهد داشت که در هر دمایی، پایین‌تر از فشار بخار هر یک از اجزای آن در حالت خاص است. چنین محلولی در دمایی بالاتر از نقطه جوش هر یک از اجزای سازنده در حالت خاص، می‌جوشد. این محلول آزئوتروپ با نقطه جوش بیشینه نامیده می‌شودبخار در حالت تعادل با مایع همگن که نقطه جوش بیشینه یا کمینه دارد، دارای همان غلظتی است که مایع آن دارد. از این رو آزئوتروپ‌ها، مانند مواد خالص، بدون تغییر تقطیر می‌شوند. از محلول جز به جز یک محلول دو جزئی که آزئوتروپی تشکیل می‌دهند، سرانجام یک جز خالص، و آزئوتروپ حاصل می‌شود ولی دو جز آن به صورت خالص به دست نمی‌آید.
   تبلور مجدد   
   
در واکنشهای آلی محصولات بندرت به صورت خالص به دستمی آیند. وقتی ماده به صورت جامد باشد معمولا آنرا در حلالی حل کرده و مجددا بهصورت بلور رسوب میدهند. این عمل را تبلور مجدد می نامند.
ترکیبی که میخواهیم متبلور کنیم را باید در یک حلال یا مخلوطی از حلالهای داغ، محلول بوده و در حالتسرد همان حلالها نامحلول باشد. عمل تخلیص در صورتی انجام میشود که ناخالصی یا درحلال سرد محلول باشد و یا در حلال داغ نامحلول باشد. در حالت دوم محلول را بصورتداغ صاف میکنیم تا ناخالصیهای محلول جدا شوند. اگر محلول رنگی باشد و ما بدانیم کهجسم مورد نظر بیرنگ است مقدار کمی از زغال رنگبر به محلول سرد اضافه نموده سپس آنراحرارت داده، بصورت داغ صاف میکنیم. زغال رنگبر، ناخالصیهای رنگی را جذب میکند.
انتخاب محیط تبلور کارساده ای نیست، رفتار حلالیت ترکیب یا باید شناخته شده باشد و یا باید به طریق تجربیمشخص گردد. مثلا وقتی که تبلور پارادی بروموبنزن مورد نظر باشد مخلوطی از اتانل وآب به کار میرود. ترکیب هم در اتانل سرد و هم در اتانل داغ محلول است: از اینرواتانل تنها، برای این کار مفید نیست. از طرف دیگر این ترکیب چه در آب سرد و چه درآب داغ کم محلول است بنابر این آب تنها نیز برای این کار مفید نیست. اما مخلوطمساوی از الکل و آب در حالت داغ حلال خوبی برای جسم است و در حالت سرد حلالیت آنجزئی است از اینرو از مخلوط این دو حلال برای تبلور پارادی بروموبنزن استفادهمیشود.
بعضی مواقع عمل تبلورخودبخود صورت نمیگیرد و باید آنرا بر اثر تحریک متبلور نمود. بدین منظور یا جدارداخلی ظرف در سطح محلول را میخراشند و یا ذراتی خالص از همان جسم را در محلول سردوارد میکنند تا تبلور شروع شود. بسیاری از ترکیبات بر اثر سرد کردن محلول یا سردکردن به همراه هم زدن به صورت بلور در میآیند. برخی ترکیبات به صورت روغن در آمده چندین ساعتو حتی گاهی چندین روز وقت لازم است تا بلور تشکیل شود.

بطور خلاصه تبلور مجدد به روش انحلال شامل مراحل زیراست:
(۱)-انتخاب حلال مناسب،(۲)- انحلال جسم مورد تخلیص در نقطه جوش حلالیا نزدیک به آن،(۳)- صاف کردن محلول داغ برای جداکردن ناخالصیهاینامحلول،(۴)- تبلور از محلولی که در حال سرد شدن است،(۵)- جداکردن بلورها از محلولی که در آن شناور هستند،(۶)- شستشوی بلورها برای خارج کردن محلولی که به آنها آغشته است،(۷)- خشک کردن بلورها
بخشعملی

