نانولوله کربن CNT ، کاربرد نانو لوله های کربنی
شهریور ۱, ۱۳۹۴
روش های سنتز نانوپودر آلومینا
شهریور ۱, ۱۳۹۴
آلیاژ سازی مکانیکی ‏Reviewed by مدیر on Aug 23Rating:

آلیاژ سازی مکانیکی ‏

مقدمه

نانوتکنولوژی به عنوان” علم بزرگ در مقیاس کوچک” جنبشی برای انقلاب صنایع آینده می باشد. توانایی کار در مقیاس مولکولی، برای ایجاد ساختارهای بزرگ با خواص جدید و کار آمد نیازمند کسب علم و تکنولوژی در مقیاس نانو می باشد.

ادامه پیشرفت های مزبور از روش هایی همانند انجماد سریع، رسوب از بخار و آلیاژسازی مکانیکی استفاده می شود. ماشین هایی که در دماهای بالا کار می کنند نیازمند موادی با خواص سازگار با این دما می باشند. این مواد بایستی با افزایش دما، استحکام نسبی خود را از دست ندهند، وزن کمی داشته و در محیط های خورنده، مقاومت لازم را داشته باشند . در این میان مواد سرامیکی به دلیل خواص منحصر به فرد مانند نقطه ذوب و سختی بالا، پایداری شیمیایی و فیزیکی در شرایط خورنده وغیره از اهمیت زیادی برخوردارند. این ویژگی ها را که عمدتاً به پیوند قوی کووالانت سرامیک ها نسبت داده می شود به ندرت می توان در گروه های دیگر مواد یافت. یکی از روش های افزایش استحکام مواد، ساخت آنها بصورت نانوکریستال می باشد . با این وجود، سرامیک ها یک ضعف ذاتی دارند که آن هم ناشی از ماهیت باند کووالانت است . این ضعف تردی نام دارد .به عبارت دیگر اگر اندازه دانه های مواد مهندسی در ابعاد نانومتر باشد، این مواد دارای استحکام ویژه بسیار مطلوبی خواهند بود. سرامیک هایی با اندازه دانه نانومتری در یک دهه گذشته مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. دانه با اندازه کوچک و میزان زیاد مرزدانه ها منجر به خواص ترمومکانیکی غیرمعمول می شود به عبارتی سختی و پلاستیسیته افزایش می یابد.

در روش آلیاژسازی مکانیکی معمولا از آسیاب ماهواره ای استفاده می شود. مکانیزم کار این آسیاب بدین شکل است که آسیاب شامل یک ظرف نگهدارنده و تعدادی گلوله داخل ظرف می باشد. جنس و ابعاد گلوله ها به سختی ماده ای که قرار است خود شود و میزان خردایشی که مد نظر است مربوط می شود. البته فاکتور دیگری هم در میزان خردایش تاثیر بسزایی دارد و آن مدت زمان آسیاب است. هنگامی که دو گلوله با هم برخورد می کنند، مقدار کمی پودر بین آنها گیر می افتد. به طور نوعی، حدود ۱۰۰۰ ذره که تشکیل یک کلوخه با وزن تقریبی mg0.2 می دهد، در هر برخورد گیر می افتد(شکل۱).

شکل۱- برخورد گلوله-پودر-گلوله در حین آلیاژسازی مکانیکی

شکل۲- مشخصه یابی تغییر شکل پودر اولیه در شروع فرایند آلیاژسازی مکانیکی. قابل توجه است که پودرهای فلزی انعطاف پذیر (فلزات A و B) پهن می شوند، درحالیکه بین فلزی ها و اکسیدها می شکنند و به ذرات کوچک تر تبدیل می شوند.

شکل۳-شماتیکی از حرکت گلوله ها در آسیاب سیاره ای.

تاثیر یک برخورد بر روی انواع ذرات با ترکیبات مختلف در شکل ۲ نشان داده شده است. برخورد اولیه گلوله موجب می شود پودرهای فلزی پهن شده و دچار کار سختی شوند. تغییر شکل پلاستیک شدید، نسبت سطح به حجم ذرات را افزایش می دهد و دچار گسستگی لایه¬های نازک سطحی مواد جذب شده می شود. ذرات بین فلزی ترد، می شکنند و ریزتر می شوند. ذرات اکسیدی که به خوبی در زمینه پخش شده اند به شدت خرد می شوند. شکل۳ شماتیکی از حرکت گلوله ها در آسیاب را نشان می دهد.

برای توضیح روش آلیاژسازی مکانیکی از مثال تولید نانو پودر آلفا آلومینا استفاده می کنیم. روش کلی MA مشابه این مثال است و تنها شرایط دمایی و محیطی متفاوت می باشد.

در بین مواد سرامیکی آلومینا گستره کاربردی وسیعی در صنایع دما بالا دارد. از طرفی بدنه های سرامیکی متعدد و متنوعی از اکسیدآلومینیوم ساخته می شوند که خواصشان به شدت بستگی به اندازه ذره و شرایط فرایند دارد.

آلفا آلومینا خواص مکانیکی، الکتریکی و نوری فوق العاده دارد و به طور گسترده ای در ساینده ها، پلاسما اسپری، مواد نوری و … مورد استفاده قرار می گیرد. آلفا آلومینا سخت ترین و چگال ترین شکل اکسید آلومینیوم است و از حرارت پلی مرف های دیگر آلومینا یا هیدرات آلومینا در دمای بالا به دست می آید. آلفا آلومینا بیشتر از فرآیند ذوب حاصل می شود که در آن هیدرات آلومینا تا بیش از۲۰۰۰ ºC حرارت داده می شود و سپس سرد و خرد می شود. این حرارت بالا باعث می شود که بلورهای آلفا آلومینا تا ده ها میکرومتر رشد کنند و به یکدیگر چسبیده و ماده ای بسیار سخت را ایجاد کند . سختی و چگالی بالای آلومینای حاصل از این روش، فرآیند خرد کردن آن را بسیار دشوار می سازد. برای دستیابی به ذرات ریز، باید پیوندهای بین ذرات را شکست و حتی اگر بخواهیم به ابعادی در حد میکرون یا کمتر دست یابیم، باید بلورهای اولیه را نیز خرد کنیم. بدیهی است این امر بسیار مشکل و نیازمند صرف انرژی زیادی است. اخیراً پودرهای نانومتری با روش هایی مانند آلیاژسازی مکانیکی و سل ژل، این مشکلات را برطرف کرده است و خواص قطعات ساخته شده را بهبود بخشیده اند.

در اینجا روش های مختلف ساخت نانو پودر آلومینایی با تکیه بر روش آلیاژسازی مکانیکی و تحقیقات صورت گرفته بر روی سنتز آلومینا با این روش مورد بررسی قرار می گیرد.

error: Content is protected !!