نهان نگاری دیجیتال یکی از تکنیک های نوظهور می باشد که اطلاعات حق مالکیت را به طور مستقیم در درون محتوی رسانه دیجیتال به طور دائم جاگذاری می کند .از اطلاعات جاگذاری به عنوان نهان نگار تعبیر می شود . به طور ایده ال نباید هیچ تفاوتی بین داده نهان نگاری شده و داده اصلی وجود داشته باشد ، و نهان نگار باید به راحتی قابل استخراج بوده و در برابر عملیات رایج پردازش سیگنال   مقاومت یا استحکام مناسب داشته باشد.

با توجه به اهمیت نهان نگاری ،این پایان نامه به دنبال طراحی الگوریتمی برای نهان نگاری تصاویر دیجیتال با بهره گیری از تبدیل موجک چندگانه ، به خاطر ویژگی های خاص این تبدیل که می تواند در کابردهای پردازش تصویر سودمند بوده می باشد. بدین منظور به معرفی مفاهیم نهان نگاری ، علی الخصوص نهان نگاری تصاویر دیجتال ، تبدیل موجک و تبدیل موجک چندگانه  می پردازیم . سپس در ادامه تحقیق الگوریتمی جهت نهان نگاری تصاویر دیجیتال با به کار گیری تبدل موجک چند گانه عرضه می گردد و در انتها به ارزیابی الگوریتم پیشنهادی  با بهره گرفتن از معیار های ارزیابی رایج می پردازیم .

کلید واژه ها :  نهان نگاری تصاویر دیجیتال ، موجک ، تبدیل موجک ، تبدیل موجک گسسته ، تبدیل موجک چندگانه

 

فهرست  رئوس  مطالب

فصل اول.. 1

1-1 مقدمه.. 2

2-1 طرح مساله.. 2

3-1 ضرورت تحقیق.. 3

4-1 سوالات تحقیق.. 3

5-1 محدوده پژوهش.. 4

6-1 ساختار پایان نامه.. 4

فصل دوم.. 5

1-2 مقدمه.. 6

2-2 نهان نگاری دیجیتال .. 6

2-2-1 مقدمه.. 6

2-2-2 مفهوم نهان نگاری دیجیتال.. 6

3-2-2 ساختار کلی نهان نگاری دیجیتال.. 7

4-2-2  نهان نگاری به زبان ریاضی.. 8

5-2-2 انواع سیستم های نهان نگاری دیجیتال.. 9

3-2 آنالیز در حوزه فرکانس.. 12

1-3-2 مقدمه.. 12

2-3-2 تبدیل فوریه .. 13

3-3-2  ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻓﻮرﻳﻪ زﻣﺎن-ﻛﻮﺗﺎه.. 16

 

4-3-2  آﻧﺎﻟﻴﺰ چند رزولوشنه .. 19

5-3-2  آشنایی با موجک.. 20

6-3-2  تبدیل موجک پیوسته .. 22

7-3-2 مقیاس.. 23

8-3-2 انتقال .. 25

9-3-2 پنج مرحله تا رسیدن به تبدیل موجک پیوسته.. 25

10-3-2 رزولوشن در صفحه زمان – فرکانس.. 28

4-2  رواﺑﻂ رﻳﺎﺿﻲ ﺗﺒﺪﻳﻞ موجک.. 30

5-2 ﻋﻜﺲ ﺗﺒﺪﻳﻞ موجک پیوسته.. 33

6-2  ﮔﺴﺴﺘﻪ ﺳﺎزی ﺗﺒﺪﻳﻞ موجک ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ.. 34

7-2  ﺗﺒﺪﻳﻞ موجک  ﮔﺴﺴﺘﻪ 36

8-2 عکس تبدیل موجک گسسته .. 39

9-2  ﺗﺒﺪﻳﻞ موجک گسسته دو ﺑﻌﺪی.. 41

10-2  موجک های چندگانه.. 44

1-10-2 مقدمه.. 44

2-10-2 آشنایی با موجک چندگانه.. 44

3-10-2 انگیزه به کار گیری از تبدیل موجک چند گانه.. 45

4-10-2 تبدیل موجک چندگانه.. 46

5-10-2 بانک فیلتر موجک های چند گانه.. 47

6-2-10 موجک های چندگانه متوازن در مقابل نامتوازن.. 48

7-2-10 نسخه های پیاده سازی  موجک چندگانه در کامپیوتر.. 49

11-2 نهان نگاری تصاویر دیجیتال با بهره گرفتن از موجک های چندگانه    50

فصل سوم.. 53

1-3 مقدمه.. 54

2-3 نهان نگاری تصویر دیجیتال با موجک های چندگانه.. 54

3-3 تبدیل موجک چندگانه تصویر.. 55

4-3 انتخاب مکان  مناسب برای درج نهان نگار.. 56

5-3 الگوریتم جاگذاری نهان نگار.. 57

6-3 الگوریتم آشکار سازی نهان نگار.. 58

7-3 نتایج.. 59

فصل چهارم.. 60

1-4  مقدمه.. 61

2-4 کیفیت تصویر نهان نگاری شده.. 61

3-4 استحکام نهان نگار.. 62

4-4 بررسی استحکام تصویر در برابر حملات رایج.. 62

5-4 مقایسه سیستم نهان نگاری پیشنهادی با روش ها قبل.. 63

6-4 نتیجه گیری.. 64

فصل پنجم.. 65

1-5   خلاصه تحقیق.. 66

2-5 پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده.. 67

منابع و مآخذ.. 68

Abstract 71

فهرست اشکال

فهرست جداول

جدول 4-  1 بررسی کیفیت تصویر   61

 

مقدمه

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                   صفحه

فصل اول : مقدمه و کلیات

1-1اهمیت و ضرورت مطالعه. 2

1-2رودخانه اروند و موقعیت جغرافیایی آن.. 4

1-3- ضرورت لایروبی و پیامدهای زیست محیطی آن.. 6

1-3-1 اثرات لایروبی بر تغییرات فیزیکوشیمیایی و زیستی محیط آب… 7

1-3-1-1 کیفیت آب و عوامل مؤثر بر آن.. 9

1-3-1-2 اهمیت ارزیابی کیفیت آب… 10

1-3-1-3 اثرات لایروبی در محیط آب… 13

1-3-2 تأثیر لایروبی بر غلظت فلزات سنگین در محیط… 17

1-3-2-1- فلزات مورد مطالعه. 19

1-3-3 اثر لایروبی بر ماکروبنتوزها 21

1-3-3-1 تأثیر آلاینده‌ها بر موجودات کفزی.. 23

1-3-3-2 ماکروبنتوزها به عنوان شاخص….. 24

1-4 استفاده از شاخص‌ها در ارزیابی محیط… 26

1-5 اهداف… 27

1-6 فرضیه های تحقیق.. 27

فصل دوم : بر پیشینه و پژوهش

2-1 سابقه انجام تحقیق‌ 29

2-2 مطالعات انجام شده در اروند رود. 29

2-3 مطالعات خارج از کشور. 30

فصل سوم : مواد و روش‌ها

3-1 منطقه مورد مطالعه. 34

3-2 روش‌های نمونه‌برداری به کار رفته در مطالعه حاضر. 36

3-2-1-روش های میدانی.. 36

3-2-1-1- نمونه‌برداری از آب… 36

3-2-2 روش‌های آزمایشگاهی.. 39

3-2-2-1 اندازه‌گیری آب… 39

3-3-2-2 اندازه‌گیری رسوب… 41

3-2-3 اندازه‌گیری‌های محاسباتی.. 43

3-2-3-1 شاخص کیفیت آبWQI. 43

3-2-3-2 بررسی شاخص کیفیت آب با روش بسکارنWQIBA. 45

3-2-3-3 شاخص های اکولوژیک اجتماعات… 47

3-2-3-3-1 شاخص غالبیت سیمپسون.. 47

3-2-3 -3-2 شاخص تراز زیستی.. 47

3-2-3-3-3 شاخص تنوع شانون – وینر. 47

3-3 ابزار تجزیه و تحلیل آماری.. 48

فصل چهارم :نتایج

4-1 پارامترهای فیزیکی و شیمیایی آب… 50

4-1-1 اکسیژن محلول.. 50

4-1-2 دما 50

4-1-3 شوری.. 51

4-1-4 اسیدیته. 52

4-1-5 هدایت الکتریکی.. 53

4-1-6 کدورت… 53

4-1-7-مقدار مواد جامد.. 54

4-1-8 نیترات… 55

4-1-9 فسفات… 55

4-1-10 تقاضای اکسیژن بیولوژیکی.. 56

4-1-11 تقاضای اکسیژن شیمیایی.. 57

4-2 مواد آلی کل در رسوبات… 58

4-3 دانه بندی رسوبات… 59

4-4 غلظت فلزات سنگین در رسوب مراحل مختلف نمونه برداری.. 61

4-7 شاخص‌های اکولوژیک….. 67

4-8 نتایج آزمون همبستگی بین تراکم ماکروبنتوزها و متغیرهای فیزیکی و شیمیایی.. 68

4-9 نوع و تراکم گونه‌های شناسایی شده. 70

4-10 شاخص کیفیت آبWQI. 71

4-11 نتایج همبستگی میان کیفیت آب WQI با فاکتورهای فیزیکوشیمیایی آب… 72

فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری

 

 

5-1 فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی آب… 75

5-2 شاخص کیفیت آب… 78

5-3تغییر مقدار فلزات سنگین.. 82

5-4 تغییر در سایز رسوبات و مقدار مواد آلی در اثر لایروبی.. 86

5-5 اثر فاکتورهای محیطی بر موجودات بنتیک….. 87

5-6 بررسی شاخص‌های اکولوژیک….. 89

5-7 نتیجه گیری نهایی.. 91

5-8پیشنهادات… 92

منابع

منابع فارسی.. 94

منابع لاتین.. 95

پیوست… 112

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                   صفحه

جدول(1-1) بارآلودگی وارده از فاضلاب‌های شهری، كشاورزی و صنعتی به رودخانه (تن در سال). 5

جدول (1-2) منابع آلاینده تخلیه فاضلاب شهری مؤثر بر رودخانه اروند.. 6

جدول(1-3) سازمان سلامت جهانی(WHO) و موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران(ISIRI, 1998). 12

جدول 1-4- برخی از مهم‌ترین اثرات مثبت و منفی لایروبی.. 17

جدول3-1 -مختصات ایستگاه‌های مورد بررسی در منطقه اروند رود. 34

جدول(3-2) اعداد مورد نیاز در محاسبه WQI. 44

جدول(3-3) تعیین کیفیت آب طبق نتایج کمی، در مدل بسکارن 1979. 46

جدول(3-4) درصدهای مؤثر در محاسبه WQIBA. 46

جدول(4-1)میانگین مقدار مواد آلی در رسوب… 58

جدول(4-2) میزان همبستگی بین فاکتورهای محیطی و تراکم ماکروبنتوزها 69

جدول(4-3) گونه‌های شناسایی شده در مراحل مختلف لایروبی در ایستگاه‌های مورد مطالعه و فراوانی‌آن‌ ها در متر مربع. 70

جدول(4-4) میزان همبستگی بین کیفیت آبWQI با فاکتورهای فیزیکوشیمیایی آب… 73

جدول(5-1) راهنمای کیفیت آب UNEP, 2008.. 80

جدول (5-2) طبقه‌بندی متداول آلودگی آب در انگلستان براساس …………. 81

جدول(5-3) استاندارهای جهانی غلطت فلزات سنگین در رسوب میکروگرم بر گرم. 82

جدول(5-4) مقدار استاندارد فلزات در محدوده تحمل موجودات آبزی و مقایسه با نتایج مطالعه حاضر. 84

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                   صفحه

شکل1-1- اسکله سیزده بندر خرمشهر در هنگام لایروبی.. 15

شکل1-3 -حمل و انتقال رسوبات اروند رود از اسکله سیزده در هنگام لایروبی.. 22

شکل3-1- نقشه جغرافیایی محدوده مطالعاتی.. 35

شکل 3-2 – موقعیت جغرافیایی مورد مطالعه در منطقه اروند رود. 35

شکل3–5 اندازه گیری برخی از فاکتورهای آب… 37

شکل3–4 نمونه برداری آب در اروند رود اسکله 13. 37

شکل3–3 دستگاه سنجش فاکتورهای محیطی.. 37

شکل3-8 – دستگاه ICP-oes. 38

شکل3-7- نمونه برداری از رسوب در اروند رود. 38

شکل3-10- دستگاه اسپکتروفتومتر. 40

شکل3-9- دستگاه انکوباتور. 40

شکل4-1 تغییرات اکسیژن محلول در چهار نوبت قبل ، درهنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 50

شکل4-2 تغییرات دما در چهار نوبت قبل، در هنگام بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی 2. 51

شکل4-3 تغییرات شوری در چهار نوبت قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 52

شکل 4-4 تغییرات اسیدیته در چهار نوبت قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 52

شکل4-5 تغییرات هدایت الکتریکی در چهار نوبت قبل، در هنگام، بعداز لایروبی1 وبعد از لایروبی2. 53

شکل4-6 تغییرات کدورت در چهارنوبت قبل، در هنگام و دو نوبت بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 54

شکل4-7 تغییرات مقدار مواد جامد معلق در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 54

شکل4-8 تغییرات نیترات محلول در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 55

شکل4-9 تغییرات فسفات محلول در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 56

شکل4-10 تغییرات تقاضای اکسیژن بیولوژیکی در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 57

شکل4-11 تغییرات تقاضای اکسیژن شیمیایی در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 58

شکل4-12 تغییرات میزان مواد آلی در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 59

شکل4-13 تغییرات میزان سیلت و رس در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 60

شکل4-14 تغییرات میزان شن و ماسه در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 60

شکل4-15 تغییرات میزان غلظت فلز کادمیم در رسوب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 61

شکل4-16 تغییرات میزان غلظت فلز سرب در رسوب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 62

شکل4-17 تغییرات میزان غلظت فلز مس در رسوب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 62

شکل4-18 تغییرات میزان غلظت فلز روی در رسوب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 63

شکل4-19 تغییرات میزان غلظت فلز کادمیم در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 64

شکل4-20 تغییرات میزان غلظت فلز سرب در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 64

شکل4-21 تغییرات میزان غلظت فلز مس در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 65

شکل4-22 تغییرات میزان غلظت فلز روی در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 وبعد از لایروبی 2. 66

شکل4-23- همبستگی غلظت فلزات در آب و رسوب بر حسب میکروگرم بر لیتر. 67

شکل4-23 میزان تغییرات شاخص‌های اکولوژیکی در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 68

شکل4-24 تغییرات شاخص کیفیت آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 72

 

فصل اول

 

مقدمه و کلیات

 

1-1اهمیت و ضرورت مطالعه

استفاده از راه‌های آبی در پیشبرد اهداف اقتصادی و تجاری هر کشوری ضروری می‌باشد. نیاز به استفاده از حمل و نقل دریایی در برنامه‌های تجارت داخلی و بین‌المللی اجتناب ناپذیر می‌باشد. انتقال طیف وسیعی از کالاها از طریق بزرگ‌راه‌های آب علاوه بر منافع اقتصادی و فراهم نمودن کارایی بالا به عنوان حامی طبیعت و دوستدار محیط زیست شناخته شده است.

رودخانه‌ها جریان‌های تند آبی هستند که مسیرهای طولانی را طی می‌کنند و در طول مسیر خود در نتیجه انجام عمل فرسایش گل و لای بسیاری را به بستر رودخانه انتقال می‌دهند. با گذشت زمان در طول مسیر رودخانه هم زمان با انجام عمل فرسایش، رسوبات به تدریج در بستر انباشته می‌شوند، و اگر لایروبی صورت نگیرد لنگرگاه پر شده و حمل و نقل و تردد کشتی‌ها با مشکل رو به رو می‌گردد. انجام عمل رسوبگذاری عمق رودخانه را کاهش می‌دهد. با توجه به سرعت رسوبگذاری رودخانه، لایروبی به صورت دوره‌ای، انجام می‌شود تا رسوبات جمع شده در كف رودخانه‌ها و دریاچه‌ها جمع آوری شده و عمق مورد نظر به وجود آید. جهت رفت و آمد آسان کشتی‌ها، نیاز به پروژه‌های لایروبی ضروری است. وضعیت کنونی بنادر تجاری بزرگ و برنامه‌های توسعه آن‌ ها در آینده، ضرورت تأمین یا حفظ آبخور کافی جهت پذیرش کشتی‌های بزرگ را مشخص می‌سازد. در بندرهای کوچک نیز جهت پیشبرد اهداف گوناگون نگهداری اعماق لازم با تداوم عملیات لایروبی مورد نیاز می‌باشد. ضمن دست‌یابی به این هدف این عملیات سبب تداوم تجارت بین‌المللی، صنعت توریسم و کسب لذت از قایقرانی تفریحی و ماهیگیری در محیط‌های آبی می‌شود. فعالیت‌های لایروبی جهت اعمال مدیریت سیستم های آبی ضروری می‌باشند (Wal et al., 2011). گرچه طبق نظر محققین، این عملیات از جنبه زیست محیطی، اثرات گوناگونی در محیط آب ایجاد می‌کند ولی به منظور دستیابی به راه‌های آبی در بسیاری از کشورهای جهان، این پروژه‌ها اجرا می‌گردند و مقادیر بسیاری از رسوبات بستر دریا، جا به جا می‌شوند (Carvalho et al.,2001).

گسترش فناوری از یک طرف و نیاز به افزایش بازدهی اقتصادی منجر به ساخت کشتی‌های بزرگ‌تر شده است، این امر مستلزم افزایش عرض و عمق بسیاری از رودخانه‌ها و کانال‌ها و ایجاد بزرگراه‌های آبی برای دست‌یابی مناسب به بندرها و لنگرگاه‌ها است. جهت ایجاد بنادر جدید عملیات لایروبی در جهت ایجاد بندر با عمق و عرض مناسب، به کار می‌رود که به آن لایروبی احداثی می‌گویند. برای تداوم در کاربرد این کانال‌ها به لایروبی نگهداری نیاز می‌باشد. این لایروبی با برداشتن مواد رسوبی در کانال‌ها و آبراهه‌ها سبب از بین رفتن مشکلات تردد در این مکان‌ها می‌گردد. هدف از این دو نوع لایروبی ایجاد و تداوم استفاده از کانال‌های آبی می‌باشد. گاهی لایروبی در شهرها و مکان‌های صنعتی به منظور حذف آلاینده‌ها و حفاظت از سلامت محیط زیست آبی می‌باشد، به این لایروبی، لایروبی زداینده یا اصلاحی می‌گویند. در هر صورت لایروبی به هر منظوری که انجام پذیرد، می‌تواند اثرات زیست محیطی را به دنبال داشته باشد که قابل بررسی است (پاک، 1390).

ایجاد آشفتگی در بستر دریا و تغییرات فیزیکی که به دنبال دارد و هم‌چنین احتمال رها شدن آلاینده‌ها از بستر آب به درون ستون آب همه از عواقب لایروبی می‌باشد که با اعمال یک ارزیابی صحیح در جهت مدیریت بهتر می‌توان از بسیاری از خطرات مربوط به حیات آبزیان و تغییرات منفی در محیط زیست دریا جلوگیری به عمل آورد (EPA, 2001; EIA, 2009).

رودخانه‌ اروند یکی از مهم‌ترین منابع آبی کشور ایران می‌باشد، که نقش مهمی در تعادل زیستی، اکولوژیکی، اجتماعی، رشد اقتصادی و پیشرفت صنایع دارد. این رودخانه راه ارتباطی کشورهای مجاور می‌باشد، که انتقال فراورده‌های نفتی و صادرات و واردات کالاهای تجاری و کشاورزی از این مسیر و ازطریق سه بندر مهم آبادان، خرمشهر و بصره انجام می‌گردد. با توجه به مجاورت این رودخانه با صنایعی مانند: پالایشگاه نفت و پتروشیمی احتمال حضور آلاینده‌ها در بستر این رودخانه نیز وجود دارد (WWW. Persiangulfstudies.com).

در بسیاری از بنادر مهم در کشورهای مختلف پیامدهای زیست محیطی لایروبی مورد بررسی قرار گرفته است، محققین جنبه‌های گوناگونی را مورد هدف قرار داده‌اند. نتایج نشان میدهد که در بسیاری از موارد لایروبی با ایجاد تغییرات فیزیکی و شیمیایی به دنبال تأثیر بر فاکتورهای محیطی می‌تواند سبب تغییر در ترکیب اجتماعات موجود در محیط گردد، هم چنین بررسی‌های بسیاری تغییر در غلظت فلزات سنگین در ستون آب را پس از ایجاد آشفتگی در محیط آب را نشان داده‌اند. در این میان کیفیت آب از هدف‌های مهم مورد توجه محققین بوده‌است. کیفیت آب به فاکتورهای گوناگونی بستگی دارد که از آن جمله: BOD, COD, pH و کدورت و دیگر عواملی که لایروبی تأثیر زیادی در ایجاد تغییر در آن‌ ها دارد (Royer et al, 1999).

بنابراین مطالعه حاضر در نظر دارد اثرات احتمالی زیست محیطی حاصل از لایروبی را بر رودخانه اروند، از نظر تغییرات ایجاد شده بر کیفیت آب و مقدار فلزات سنگین، تغییر در فاکتورهای فیزیکوشیمیایی آب و اثر لایروبی بر تنوع، تراکم و موجودات بنتیک به عنوان حلقه‌ی مهمی از زنجیره غذایی مورد ارزیابی قرار دهد.

 

1-2رودخانه اروند و موقعیت جغرافیایی آن

رودخانه‌ اروند یکی از مهم‌ترین منابع آبی کشور ایران می‌باشد، که نقش مهمی در تعادل زیستی، اکولوژیکی، اجتماعی، رشد اقتصادی و پیشرفت صنایع دارد.این رودخانه راه ارتباطی کشورهای مجاور می‌باشد، که انتقال فراورده‌های نفتی و صادرات و واردات کالاهای تجاری و کشاورزی از این مسیر و ازطریق سه بندر مهم آبادان، خرمشهر و بصره انجام می‌گردد.

آب این رودخانه از سه رودخانه‌ مهم دجله، فرات و کارون تأمین می‌گردد، که تا دهانه‌ خلیج فارس پیش می‌رود، این رودخانه ضمن دارا بودن آب شیرین، از طرف مصب و رودخانه بهمنشیر تحت تأثیر پدیده جزر ومد قرار می‌گیرد، که بیشترین جزر و مد از سمت مصب می‌باشد. این رودخانه از جمله مصب‌های دائمی و پر آب‌ترین مصب استان خوزستان می باشد و متوسط دبی ماهانه آن14700 متر مكعب در ثانیه گزارش شده است سالانه نزدیک به 1450 میلیون متر مكعب آب شیرین همراه با رسوبات معلق وارد خلیج فارس می‌کند (Partow, 2001).

طول رودخانه اروند از محل تلاقی دجله و فرات و كارون تا دهانه خلیج‌فارس 60 كیلومتر و میانگین عرض آن حدود 1600 متر می‌باشد. مساحت این آبریز مهم 209000 مایل مربع معادل 541308 كیلومتر مربع می‌باشد (Talling, 1980;

چکیده:

آلیاژ های نیکل تیتانیم به خاطر خواص ترمومکانیکی، سوپرالاستیکی و حافظه داری ویژه ای که دارند، از شهرت زیادی برخوردارند. این آلیاژها به دلیل دارا بودن مقاومت به خوردگی بالاو سازگاری خوب با بدن، کاربرد گسترده ای در مصارف پزشکی مانند سیم های ارتودنسی و تجهیزات اورتوپدی و جراحی پیدا کرده اند. در سال های اخیر توسعه و رشد کاربردهای آلیاژهای نیکل تیتانیم در موارد صنعتی و تجاری نیز دیده می شود. قاب های عینک، آنتن تلفن همراه، پوشش سیل کننده فشار بالا در انژکتور سوخت دیزلی و محافظ باتری لیتیم از موارد این کاربردها هستند.رفتار حافظه داری گرمایی و مکانیکی در این آلیاژها بستگی مستقیم به استحاله مارتنزیتی آنها دارد. آلیاژهای نیکل تیتانیمی که بیش از 55 درصد وزنی نیکل دارند در طول پیرسازی رسوبات Ni4Ti3، Ni3Ti2 و Ni3Ti ایجاد می کنند. ذرات رسوب حاصل و تغییرات ترکیب شیمیایی زمینه، تاثیر زیادی بر استحاله مارتنزیتی و خواص مکانیکی آلیاژ دارند. هر رسوبی در آلیاژ غنی از نیکل برای ایجاد شدن، محدوده دمایی و زمانی خود را دارد. بنا براین می توان پیرسازی را به نحوی انجام داد که خواص مکانیکی و خواص حافظه داری مورد نظر حاصل شود. در این پروژه، اثر دما و زمان پیرسازی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ نیکل تیتانیم با 5/57 درصد وزنی نیکل بررسی شد. به این منظور پس از ریخته گری آلیاژ مورد نظر و تهیه شمش، ابتدا به بررسی دما و زمان مناسب همگن سازی پرداخته شد که دمای oC1100 و زمان 4 ساعت برای این منظور انتخاب گردید. سپس شرایط بهینه عملیات محلولی بررسی گردید که در این حالت دمای oC1100 و زمان 1 ساعت نتیجه مطلوب را حاصل کرد. محدود دمایی 400 تا oC700 به عنوان محدوده دمایی عملیات پیرسازی انتخاب گردید و نمونه ها در زمان های 5/0، 1، 8 و 16 ساعت تحت عملیات پیرسازی قرار گرفتند. استحکام نهایی بهینه به همراه داکتیلیته مناسب در دمای oC 500 و زمان 16 ساعت حاصل شد. بررسی نتایج سختی نشان می دهد که با افزایش زمان عملیات حرارتی سختی نمونه ها کاهش یافته است و همچنین سختی نمونه های عملیات محلولی شده به دلیل ایجاد زمینه فوق اشباع از نیکل، بالاتر است.

 

کلمات کلیدی: آلیاژ نیکل تیتانیم غنی از نیکل، پیر سازی، خواص مکانیکی، استحاله مارتنزیتی، همگن سازی

 

 

فهرست مطالب

 

فصل اول مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………1

فصل دوم بر منابع…………………………………………………………………………………………………………..4

1-2 تاریخچه و کاربرد…………………………………………………………………………………………………..5

2-2 ذوب و ریخته گری آلیاژ NiTi……………………………………………………………………………….6

3-2 فازهای ثانویه در آلیاژهای NiTi غنی از Ni……………………………………………………………..7

4-2 رسوب Ni4Ti3 …………………………………………………………………………………………………..12

5-2 عملیات حرارتی(پیرسازی) …………………………………………………………………………………..15

1-5-2 مقدمه ای بر وجود فاز R……………………………………………………………………..15

2-5-2 استحاله فازی مارتنزیتی دو مرحله ای و سه مرحله ای……………………………..16

3-5-2 توضیحات ریز ساختاری و کریستالوگرافی……………………………………………….20

6-2 بررسی خواص مکانیکی………………………………………………………………………………………..23

1-6-2 خاصیت سوپرالاستیکی………………………………………………………………………….23

2-6-2 اثر حافظه داری…………………………………………………………………………………..24

3-6-2 بررسی رفتار سوپر الاستیسیته آلیاژ NiTi55…………………………………………..30

4-6-2 اثر دمای پیرسازی بر تنش تسلیم…………………………………………………………….36

5-6-2 اثر اندازه رسوبات بر رفتار تنش-کرنش………………………………………………….37

6-6-2 سختی در آلیاژ های NiTi غنی از نیکل………………………………………………….39

1-6-6-2 سختی در آلیاژ های NiTi غنی از نیکل………………………………….39          2-6-6-2 اثر عملیات حرارتی برروی سختی………………………………………….39

فصل سوم روش انجام آزمایش………………………………………………………………………………………………….42

    1-3 ریخته گری………………………………………………………………………………………………………….43

2-3 عملیات همگن سازی و محلول سازی…………………………………………………………………….46

3-3 تست DSC ……………………………………………………………………………………………………….47

4-3 نورد……………………………………………………………………………………………………………………48

5-3 نمونه سازی…………………………………………………………………………………………………………49

6-3 عملیات حرارتی……………………………………………………………………………………………………49

7-3 بررسی ریزساختاری……………………………………………………………………………………………..52

8-3 تست کشش و سختی……………………………………………………………………………………………52

فصل چهارم نتایج و بحث…………………………………………………………………………………………………………54

1-4 همگن سازی و بررسی ریزساختاری……………………………………………………………………….55

1-1-4 اثر محیط سرد کنندگی بر رفتار استحاله ای………………………………………………66

2-4 محلول سازی……………………………………………………………………………………………………….68

3-4 سختی نمونه های همگن شده و عملیات محلولی شده………………………………………………70

4-4 عملیات حرارتی پیرسازی………………………………………………………………………………………73

5-4 سختی……………………………………………………………………………………………………………….105

5- نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………..108

پیوست1: لیست مقالات ارائه شده……………………………………………………………………………………………111

مراجع و مآخذ…………………………………………………………………………………………………………………….. 112

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………… 115

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

شکل1-2 دیاگرام دیاگرام فازی آلیاژ دوتایی NiTi ………………………………………………………………………9

شکل2-2 دیاگرام TTT آلیاژ NiTi52 …………………………………………………………………………………….11

شکل3-2 تصویر الکترونی رسوبات Ni4Ti3 در آلیاژ Ti-51Ni پیرشده در k773 برای ks540………12

شکل4-2 توزیع همگن رسوبات Ni4Ti3 (براساس تعداد ذرات بر واحد حجم) بعد از 1 ساعت پیرسازی همراه با تنش در oC500 و MPa8. نواحی مرز دانه و داخل دانه توسط مونتاژ تصویر TEM نمایش داده شده اند……………………………………………………………………………………………………………….. 14

شکل5-2 شکل گیری واریانت های کریستالوگرافی Ni4Ti3 نزدیک و دور از مرز دانه………………….14

شکل6-2 پایداری فاز B2،R و B19’ در آلیاژ دوتایی NiTi غنی از نیکل. وجود موانع (رسوبات، نابجایی ها) شکل گیری B19’ را ازنظر انرژی مشکل می کند در حالی که بر شکل گیری فاز R تاثیری ندارد………………………………………………………………………………………………………………………………………17

شکل7-2 منحنی شماتیک DSC که دو پیک گرمازا در هنگام سرد کردن و یک پیک در هنگام گرم کردن از خود نشان می دهد…………………………………………………………………………………………………….. 18

شکل8-2 تغییر اجزای منحنی DSC از دو مرحله در زمان کوتاه پیرسازی به سه مرحله در زمان های متوسط و سپس برگشت به دو مرحله در زمان های خیلی طولانی پیرسازی…………………………………….19

 

شکل9-2 نمایش شماتیکی از تئوری های استحاله چند مرحله ای:a) تئوری ریزساختاری که در آن مرز دانه های فرعی باعث ایجاد مانع بر سر راه رشد B19’ می شود[28و27]. B) استحاله مارتنزیتی چند مرحله ای به دلیل میدان های تنشی پیوسته در اطراف رسوبات. حتی اگر تنش قوی نباشد، تغییر در مقدار نیکل می تواند دلیل این پدیده باشد…………………………………………………………………………………………. 21

شکل10-2a)ریزساختار TEM آلیاژ NiTi غنی از نیکل پلی کریستال با رسوبات نا همگن   b) منحنی DSC مربوطه که سه پیک را درهنگام سرد کردن نشان می دهد …………………………………………………..22

شکل 11-2 رسوب ترجیحی فاز Ni4Ti3 در مرز دانه و نزدیک Ti4Ni2O در داخل دانه بعد از پیرسازی در a) 1 ساعت و b) 10 ساعت…………………………………………………………………………………. 23

شکل12-2 نمایش شماتیک استحاله حافظه داری………………………………………………………………………. 24

شکل13-2 مدل ساده شده استحاله مارتنزیتی………………………………………………………………………………25

شکل14-2 دیاگرام سه بعدی تنش-کرنش-دما برای نایتینول…………………………………………………………26

شکل15-2 منحنی تنش کرنش نمونه NiTi51 آنیل محلولی شده………………………………………………….27

شکل16-2 منحنی های تنش کرنش نمونه های پیرسخت شده در زمان های a)10،b)20،c)30،d)60 و e)120 دقیقه…………………………………………………………………………………………………………………………. 29

شکل17-2a)تاثیر زمان پیرسختی بر تنش پلاتو بالایی b) تاثیر زمان پیرسختی بر تنش پلاتو پایینی……29

شکل18-2a)تصویراپتیکی نمونه NiTi55 AR. b,c) تصویر TEM رسوب Ni3Ti و d) حضور رسوب Ni3Ti در ساختار AR. به تغییر شکل شدید رسوبات Ni3Ti به دلیل نورد گرم اولیه توجه شود……………………………………………………………………………………………………………………………………….31

شکل19-2 تصویراپتیکی a)نمونه NiTi50 AR. b,) نمونه NiTi50 آنیل محلولی شده (oC1100) و کوئنچ شده در آب، به مارتنزیت دوقلویی توجه شود. c)نمونه NiTi55 محلولی شده (oC1100) و کوئنچ شده در آب d) نمونه NiTi55 محلولی شده (oC1100) و سرد شده در کوره. به رسوب Ni3Ti شکل گرفته در مرز و داخل دانه توجه شود…………………………………………………………………………………32

شکل20-2 منحنی های تنش کرنش کششی نیمه استاتیک برای NiTi55 و NiTi50 برای شرایط عملیات   حرارتی AR و ST. منحنی های فشار برای نیز برای NiTi55 ودر شرایط ST رسم شده است. …………………………………………………………………………………………………………………………………….33

شکل21-2 منحنی های تنش کرنش کششی تحت عملیات HT-1 برای نمونه های a) NiTi55 و b) NiTi50………………………………………………………………………………………………………………………………..34

شکل22-2 منحنی های تنش کرنش کششی برای NiTi55 تحت عملیات HT-2,3 در شرایط a)تک مرحله ای و b) دومرحله ای……………………………………………………………………………………………………..35

شکل23-2 a)منحنی تنش کرنش فشاری و کششی برای نمونه NiTi55 عملیات محلولی شده و پیرشده برای h24. اطلاعات کشش به صورت بزرگ شده نشان داده شده است. تصاویر نمونه های NiTi55 که ایتدا عملیات محلولی شده و سپس در زمان h24 و دردماهای b) oC600، c) oC700 و d) oC800 پیرشده اند. در شکل b و c به دلیل وجود رسوبات بسیار بزرگ کل دانه را فراگرفته اند. در شکل d مرز دانه به صورت بلوکی شکل است و رسوبات Ni3Ti سوزنی شکل در داخل دانه تشکیل شده اند و منطقه PFZ در نزدیکی مرزهای دانه دیده می شود……………………………………………………………………..36

شکل24-2 اثر عملیات حرارتی بر تنش تسلیم فاز مادر………………………………………………………………..37

شکل25-2 منحنی تنش کرنش کششی برای نمونه NiTi 50.9 نورد گرم شده، دردمای اتاق. دما برروی شکل مشخص است. خط چین مقدار کرنش قابل بازیابی را در هنگام گرم کردن نشان می دهد…………38

شکل26-2 فرایند لازم برای رسیدن به سختی و خاصیت سوپرالاستیک برای آلیاژ NiTi55 ……………40

شکل27-2 سختی مارتنز به عنوان تابعی از دمای عملیات حرارتی برای دو حالت a)نورد گرم و b)کشش سیم سرد…………………………………………………………………………………………………………………. 41

شکل1- 3 تصویر بوته مورد استفاده (در حال چیدن مواد اولیه)…………………………………………………….44

شکل2-3 نحوه چیدمان مواد شارژ درون بوته (نیکل در کناره ها و تیتانیوم در وسط بوته)………………..45

شکل3-3 نمایی از شمش پله دار (اصلاح شده) با تغذیه (مشخص شده)………………………………………..45

شکل 4-3 فلوچارت انجام آزمایش های همگن سازی…………………………………………………………………46

شکل5-3 تیغه تهیه شده از شمش نورد شده……………………………………………………………………………….49

شکل6-3 نمونه تست کشش تهیه شده……………………………………………………………………………………….49

شکل7-3 مشخصات نمونه های پیرسازی شده و نام گذاری آنها……………………………………………………50

شکل8-3 سیکل پیرسازی اعمالی بر روی نمونه ها………………………………………………………………………51

شکل9-3 کوره مورد استفاده به منظور انجام عملیات آنیل انحلالی که لوله کوارتزی متصل به گاز آرگون داخل آن قرار می گیرد……………………………………………………………………………………………………………..51

شکل10-3 ابعاد داده شده در استاندارد ASTM E8 برای کشش نمونه های تخت…………………………53

شکل 1-4 ریز ساختار ریختگی آلیاژ………………………………………………………………………………………….56

شکل 2-4 تصویر SEM نمونه ریختگی…………………………………………………………………………………….57

شکل 3-4 آنالیز Map و منطقه ای که آنالیز در آن در نمونه ریختگی انجام شده است. نقاط قرمز رنگ در تصویر توزیع نیکل در ساختار را نشان می دهد…………………………………………………………………….. 58

شکل 4-4 تصویر متالوگرافی نمونه همگن شده در دمای oC1100 و زمان های الف) 5/0، ب) 1، ج)2 و د)4 ساعت……………………………………………………………………………………………………………………………..59

شکل5-4 تصویر نمونه ای که مدت 4 ساعت همگن شده است(x400)…………………………………………60

شکل6-4 تصاویر مربوط به نمونه های الف) 5/0 و ب) 1 ساعت در بزرگنمایی x100………………….. 61

شکل7-4 تصاویر مربوط به نمونه های الف) 2 و ب) 4 ساعت در بزرگنمایی x400……………………….62

شکل 8-4 تصویر SEM نمونه ای که به مدت 5/0 همگن شده و در کوره سرد شده است با دو بزرگنمایی ……………………………………………………………………………………………………………………………..64

شکل 9-4 آنالیز خطی EDX از رسوب شکل 8-4 ……………………………………………………………………65

شکل 10-4 منحنی های DSC را برای نمونه های همگن شده A تا D ……………………………………….66

شکل 11-4 مراحل انجام عملیات محلولی …………………………………………………………………………………68

شکل 12-4 تصاویر متالوگرافی نمونه های عملیات محلولی: الف)5/0 ساعت، ب) 1 ساعت، ج) 2 ساعت عملیات محلولی…………………………………………………………………………………………………………….69

شکل13-4 نتایج سختی نمونه های همگن شده و سرد شده در هوا ………………………………………………71

شکل14-4 نتایج سختی نمونه های همگن شده و سرد شده در کوره……………………………………………..72

شکل15-4 نتایج سختی نمونه های عملیات محلولی شده…………………………………………………………….72

شکل16-4 مشخصات نمونه های پیرسازی شده و نام گذاری آنها ………………………………………………..75

شکل17-4 ریز ساختار مربوط به نمونه های: الف) As-received ب)A و ج)M در بزرگنماییx100……………. ……………………………………………………………………………………………………….76

شکل18-4 منحنی تنش کرنش مربوط به نمونه های: الف) As-received ب)A و ج)M …………….77

شکل 19-4 تصویر الف)ریزساختاری و ب) SEM و ج) منحنی تنش کرنش نمونه B …………………..78

شکل20-4 دیاگرام TTT آلیاژ NiTi57 …………………………………………………………………………………..80

شکل 21-4 ریز ساختار نمونه K در دو بزرگنمایی الف) x100 و ب) x500…………………………………81

شکل 22-4 ریز ساختار نمونه K در دو بزرگنمایی الف) x200 و ب) x500 ………………………………..82

شکل 23-4 تصویر SEM نمونه K …………………………………………………………………………………………83

شکل 24-4 آنالیز EDX از رسوبات مشخص شده در تصویر SEM شکل 23-4 ………………………..84

شکل 25-4 تصویر متالوگرافی نمونه N(عملیات محلولی +پیر سازی در دمای oC700 و زمان 1ساعت)…………………………………………………………………………………………………………………………………85

شکل 26-4 منحنی تنش کرنش نمونه: الف) K و ب)N ……………………………………………………………..86

شکل 27-4 ریزساختار نمونه عملیات حرارتی شده: الف)L و ب)O…………………………………………….87

شکل 28-4 نمودار تنش کرنش مربوط به نمونه الف) L و ب)O …………………………………………………88

شکل 29-4 تصویر SEM رسوب Ni3Ti2 را در نمونه L ………………………………………………………….89

شکل 30-4 تصویر متالوگرافی نمونهD: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM …………………….91

شکل 31-4 نمودار تنش کرنش نمونه D …………………………………………………………………………………..92

شکل 32-4 تصویر متالوگرافی نمونهE: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM ……………………..93

شکل 33-4 نمودار تنش کرنش نمونه E ……………………………………………………………………………………94

شکل 34-4 تصویر متالوگرافی نمونهF: الف)x200 و ب) تصویر SEM ………………………………………95

شکل 35-4 نمودار تنش کرنش نمونه F ……………………………………………………………………………………96

شکل 36-4 تصویر متالوگرافی نمونهH: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM …………………….97

شکل 37-4 نمودار تنش کرنش نمونه H …………………………………………………………………………………..98

شکل 38-4 تصویر متالوگرافی نمونهI: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM ………………………99

شکل 39-4 نمودار تنش کرنش نمونه I …………………………………………………………………………………..100

شکل 40-4 تصویر متالوگرافی نمونهJ: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM …………………….101

شکل 41-4 نمودار تنش کرنش نمونه j……………………………………………………………………………………102

شکل 42-4 مدول یانگ بر حسب دمای پیرسازی………………………………………………………………………104

شکل 43-4 منحنی تغییرات انرژی جذب شده تا شکست برای دو دمای 500 و oC600……………….104

شکل 44-4 تغییرات سختی در دمای ثابت oC600……………………………………………………………………106

شکل45-4 تغییرات سختی در زمان ثابت 1 ساعت و 8 ساعت …………………………………………………..106

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول:

جدول1-2 برنامه پیرسازی برای آلیاژهای NiTi55 و NiTi50 ……………………………………………………33

جدول2-2 سختی و وزن از دست رفته در اثر سایش برای درصد مختلف نیکل………………………………39

جدول1-3 مشخصات نیکل و تیتانیوم مورد استفاده……………………………………………………………………..43

جدول2-3 مشخصات سیستم قدرت کوره …………………………………………………………………………………44

جدول3-3 رژیم حرارتی استفاده شده در آنالیز DSC …………………………………………………………………47

جدول4-3 پارامترهای مربوط به نورد شمش از آلیاژ 5/57 درصد وزنی نیکل …………………………………48

جدول5-3 ابعاد استفاده شده برای ساخت نمونه کشش………………………………………………………………..53

جدول 1-4 دماهای استحاله برای نمونه های همگن شده و سرد شده در کوره………………………………..67

جدول2-4 نتایج سختی نمونه های همگن سرد شده در هوا(air) و کوره(Fur.) و نمونه های عملیات محلولی(Wat.) …………………………………………………………………………………………………………………….70

جدول3-4 نتایج خواص مکانیکی استخراج شده از نمودارهای تنش – کرنش……………………………….103

جدول 4-4 نتایج سختی نمونه های عملیات حرارتی شده………………………………………………………….105

 

 

فصل اول

 

 

مقدمه

 

 

1– مقدمه

آلیاژهای حافظه‌دار دسته‌ای از آلیاژ‌ها با قابلیت منحصر به فرد بازیابی مقادیر قابل توجهی از تغییر فرم خود (تا حدود 8%) هستند. در این حالت نمونه می‌تواند تحت تنش‌های وارده در حد مجاز تغییر شکل دهد و مجدداً با حرارت دادن به شکل اولیه خود باز گردد؛ یا پس از برداشتن بار مکانیکی به صورت الاستیک به شکل نخستین خود باز گردد. در حالت اول پدیده حافظه‌داری و در حالت دوم پدیده سوپر الاستیک و یا شبه الاستیک رخ داده است. وجود خواص حافظه‌داری و سوپرالاستیک در آلیاژهای با نسبت اتمی مساوی (معمولاً غنی‌تر از نیکل) از Ni و Ti دیده می‌شود. اما به علت پایداری فاز بین‌فلزی NiTi در یک محدوده ترکیبی، آلیاژهای متعددی با ترکیب‌های غیر استوکیومتری وجود دارند. مقاومت به سایش بالا، مقاومت به خوردگی مناسب و قابلیت سازگاری با بدن موجودات زنده از دیگر خواص آلیاژهای حافظه‌دار NiTi است. این آلیاژها همچنین به واسطه قابلیت میرایی بالایی که دارند در کاربردهای مرتبط با جذب ارتعاشات نیز به فراوانی مورد استفاده قرار می‌گیرند .وجود این خواص مطلوب مهندسی در این ماده، نایتینول را به عنوان آلیاژی مناسب برای کاربرد‌های پیشرفته معرفی می­ کند. خاصیت میرایی این آلیاژ اندکی کمتر از ویسکرهایی نظیر اکریلیک و لاستیک است ولی نسبت به مواد مذکور دارای استحکام و مدول الاستیک بالاتری می‌باشد. آلیاژهای با نسبت اتمی مساوی از نیکل و تیتانیم و معمولاً غنی‌تر از نیکل به علت امکان کنترل فرایند استحاله با بهره گرفتن ازعملیات حرارتی و پیرسازی، برای تولید آلیاژ نایتینول بیشتر مد نظر می‌باشند. پدیده حافظه­داری به علت سهولت انجام استحاله مارتنزیتی و برگشت­پذیری آسان آن می باشد. عملیات حرارتی آلیاژهای NiTi اغلب به منظور بهینه کردن خواص مکانیکی اجزا و قطعات ساخته شده از آن و نیز کنترل دماهای استحاله آن انجام می‌گیرد. انجام این فرایند تاثیرات بسیاری بر روی ریزساختار این آلیاژها و در نتیجه روی خواص آنها خواهد داشت.

استفاده از آلیاژهای حافظه‌دار NiTi غنی از Ni همواره مورد توجه بوده است، چرا که با افزودن Ni به آنها امکان کنترل دماهای انتقالی فراهم می‌آید (با افزودن at. Ni %1/0 دماهای انتقالی حدود K20 کاهش پیدا می‌کنند). این آلیاژها به دلیل مقدار نیکل بالایی که دارند، سختی و مقاومت به سایش و خوردگی بالایی از خود نشان می دهند. همچنین در این آلیاژها می توان با عملیات حرارتی مناسب به خواص حافظه داری مناسب و استحکام و چقرمگی مورد نظر رسید. انتخاب سیکل عملیات حرارتی به عنوان روش کار آزمایش و همچنین تحلیل روابط حاکم بین کمیت های مکانیکی و ریز ساختاری با بهره گرفتن از نتایج بدست آمده از مجموعه مقالات و منابع مرتبط با موضوع آزمایش، از اهداف اصلی این پروژه است. این مقالات به همراه تحلیل و ارتباط بین آنها در فصل دوم آورده شده اند. دو هدف عمده از انجام این آزمایشات دنبال می شود:

• ایجاد ارتباط بین خواص ریز ساختاری و خواص مکانیکی نمونه های عملیات حرارتی شده و چگونگی تاثیر این خواص بر یکدیگر.
• بدست آوردن محدوده دمایی و زمانی بهینه عملیات حرارتی برای رسیدن به خواص مطلوب ریز ساختاری و مکانیکی آلیاژ نیکل تیتانیم غنی از نیکل.

شرح کامل روش تهیه نمونه ها، روش انجام عملیات حرارتی و تجهیزات مورد استفاده و تست های متالوگرافی و مکانیکی در فصل سوم آورده شده است.

 

فصل دوم

 

 

 

 

بر منابع

 

 

1-2 تاریخچه و کاربرد

حافظه داری[6] پدیده ای منحصر به فرد در برخی از آلیاژ هاست که ماده پس از پذیرش یک تغییر فرم پلاستیک در دمای پایین توسط حرارت دادن به شکل اولیه خود باز می گردد. این خاصیت اولین باردر سال 1951 توسط چنگ و رید[7] در آلیاژهای Au-Cd مشاهده گردید[1]. در سال 1961 بوهلر و وایلی [2] در آزمایشگاه نظامی نیروی دریایی آمریکا این خاصیت را در سری آلیاژهای Ni و Ti ملاحظه کردند و نام آن را در حالت کلی 55 نایتینول[8] نهادند که در آن نیکل از مقادیر53 تا 60 در صد وزنی را می تواند دارا باشد. از آن پس این خاصیت در بعضی فلزات، سرامیک ها و حتی پلیمر ها نیز مشاهده شد. اما مواد حافظه دار فلزی که اکثراً آلیاژهای حافظه دار هستند، خاصیت حافظه داری بیشتری نسبت به مواد دیگر دارند. از مهمترین این آلیاژها می توان به غیر از آلیاژهای Ni-Ti، به آلیاژهای پایه مس مانند Cu-Zn-Al و Cu-Al-Ni نیز اشاره نمود. در میان این دو سیستم آلیاژی، آلیاژ های Ni-Ti دارای خواص مکانیکی و حافظه داری بهتری هستند به گونه ای که تا 8 درصد کرنش پلاستیک را بازیابی می کنند و نسبت به آلیاژهای پایه مس، پایداری حرارتی مطلوب تری را از خود نشان می دهند. این آلیاژ استحکام خستگی و چقرمگی بالایی دارد که بر اساس این خاصیت، این ترکیب کاربردهای فراوانی در صنایع نظامی و پزشکی یافته است[2].