    خالص سازی بنزوئیک اسید: یک گرم بنزوئیک اسید ناخالص را در ظرف ارلن مایر ۵۰ میلی لیتری تمیزی قرار دهید. حدود ۱۰ میلی لیتر آب به آن اضافه کنید. با چراغ گاز حرارت دهید تا به آرامی به جوش آید. در قسمتهای یک میلی لیتری به اندازه لازم آب اضافه کنید تا دیگر جسم جامدی در محلول جوشان حل نشود.
    اگر محلول رنگین است (توجه داشته باشید که بنزوئیک اسید خالص بیرنگ است) محلول را کمی سرد کنید (احتیاط: هیچگاه به محلول جوشان زغال رنگبر اضافه نکنید) حدود ۱/۰ گرم زغال رنگبر اضافه کنید و دوباره مخلوط را همراه با همزدن گرم کنید تا برای چند دقیقه بجوشد. مخلوط داغ را مطابق شکل (۱) بصورت داغ صاف کنید. ظرف خالی را با ۱ تا ۲ میلی لیتر آب داغ بشویید و محلول شستشو را از صافی عبور دهید. در صورتی که محلول صاف شده هنوز رنگی باشد، عمل با زغال رنگبر را تکرار کنید. اگر طی صاف کردن بلور تشکیل شد محلول را دوباره حرارت دهید تا بلورها حل شود سپس ظرف را با شیشه ساعت یا بشر معکوسی بپوشانید و اجازه دهید به آرامی سرد شود تا به دمای اتاق برسد (اگر سریع سرد شود بلورهای ریز ایجاد میشود). سپس ظرف را برای حدود ۱۵ دقیقه در آب یخ قرار دهید.

۱  مقدمه
یکی از اهداف اصلی اکتشاف ژئوشیمیایی دستیابی به تمرکزغیرعادی عناصری است  که در ارتباط با کانی¬سازی باشند. علت توجه به این روش این است که در سیستم هوازدگی ژئوشیمیایی سطحی بسیاری از عناصر جذب لایه-های سطحی اکسیدهای آهن، منگنز، آلومینیوم، سیلیسیوم و همچنین کربناتها می¬گردند. این اکسیدها مکان هندسی حرکت کاتیونها  Reaction siteمی¬باشند؛  که این امر توسط بسیاری از محققین ( Hawkes 1979 , Chao ,Roze, et al, 1979  Antropova, et al 1992)  مورد تأیید قرار گرفته است. علاوه براین در تجزیه جزئی توسط اسید نیتریک ۵ درصد بخش عمده¬ای از عناصر سرب، روی و مس مربوط به کانیهای سولفیدی آنها جدا شده و کانی سازی محیط را به خوبی نشان می¬دهند(Shiva, 1998  ).
 روش تجزیه جزئی به منظور مشخص نمودن کانی-سازی احتمالی کاربرد فراوانی                 دارد(Hall, et al 1996) و ازاین روش اکثراً در مورد رسوبات رودخانه¬ای استفاده می¬شود. بدلیل آنکه میزان مس اولیه و pH، روی میزان مس در آبهای جاری منطقه تأثیر می گزارد یعنی آنومالی مس در داخل آب وجود خواهد داشت، از رسوبات رودخانه¬ای در محدوده مورد مطالعه برداشتی صورت نگرفته است .
در عملیات اکتشافی ژئوشیمیایی قبلی در منطقه نمونه برداری از رسوبات رودخانه¬ای صورت گرفته بود که نتایج آن تنها آنومالیهای موجود را نشان می¬دادند.
 به منظور بررسی تغییرات عیاری زونهای کانی¬سازی و ارتباط آن با آلتراسیون از رخنمونهای سنگی نمونه برداری انجام شد، که در این فصل به طور کامل به آن پرداخته می¬شود.

۲  اکتشاف ژئوشیمیایی ناحیه ای
 در سال ۱۳۷۲  کارشناسان چینی شرکت جیانگ چنگjang cheng   با همکاری سازمان      زمین شناسی کشور در طی عملیات اکتشاف ژئوشیمیایی ناحیه¬ای، نمونه گیری هایی را از آبراهه¬های منتهی به معدن تکنار صورت داده¬اند که تعداد ۳۵ نمونه فقط از محدوده تکنار اخذ گردیده است.
این پروژه اکتشاف منجر به شناسایی آنومالیهای مس، سرب، روی، طلا، نقره، آرسنیک، آنتیموان، تنگستن و … گردیده است.
 نقشه¬های ژئوشیمیایی عناصر مختلف با مقیاس ۱:۱۰۰۰۰۰ برای عناصر فوق تهیه شده است.  در تهیه این نقشه¬ها از روش کانتور¬زنی استفاده شده است. بدلیل آنکه اطلاعات تجزیه مربوط به برداشت از یک نقطه (که در واقع آنومالی بالادست رودخانه را نشان می¬دهد) بوده است، ولی در نقشه به صورت یک منحنی نمایش داده می-شود؛ لذا منبع آنومالی به درستی قابل ردیابی نیست. با این وجود این نقشه¬ها مبنای خوبی برای اکتشافات محلی هستند و تصویری از آنومالی های موجود در منطقه می¬دهند.

