ساخت لبه های الماسه فوق سخت توسط پژوهشگران دانشگاهی

ساخت لبه های الماسه فوق سخت توسط پژوهشگران دانشگاهی

بی دانلود: پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به ساخت لبه های برش (الماسه) فوق سخت تماما کامپوزیت سرامیکی شدند.


به گزارش بی دانلود به نقل از ایسنا، بهزاد نایبی دانش آموخته دکتری مهندسی مواد، کامپوزیت دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تولید کامپوزیت های سرامیکی فوق دمای بالای تقویت شده با فازهای کاربیدی درجا به روش تف جوشی پلاسما جرقه ای» اظهار داشت: تولید قطعات از سرامیک های فوق دمابالا به روش های ذوبی در دمای ذوب بیشتر از ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد، حدودا نا ممکن است. از ین جهت، روش های مبتنی بر متالورژی پودر، تنها راه ممکن برای تولید این گروه از سرامیک ها هستند که خود با چالش های فناورانه گوناگونی مواجهند. افزون بر نیاز به کوره های پخت با دمای بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد که بسیار گرانقیمت هستند، قطعات سرامیکی فوق دما بالای تولید شده به روش متالورژی پودر، معمولا خواص مکانیکی ضعیفی دارند که کاربردهای آنها را محدود می کند. کامپوزیت سازی، یکی از اصلی ترین راهکارهای افزایش خواص مکانیکی این دسته کامپوزیت ها است. بدین جهت در این پروژه تصمیم گرفته شد تا در گام نخست، از این راه حل برای غلبه بر خواص مکانیکی ضعیف قطعات، استفاده گردد.

وی با اشاره به کامپوزیت های سرامیکی طراحی شده در این پروژه، اظهار نمود: این سرامیک ها تلفیقی از سختی بسیار بالا، دیرگدازی، مقاومت به شوک حرارتی و پایداری شیمیایی را ارائه می دهند که کاربردهای بالقوه فراوانی را برای آنها به وجود می آورد.

بگفته نایبی، این کامپوزیت ها در صنایع هوافضای پیشرفته، سپرهای حرارتی و ابزارهای برش و ماشینکاری کاربرد دارند.

وی با اعلان اینکه تولید این سرامیک ها به روش های مرسوم متالورژی پودر، مستلزم به کارگیری دماهای پخت بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد است، اظهار داشت: این روش های قدیمی از دیدگاه فناورانه، بسیار گرانقیمت هستند و صرفه اقتصادی ایجاد نمی کنند. همچنین، پخت این مواد در دماهای بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد، با کاهش زیادی در چقرمگی شکست هم راه است که کاربردهای قطعات را با چالش مواجه می کند.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر بیان کرد: این در حالیست که روش نوین پلاسما جرقه ای قابلیت چگال سازی قطعات در دماهای پایین تر و زمان های بسیار کوتاه را فراهم می آورد. از ین جهت، روش مورد اشاره بعنوان راه حل دوم برای بهینه سازی خاصیت ها و افزایش صرفه اقتصادی تولید، به کار گرفته شد.

بگفته نایبی، به کارگیری راهبرد تقویت با سنتز درجای فازهای کاربیدی، مهم ترین جنبه نوآوری این پژوهش است که نه فقط افزایش چشم گیر خواص مکانیکی را سبب می شود که به کاهش بیشتر دمای تف جوشی نیز کمک می نماید. به بیان دیگر، در این پژوهش برای اولین بار در جهان با در نظر گرفتن تلفیقی از سه راه حل یاد شده، قطعات ابزار برش (الماسه های تراش) از جنس کامپوزیت های زمینه دی بورید زیرکونیم و دی بورید تیتانیوم، با خواص برتر تولید شده اند که مزیت های گوناگونی را در مقایسه با قطعات مشابه از جنس دیگر مواد، فراهم می کنند.

وی اشاره کرد: روش به کار گرفته شده در این پژوهش، قابلیت تولید کامپوزیت های سرامیکی فوق دما بالا را در دماهای کمتر از ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد فراهم می آورد که باتوجه به تکنولوژی موجود، به آسانی و با قیمت بسیار پایین تر، دردسترس است.

این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اشاره کرد: هزینه تمام شده قطعات در مقایسه با لبه های برش موجود در بازار، به شکل شایان توجهی پایین تر و دوام قطعات، بسیار بالاتر است.

وی ادامه داد: مهم ترین پیچیدگی طرح، جبران آثار کاهش دمای تف جوشی بود که طی آن، با تنظیم ترکیب و توزیع مواد اولیه در زمینه کامپوزیتی و نیز راه حل سنتز درجای فازهای تقویت کننده، نه فقط آثار مخرب کاهش دمای تف جوشی بر افت چگالی کامپوزیت جبران شد که خواص مکانیکی به شکل شایان توجهی ارتقاء یافت که در مقایسه با داده های پخش شده، رکوردی جهانی برای این مواد بشمار می رود.

نایبی اضافه کرد: باتوجه به بررسی های عملی و آزمون های تجربی، قطعات تولید شده در این پژوهش چه از دیدگاه خاصیت های عملکردی و چه از دیدگاه دوام و قابلیت تحمل شوک های حرارتی و لرزش حین پروسه برش، جایگزین مناسبی برای ابزار فعلی به شمار می روند.

وی اشاره کرد: در این پروژه، ساخت لبه های برش (الماسه) فوق سخت تماما کامپوزیت سرامیکی برای اولین بار در جهان، به نتیجه رسیده است. این در حالیست که قطعات با کاربرد مشابه یا از جنس الماس و کاربید تنگستن ساخته می شوند که بسیار گرانقیمت هستند و یا با اعمال پوشش های سرامیکی بر فولادهای ابزار تولید می شوند که دوام آنها بسیار محدود است.
نایبی درباب مزیت های رقابتی طرح، اظهار داشت: سختی بسیار بالا و قابل مقایسه با الماس، چقرمگی شکست بالا که نیاز به زمینه های فلزی را از بین می برد و دوام و شوک پذیری حرارتی بسیار بالا که امکان تراشکاری بدون نیاز به خنک کننده را فراهم می آورد، از مزیت های رقابتی این طرح به شمار می روند.
به نقل از دانشگاه امیرکبیر، این طرح با راهنمایی دکتر نادر پروین، دانشیار دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر مهدی شاهدی اصل، دانشیار دانشگاه محقق اردبیلی به نتیجه رسیده است.




منبع:

1400/02/12
13:08:29
0.0 / 5
280
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۵ بعلاوه ۵