نانوکامپوزیت‌های نوین پایه نیترید تیتانیم با بهره‌گیری از فناوری نانو ساخته شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، مهدی شاهدی اصل، عضو هیئت علمی گروه مهندسی مکانیک دانشگاه محقق اردبیلی به همراه سیدعلی دلبری و بهزاد نایبی از پژوهشگران مدعو این دانشگاه با همکاری احسان غسالی از پژوهشگاه مواد و انرژی و دکترمحمدرضا شکوهی مهر از دانشگاه ملی سئول کره جنوبی، موفق به ساخت نانوکامپوزیت‌های نوین پایه نیترید تیتانیم تقویت شده با نانولوله کربنی و کاربید سیلیسیم شدند.

شاهدی اصل، نویسنده مسئول این مقاله پراستناد گفت: نیترید تیتانیم خواص ویژه‌ای همچون سختی بالا، ضریب اصطکاک پایین، نقطه ذوب بالا، پایداری گرمایی عالی و مقاومت به فرسایش و خوردگی خوبی دارد. این ویژگی‌ها سبب شده است که این ماده سرامیکی در ساخت سرمت ها، پوشش‌های تزیینی، کاتالیست‌های دما بالا و روکش‌های ضد سایش ابزارآلات برشکاری کاربرد داشته باشد.

وی بیان کرد: برای تولید مواد سرامیکی دما بالا به طور معمول از فرآیند‌های تفجوشی بدون فشار و پرس گرم بهره گرفته می‌شود، ولی به دلیل پیدایش فاز‌های ترد که افت استحکام مکانیکی را در پی دارد، استفاده از روش‌های سنتی برای ساخت سرامیک‌های پایه نیترید تیتانیم کارآیی چندانی ندارد. نیاز به دما‌های بسیار بالا برای تفجوشی سرامیک‌ها سبب می‌شود که ریزساختار ماده دچار رشد افراطی دانه‌ها گردد و تنش‌های پسماند بی رویه‌ای در محصول فرآوری شده باقی بماند. از این رو، بهره گیری از فرآیند پیشرفته تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای کمابیش می‌تواند به گره گشایی از این مشکل یاری رساند، زیرا زمان مورد نیاز برای ساخت نمونه در این روش، نسبت به فرآیند‌های سنتی تفجوشی، بسیار کوتاه‌تر است.

شاهدی اصل خاطرنشان کرد: در این پژوهش، تاثیر افزودن نانولوله کربنی و کاربید سیلیسیم بر چگالش و ریزساختار نانوکامپوزیت‌های پایه نیترید تیتانیم ساخته شده به روش تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای بررسی شد. بدین منظور چهار نمونه شامل نیترید تیتانیم خالص، نیترید تیتانیم به همراه ۵ درصد وزنی نانولوله کربنی، نیترید تیتانیم به همراه ۲۰ درصد حجمی کاربید سیلیسیم و سرانجام نیترید تیتانیم به همراه هر دو افزودنی مذکور ساخته شد. فرآیند تولید به روش تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای در دمای ۱۹۰۰ درجه سانتی گراد به مدت زمان ۷ دقیقه با اعمال فشار ۴۰ مگاپاسکال در اتمسفر خلا انجام گرفت. مشخصه یابی نمونه‌های کامپوزیتی ساخته شده با آزمون‌های چگالی سنجی به روش ارشمیدس، بررسی‌های ریزساختاری به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و شناسایی فازی به روش پراش پرتو ایکس به انجام رسید. سرانجام، مدل‌های شماتیکی برای تبیین چگونگی پیشبرد فرآیند تفجوشی در این کامپوزیت‌های سرامیکی ارائه و ترسیم شد.

همچنین یافته‌های این پژوهش در جلد چهل و پنجم مجله معتبر Ceramics International با ضریب تاثیر ۳.۴۵ در سال ۲۰۱۹ میلادی به چاپ رسید.

به گزارش پایگاه استنادی Web of Science این طرح پژوهشی ارزشمند به عنوان مقاله پراستناد (Highly-Cited) در سال ۲۰۱۹ معرفی شده است.

علاقه‌مندان جهت مشاهده متن کامل مقاله مذکور می‌توان به آدرس الکترونیکی https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ceramint.۲۰۱۸.۱۰.۲۲۳ مراجعه کنند.