۳  بررسی نتایج اکتشاف ژئوشیمیایی ناحیه¬ای
 نتایج حاصل از عملیات فوق به صورت نقشه در شکلهای (۹-۱) و (۹-۲) و (۹-۳) آورده     شده¬اند.همانگونه که در شکل(۹-۲) و (۹-۳) دیده می¬شود عناصر سرب، جیوه، طلا، نقره و بیسموت با عناصر روی، آنتیموان، مولیبدن، مس، آرسنیک و قلع همپوشانی نشان می¬دهند.
از طرف دیگر عناصر Cr, Ni, Li, Sr, Ba, B, W نیز باهم همپوشانی نشان می¬دهند که پراکندگی آنها کاملاً متفاوت با گروه اول است.
علت تفاوت به این خاطر است که گروه اول جزء زون ساختاری – متالوژنی تایباد – تربت حیدریه – کاشمر هستند و در واقع آنومالیهای موجود در منطقه مورد مطالعه را نشان می-دهند، در حالیکه گروه دوم مربوط به زون ساختاری – متالوژنی سبزوار – عریتین( سبزوار – فریمان – عریان) است، و آنومالیهای مجموعه افیولیتی را مشخص می¬کند.

الف)                                                                               ب)
              
شکل ۱)  الف) موقعیت تکنار ب) آنومالی Cr در بالای منطقه معدنی تکنار- مقیاس:  2.5 Km
                                                         
Au)                   )                                                                   (Hg)                                 
   

(Ag)                                                                                        (Bi)

                                                                                               
شکل ۹-۲)  آنومالیهای Au, Ag, Bi, Hg درمنطقه معدنی تکنار- مقیاس :  2.5 Km          
          (Cu)                                                                           (Zn)                  
     

    (As)                                                                                    (Pb)
       

شکل ۹-۳)  آنومالیهای Cu, Zn, Pb, As درمنطقه معدنی تکنار- مقیاس:  2.5 Km      
۹- ۴ اکتشاف ژئوشیمیایی محلی
۹-۴- ۱ نمونه برداری
برای مطالعات ژئوشیمیایی تعداد ۶۰ نمونه از داخل تونلها به روش برداشت از شیار بطور پیوسته برداشت شد. تعداد سه نمونه سطحی از زونهای برشی حاوی کانی سازی ( یک نمونه از تک III و دو نمونه تک IV) و سایر نمونه ها  از دو تونل شمالی و جنوبی برداشت گردید. نمونه برداری به روش Channel Chip Sampling انجام گردید.
نمونه‌برداری از یک امتداد خطی در یک طول یک الی دو متر به روش مجموعه خرده سنگ برداشت شد. برای نمونه¬برداری سعی شد حداقل ۴۰ قطعه  نمونه به وزن تقریبی هر کدام حدود ۵۰ گرم برداشت شود.  وزن هر نمونه  در کل ۳ الی ۴ کیلوگرم می¬باشد.
جهت کسب اطلاعات در خصوص ژئوشیمی زمینه از مناطقی که کانی‌سازی نداشتند، نمونه برداری انجام شد.

۹-۴- ۲ روش نمونه برداری
در مرحله اول برای طراحی سیستم نمونه برداری اقدام به تهیه پلان و نقشه تونل¬ها، با استفاده از متر و کمپاس، با مقیاس ۱:۱۰۰ گردید. نقشه¬ها حاوی اطلاعات زمین شناسی، کانی سازی، ساختمانی  بوده که در نهایت اطلاعات تجزیه شیمیایی نیز به آنها اضافه شده است.
برای نمونه برداری، به موازات محور تونلها متر کشی انجام شد. در تونل شمالی هر ۱۰ متر و در تونل جنوبی به علت عریض تر بودن تونل هر ۵ متر به عنوان ایستگاه نمونه برداری مشخص گردید.  سپس با توجه به تراکم کانی سازی  تصحیحاتی صورت گرفت تا ایستگاه¬های مورد نظر در محلهایی باشند که کانه زایی بیشتری با چشم قابل مشاهده بود. سپس بوسیله اسپری محل نمونه برداری در روی دیواره علامت زده شده و شماره گذاری گردید. محل ایستگاههای نمونه برداری بطور دقیق در نقشه¬ها علامت گذاری شده است.
بعد از تمیز نمودن و چکش کاری  محل نمونه برداری در سقف و دیواره¬ ها با استفاده از قلم و تیشه کانال نمونه برداری کنده کاری گردید.  برداشت نمونه از داخل تونلها به روش           Channel chip sampling  (نمونه برداری از شیار بطورپیوسته) صورت گرفت. کلیه قطعات  جمع آوری شده در کیسه نمونه ریخته شده ، شماره گذاری گردیده و در فرم مخصوصی مشخصات آن نوشته شد.
نمونه گیری از مغزه¬ها به روش نصفه مغزه صورت گرفته است. مغزه¬ها پس از مطالعه نصف شده ونصف مغزه برای تجزیه برداشت شده است. هر دو مترمغزه  به عنوان یک نمونه برداشت گردیده است. نمونه¬ها در آزمایشگاه معدن مس سرچشمه تجزیه شدند. در این عملیات تمام طول   مغزه¬های حفاری مورد تجزیه قرار گرفته است که بهتر بود تنها قسمتهایی که کانه سازی حداقل با چشم دیده  می¬شود، انتخاب می¬گردید.
جدول (۹-۱)  طول نمونه برداری هر یک از ایستگاهها که شامل سقف و دو دیواره می¬باشد را نشان می¬دهد. شکل¬های (۹-۴) و (۹-۵) محل¬های نمونه برداری در دو تونل را نشان می¬دهند

