تغذیه (ویژه دانشکده)
ورود به سایت

نانومواد

 | تاریخ ارسال: ۱۳۹۷/۴/۳۱ - 13:17 | 
بسمه تعالی
فعالیت­‌های هسته‌­های پژوهشی
دانشکده فناوری­‌های نوین دانشگاه محقق اردبیلی
1 - عنوان گروه تحقیقاتی:
 
2 - اسامی اعضاء گروه:
دکتر عباس صباحی نمینی، دکتر یاشار عزیزیان، دکتر مهدی شاهدی اصل
3 - عناوین فعالیت­های پژوهشی:
3 - 1 - انجام یافته:
پژوهش در زمینه بررسی شرایط بهینه­ی ساخت و خواص فیزیکی – مکانیکی – ریزساختاری:
3-1-1- کامپوزیت­های فلزی بر پایه­ی تیتانیم
3-1-2-کامپوزیت­های سرامیکی بر پایه­ی کاربید تیتانیم
 
3- 2 - در حال انجام:
3-2-1- پژوهش در زمینه بررسی شرایط بهینه­ی ساخت و خواص فیزیکی – مکانیکی – ریزساختاری کامپوزیت­های سرامیکی دما بالا بر پایه­ی دیبوراید زیرکونیم
3-2-3- بررسی امکان تولید کامپوزیت­های بر پایه  TiB2-Ti با ساختار گرادیانی (FGM)
 
 
 
 
 
 
4- تشریح فعالیت­های پژوهشی
4 1  فعالیت شماره 1
4 2 1 بررسی امکان تولید کامپوزیت­های بر پایه  TiB2-Ti با ساختار گرادیانی (FGM)
4 2 2 مقدمه
با توسعه و پیشرفت پرتابه ها در صنایع نظامی، برای مقابله با این تهدیدات باید تجهیزات زرهی قابل اطمینانی برای جذب انرژی بیشتر و متوقف کردن پرتابههای مختلف قبل از نفوذ به داخل هدف ساخته شود. پرتابه ها معمولا به صورتی طراحی میشوند که دارای نوک تیز باشند و نیرو را به سمت سطح کوچکی هدایت کرده، باعث ایجاد تمرکز تنش بالا و نفوذ پرتابه به درون هدف شوند.یک قطعه زرهی باید دارای دو ویژگی مهم باشد (دو اثر مهم و اساسی داشته باشد): 1: خرد کردن نوک پرتابه و توزیع انرژی پرتابه در سطح بزرگتر، 2: جذب انرژی ضربه. برا ی دستیابی به خاصیت خرد کننده­ی نوک پرتابه، یک ماده­ی سخت نیاز است، درحالیکه برای جذب انرژی ضربه به ماده نرمتر و داکتیل نیاز است (شکل1).
 

شکل 1: تصویر شماتیک تاثیر برخورد پرتابه به سیستم زرهی سرامیکی
 
 











 


 




ازاینرو به منظور داشتن این دو ویژگی در کنار یکدیگر در یک بسته ی زرهی، به یک سیستم سرامیکی فلزی نیاز است. مشکل موجود در چنین سیستمهایی ترکیب یا اتصال دو ماده برای دستیابی به خواص مذکور میباشد. زمانی که یک ورق فلزی به یک صفحه ی سرامیکی متصل شود، فصل مشترک بین دو ماده مانع از انتشار تنش بین دو ماده و جذب انرژی پرتابه می گردد. به خصوص وقتی که یک موج تنشی در نتیجه ی برخورد پرتابه به فصل مشترک می رسد، موجب ایجاد یک تنش کششی در ناحیه ی فصل مشترک، جدا کردن دو ماده از یکدیگر و عدم جذب نیرو توسط قطعه می­گردد. یک راه حل برای کنترل تنش­ها در ناحیه­ی
فصل­مشترک، تغییر تدریجی ترکیب در آن منطقه است، که به چنین سیستم­هایی مواد با ساختار گرادیانی گفته میشود.
 