اگرچه امروزه حجم بالایی از کاربردهای آلیاژهای حافظه دار در ارتباط با زمینه های پزشکی است، اما کاربردهای زیادی نیز در بخش های مختلف صنعتی در حجم بالا برای این آلیاژها بوجود آمده است. استفاده از این آلیاژها در صنعت بیشتر در بست ها و مفصل ها (کوپلینگ) و در بخش های نظامی بوده است. قاب عینک از موارد دیگری است که از خاصیت سوپرالاستیسیتی این آلیاژ ها استفاده می کند. آنتن تلفن همراه نیز یکی دیگر از موارد کاربرد سیم های سوپرالاستیک است. تقویت لحیم SnPdAg در مقابل شکست در اثر تنش های حرارتی، یکی دیگر از موارد کاربرد صنعتی پودر NiTi سوپرالاستیک می باشد. در قسمت اتومبیل سازی، تولید کننده های اروپایی اتومبیل، به مدت طولانی از آلیاژهای حافظه دار به عنوان فعال کننده برای انتقال سیال در جعبه دنده استفاده می کردند. امروزه از درپوش NiTiNb برای آب بندی مسیرهای سوخت با فشار بالا در موتورهای انژکتوری دیزلی استفاده می شود. محرک های حافظه دار همچنین در ساخت دریچه یا سوپاپ اطمینان در کاربردهای صنعتی نیز استفاده می شود. کاربرد محرکی جدید شامل یک قطع کننده حرارتی برای محافظت یون های لیتیم باتری در مقابل افزایش غیر قابل کنترل دما، در اثر شارژ زیاد و یا اتصال کوتاه می باشد[3].

 

2-2 ذوب و ریخته گری آلیاژ NiTi

برای تولید آلیاژ NiTi به روش ذوبی، به دلیل میل به واکنش بالایی که این آلیاژ دارد، ذوب باید در خلا انجام گیرد. به طور معمول دو روش ذوب القایی تحت خلا(VIM) و ذوب با قوس مصرف شونده (VAR) استفاده می شود[4]. در روش VIM معمولاً از بوته گرافیتی یا کلسیا استفاده می شود. در این حالت در صورت استفاده از بوته هایی از جنس مگنزیا و آلومینا، مذاب NiTi به اکسیژن آلوده می شود. مذاب NiTi در بوته گرافیتی دچار آلودگی با کربن می شود. با نگهداشتن دمای ذوب زیر oC1450 در هنگام استفاده از بوته گرافیتی می توان مقدار کربن را در شمش VIM بین 200 تا ppm500 کنترل کرد[5]. در روش VAR الکترودهای مصرفی NiTi ذوب می

[1]Shape memory alloy (SMA)

[2]Shape memory effect

[3]Super elastic

[4]Pseudo elastic

[5]Damping

[6] Shape memory alloys (SMA)

[7] Chang and Read

فصل اول : کلیات پژوهش

1-1- مقدمه 3

فصل دوم : بر منابع تحقیقاتی

2-1- مشخصات مس 6

2-2- پنج روش اساسی برای تولید پودر مس وجود دارد كه عبارتند از. 7

2-2-1- رسوب الكترولیتی پودر مس.. 7

2-2-2- احیای گازی اكسید مس.. 8

2-2-3- اتمیزه كردن. 9

2-2-4- رسوب پودر مس از محلول سولفات مس با آهن. 10

2-3- تاریخچه گرافن. 10

2-4- معرفی گرافن. 11

2-5- روند تحقیقات انجام شده برروی گرافن. 13

2-6- خواص گرافن. 14

2-6-1- چگالی. 14

2-6-2- رسانایی گرمایی. 14

2-6-3- رسانایی الکتریکی. 14

2-6-4- مساحت سطحی ویژه 14

2-6-5- مقاومت مکانیکی. 14

2-6-6- مدول یانگ… 15

2-6-7- مقامت در برابر شكست.. 15

2-7- كاربرد های گرافن. 15

2-8- روش های تولید گرافن. 16

2-8-1- روش‌ پوسته پوسته کردن میکرومکانیکی. 18

2-8-2- روش رشد همبافته 19

عنوان                                                                                                        صفحه

2-8-3- روش رسوب نشانی بخار شیمیایی (CVD) 20

2-8-4- روش تهیه گرافن از اکسید گرافیت.. 21

2-9- نانوكامپوزیت ها 22

2-10- آلیاژسازی مكانیكی. 22

2-11- انواع فرایند های آلیاژسازی مكانیكی. 23

2-11-1- آسیاب كاری مکانیکی (سایش مكانیكی) 23

2-11-2- آسیاب كاری واكنشی (مكانوشیمیایی) 23

2-11-3- آسیاب كاری تبریدی. 23

2-12- انواع آسیاب های مورد استفاده در آلیاژسازی مكانیكی. 24

2-12-1-آسیاب گلوله ای سیاره ای. 24

2-21-2- آسیاب های گلوله ای ارتعاشی. 24

2-12-3- آسیاب های گلوله ای غلتشی. 25

2-12-4- آسیاب های گلوله ای شافتی. 26

2-12-5- آسیاب های گلوله ای مغناطیسی. 26

2-13- برخی از مهمترین كاربردهای روش آلیاژسازی مکانیکی. 27

2-14- متغییرهای فرایند روش آلیاژسازی مکانیکی. 27

2-14-1- نوع آسیاب.. 27

2-14-2- زمان آسیاب كاری. 28

2-14-3- نسبت وزنی گلوله به پودر. 28

2-14-4- میزان پر شدن محفظه آسیاب.. 28

2-14-5- اتمسفر درون محفظه آسیاب.. 29

2-14-6- درجه حرارت.. 29

2-14-7- جنس، اندازه و توزیع اندازه گلوله های آسیاب.. 29

2-15- مبانی فرایند آلیاژسازی مكانیكی. 30

2-15-1- مخلوط شدن ذرات پودر مواد اولیه 31

2-15-2- افزایش قابل ملاحظه نواقص كریستالی. 31

2-15-3- انتقال جرم بین ذرات پودر. 33

2-16- تحقیقات انجام شده بر کامپوزیت های تقویت شده با گرافن. 33

عنوان                                                                                                        صفحه

2-16-1- نانو کامپوزیت آلومینیوم/گرافن. 33

2-16-2- نانو کامپوزیت مس/گرافن و نیکل/گرافن. 35

2-16-3- نانو کامپوزیت اپوکسی/گرافن. 36

فصل سوم : روش تحقیق (مواد و روش کار)

3-1- مواد اولیه 39

3-2- طراحی آزمون به روش تاگوچی. 39

3-3- آلیاژسازی و آسیاب کاری مکانیکی. 41

3-3-1- دستگاه آسیاب.. 41

3-3-2- مراحل آلیاژسازی مکانیکی. 41

3-3-3- قالب.. 42

3-4- آزمایش بررسی و ارزیابی فازی ذرات پودری توسط پراش اشعهX.. 43

3-4-1- محاسبه اندازه دانه و کرنش شبکه 43

3-5- دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی. 44

3-6- دستگاه طیف سنجی رامان 44

3-7- آزمایش اندازه گیری چگالی و درصد تخلخل. 44

3-8- سختی سنجی. 45

3-9- آزمایش استحکام فشاری. 46

فصل چهارم : نتایج

4-1- بررسی مورفولوژی ذرات پودر آسیاب کاری شده 48

4-2- مطالعه پودرهای آسیاب شده با آنالیز پراش اشعه 52

4-2-1- تغییرات فازی در حین آلیاژسازی مکانیکی. 52

4-2-2- اندازه دانه و میکرو کرنش شبکه 54

4-3- طیف سنجی رامان. 56

4-4- بررسی چگالی نمونه ها 57

4-5- بررسی نتایج سختی سنجی. 60

4-6- بررسی نتایج استحکام فشاری. 63

4-7- بررسی سطح شکست نمونه ها توسط. 66

عنوان                                                                                                         صفحه

4-8- بررسی نتایج بدست آمده توسط نرم افزار کوآلتک… 68

 

4-8-1 بررسی نتایج استحکام فشاری. 68

4-8-1-1- تاثیر درصد گرافن بر استحکام فشاری. 68

4-8-1-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر استحکام فشاری. 69

4-8-1-3- تاثیر فشار پرس بر استحکام فشاری. 69

4-8-1-4- تاثیر دمای زینتر بر استحکام فشاری. 70

4-8-1-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر استحکام فشاری. 71

4-8-1-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای استحکام فشاری. 71

4-8-2 بررسی نتایج سختی. 72

4-8-2-1- تاثیر درصد گرافن بر سختی. 72

4-8-2-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر سختی. 72

4-8-2-3- تاثیر فشار پرس بر سختی. 73

4-8-2-4- تاثیر دمای زینتر بر سختی. 74

4-8-2-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر سختی. 74

4-8-2-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای سختی. 75

4-8-3- بررسی نتایج چگالی. 75

4-8-3-1- تاثیر درصد گرافن بر چگالی. 75

4-8-3-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر چگالی. 76

4-8-3-3- تاثیر فشار پرس بر چگالی. 76

4-8-3-4- تاثیر دمای زینتر بر چگالی. 77

4-8-3-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر چگالی. 77

4-8-3-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای چگالی. 78

فصل پنجم : نتیجه گیری

5-1- نتیجه گیری. 80

5-2- پیشنهادها 82

فهرست منابع

منابع. 84

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                      صفحه

شکل(2-1) : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از ذره پودر مس الکترولیتی، 2800X. 8

شکل(2-2) : تصویر میکروسکوپی از ذرات مس احیا شده، 525X . 9

شکل (2-3) : تصویر میکروسکوپی از ذرات پودر مس اتمیزه شده، 450X. 9

شکل (2-4) : طول پیوند کربن ـ کربن در گرافن. 11

شكل (2-5) : حالات مختلف كربن : فلورین ها ، نانو لوله های كربنی و گرافیت.. 12

شكل(2-6) : شکافتن نانو لوله‌های کربنی برای تولید نانو نوارهای گرافنی. 16

شکل (2-7) : (الف) تصویر گرافن واقعی(ب) تصویر گرافن ایده آل. 18

شکل(2-8) : تولید گرافن به روش لایه برداری میکرومکانیکی. 18

شكل(2-9) : اولین تصویر میکروسکوپ نوری منتشر شده از گرافن تهیه شده به روش پوسته پوسته کردن میکرومکانیکی  19

شکل (2-10) : (a) مراحل تهیه GO از گرافیت طی فرایند اکسایش و سپس کاهش. (b) مراحل تهیه گرافن به روش رسوب سازی با بخار (П) و سولووترمال(Ш) 21

شكل (2-11) : آسیاب گلوله ای سیاره ای. 24

شكل (2-12) : آسیاب گلوله ای ارتعاشی. 25

شكل (2-13) : آسیاب گلوله ای غلتشی. 25

شكل (2-14) : آسیاب گلوله ای شافتی. 26

شكل (2-15) : آسیاب گلوله ای مغناطیسی. 27

شكل (2-16) : طرح ساده ای از ذرات پودر حین برخورد گلوله ها. 30

شکل (2- 17) : (a) تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از صفحات گرافن که تا خوردن آن صفحات را نشان می دهد.قسمت مشخص شده روی تصویر طرح تفرق سلول شش وجهی یا هگزاگونال گرافن می باشد. (b) آنالیز رامان (Raman) برای صفحات گرافن رسوب یافته برروی قرص های سیلیکونی در پودر بدون استفاده از حلال  35

شکل (2-18) : (a) تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از سطح شکست نانوکامپوزیت اپوکسی-گرافن با 3/0 درصد وزنی نانو نوارهای گرافن که نشان دهنده آگلومره شدن و خوشه ای شدن نانو نوارهای گرافن احاطه شده با زمینه می باشد. (b) نمودار استحکام کششی نانوکامپوزیت اپوکسی-گرافن. 37

شکل(3-1) : تصویر آسیاب گلوله ای سایشی. 41

عنوان                                                                                                         صفحه

شکل(3-2) : تصویر قالب، المنت و ترمومتر. 42

شکل (4-1) : تصویر مخلوط پودر Cu-0/5wt% Graphene با بزرگنمایی X500 (الف) : پس از 10 ساعت آسیاب کاری (ب) : پس از 15 ساعت آسیاب کاری (ج) : پس از 20 ساعت آسیاب کاری. 50

شکل (4-2) : تصویر مخلوط پودر Cu-0/5wt% Graphene با بزرگنمایی X2000 (الف) : پس از 10 ساعت آسیاب کاری (ب) : پس از 15 ساعت آسیاب کاری (ج) : پس از 20 ساعت آسیاب کاری. 55

شکل (4-3) : سطح شکست نمونه های (الف) :4N و (ب) : 6N با ترکیب Cu-0/5wt% Graphene با 10 و 20 ساعت آسیاب کاری و (ج) : 7N با ترکیب Cu-1wt% Graphene با 10 ساعت آسیاب کاری. 71

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                    صفحه

جدول(2-1) : برخی از مشخصات مس.. 7

جدول(2- 2) : خلاصه ای از روش های سنتز گرافن. 17

جدول (2-3) : سختی نمونه ها بر حسب ویکرز در حالت های پرس گرم و اکسترود شده 34

جدول(3-1) : پارامترهای موجود در تولید نانو کامپوزیت مس-گرافن. 40

جدول(3-2) : مشخصات تولید نانو کامپوزیت مس-گرافن. 40

جدول (4-1) : اندازه دانه و میکرو کرنش نمونه های Cu-0/5wt% Graphene در زمان های15،10و20ساعت آسیاب کاری. 59

جدول (4-2) : چگالی و درصد تخلخل نمونه ها قبل از زینتر. 61

جدول (4-3) : چگالی و درصد تخلخل نمونه ها بعد از زینتر. 58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                                       صفحه

نمودار (2-1) : (a) مجموع انتشارات جهانی مرتبط با تحقیقات گرافن.(b) مجموع ارجاعات به انتشارات مرتبط با گرافن؛ بر مبنای بانک های اطلاعاتی CAS و .WOS © میزان سرمایه گذاری بنیاد ملی علوم آمریکا در زمینه تحقیقات گرافنی  13

نمودار (2-2) : تغییرات ضخامت متوسط لایه های نیكل و نیوبیوم در طی آلیاژسازی مكانیكی مخلوط پودرهای  31

نیكل و نیوبیوم باتركیب .Ni60Nb40. 31

نمودار (2-3) : روند كاهش اندازه دانه های نیكل در حین آلیاژسازی مكانیكی. 32

نمودار (2-4) : نمودار تفرق اشعه X نمونه های آلومینیوم خالص، آلومینیوم-گرافن و آلومینیوم-نانولوله های كربنی. 34

نمودار (2-5) : (a) استحکام کششی نمونه ها و (b) کرنش شکست نمونه ها. 34

نمودار (2-6) : تاثیر تعداد لایه های گرافن برروی هدایت حرارتی نانوکامپوزیت های مس-گرافن و نیکل گرافن  36

نمودار (4-1) : نمودار تفرق اشعه X نمونه های Cu-0/5wt% Graphene در زمان های10 ، 15 و 20 ساعت       آسیاب کاری. 53

نمودار(4-2) : منحنی Cos برحسب Sin نمونه Cu-0/5wt% Graphene پس از 10 ساعت آسیاب کاری  54

نمودار (4-3) : افزایش اندازه دانه پودر نانو کامپوزیت مس-گرافن با افزایش زمان آسیاب کاری. 56

نمودار (4-4) : افزایش کرنش شبکه پودر نانو کامپوزیت مس-گرافن با افزایش زمان آسیاب کاری. 56

نمودار (4-5) : آنالیز رامان (Raman) برای ردیابی صفحات گرافن در نانو کامپوزیت                   Cu-1wt% Graphene 57

نمودار (4-6) : مقایسه چگالی عملی نمونه ها (الف) : قبل از زینتر (ب) : بعد از زینتر. 58

نمودار (4-7) : افزایش درصد تخلخل با افزایش دما (الف) فشار 400 مگاپاسکال (ب) فشار 500 مگاپاسکال (ج) فشار 600 مگاپاسکال. 63

نمودار (4-8) : نتایج بدست آمده از سختی قبل از زینتر. 61

نمودار (4-9) : مقایسه نتایج سختی قبل از زینتر. 61

نمودار (4-10) : نتایج بدست آمده از سختی بعد از زینتر. 62

عنوان                                                                                                         صفحه

نمودار (4-11) : مقایسه نتایج سختی بعد از زینتر. 62

نمودار (4-12) : منحنی تنش – کرنش نمونه 1N با Cu-0/2wt% Graphene و 10N (خالص) با 10 ساعت آسیاب کاری و نمونه 11N (خالص میکرو). 67

نمودار (4-13) : منحنی تنش – کرنش نمونه ها با Cu-0/2wt% Graphene 68

نمودار (4-14) : منحنی تنش – کرنش نمونه ها با Cu-0/5wt% Graphene 65

نمودار (4-15) : منحنی تنش – کرنش نمونه ها با Cu1wt% Graphene 66

نمودار (4-16) : تاثیر درصد گرافن بر استحکام فشاری. 68

نمودار (4-17) : تاثیر زمان آسیاب کاری بر استحکام فشاری. 69

نمودار (4-18) : تاثیر فشار پرس بر استحکام فشاری. 74

نمودار (4-19) : تاثیر دمای زینتر بر استحکام فشاری. 74

نمودار (4-20) : میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر استحکام فشاری. 75

نمودار (4-21) : تاثیر درصد گرافن بر سختی. 72

نمودار (4-22) : تاثیر زمان آسیاب کاری بر سختی. 73

نمودار (4-23) : تاثیر فشار پرس بر سختی. 77

نمودار (4-24) : تاثیر دمای زینتر بر سختی. 78

نمودار (4-25) : میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر سختی. 74

نمودار (4-26) : تاثیر درصد گرافن بر چگالی. 79

نمودار (4-27) : تاثیر زمان آسیاب کاری بر چگالی. 76

نمودار (4-28) : تاثیر فشار پرس بر چگالی. 76

نمودار (4-29) : تاثیر دمای زینتر بر چگالی. 77

نمودار (4-30) : میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر چگالی. 81

 

 

 

چکیده :

گرافن یکی از مواد کریستالی دو بعدی است که در سال های اخیر شناسایی و تحلیل شده است. این ماده جدید ویژگی های منحصر به فرد زیادی دارد از جمله استحکام، هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار بالا می باشد. از گرافن بعنوان ماده ای برای افزایش استحكام، سختی، هدایت الكتریكی و نیز هدایت حرارتی در نانو كامپوزیت های مس استفاده می شود. در این پژوهش از گرافن بعنوان فاز تقویت کننده در نانو کامپوزیت مس/گرافن جهت بهبود خواص مکانیکی استفاده شده است.

در این پروژه برای تهیه نانو کامپوزیت مس/گرافن از روش آلیاژسازی مكانیكی استفاده شده است که متغییرهای موجود در این پروژه شامل درصد گرافن، زمان آسیاب كاری، دمای زینتر و فشار پرس می باشد كه برای جلوگیری از انجام آزمون‏های تکراری از طراحی آزمون به روش تاگوچی استفاده شد تا تعداد آزمون‏های لازم برای رسیدن به جواب بهینه مشخص گردد. برای ساخت نمونه های مناسب از پودر، از روش فشرده سازی گرم تا دمای دمای ℃ 500 استفاده شده است و بعد از آن نمونه ها در کوره زینتر شدند. نتایج آزمایش ها حاکی از افزایش استحکام و سختی با افزایش درصد گرافن تا میزان 5/0 درصد وزنی می باشد و بیشترین مقدار سختی و استحکام فشاری برای نمونه حاوی 5/0 درصد وزنی گرافن، 15 ساعت آسیاب کاری، فشار Mpa600 و دمای ℃ 700 می باشد.

واژه های کلیدی : نانوکامپوزیت مس/گرافن- آلیاژسازی مکانیکی- استحکام فشاری.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

کلیات پژوهش

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

 

عنوان                                                                                                 صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1- کلیات… 2

1-2- بیان مساله. 8

1-3-اهمیت و ضرورت مساله. 14

1-4- اهداف پژوهش…. 18

1-4-1- هدف کلی: 18

1-4-2- اهداف فرعی پژوهش: 18

1-5- سؤالات پژوهش…. 19

1-6-تعاریف نظری و عملیاتی متغیرها 19

1-6-1- تعاریف نظری.. 19

1-6-1-1- فرهنگ‌سازمانی: 19

1-6-1-2- جوسازمانی: 20

1-6-1-3- رفتار شهروندی سازمانی: 20

1-6-2- تعاریف عملیاتی متغیرها 21

1-6-2-1- فرهنگ‌سازمانی: 21

1-6-2-2- جوسازمانی: 21

1-6-2-3- رفتار شهروندی سازمانی: 21

فصل دوم: پیشینه پژوهش

2-1-   پیشینه نظری.. 23

2-1-1- فرهنگ‌سازمانی: 23

2-1-1-1-تعاریف فرهنگ‌سازمانی.. 24

2-1-1-2-سطوح فرهنگ‌سازمانی: 26

2-1-1-3- مدل‌های فرهنگ‌سازمانی.. 27

1) فرهنگ‌سازمانی فرهمند: 35

2) فرهنگ‌سازمانی وسواسی: 35

3) فرهنگ‌سازمانی پرهیزکننده: 35

4) فرهنگ‌سازمانی سیاسی شده: 35

5) فرهنگ‌سازمانی دیوان سالارانه: 35

2-1-1-4- ابعاد فرهنگ سازمانی.. 37

2-1-1-5- ویژگی فرهنگ‌سازمانی.. 38

2-1-1-6- عوامل مؤثر بر شکل‌گیری فرهنگ‌سازمانی.. 38

10-1-1-7- کارکردهای فرهنگ‌سازمانی.. 39

2-1-2- جوسازمانی.. 41

2-1-2-1- تعاریف جوسازمانی: 42

2-1-2-2- انواع جوسازمانی.. 44

2-1-2-3- ابعاد جوسازمانی.. 45

2-1-2-4- رویکردها و مدل‌های جوسازمانی.. 46

2-1-3- رفتار شهروندی سازمانی.. 50

2-1-3-1- سیر تحول مفهوم رفتار شهروندی سازمانی.. 50

2-1-3-2- تعاریف رفتار شهروندی سازمانی: 52

2-1-3-3- ویژگی‌های رفتار شهروندی سازمانی: 55

2-1-3-4- ابعاد رفتار شهروندی سازمانی.. 56

2-1-3-5- عوامل تأثیرگذار بر رفتار شهروندی سازمانی.. 59

2-1-3-6- پیامدهای رفتار شهروندی سازمانی: 61

2-2- پیشینه پژوهشی.. 62

2-2-1- فرهنگ‌سازمانی.. 62

2-2-1-1- پژوهش‌های خارجی.. 62

2-2-1-2- پژوهش‌های داخلی: 63

2-2-2- جوسازمانی.. 66

2-2-2-1- پژوهش‌های خارجی.. 66

2-2-2-2- پژوهش‌های داخلی.. 67

2-2-3- رفتار شهروندی سازمانی: 69

2-2-3-1- پژوهش‌های خارجی: 69

2-2-3-2- پژوهش‌های داخلی: 73

2-3-آموزش عالی در افغانستان.. 75

3-1-2- دانشگاه کابل.. 78

4-2- جمع‌بندی.. 80

 

فصل سوم: روش شناسی

مقدمه. 85

3-1- روش پژوهش…. 85

3-2- جامعه آماری، حجم نمونه و شیوه نمونه‌گیری: 85

3-3- ابزار پژوهش: 86

3-3-1- مقیاس سنجش فرهنگ‌سازمانی: 86

3-3-2- مقیاس جوسازمانی: 87

3-3-3- مقیاس رفتار شهروندی سازمانی: 87

3-5- روایی و پایایی ابزار پژوهش: 88

3-5-1- روایی و پایایی مقیاس سنجش فرهنگ‌سازمانی.. 89

3-5-2- روایی و پایایی مقیاس جوسازمانی.. 89

جدول شماره (3-3) روایی و پایایی مقیاس سنجش جو سازمانی پلاس دلتا(2011). 89

 

3-5-3- روایی و پایایی مقیاس رفتار شهروندی سازمانی.. 90

3-6- روش جمع‌ آوری اطلاعات: 91

3-7- روش تجزیه‌وتحلیل داده‌ها: 92

 

فصل چهارم: تجزیه ‌وتحلیل یافته‌ها

مقدمه. 95

4-1-یافته‌های توصیفی.. 95

4-1-1- تحلیل توصیفی ویژگی‌های افراد موردبررسی.. 95

4-1-1-1- توزیع فراوانی و درصد جنسیت افراد نمونه نسبت به‌کل جامعه. 95

4-1-1-2- توزیع فراوانی و درصد سطح تحصیلات افراد نمونه نسبت به‌کل جامعه. 96

4-1-2- شاخص‌های آمار توصیفی متغیرهای پژوهش…. 97

4-1- 3- ماتریس همبستگی.. 98

4-2- یافته‌های استنباطی.. 103

4-2-1-مدل معادلات ساختاری.. 103

4-2-1-1- آیا بین فرهنگ‌سازمانی و رفتار شهروندی سازمانی اعضای هیئت‌علمی دانشگاه کابل رابطه معناداری وجود دارد؟ 104

4-2-1-2- آیا بین فرهنگ‌سازمانی و جوسازمانی دانشگاه کابل رابطه معناداری وجود دارد؟ 106

