خواص سایشی و ترشوندگی نانوذرات آلومینا افزایش یافت

یکی از مهمترین مشکلات در تولید نانوکامپوزیت‌های زمینه فلزی انتخاب مناسب‌ترین و در دسترس‌ترین روش به منظور تولید انبوه این مواد است، روش ریخته گری، تکنیکی پذیرفته شده است که با وجود معرفی سایر روش‌های تولیدی مشابه همچنان مورد توجه محققان است.

 

 

مهمترین مشکل این روش تولیدی مربوط به عدم ترشوندگی نانوذرات در مذاب فلزات (همچون آلومینیوم و منیزیم) و در نتیجه عدم الحاق نانوذرات به زمینه فلزی در حال انجماد است، نانوذرات سرامیکی به دلیلی خصوصیات ابعادی و خواص فیزیکی خاصی آنها در حین انجماد کامپوزیت، از فصل مشترک جامد و مذاب پس زده می‌شوند و در ساختار جامد حبس (capture) نخواهند شد.

 

 این عامل سبب می‌شود که درصد الحاق نانوذرات سرامیکی به زمینه فلزی با درصد تئوری آن (آنچه که بر اساس محاسبات درحین تولید کامپوزیت تخمین زده می‌شوند) یکسان نباشن، به عبارت دیگر مقدار نانوذراتی که به نحو موثر در حین انجماد وارد زمینه کامپوزیت شده‌اند و نقش فاز تقویت‌کننده را ایفا می‌کنند کمتر از میزان مورد نظر در حین افزودن نانوذرات به مذاب است، در چنین حالتی نانوذرات به آخرین مواضع انجماد پس زده شده و پس از کلوخه شدن می‌توانند سبب افت خواص مکانیکی، همچون خواص کششی شوند.

در تحقیق حاضر با انجام یک فرآیند آسیا کاری و تولید یک پودر هیبرید اولیه که شامل نانوذرات آلومینا و همچنین فلزات آلومینیوم و مس است، ترشوندگی ذرات آلومینا در مذاب آلومینیوم، درصد الحاق آن در فاز جامد و توزیع نانوذرات تأثیر را تحت تأثیر قرار دادند. همچنین با بررسی خواص سایشی و سختی نانوکامپوزیت‌ها به بررسی توزیع نانوذرات در زمینه فلزی پرداخته شده است.

محمد کربلایی اکبری فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی مواد از دانشگاه سمنان در این باره گفت:به منظور تولید کامپوزیت از روش ریخته‌گری گردابی استفاده شده است، روش ریخته‌گری گردابی، یکی از تکنیک‌های متداول تولید نانوکامپوزیت‌های زمینه فلزی است که در آن با ایجاد یک جریان گردابی در مذاب فلز امکان اختلاط ذرات سرامیکی در مذاب فراهم می‌آید.

 

در تحقیق حاضر ابتدا نانوذرات آلومینا به طور جداگانه با پودر فلزات آلومینیوم و مس آسیا شده‌اند، بدین ترتیب به یک ساختار Core-Shell از پودرهای فلزی و نانوذرات سرامیکی دست یافته‌ایم. در این ساختار پودر فلزات نقش یک هسته فلزی را ایفا میکنند که به‌وسیله‌ یک پوسته سرامیکی پوشانیده شده‌اند.

 

 

 به منظور ارزیابی تأثیر فرآیند آماده‌سازی پودرها بر نحوه توزیع ذرات در زمینه فلزی، سه نوع پودر به مذاب در حین فرآیند ریخته‌گری افزوده شدند: پودرهای خالص نانوآلومینا، پودرهای هیبرید نانوآلومینا - آلومینیوم و پودرهای هیبرید نانوآلومینا - مس. متغیر دیگر، زمان فرآیند تولید نمونه‌های کامپوزیت در حین فرآیند ریخته‌گری گردابی بوده است، پس از تولید نمونه‌ها کامپوزیت به صورت میله‌های استوانه‌ای و انجام عملیات حرارتی بر روی نمونه ها، تست‌های سختی سنجی، بررسی خواص سایشی و استحکام فشاری بر روی نمونه‌ها انجام شد.