شماره نمونه    طول نمونه برداری (متر)    شماره نمونه    طول نمونه برداری (متر)
           
TK-3-S-01    8    TK-3-N-01    5.5
TK-3-S-02    8    TK-3-N-02    7.6
TK-3-S-03    8    TK-3-N-03    7
TK-3-S-04    9    TK-3-N-03AE    7.6
TK-3-S-05    10    TK-3-N-3AW    7
TK-3-S-06    15    TK-3-N-04E    6
TK-3-S-07    7    TK-3-N-04W    5
TK-3-S-08    10.8    TK-3-N-05    10.5
TK-3-S-09    8.5    TK-3-N-06E    7
TK-3-S-10    9    TK-3-N-06W    6
TK-3-S-11    6    TK-3-N-07E    6
TK-3-S-12    9    TK-3-N-07M    6.3
TK-3-S-12A    8.4    TK-3-N-07W    6.2
TK-3-S-13    8    TK-3-N-7B    13.8
TK-3-S-13A    4.4    TK-3-N-08    8.9
TK-3-S-14    7.6    TK-3-N-09    6.4
TK-3-S-15    6.3    TK-3-N-10    5.35
TK-3-S-16    5.2    TK-3-N-11    5.6
TK-3-S-17    6    TK-3-N-12    5.75
TK-3-S-18    6    TK-3-N-13    5.7
TK-3-S-19    6       
TK-3-S-20    6       
TK-3-S-21    8       
TK-3-S-22    6       
TK-3-S-23    11       
                          جدول ۱)  طول نمونه برداری هر یک از ایستگاهها
                                 

 
                                       شکل ۹-۴) محل های نمونه برداری در تونل شمالی. 
 
                                        شکل ۹- ۵) محل های نمونه برداری درتونل جنوبی.
۹- ۵ خردایش و نرمایش نمونه¬ها
خردایش و نرمایش نمونه¬ها در سازمان زمین شناسی مرکز مشهد انجام شد. در مرحله اول     نمونه¬ها توسط دستگاه سنگ شکن مخروطی (Jaw crusher) خرد شده تا  به سایز حدود                 5-3 میلیمتر تا یک سانتی متر رسیدند( Pea-size). سپس هر نمونه کاملاً مخلوط شده و با استفاده از                        مقسم  (rifele splitter)250 گرم آن انتخاب  گردید ؛  سپس در آسیاب (pulverizer  ) به پودر حدود  200 مش(۷۴ میکرون) تبدیل شد.

۹- ۶ تجزیه به روش جذب اتمی
روش اسپکترو¬فتومتری جذب اتمی  بر مقدار جذب انرژی نورانی به وسیله اتمها استوار است. برای اینکه جذب انرژی نورانی انجام گیرد، ‌نمونه باید به حالت محلول درآید. محلولی که دارای عنصر و یا عناصر خاصی است بوسیله شعله¬ای (که معمولا ازهوا و استیلن تغذیه می شود) در دمای بالا (حدود ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد) پراکنده و بخار می¬گردد. بخاری که شامل عنصر مورد نظر است به وسیله یک چشمه نورانی، که  معمولاً یک لامپ هالوکاتد از عنصر مورد اندازه گیری است، مورد تابش قرار می گیرد. اتمهای موجود در بخار حاصل که در حالت پایه هستند به ازای فرکانسهای معین، انرژی نورانی نظیر را از شعاع تابش شده از لامپ جذب می کنند و در نتیجه شدت شعاع تابش پس از عبور از شعله کاهش می¬یابد. میزان کاهش شدت شعاع تابش متناسب با غلظت عنصر مورد نظر در بخار است. در روش AAS حد قابل ثبت غالباً کمتر از ۱۰ گرم در تن و برای بعضی عناصر در حد گرم در هزار تن (ppb  ) می¬باشد، ‌البته با افزایش غلظت عنصر، صحت آن کم می-شود.
برای انجام آزمایش میزان کمی از نمونه پودر شده (۲تا ۳ گرم) را بطور دقیق وزن شده و سپس به مدت چند ساعت درمحلول تیز آب ( محلول اسید نیتریک و اسید کلریدریک با نسبت ۱ به ۳) حل گردید. محلول حاصل قبل از تجزیه از کاغذ صافی با شماره ۴۰ عبور داده شده  و به حجم مورد نظر رسانیده شدند. در جدول(۹- ۲) استانداردهای مورد استفاده آورده شده است.

                                           جدول ۹- ۲)  استانداردهای مورد استفاده
Elements    Standards  (ppm)
Au
    2    5    10
Zn    0.5    1    2
Cu    2    5    7
Pb    5    10    20
Ag    2    5    7
Bi    5    10    20

برای انجام این روش تعداد ۴۰ نمونه درآزمایشگاه تجزیه مواد (دانشکده علوم، بخش شیمی معدنی) دانشگاه فردوسی مشهد توسط دستگاه جذب اتمی مدل AA-670   Shimadzu مورد تجزیه قرار گرفتند.  این نمونه¬ها برای عناصر Cu, Zn, Pb, Ag, Au, Bi تجزیه شدند. نتایج حاصل ازتونل شمالی در جدول(۹-۳)  وتونل جنوبی در جدول(۹-۴) گزارش شده است.
 همچنین تعداد ۱۵ نمونه از داخل تونلهای شمالی و جنوبی تک III و یک نمونه سطحی از تک III و دو نمونه سطحی از تک IV  در آزمایشگاه معدن مس سرچشمه تجزیه شدند. نمونه¬ها برای عناصرCu, Zn, Pb, Ag, Au, Bi, Mo, As, Se, Sb تجزیه شدند. نتایج تعدادی از این نمونه¬ها در جدول(۹-۵) گزارش شده است.
جدول ۹-۳) نتایج تجزیه تونل شمالی در دانشگاه فردوسی مشهد
نمونه    Cu %    Zn (ppm)    Ag (ppm)    Bi (ppm)    Au (ppm)    Pb (ppm)
TK-3-N-02    0.4    70.5    11.9    272.8    n.d.    n.d.
TK-3-N-03    1.1    62.5    n.d.    244.1    n.d.    n.d.
TK-3-3A(E)    4.6    104.9    10.5    258.6    n.d.    n.d.
TK-3-N-3Aw    1.7    205.1    6.7    75.2    n.d.    n.d.
TK-3-N-4E    0.3    40.1    6.4    n.d.    n.d.    n.d.
TK-3-N-05    1.3    75.3    7.1    209.4    n.d.    n.d.
TK-3-N-6E    1.9    69.4    52.3    53.1    n.d.    n.d.
TK-3-N-7(B)    1.1    107.7    22.7    77    n.d.    n.d.
TK-3-N-7E    0.7    63    11.2    61    n.d.    n.d.
TK-3-N-7W    0.8    53.9    n.d.    n.d.    n.d.    n.d.
TK-3-N-08    0.6    47.8    10    81.2    n.d.    n.d.
TK-3-N-09    0.3    82    n.d.    n.d.    n.d.    n.d.
TK-3-N-10    232.7 ppm    58.5    n.d.    n.d.    n.d.    n.d.
TK-3-N-11    551.2 ppm    49.4    n.d.    n.d.    n.d.    n.d.
TK-3-N-12    295.40 ppm    46.1    n.d.    n.d.    n.d.    n.d.
TK-3-N-13    461.8 ppm    67.9    n.d.    n.d.    n.d.    n.d.