4-2-1-3- آیا بین جوسازمانی  و رفتار شهروندی سازمانی با کنترل متغیر فرهنگ‌سازمانی رابطه معناداری وجود دارد؟ 108

4-2-1-4- آیا جوسازمانی در رابطه بین فرهنگ‌سازمانی و رفتار شهروندی سازمانی نقش واسطه‌گری را ایفا می‌کند؟ 110

4-2-1-5- سهم واسطه گری.. 112

4-2-2- سؤالات فرعی.. 113

4-2-2-1- بعد غالب فرهنگ‌سازمانی در دانشگاه کابل کدام است؟ 113

4-2-2-2- رفتار شهروندی سازمانی اعضای هیئت‌علمی دانشگاه کابل به چه میزان است؟ 115

4-2-2-3- بعد غالب جوسازمانی در دانشگاه کابل کدام است؟ 117

4-5- جمع‌بندی.. 120

 

فصل پنجم: جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

مقدمه. 122

1-5- با توجه با نتایج به‌دست‌آمده از پژوهش حاضر، بین متغیر فرهنگ‌سازمانی و  رفتار شهروندی سازمانی اعضای هیئت‌علمی دانشگاه کابل رابطه مثبت و معناداری وجود دارد. 122

2-5-نتایج به‌دست‌آمده از پژوهش حاکی از آن است که، بین فرهنگ‌سازمانی و جوسازمانی دانشگاه ارتباط مثبت و معناداری وجود دارد. 125

3-5 –بین جوسازمانی و رفتار شهروندی سازمانی اعضای هیئت‌علمی دانشگاه کابل رابطه مثبت و معنادار وجود دارد. 127

4-5 – آیا جوسازمانی در رابطه بین فرهنگ‌سازمانی و رفتار شهروندی سازمانی نقش واسطه‌گری را ایفا می‌کند؟ 130

5-5 – تعیین میزان رفتار شهروندی سازمانی اعضای هیئت‌علمی دانشگاه کابل.. 133

6-5 – بُعد غالب فرهنگ‌سازمانی در دانشگاه کابل  بُعد ویژگی های غالب می‌باشد. 134

7-5- نتیجه‌گیری نهایی.. 135

8-5- محدودیت‌ها 138

1-8-5- محدودیت‌های اجرایی.. 138

2-8-5- محدودیت‌های پژوهشی.. 138

9-5- پیشنهادها 139

1-9-5- پیشنهادهای پژوهشی.. 139

2-9-5- پیشنهادهای کاربردی: 140

 

فهرست منابع

منابع فارسی.. 141

منابع انگلیسی.. 147

 

پیوست ها

پیوست 1: مقیاس سنجش فرهنگ‌سازمانی.. 156

پیوست 2:  مقیاس سنجش رفتار شهروندی سازمانی.. 159

پیوست 3: مقیاس سنجش جوسازمانی پلاس دلتا(2011) 161

 

 

فهرست جداول

 

عنوان                                                                                                صفحه

 

جدول شماره (2-1) گام‌های ثبات بیرونی و بقای سازمان‌ها…………………………………………… 38

جدول شماره ( 2-2) گام‌های ثبات درونی سازمان‌ها………………………………………………………. 39

جدول شماره(3-1) تفکیک جامعه آماری به تفکیک دانشکده و تعداد اعضای هیئت علمی.    86

جدول شماره (3-2) روایی و پایایی مقیاس فرهنگ‌سازمان…………………………………………….. 89

جدول شماره (3-3) روایی و پایایی مقیاس جوسازمانی………………………………………………….. 89

جدول شماره (3-4) روایی و پایایی مقیاس رفتار شهروندی سازمانی…………………………….. 90

جدول شماره (4-1) فراوانی و درصد ویژگی­های جمعیت شناختی نمونه آماری…………. 96

جدول شماره (4-2) توزیع فراوانی درصد حجم نمونه اعضای هیئت‌علمی برحسب

تحصیلات……………………………………………………………………………………………………………………………. 97

جدول شماره (4-3) شاخص های آمار توصیفی متغیر های پژوهش……………………………… 98

جدول شماره (4-4)ماتریس ضریب همبستگی پیرسون ………………………………………………… 99

جدول شماره (4-5) سهم واسطه گری جوسازمانی در رابطه بین فرهنگ سازمانی و رفتار شهروندی سازمانی  112

جدول شماره (4-6) نتایج شاخص ­های برازش مدل نهایی………………………………………………. 113

جدول شماره (4-7) نتایج آزمون تحلیل واریانس اندازه گیری های مکرر جهت تعین بُعد غالب فرهنگ سازمانی در دانشگاه کابل………………………………………………………………………………………………………………………………………. 114

جدول شماره (4-8) نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی ………………………………………………………… 115

جدول شماره (4-9) مقایسه میانگین ابعاد رفتارشهروندی سازمانی اعضای هیئت علمی دانشگاه کابل با سطوح کفایت قابل قبول و مطلوب…………………………………………………………………………………………………………………….. 117

جدول شماره (4-10) نتایج آزمون تحلیل واریانس اندازه گیری های مکرر جهت تعیین بُعد غالب جوسازمانی  118

جدول شماره (4-11) نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی برای بررسی نوع قالب جوسازمانی در دانشگاه کابل        119

 

فهرست  شکل ها

 

عنوان                                                                                             صفحه

 

شکل شماره (2-1) مدل نظری پژوهش ……………………………………………………………………………………… 83

شکل شماره (4-1) توزیع فراوانی پاسخگویان بر حسب جنسیت …………………………………………….. 96

شکل شماره (4-2) توزیع فراوانی پاسخگویان بر حسب میزان تحصیلات ……………………………….. 97

شکل شماره(4-3) بررسی رابطه بین رفتار شهروندی سازمانی و فرهنگ‌سازمانی……………………. 105

شکل شماره (4-4) بررسی رابطه بین جوسازمانی و فرهنگ‌سازمانی ………………………………………. 107

شکل شماره (4-5) بررسی رابطه بین جو سازمانی و رفتارشهروندی سازمانی با کنترل فرهنگ سازمانی         109

شکل شماره (4-6) مدل نهایی پژوهش رابطه بین فرهنگ‌سازمانی و رفتار شهروندی سازمانی با نقش واسطه گری جوسازمانی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 111

 

فصل اول

 

 مقدمه

 

 

1-1-  کلیات

 

 

سازمان و سازمان‌یافتگی جزء جداناشدنی زندگی انسان‌ها است و افراد بیشتر عمرشان را در سازمان‌ها یا در رابطه با سازمان‌ها سپری می‌کنند و این موضوع نشان‌دهنده اهمیت و جایگاه سازمان‌ها در دنیای کنونی است. به‌علاوه، عصر کنونی دوره تحولات شتابنده و غیرقابل‌پیش‌بینی است. وضعیت کنونی در جامعه بیانگر عدم توازن، پیچیدگی‌های روزافزون سازمان‌ها و عدم توانایی این سازمان‌ها در پیش‌بینی و مقابله با این تحولات و پیچیدگی‌ها است. سازمان‌ها برای مقابله با تهدیدات محیطی و استفاده از فرصت‌های احتمالی ناچارند ظرفیت‌ها و توانمندی‌های درونی خود را بشناسند، نقاط ضعف را ترمیم و به تقویت نقاط قوت بپردازند. مسائل و مشکلات در سازمان‌ها آن‌چنان پیچیده و درهم‌تنیده است که تشخیص مشکل به‌آسانی میسر نیست.

سازمان‌های آموزش عالی یکی از این سازمان‌هاست که در سبز فایل با چالش‌های جدید و جدی روبه‌رو هستند. چراکه کار کردن در شرایط پیچیده و رقابتی، ویژگی بنیادی سازمان‌های آموزشی به‌ویژه سازمان‌های آموزش عالی است(میلر[1]به نقل از ویگودا و همکاران، 2007)، در این میان می‌توان گفت که؛ گرداننده اصلی این سازمان‌ها انسان‌ها است و انسان‌ها است که به کالبد سازمان‌ها جان و هویت می‌بخشند و یک سازمان را از سازمانی دیگر متمایز کرده و تحقق هدف‌ها را میسر می‌سازند. بدون انسان سازمان بی‌معنی است و ماهیت انسانی سازمان‌ها و پیچیده بودن رفتارهای کارکنان این پیچیدگی را مضاعف نموده است. با چنین اوصافی سازمان‌ها نباید در انتظار تحول باشند، بلکه باید خود منبع موج و تحول گردند و در جهت بهبودی خود بکوشند تا بتوانند پاسخگوی نیازهای جدید تمدن امروزی باشند (مرادی چالشتری و همکاران، 1387). یکی از اهداف اصلی هر سازمانی، دستیابی به موفقیت و تحقق اهداف و فلسفه وجودی خویش است. برای رسیدن به این اهداف، همچنان حفظ و بقای معنادارشان در محیط پویا و متغیر امروزی ناچارند از خود عملکرد شایسته و بایسته‌ای نشان دهند. موفقیت‌های چشمگیر دهه اخیر سازمان‌های با حداقل امکانات از یک‌سو و شکست سازمان‌های با بهترین توانایی‌های مادی از سوی دیگر بیانگر نقش قابل‌توجه عوامل غیرمادی در موفقیت آن‌ ها بوده است که در این میان فرهنگ‌سازمانی به‌عنوان عامل مؤثر در عملکرد سازمان‌ها تلقی می‌گردد (نصیرپور و همکاران، 1388).

فرهنگ‌سازمانی[2] سیستمی است متشکل از ارزش‌ها و عقاید که در تعامل متقابل با نیروی انسانی، ساختار سازمانی، جوسازمانی، رفتار شهروندی سازمانی و سیستم کنترل بوده و درنتیجه هنجارهای رفتاری را در سازمان شکل می‌دهد. ازآنجاکه؛ فرهنگ‌سازمانی به سازمان هویت می‌دهد (زهیر و همکاران[3]، 2011) و به هماهنگی رفتار اعضاء کمک می‌کند (مکنتاش و دورتی[4]، 2010). با توسعه فرهنگ‌سازمانی قوی و مؤثر، سازمان‌ها می‌توانند عملکردی مؤثری به دست آورند (جاکوبس[5] و همکاران، 2013). با توجه به اینکه فرهنگ‌سازمانی بر عملکرد افراد تأثیر می‌گذارد (هنری[6]، 2006)، به‌طورکلی گفته می‌شود که فرهنگ‌سازمانی ادراكی است كه افراد از سازمان خوددارند و چیزی است كه نه در سازمان وجود دارد و نه در فرد و ویژگی‌های خاصی است كه در یک سازمان وجود دارد نمایانگر خصوصیات معمول و ثابتی است كه سازمان‌ها را از یكدیگر متمایز می‌كند (مشبكی، 1380). فرهنگ‌سازمانی بستری است به‌هم‌پیوسته كه اجزا سازمان را به هم می‌چسباند (كوئین، 1999). (هافستد[7]، 1991)، فرهنگ‌سازمانی را برنامه‌ریزی جمعی ذهن بیان می‌كند كه افراد یک سازمان را از سازمان‌های دیگر متمایز كند (مرتضوی، 1379). فرهنگ‌های سازمانی شالوده تاریخی دارند بدین معنی كه نمی‌توان رابطه بین فرهنگ‌سازمانی و تاریخ را از هم جدا كرد و فرهنگ‌سازمانی به‌طور ناگهانی و اتفاقی به وجود نمی‌آید (تریس و بئر[8]، 1993). بسیاری از صاحب‌نظران بر این عقیده‌اند كه فرهنگ‌سازمانی، سیستمی از استنباط مشترك است كه اعضاء نسبت به یک سازمان دارند و همین ویژگی موجب تفكیک دو سازمان از یكدیگر می‌شود (رابینز، 1998).

شناخت فرهنگ‌سازمانی به‌عنوان یک ضرورت مهم در اولویت فعالیت‌های مدیران سازمان‌ها قرار دارد، چراکه با شناخت دقیق و درست فرهنگ‌سازمانی و آشنایی با ویژگی‌های آن، مدیران می‌توانند برنامه‌های کوتاه‌مدت، میان‌مدت و بلندمدت خود را سامان دهد (فیاض، 1390).

