ساخت لبه های برش فوق سخت توسط محققان کشور

به گزارش آقای ابوالفضلی، محققان کشور پیروز به ساخت لبه های برش (الماسه) فوق سخت تماماً کامپوزیت سرامیکی برای نخستین بار در دنیا شدند.

ساخت لبه های برش فوق سخت توسط محققان کشور

بهزاد نایبی دانش آموخته دکتری مهندسی مواد، کامپوزیت دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح فراوری کامپوزیت های سرامیکی فوق دما بالای تقویت شده با فازهای کاربیدی درجا به روش تف جوشی پلاسما جرقه ای گفت: فراوری قطعات از سرامیک های فوق دمابالا به روش های ذوبی در دمای ذوب بیشتر از 3000 درجه سانتی گراد، تقریباً غیرممکن است؛ از این رو، روش های مبتنی بر متالورژی پودر، تنها راه ممکن برای فراوری این گروه از سرامیک ها هستند که خود با چالش های فناورانه گوناگونی روبرو اند.

وی ادامه داد: افزون بر احتیاج به کوره های پخت با دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد که بسیار گرانقیمت هستند، قطعات سرامیکی فوق دما بالای فراوری شده به روش متالورژی پودر، معمولاً خواص مکانیکی ضعیفی دارند که کاربردهای آنها را محدود می نماید. کامپوزیت سازی، یکی از اصلی ترین راه حلهای افزایش خواص مکانیکی این دسته کامپوزیت ها است. از این رو در این پروژه تصمیم گرفته شد تا در گام نخست، از این راه حل برای غلبه بر خواص مکانیکی ضعیف قطعات، استفاده گردد.

نایینی با اشاره به کامپوزیت های سرامیکی طراحی شده در این پروژه گفت: این سرامیک ها ترکیبی از سختی بسیار بالا، دیرگدازی، مقاومت به شوک حرارتی و پایداری شیمیایی را ارئه می دهند که کاربردهای بالقوه فراوانی را برای آنها، ایجاد می نماید.

به گفته فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر، این کامپوزیت ها در صنایع هوافضای پیشرفته، سپرهای حرارتی و ابزارهای برش و ماشینکاری، کاربرد دارند.

وی با بیان اینکه فراوری این سرامیک ها به روش های مرسوم متالورژی پودر، مستلزم به کارگیری دماهای پخت بیش از 2000 درجه سانتی گراد است، گفت: این روش های قدیمی از دیدگاه فناورانه، بسیار گرانقیمت هستند و صرفه مالی ایجاد نمی نمایند. همچنین، پخت این مواد در دماهای بیش از 2000 درجه سانتی گراد، با کاهش زیادی در چقرمگی شکست همراه است که کاربردهای قطعات را با چالش روبرو می نماید.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر اعلام کرد: این در حالی است که روش نوین پلاسما جرقه ای قابلیت چگال سازی قطعات در دماهای پایین تر و زمان های بسیار کوتاه را فراهم می نماید. از این رو، روش یاد شده به عنوان راه حل دوم برای بهینه سازی ویژگی ها و افزایش صرفه مالی فراوری، به کار گرفته شد.

به گفته نایبی، به کارگیری راهبرد تقویت با سنتز درجای فازهای کاربیدی، مهم ترین جنبه نوآوری این پژوهش است که نه تنها افزایش چشمگیر خواص مکانیکی را سبب می گردد، که به کاهش بیشتر دمای تف جوشی نیز یاری می نماید. به بیان دیگر، در این پژوهش برای نخستین بار در دنیا با در نظر دریافت ترکیبی از سه راه حل یاد شده، قطعات ابزار برش (الماسه های تراش) از جنس کامپوزیت های زمینه دی بورید زیرکونیم و دی بورید تیتانیم، با خواص برتر فراوری شده اند که مزیت های گوناگونی را در مقایسه با قطعات مشابه از جنس دیگر مواد، فراهم می سازند.

وی خاطر نشان کرد: روش به کار گرفته شده در این پژوهش، قابلیت فراوری کامپوزیت های سرامیکی فوق دما بالا را در دماهای کمتر از 1800 درجه سانتی گراد فراهم می نماید که با توجه به تکنولوژی موجود، به راحتی و با قیمت بسیار پایین تر، در دسترس است.

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

وی اضافه کرد: 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 نماینده، نه تنها آثار مخرب کاهش دمای تف جوشی بر افت چگالی کامپوزیت جبران شد، که خواص مکانیکی به شکل چشمگیری ارتقا یافت که در مقایسه با داده های منتشر شده، رکوردی دنیای برای این مواد به شمار می رود.

نایبی اضافه کرد: با توجه به آنالیز های عملی و آزمون های تجربی، قطعات فراوری شده در این پژوهش چه از دیدگاه ویژگی های عملکردی و چه از دیدگاه دوام و قابلیت تحمل شوک های حرارتی و لرزش حین فرایند برش، جایگزین مناسبی برای ابزار فعلی به شمار می فرایند.

وی تاکید نمود: در این پروژه، ساخت لبه های برش (الماسه) فوق سخت تماماً کامپوزیت سرامیکی برای نخستین بار در دنیا، به نتیجه رسیده است. این در حالی است که قطعات با کاربرد مشابه، یا از جنس الماس و کاربید تنگستن ساخته می شوند که بسیار گران قیمت هستند، یا با اعمال پوشش های سرامیکی بر فولادهای ابزار فراوری می شوند که دوام آنها بسیار محدود است.

وی در مورد مزیت های رقابتی طرح گفت: سختی بسیار بالا و قابل مقایسه با الماس، چقرمگی شکست بالا که احتیاج به زمینه های فلزی را از بین می برد و دوام و شوک پذیری حرارتی بسیار بالا که امکان تراشکاری بدون احتیاج به خنک نماینده را فراهم می نماید، از مزیت های رقابتی این طرح به شمار می فرایند.

این طرح با هدایت آقایان دکتر نادر پروین، دانشیار دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر مهدی شاهدی اصل، دانشیار دانشگاه محقق اردبیلی به نتیجه رسیده است.،مهر

منبع: ایران آنلاین

به "ساخت لبه های برش فوق سخت توسط محققان کشور" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "ساخت لبه های برش فوق سخت توسط محققان کشور"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید