افزایش مقاومت به سایش فلزات با فناوری نانو

محققان کشور با استفاده از نانوذرات سرامیکی در ساختار قطعات آلومینیومی، موفق به بهبود قابل‌توجه مقاومت سایشی این قطعات شدند.



به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، یکی از مهم‌ترین خواص مواد، مقاومت سطحی آن‌ها در برابر پدیده‌های مخرب سطحی مانند سایش، خراش و محیط خورنده است. به فرسایش یک سطح جامد ناشی از تماس با سطحی دیگر سایش گفته می‌شود. این فرایند در اثر تماس مکانیکی دو سطح رخ می‌دهد.

برخورداری قطعات از خواص سایشی مطلوب یکی از مهم‌ترین شاخص‌های کیفیت قطعات در بسیاری از صنایع است. امروزه بهره‌گیری از فناوری نانو در جهت افزایش کیفیت سایشی قطعات بسیار رایج است. 

محمد معظمی گودرزی، مجری طرح، در خصوص اهداف دنبال شده در این طرح گفت: هدف از انجام این طرح بهبود مقاومت به سایش فلز آلومینیوم با استفاده از نانوذرات و همچنین مقایسه‌ آن با قطعات بهبود یافته با میکروذرات بوده است.

وی با بیان اینکه استفاده از قطعات آلومینیومی بهینه شده از دو منظر مفید خواهد بود، ادامه داد: اول اینکه عمر کاری قطعات به‌صورت قابل توجهی افزایش یافته و از این طریق موجب کاهش هزینه‌ مربوط به تعمیر یا تعویض قطعات آسیب‌دیده می‌شود و دیگر به دلیل استفاده از یک روش ارزان در تولید این قطعات، صرفه‌ اقتصادی در پی خواهد بود.

گودرزی اظهار داشت: ایجاد ساختار کامپوزیتی با اعمال ذرات سرامیکی سخت به درون زمینه‌ نرم یکی از رویکردهای اصلی بهبود خواص قطعات است؛ همچنین استفاده از میکروذرات درون زمینه موجب می‌شود این میکروکامپوزیت ها به تخریب ورقه‌ای حساس شوند.

وی افزود: درحالی‌که استفاده از ذرات در مقیاس نانومتری، استحکام ذره- زمینه افزایش یافته و مکانیزم تخریب ورقه‌ای غیرفعال می‌ شود و خواص سایشی را بهبود خواهد بخشید.

این محقق یادآور شد: در این تحقیق میکروکامپوزیت و نانوکامپوزیت های پایه آلومینیوم به ترتیب با افزودن میکروذرات و نانوذرات کاربید سیلیسیم به مذاب آلومینیم و استفاده از روش متالورژی پودر درجا فرآوری شده‌اند. سپس با استفاده از فرایند اکستروژن داغ قطعه‌ موردنظر به شکل پین تولید شد و در انتها خواص سایشی پین‌های تولیدشده مورد ارزیابی قرار گرفت.

به گفته وی، نتایج نشان داده‌اند که میکروکامپوزیت حاوی ۱۰ درصد وزنی میکروذرات کاربید سیلیسیم در تنش ۰.۳ و ۰.۶ مگاپاسکال بهترین مقاومت به سایش را از خود بروز داده‌است، این در حالی است که نمونه‌های نانوکامپوزیتی مقاومت به سایش فوق‌العاده‌ای در تنش ۰.۹ مگاپاسکال داشته‌اند. 

گودرزی خاطر نشان کرد: نتایج این طرح آزمایشگاهی را می‌توان در صنایع هوافضا، خودروسازی و تولید ماشین‌آلات صنعتی مورد استفاده قرار داد.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمد معظمی گودرزی – عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران- و دکتر فرشاد اخلاقی - عضو هیات علمی دانشگاه تهران- است.

نتایج این کار در مجله‌ Tribology International (جلد ۱۰۲، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۸ تا ۳۷) به چاپ رسیده است.

منبع :