ازاین‌رو شناخت فرهنگ‌سازمانی برای مدیران و رهبران سازمان‌های آموزش عالی و هدایت نیروی انسانی و تحقق اهداف سازمانی، اهمیت حیاتی دارد، زیرا فرهنگ حاکم بر سازمان مبین بقا و رشد سازمان است. شناخت فرهنگ‌سازمانی زمانی ملموس می‌گردد که بدانید اگر فرهنگ را هدایت نکنید، فرهنگ سازمان شمارا هدایت می‌کند. به‌بیان‌دیگر موفقیت سازمان، در ارتباط مستقیم با کارکنان و مدیران سازمان می‌باشد. ارتباط مدیران و کارکنان در فرایند پیچیده فرهنگ‌سازمانی را تشکیل می‌دهد. لذا سازمان‌ها باید فرهنگی را حاکم کنند که در آن، افراد انگیزه و توانایی لازم برای فعالیت را داشته باشند و بااحساس تعلق نسبت به سازمان خود بتوانند موجبات اثربخشی سازمان را فراهم آورند و ضامن سلامت و بقاء سازمان باشند. فرهنگ‌سازمانی مجموعه از فرضیات اساسی است که افراد سازمان در مواجهه با مسائل، برای انطباق با محیط و دستیابی به وحدت و انسجام داخلی، کشف و ایجاد کرده و ثابت‌شده که سودمند و باارزش است و درنتیجه به‌عنوان روش صحیح ادراک، تفکر و احساس به اعضای جدید انتقال می‌یابد (شاین[9]، 2010).

از سوی دیگر، هر سازمانی دارای فرهنگ، آداب‌ورسوم، ارزش‌ها و هنجارها و روش‌های عمل مخصوص و نسبتاً پایداری است که شیوۀ رفتار آن‌ ها را بر اساس این ویژگی‌ها می‌تواند پیش‌بینی کرد. این فرهنگ یا خصوصیات که به ما اجازه می‌دهد یک سازمان را از سازمان دیگر متفاوت بدانیم، جوسازمانی[10] نام‌گرفته است. نظر به اینکه جوسازمانی در همۀ ابعاد و جای‌جای سازمان جریان دارد و ضمن تأثیرگذاری در سلوک و حالت اعضا، رفتار سازمانی ازجمله رفتار شهروندی سازمانی آن‌ ها را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد، این تأثیرات می‌تواند موجب انگیزش یا ضعف آن شود که درهرصورت، در عملکرد نیروی انسانی نقش تعین کننده‌ای دارد (علوی، 1381). درزمینة مفاهیم جو و فرهنگ دودسته از دیدگاه وجود دارد که یکی از این دیدگاه به این باور است که: جو غالباً بیانگر نگرش‌ها، ادراکات و رفتار اعضای سازمان می‌باشد، درحالی‌که فرهنگ شامل عقاید، هنجارها و ارزش‌های مشترک میان کارمندان سازمان است (تاهاگلو[11]، 2007). در حقیقت اگرچه این مفاهیم و معانی در بسیاری از جهات با یکدیگر مرتبط و شبه هستند، اما هرکدام جایگاه، تعاریف و معانی متفاوتی نسبت به یکدیگر دارند (گال[12]، 2008). جو و فرهنگ‌سازمانی تا اندازۀ زیادی به هم شباهت دارند و هردو برای توصیف ویژگی‌های درونی و پایدار یک سازمان به کار می‌روند، اما هرکدام دلالت بر واقعیاتی متفاوت از دیگری دارند. نکتۀ حائز اهمیت در ارتباط جو و فرهنگ آن است که جو صرفاً منعکس‌کنندۀ فرهنگ سازمان نیست، بلکه بازتاب‌دهندۀ مجموعه‌ای از ویژگی‌ها و متغیرهای نسبتاً پایدار درون سازمان ازجمله فرهنگ است. به‌عبارت‌دیگر، تعامل عوامل مختلف داخلی سازمان مانند روابط اجتماعی- انسانی، فرهنگ، محیط فیزیکی، ساختار سازمانی، شیوه مدیرت و رهبری و…، بر ادراک کارکنان از جو و رفتار آنان تأثیرگذار است (حمزه لویی و همکاران، 1391).

برخی از صاحب‌نظران فرهنگ، آداب‌ورسوم و روش‌های عملی انجام کارها را در هر سازمان به‌عنوان جو آن سازمان در نظر گرفته‌اند. دیویس[13] (1995)، جو را دربرگیرندۀ فرهنگ‌سازمانی هم می‌داند. برخی از صاحب‌نظران، جو را با فرهنگ‌سازمانی مترادف دانسته‌اند و بعضی، جوسازمانی را جزئی از فرهنگ‌سازمانی می‌دانند (میر کمالی،1388). جوسازمانی جلوه‌ای از فرهنگ‌سازمانی می‌باشد و از پایداری نسبتاً کمتری در مقایسه با فرهنگ‌سازمانی برخوردار می‌باشد (هالویی[14]،2011). جوسازمانی به ادراكات اعضای سازمان از عناصر بنیادی سازمان اشاره دارد (وست و فار[15]، 1989). ازآنجاکه جو مبتنی بر چشم‌انداز فردی است، تغییرپذیری سریعی دارد ضمن اینكه بر روی رفتار افراد هم تأثیرگذار است (پاین و پاق[16]، 1976).

جوسازمانی عبارت است از مجموعه‌ای از حالات، خصوصیات یا ویژگی‌های حاکم بر یک سازمان که آن را گرم، سرد، قابل‌اعتماد، غیرقابل‌اعتماد، ترس‌آور یا اطمینان‌بخش، تسهیل‌کننده یا بازدارنده می‌سازد و از عواملی نظیر رضایت شغلی، شخصیت، رفتار، سوابق، نوع مدیریت، فرهنگ‌سازمانی، روحیه، انگیزش، ساختار، فنّاوری و غیره به وجود می‌آید و سبب تمایز دو سازمان مشابه از هم می‌شود. (میر کمالی، 1388). نوعی رابطه‌ای که انسان‌های داخل یک سازمان دارند، ویژگی‌ها و جو آن سازمان را به وجود می‌آورد. جوسازمانی به ادراکات عمومی کارکنان از محیط کارشان برمی‌گردد که تحت تأثیر سازمان رسمی و غیررسمی، شخصیت افراد و رهبری و فرهنگ سازمان حاصل می‌شود (میر کمالی، 1378).

مطالعات نشان داده‌اند جوسازمانی یکی از عناصر اصلی دستیابی به رویکرد مطلوب کاری در کارکنان سازمان به همراه عناصر فرهنگی و روابط آن‌ ها الگویی را خلق می‌کند که سازمان را از سایر سازمان‌ها متمایز می‌سازد(گلیسون[17]، 2002؛ گلیسون و هملگارن[18]، 1998؛ گلیسون و همکاران ، 2010؛ گلیسون و گرین، 2006). همان‌گونه  که شخصیت افراد منحصربه‌فرد است، فرهنگ و جوسازمانی سازمان‌ها نیز شخصیت منحصربه‌فردی دارد و نوعی احساس هویت و تعهد را در کارکنان سازمان ایجاد می‌کند (اعرابی، 1386) که درنهایت موجب بروز رفتار شهروندی سازمانی می‌شود ( شاهبندزاده، محمدی و حسن پور، 1389). از طرف دیگر، به‌کارگیری راهبردهای مناسب منابع انسانی که پشتیبان جوسازمانی مناسب بر مبنای فرهنگ‌سازمانی باشند و موجب تسهیل به‌کارگیری نیروی انسانی و بروز رفتار مناسب شهروندی سازمانی می‌شود، جایگاه ویژه‌ای  دارد.

سازمان‌های که می‌کوشند، اثربخش، کارا و پاسخگوی نیازهای محیط خود باشند و در محیط پیچیده و رقابتی بقای خود را تضمین کنند؛ باید از طریق ایجاد فرهنگ و جوسازمانی، محیطی را ایجاد کنند که نیروی انسانی به انجام رفتار شهروندی سازمانی تشویق شوند. رفتار شهروندی سازمانی، مجموعه رفتارهای است که جزء الزامات رسمی سازمان و انجام شغل نیستند اما به اثربخشی کار و سازمان کمک می‌کنند. غالباً از سوی کارکنان این مجموعه رفتارها به‌عنوان یک امر اختیاری نگریسته می‌شود. پژوهش در مورد رفتارهای فرا شغلی در محیط کار بیشترین توجه را در سال‌های اخیر به خود جلب کرده است که تحت عنوان رفتار شهروندی سازمانی[19] شناخته می‌شود.

اورگان[20] (1988)، رفتار شهروندی کارکنان را به‌عنوان اقدامات مثبت بخشی از کارکنان برای بهبود بهره‌وری و همبستگی و انسجام محیط کاری می‌داند که ورای الزامات سازمانی است. وی معتقد است رفتار شهروندی سازمانی، رفتاری فردی و داوطلبانه است که مستقیماً مشمول سیستم‌های رسمی پاداش در سازمان نمی‌شود، اما باعث ارتقای اثربخشی و کارایی عملکرد سازمان می‌شود (دنیکلیس برگر و همکاران[21]، 2005). رفتار شهروندی سازمانی رفتاری خودجوش و آگاهانه است که به‌طور مستقیم یا صریح توسط سیستم رسمی پاداش سازمان پیش‌بینی‌نشده است. ولی درمجموع عملکرد مؤثر سازمان را ارتقا می‌دهد. منظور از خودجوش و آگاهانه این است که این رفتار ضرورت اجباری نقش یا شرح شغل نیست. این رفتار بیشتر یک انتخاب شخصی است و در صورت انجام ندادن آن تنبیهی به دنبال ندارد (آلیسیا، 2008). اریک و همکاران (2008)، رفتار شهروندی سازمانی به فعالیت­هایی اطلاق می­ شود که از فرد خواسته نشده ­اند ولی در کل از سازمان حمایت می­ کنند و به آن سود می­رسانند. ویگودا[22] (2007) رفتار شهروندی سازمانی کمک­های غیررسمی‌ای را در برمی‌گیرد که کارمند به‌عنوان یک فرد، می ­تواند ‏آزادانه آن‌ ها را انجام دهد و یا از انجامشان خود­داری کند، بدون توجه به تحریم­ها و پاداش‌های رسمی. ویگودا[23] (2007) رفتار شهروندی سازمانی کمک­های غیررسمی‌ای را در برمی‌گیرد که کارمند به‌عنوان یک فرد، می ­تواند ‏آزادانه آن‌ ها را انجام دهد و یا از انجامشان خود­داری کند، بدون توجه به تحریم­ها و پاداش‌های رسمی.

ماهیت این رفتار به‌گونه‌ای است که اختیاری، داوطلبانه و خودخواسته‌اند و نظام پاداش و تنبیه سازمانی تأثیر زیادی بر آن‌ ها ندارند (اورگان[24] و همکاران، 2006). علیرغم آنکه وجود این رفتارها در کارکنان هر سازمانی ارزشمند است، اما شواهد موجود در خصوص مفهوم‌سازی و پژوهش آن در سازمان‌های مختلف و جوامع مختلف به‌ویژه سازمان‌های خدماتی ناچیز است (ارتورک[25]، 2007). این در حالی است که اهمیت آن در نیروی انسانی سازمان‌های آموزشی به‌ویژه در دانشگاه‌ها بسیار زیاد است (زین‌آبادی و همکاران، 2010).

با توجه به اهمیت رفتار شهروندی سازمانی در بهره‌وری و اثربخشی سازمان‌ها، متأسفانه هنوز هم درک، توجه و شناخت درست از آن در کشور افغانستان به‌ویژه در سازمان‌های آموزش عالی که متولی تربیت نیروی انسانی در کشوراست، وجود ندارد و حتی می‌تواند گفت که رفتار شهروندی سازمانی یک مفهوم ناشناخته در سازمان‌ها به‌ویژه سازمان‌های آموزش عالی می‌باشد.

با توجه به نقش این سه متغیر فرهنگ‌سازمانی، جوسازمانی و رفتار شهروندی سازمانی در عملکرد، کارایی و اثربخشی سازمان‌ها، در این پژوهش به بررسی ارتباط بین این متغیرها و نقش واسطه‌گری جوسازمانی در پیش‌بینی تأثیر فرهنگ‌سازمانی بر رفتار شهروندی سازمانی، در سازمانی که یکی از سازمان‌های مسئول در تربیت نیروی انسانی برای کشور می‌باشد، یعنی دانشگاه کابل پرداخته ‌شده است و رهنمودهای کاربردی برای علاقه‌مندان دانش مدیریت ارائه می‌دهد.

[1] – Miller

 

[2] – organizational culture

[3] .  Zahir

[4] .  Macintosh & Doherty

[5] .  Jacobs

[6] .  Henri

[7] . Hofsttede

[8] . Tres & Bir

[9] . Schein

[10] . 0rganizational Climate

[11] . Tahooglu

[12] . Gall

[13] . Davis

[14] . Halloye

[15] . Wosst & Far

[16] . Pain & Pagh

[17] . Gilsson

[18] . Hemilgarn