4 2 3 کاربردها
مواد با ساختار گرادیانی برای ساخت تجهیزات زرهی نیز کاربرد فراوانی دارند. به­طوریکه بخش سرامیکی به عنوان ماده­ی سخت برای خرد کردن پرتابه و بخش فلزی به عنوان ماده­ی چقرمه و نرم برای جذب انرژی و ممانعت از عبور تکه­های خرد شده­ی پرتابه از ماده­ی هدف میباشد. همانطور که ذکر شد، زمانیکه برای ساخت مواد با ساختار گرادیانی صفحات سرامیکی و فلزی به هم متصل میشوند مشکلاتی همچون فصل مشترک ضعیف و تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی که منجر به کاهش استحکام میشود به وجود میآید. فصل مشترک های گرادیانی در این مواد به صورت تغییرات متناوب در ریزساختار کامپوزیت در نتیجه­ی قرارگیری لایه هایی با ترکیب متفاوت و پیوسته به وجود میآید. شکل 2 نمونه­ای از این ساختارهای گرادیانی را نمایش می دهد.
 

شکل 2: سیستم زرهی با ساختار گرادیانی شامل صفحات از جنس نیکل و آلومینای متصل شده به یکدیگر
 
 












4 2 4 - تحلیل
سرامیک­های دما بالا به عنوان نسل جدیدی از مواد مورد استفاده در صنایع نظامی، هوافضا و هسته­ای کاربرد وسیعی پیدا کرده­اند. از میان این سرامیکها، بورایدهای فلزات انتقالی به ویژه دیبوراید تیتانیم دارای خواص ویژه­ای میباشد که کاربرد آن را در صنایع مذکور گسترش داده است. در واقع دیبوراید تیتانیم به دلیل داشتن خواصی همچون نقطه ذوب، مدول الاستیک، سختی و مقاومت به سایش بالا توجه فراوانی را برای کاربرد در قطعات ساختاری دما بالا و تحت سایش به خود جلب کرده است. با این وجود، به دلیل نقطه ذوب بالای دیبوراید تیتانیم، شکل­دهی آن از طریق ریخته­گری غیرممکن بوده و برای تولید آنها از روش­های متالورژی پودر استفاده میشود. ولی از آنجاییکه در ساخت این سرامیکها، دماها و زمانه­ای بالای تفجوشی موجب رشد سریع دانه، افزایش تنشهای داخلی و شکل­گیری میکروترکها میگردند، بایستی فرایند چگالش دیبوراید تیتانیم توسط تکنیکهای فشردن و تف­جوشی مناسب در دماهای پایینتر به همراه افزودنی­هایی که به عنوان کمک­زینتر شناخته میشوند صورت گیرد. نهایتا در فراوری این مواد، بایستی فاکتورهای موثر در فرایند فشردن و تف­جوشی را کنترل کرده و با دستیابی به شرایط مناسب، کامپوزیت­های با خواص بهینه را تولید کرد. هدف از خواص این پژوهش بررسی پارامترهای مؤثر در فرآیند تفجوشی کامپوزیتهای بر پایه دیبورایدتیتانیم و تأثیر آنها بر خواص ساختاری، فیزیکی و مکانیکی میباشد. همچنین کنترل این پارامترها برای بهبود چقرمگی شکست الزامی است و برای رسیدن به این هدف بایستی اثرات حاصل از اضافه کردن افزودنیهای فلزی و غیرفلزی مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور در این پروژه از پودر دیبوراید تیتانیم به عنوان ماده زمینه و افزودنیهای مختلف همچون تیتانیم (در مقادیر مختلف) به عنوان ذرات تقویت­کننده استفاده می­گردد. سپس نمونه­های کامپوزیتی توسط فرآیندهای فشردن و تفجوشی مناسب فراوری شده و خواص مذکور در مراحل مختلف مورد مطالعه قرار می­گیرد. همچنین برای شناحت خواص این کامپوزیتها در صنایع بالستیک، بایستی نمونه­هایی با ساختار گرادیانی چند لایه بر  پایه­ی  TiB2-Ti حاوی مقادیر مختلف تیتانیم در لایه های مختلف با استفاده از فرایند تفجوشی قوس پلاسما تولید شده و خواص فیزیکی مکانیکی و ریزساختاری آنها مورد بررسی قرار گیرد.