جدول ۹-۴) نتایج تجزیه تونل جنوبی در دانشگاه فردوسی مشهد

مهندسی مواد و متالورژی
موضوع
مهندسی مواد یکی از رشته های مهندسی است که به درستی لقب مادر رشته های مهندسی را به خود اختصاص داده است. این رشته به عنوان یک رشته مستقل، قدمتی حدود هفتاد ساله دارد. در ایران نیز از حدود ۴۰ سال قبل این رشته در دانشگاه‌های کشور تدریس می‌شود. به جرات می‌توان گفت که اکثریت قریب به اتفاق مصنوعات بشری که در اطراف می‌بینیم. حاصل تلاش مهندسین مواد است. اگر به اتومبیل، قطار و هواپیما توجه کنیم، قسمت‌های اصلی آن مثل بدنه، شیشه و موتور از مواد تشکیل شده است. در ساختمان‌ها تمام قطعات فلزی بکار رفته در اسکلت ساختمان، تمام مواد اولیه سیم کشی، مواد بکار رفته در لوله کشی‌های آب، شوفاژ، گاز، وسایل و لوازم خانگی و… تماماً به مهندی مواد مربوط می‌شود. تحولاتی که در عرصه علم و صنعت صورت گرفته، بطور مستقیم یا غیر مستقیم حاصل تلاش و پیشرفت در این رشته مهندسی است. صنایعی مثل هوافضا، اپتیک، الکترونیک، کامپیوتر و… بدون پیشرفت در مهندسی مواد هیچگونه احتمالی برای رشد در آنها متصور نبوده است. تولید قطعات فلزی و غیرفلزی با قابلیت‌های ویژه مثل سوپر هادی‌ها، قطعات با مقاومت فوق العاده در برابر سایش، قطعات مقاوم دربرابر خوردگی و اکسیداسیون و مقاومت فوق‌العاده دربرابر حرارت‌های زیاد، بشر را قادر ساخته تا در عرصه صنعت و تکنولوژی به پیشرفت‌های کنونی برسد. بنابراین در طراحی و ساخت تقریبا تمام مصنوعات بشری در تیم طراحی یا ساخت، در کنار مهندسین برق، مکانیک، شیمی، عمران و صنایع حضور مهندسین مواد الزامی و غیرقابل اجتناب می‌باشد. در حال حاضر رشته مهندسی مواد در سطح دانشگاه‌های ایران در مقطع کارشناسی در سه گرایش دانشجو می‌پذیرد که عبارتند از: متالورژی استخراجی، متالورژی صنعتی و سرامیک.
 

