استفاده از نانوذرات برای افزایش مقاومت به سایش فلزات در دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه 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.

دکتر 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 ادامه داد: «استفاده از قطعات آلومینیومی بهینه‌شده از دو منظر مفید خواهد بود: اول اینکه عمر کاری قطعات به‌صورت قابل توجهی افزایش می‌یابد 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».

ایجاد ساختار کامپوزیتی با اعمال ذرات سرامیکی سخت به درون زمینه نرم یکی از رویکردهای اصلی بهبود خواص قطعات است. استفاده از میکروذرات درون زمینه موجب می‌شود این میکروکامپوزیت‌ها به تخریب ورقه‌ای حساس شودند. در حالی‌ که استفاده از ذرات در مقیاس نانومتری، استحکام ذره- زمینه افزایش یافته و مکانیزم تخریب ورقه‌ای غیرفعال می‌شود و خواص سایشی را بهبود خواهد بخشید».

در تحقیق حاضر میکروکامپوزیت و نانوکامپوزیت‌های 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 شده ‌است. در انتها خواص سایشی پین‌های تولیدشده مورد ارزیابی قرار گرفته است.

نتایج نشان داده‌اند که میکروکامپوزیت حاوی 10 درصد وزنی میکروذرات کاربید سیلیسیم در تنش 3/0 و 6/0 مگاپاسکال بهترین مقاومت به سایش را از خود بروز داده‌است. این در حالی است که نمونه‌های نانوکامپوزیتی مقاومت به سایش فوق‌العاده‌ای در تنش 9/0 مگاپاسکال داشته‌اند.

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