پژوهشگران دانشگاه امیرکبیر با همکاری محققان اسپانیایی، فرایند جدیدی را برای رسیدن به مواد نانوساختار ( فوق‌ریزدانه) و با استحکام بالا ارائه داده‌اند. این روش به گونهای طراحی شده که قابلیت تولید نانوکامپوزیت و فلز نانوساختار را به طور همزمان دارد. بی شک استفاده از آلیاژ های آلومنیوم به عنوان فلزات سبک و مستحکم و تولید انبوه آن ها سبب بروز تحولات جدی در صنایع مرتبط خواهد شد. ما در این مقاله تلاش کردیم تا به شکل خلاصه و در عین حال مستندی به نقل از محقق طرح، شرایط شناخت این فرآیند و ابعاد مختلف آن را برای شما عزیزان فراهم نماییم. با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید.
مهمترین عناوین این مقاله:
- خواستگاه این ایده ارزشمند
- جزئیات طرح تولید آلیاژ آلومنیوم مستحکم
- نتایج استفاده از تولیدات این نوع آلیاژ آلومنیوم
خواستگاه این ایده ارزشمند
به نقل از محقق این طرح: اغلب فرایندهای تغییر شکل پلاستیکی شدید (SPD)، جهت تولید فلزات با استحکام بالا، دارای سه محدودیت اصلی هستند. اول اینکه در این فرایندها، استفاده از دستگاه‌های شکل‌دهی با ظرفیت بار بالا و قالب‌های گران‌قیمت ضروری می باشد. دوم پاینکه ایین بودن میزان تولید و محدود بودن ابعاد محصول یک مشکل جدی است. و در نهایت عدم امکان تولید کامپوزیت در روش‌های تغییر شکل پلاستیک، خود می تواند یکی از مشکلات جدی در این فرایندها به شمار رود.
وی تصریح کرد: با توجه به این محدودیت‌ها و همچنین نیاز به ابداع فرایندهای جدید، محققان فرایند تغییر شکل پلاستیک شدید جدیدی به نام پرس تجمعی پیوندی (APB) را پیشنهاد کرده‌اند. در این پژوهش از آلومینیوم خالص تجاری 1050 به عنوان آلیاژ زمینه و نانوذرات کاربید سیلیسیم به عنوان تقویت‌کننده استفاده شده است.
جزئیات طرح تولید آلیاژ آلومنیوم مستحکم
امیرخانلو با اشاره به توضیح روش پیشنهادی اظهار کرد: فرایند پرس تجمعی-پیوندی شامل مراحل آماده‌سازی سطحی دو نمونه، روی هم قرار دادن آن‌ها، پرس دو نمونه با کاهش ضخامت 50 درصد در یک قالب ساده و برش پس از پرس است. به دلیل عدم تغییر ضخامت نمونه‌های اولیه، تکرار مراحل تا رسیدن به کرنش‌های بسیار بالا و دستیابی به ساختار نانو امکان‌پذیر است. جهت تولید کامپوزیت در این روش، ذرات تقویت‌کننده به صورت تقریباً یکنواخت روی یکی از نمونه‌ها افشانه می‌شود. با انجام فرایند پرس تجمعی پیوندی، ذرات تقویت کننده در کل زمینه آلومینیوم با استفاده از سیلان فلز به شکل یکنواخت توزیع می‌شود.
وی خاطرنشان کرد: تغییرات ریزساختاری نمونه‌های تولید شده توسط میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی (SEM)، عبوری (TEM) و عبوری-روبشی (STEM)، پراش الکترون برگشتی (EBSD)، طیف‌سنجی پراکندگی انرژی (EDS) و پراش پرتو ایکس (XRD) ارزیابی شده است. همچنین به منظور بررسی خواص مکانیکی نمونه‌های ساخته شده، از آزمون‌های کشش و سختی استفاده شده است. نتایج این تحقیق که حاصل همکاری سجاد امیرخانلو، دکترای مهندسی متالورژی و مواد از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر مصطفی کتابچی، دکتر نادر پروین از اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و همکاران اسپانیایی آن‌ها از مؤسسه CENIM-CSIC اسپانیا است، در مجله Scripta Materialia انتشار یافته است.
نتایج استفاده از طرح تولیدات این نوع آلیاژ آلومنیوم
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، سجاد امیرخانلو، محقق طرح و دکترای مهندسی متالورژی و مواد از دانشگاه صنعتی امیرکبیر با بیان این که نتایج این طرح مورد توجه صنایع هوافضا، خودروسازی و تمام صنایع مرتبط با آلومینیوم و فلزات سبک قرار خواهد گرفت، اظهار کرد: فناوری نوین به سمت تولید آلیاژهای مستحکم‌تر و سبک‌تر پیش می‌رود تا از این طریق در مصرف انرژی صرفه جویی شود. امیرخانلو در مورد نتایج استفاده از این فرایند گفت: به کمک این فرایند، تولید آلیاژهایی با استحکام چندین برابر نمونه‌های متداول، کاهش هزینه‌های تولیدی و مصرف انرژی و همچنین افزایش راندمان محصول نهایی امکان پذیر شده است.
همچنین محقق طرح تصریح کرد: نتایج این پژوهش نشان داده که آلومینیوم و کامپوزیت‌های آن، توسط فرایند پرس تجمعی پیوندی (APB) ، بدون ترک و لایه‌ای شدن تولید شده خواهند شد. نمونه‌های نهایی، محصولاتی یکپارچه و با کیفیت مناسب هستند. به گفته این محقق، ترکیب همزمان ساختار فوق ریزدانه با اندازه متوسط 280 نانومتر و ذرات تقویت کننده کاربید سیلیسیم با اندازه متوسط 55 نانومتر، منجر به تولید نانوکامپوزیت زمینه آلومینیومی با استحکام 284 مگاپاسکال شده است. این مقدار بالاترین مقدار استحکام گزارش شده در آلیاژ آلومینیوم خالص تجاری در سرتاسر جهان است.
منبع:ایسنا-گروه تامین محتوای فولاد 24