  گرایش متالورژی استخراجی   
 گرایش متالورژی استخراجی یکی از زیرمجموعه های رشته مهندسی مواد است. کشور ایران جزء معدود کشورهای جهان بشمار می رود که دارای معادن متنوع و غنی از فلزات است. با وجود این مزیت نسبی، متأسفانه هنوز ما نتوانسته ایم به جایگاه واقعی خود در تولید فلزات در جهان برسیم. در ایران در حال حاضر فقط فلزاتی نظیر آهن، مس، سرب، روی و آلومینیوم بصورت انبوه تولید می شود. هنوز ما وارد کننده فلزاتی نظیر تیتانیم، منیزیم، کبالت و … هستیم. حتی باید اشاره کرد که بحث روز ایران در رابطه با غنی سازی اورانیم، با وجود معادن حاوی اورانیم اخیراً مورد توجه قرار گرفته، که یک بحث کاملاً متالورژیکی است. در حقیقت باید از متخصصین امر استخراج فلزات بعنوان متولیان تولید فلز اورانیم نام برد. بنابراین دیر یا زود ایران باید تولید دیگر فلزات مهم صنعتی و استراتژیک را آغاز کند. این مسئله جز با کمک نیروهای متخصص امکان پذیر نیست.
     در این رشته به هیچ وجه در مورد معدن کاری و استخراج معادن بحث نمی شود. این جزء مواردی است که به فارغ التحصیلان رشته مهندسی معدن مربوط می شود. بلکه کار فارغ التحصیلان این رشته هنگامی آغاز شده که سنگ معدن حاوی فلز در محل کارخانه تحویل گرفته می شود.
     در این گرایش دانشجویان، اصول و مبانی علمی استخراج فلزات را آموزش می بینند. در کنار آموزش فناوریهای متداول تولید فلزات، روشهای نوین تولید فلزات نیز تدریس می شود.
     از دیگر زمینه هایی که در این گرایش آموزش داده می شود میتوان به خوردگی و از بین رفتن فلزات و روشهای جلوگیری از آن و روشهای پوشش دهی فلزات اشاره کرد. گفتنی است که در حال حاضر ۳۳% از درآمد ناخالص ملی کشور آمریکا بواسطه مسئله خوردگی انواع سازه ها، اتومبیلها، صنایع و …. تلف می شود. این نشان دهنده اهمیت علم خوردگی فلزات است. همچنین با عملیات خاص میتوان در سطح فلزات، پوششهای خاصی ایجاد کرد که خصوصیات سطحی فلزات را بطور چشمگیری بهبود داد. بعنوان مثال میتوان با ایجاد پوششهای خاص سختی سطح فلزات را تا پانزده برابر افزایش داد. یا با ایجاد پوششهای مناسب در سطح فلزی مثل آهن، آنها را در محیطهای خورنده ای مثل اسید سولفوریک به راحتی بکار برد. دانشجویان جزء مواردی که در این رشته با آن آشنا می شوند خوردگی و روشهای جلوگیری از آن و علم پوشش دهی فلزات است.
گرایش متالورژی صنعتی
 رشته متالورژی صنعتی یکی از زیر مجموعه‌های رشته مهندسی مواد است. در مهندسی مواد شناخت ساختار مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بین این ساختار و خواص در جهت افزایش زمینه‌های کاربردی و طراحی مواد نو و  ترکیبات جدید از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
با توجه به نام و محتوی این رشته ملاحظه می‌شود که در این رشته از علم شناخت فلزات و آلیاژها در جهت کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود. علم متالورژی که یکی از شاخه‌های علم مواد می‌باشد در زمینه طراحی و تولید آلیاژهای صنعتی کاربرد دارد. کلیه قطعات مکانیکی که در صنایع مختلف بکار می‌رود از فلزات و آلیاژهای گوناگونی ساخته شده اند. انواع فولادها و چدن‌های آلیاژی، آلومینیم و آلیاژهای آن، مس، منیزیم، روی و سایر فلزات به‌طور وسیع در ساخت انواع قطعات صنعتی مورد مصرف قرار می‌گیرند. این قطعات در صنایع مختلف به‌خصوص صنایع خودروسازی، هوا- فضا، هواپیماسازی، پتروشیمی، صنعت نفت و گاز، ساختمان، سازه‌های فضایی، حمل‌ونقل، صنایع نظامی به‌کار می‌روند.
زمینه‌های کاربردی جدید:
رشته متالورژی صنعتی علاوه بر کاربردهای متداول که در صنایع گوناگون دارد در جهت طراحی و تولید مواد پیشرفته به‌سرعت در جهان در حال توسعه می‌باشد. مواد مغناطیسی نو با خواص برتر، استفاده از مواد مرکب (کامپوزیت) پایه فلزی‌، ساخت مواد پیشرفته از طریق ترکیبات بین‌فلزی، ‌استفاده از آلیاژهایی که می‌توانند جایگزین اعضای بدن انسان شوند، ایجاد آلیاژهای سبک جهت تولید قطعات حساس، ‌طراحی و تولید آلیاژهایی که در دماهای بالا به‌کار می‌روند،‌ طراحی آلیاژهایی که در شرایط ویژه و سخت کاربرد دارند مثال‌هایی از کاربرد رشته متالورژی صنعتی در تولید مواد پیشرفته می‌باشد. در سال‌های اخیر رشته‌هایی مانند مواد زیستی و نانوتکنولورژی مورد توجه بسیاری از محافل علمی، تحقیقاتی و صنعتی جهان قرار گرفته است که رشته متالورژی صنعتی می‌تواند نقش اساسی در جهت توسعه این‌گونه مواد پیشرفته ایفا نماید. دراین راستا در ایران و به‌خصوص دانشگاه علم و صنعت ایران در سال‌های اخیر تحقیقات علمی گسترده‌ای صورت گرفته است و دانشکده مهندسی مواد و متالورژی به عنوان قطب علمی مواد پیشرفته کشور شناخته شده است. پژوهش و تحقیقاتی که در این رشته و با همکاری با سایر مراکز علمی جهان صورت می‌گیرد در قالب مقالات علمی در معتبرترین مجلات جهان به‌چاپ می‌‌رسد.
زمینه‌های اشتغال و ارتباط با سایر رشته‌ها:
به‌دلیل کاربرد وسیع مواد و به‌خصوص فلزات در ساخت کلیه قطعات صنعتی می‌توان به زمینه اشتغال دانش‌آموختگان این رشته در صنایع گوناگون پی‌برد. در بخش دولتی شرکت‌ها و کارخانجات بزرگ نظیر تولید فولاد، ذوب‌آهن، صنایع خودروسازی،‌ صنایع هوا- فضا، صنایع نظامی و صنعت نفت،‌پتروشیمی و … و در بخش خصوصی اکثر کارخانجات تولید قطعات صنعتی به‌خصوص در صنایع خودروسازی، ساختمان‌سازی،‌ معادن ‌و صنعت سیمان می‌تواند زمینه‌های جذب دانش‌آموختگان رشته متالورژی صنعتی را فراهم سازد. این رشته‌ ماهیتاً‌ ارتباط نزدیکی با دو رشته مهندسی مکانیک و مهندسی صنایع دارد واکثر پروژه‌های صنعتی به‌صورت کارگروهی و تیمی به انجام می‌رسد.

 گرایش سرامیک
 رشته سرامیک یکی از زیر مجموعه‌های رشته مهندسی مواد است. وظیفه اصلی یک مهندس مواد در ابتدا شناخت ساختمان مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بین این ساختار و خواص است و در مواردی دیگر با توجه به نیاز کاربردی که وجود دارد مواد جدید و ترکیبات جدید را طراحی نماید.
اما رشته سرامیک به عنوان یک زیر شاخه رشته مواد چیست؟
در ابتدا با شنیدن نام سرامیک هر انسانی به یاد ظروف سفالین می‌افتد و بسیاری فکر می‌کنند که رشته مهندسی سرامیک یک رشته هنری است و گروهی دیگر این تصور را دارند که این رشته محدود به ساخت محصولاتی چون ظروف سفالین، کاشی یا چینی می‌باشد. اما نکته قابل توجه در رابطه با این شاخه از علم مواد این است که با شناخت و ورود دست‌آوردهای آن به دنیای صنعت یک مرحله جدید و یک تحول بزرگ پدید آمد. این شاخه که بسیار هم جوان است ‌سبب شد تا تحول بزرگی درصنایع فضا، الکترونیک، اپتیک، پزشکی و بسیاری از علوم دیگر پدید آید.
بطور کلی اگر تعریفی از سرامیک به شکل ساده و ابتدایی بدهیم باید بگوییم که مواد سرامیک عبارتند از مواد معدنی غیرفلزی. کافی است که به اطراف خود نگاه کنید، هر آنچه که جزء مواد آلی (مانند پلاستیک، چوب و لاستیک)و فلزی نباشد سرامیک است. پس می‌بینیم که در دنیای کنونی سرامیک‌ها ما را محاصره نموده‌اند. شیشه‌ها از جمله شیشه‌های ساختمانی، اپتیک، فیلترهای بسیار دقیق اپتیکی، مصالح ساختمانی از جمله سیمان، کاشی،‌ چینی بهداشتی، نسوزها و کلاهک‌ها و پوشش‌ بیرونی موشک‌های فضاپیما و قطعات اصلی کامپیوتر‌ها، اجزای درونی قطعات الکترونیک از جمله IC ها، خازن‌ها،‌ مقاومت‌ها،‌ ایمپلانت‌ها و بسیاری از قطعاتی که جایگزین اعضای بدن انسان می‌شود، فروالکتریک‌ها، فری مغناطیس‌ها و فوق‌هادی‌ها و بسیاری کاربردها و مواد دیگر که همه و همه مدیون شناخت و بوجود آمدن رشته سرامیک است. در سال‌های اخیر رشته‌هایی مانند مواد زیستی و نانوتکنولوژی مورد توجه بسیاری از محافل علمی، تحقیقاتی و صنعتی جهان قرار گرفته است که رشته سرامیک با دوشاخه بایو سرامیک‌ها و نانو سرامیک‌ها در این رشته‌ها مطرح می‌باشد.
به طورکلی سرامیک‌ها به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم می‌شوند. در ایران به شکل عمده صنعت سرامیک متمرکز بر تولید سرامیک‌های سنتی است که شامل صنایع شیشه،‌ چینی،‌ کاشی،‌سیمان،‌ نسوز و … بوده است. امکان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دکترا درداخل کشور وجود دارد، وضعیت ادامه تحصیل در دانشگاه‌های خارج از کشور نیز در این رشته بسیار مطلوب می‌باشد و این رشته بسیار مورد توجه جوامع صنعتی و دانشگاهی جهان است.
از دیدگاه وضعیت بازار کار،‌ با توجه به رشد قابل توجهی که این صنعت در ایران داشته و دارد،  بازار کار مناسبی را می‌توان برای آن متصور شد. هر چند با ظرفیت قابل ملاحظه‌ای که سالانه در این رشته جذب دانشگاه‌ها می‌شوند تا حدودی از قطعیت این سخن کاسته می‌شود. نزدیکی این شاخه از  مهندسی با رشته‌های فیزیک و شیمی بیش از تمامی رشته‌هاست و بسته به شاخه‌های خاص به هر یک از دو رشته فیزیک و شیمی کاربردی نزدیک می‌شود. دانش‌آموزانی که علاقمند به درک عمیق‌تر علل پدیده‌های رفتاری مواد مختلف و یافتن کاربردهای نوین و طراحی مواد جدید متناسب با نیازهای روزافزون بشری می‌باشند و به طور کلی علاوه بر داشتن علایق مهندسی خود را به علوم نیز نزدیک حس می‌کنند، می‌توانند در این رشته موفق باشند.
درهرحال کشور ما دارای خلاء های بسیاری برای محصولات و شاخه‌های جدید و نوین سرامیکی است.همگام با توسعه همه جانبه کشورنیاز فراوانی به مهندسان و دانشمندان تحصیل کرده در این رشته وجود خواهد داشت و هر فرد متخصص با دارا بودن جدیت، اعتماد به نفس و پشتکار می‌تواند بازار کاری مناسبی برای خود پدید آورد.