نانولوله کربن CNT ، کاربرد نانو لوله های کربنی
آگوست 23, 2015
روش هاي سنتز نانوپودر آلومينا
آگوست 23, 2015
آلیاژ سازی مکانیکی ‏Reviewed by مدیر on Aug 23Rating:

آلیاژ سازی مکانیکی ‏

مقدمه

نانوتكنولوژي به عنوان” علم بزرگ در مقياس كوچك” جنبشي براي انقلاب صنايع آينده مي باشد. توانايي كار در مقياس مولكولي، براي ايجاد ساختارهاي بزرگ با خواص جديد و كار آمد نيازمند كسب علم و تكنولوژي در مقياس نانو مي باشد.

ادامه پيشرفت هاي مزبور از روش هايي همانند انجماد سريع، رسوب از بخار و آلياژسازي مكانيكي استفاده مي شود. ماشين هايي كه در دماهاي بالا كار مي كنند نيازمند موادي با خواص سازگار با اين دما مي باشند. اين مواد بايستي با افزايش دما، استحكام نسبي خود را از دست ندهند، وزن كمي داشته و در محيط هاي خورنده، مقاومت لازم را داشته باشند . در اين ميان مواد سراميكي به دليل خواص منحصر به فرد مانند نقطه ذوب و سختي بالا، پايداري شيميايي و فيزيكي در شرايط خورنده وغيره از اهميت زيادي برخوردارند. اين ويژگي ها را كه عمدتاً به پيوند قوي كووالانت سراميك ها نسبت داده مي شود به ندرت مي توان در گروه هاي ديگر مواد يافت. يكي از روش هاي افزايش استحكام مواد، ساخت آنها بصورت نانوكريستال مي باشد . با اين وجود، سراميك ها يك ضعف ذاتي دارند كه آن هم ناشي از ماهيت باند كووالانت است . اين ضعف تردي نام دارد .به عبارت ديگر اگر اندازه دانه هاي مواد مهندسي در ابعاد نانومتر باشد، اين مواد داراي استحكام ويژه بسيار مطلوبي خواهند بود. سراميك هايي با اندازه دانه نانومتري در يك دهه گذشته مورد توجه زيادي قرار گرفته اند. دانه با اندازه كوچك و ميزان زياد مرزدانه ها منجر به خواص ترمومكانيكي غيرمعمول مي شود به عبارتي سختي و پلاستيسيته افزايش مي يابد.

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 1000 ذره که تشکیل یک کلوخه با وزن تقریبی mg0.2 می دهد، در هر برخورد گیر می افتد(شکل1).

شکل1- برخورد گلوله-پودر-گلوله در حین آلیاژسازی مکانیکی

شکل2- 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.

شکل3-شماتیکی از حرکت گلوله ها در آسیاب سیاره ای.

تاثیر یک برخورد بر روی انواع ذرات با ترکیبات مختلف در شکل 2 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. شکل3 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 بين مواد سراميكي آلومينا گستره كاربردي وسيعي در صنايع دما بالا دارد. از طرفي بدنه هاي سراميكي متعدد و متنوعي از اكسيدآلومينيوم ساخته مي شوند كه خواصشان به شدت بستگي به اندازه ذره و شرايط فرایند دارد.

آلفا آلومينا خواص مكانيكي، الكتريكي و نوري فوق العاده دارد و به طور گسترده اي در ساينده ها، پلاسما اسپري، مواد نوري و … مورد استفاده قرار مي گيرد. آلفا آلومينا سخت ترين و چگال ترين شكل اكسيد آلومينيوم است و از حرارت پلي مرف هاي ديگر آلومينا يا هيدرات آلومينا در دماي بالا به دست مي آيد. آلفا آلومينا بيشتر از فرآيند ذوب حاصل مي شود كه در آن هيدرات آلومينا تا بيش از2000 ºC حرارت داده مي شود و سپس سرد و خرد مي شود. اين حرارت بالا باعث مي شود كه بلورهاي آلفا آلومينا تا ده ها ميكرومتر رشد كنند و به يكديگر چسبيده و ماده اي بسيار سخت را ايجاد كند . سختي و چگالي بالاي آلوميناي حاصل از اين روش، فرآيند خرد كردن آن را بسيار دشوار مي سازد. براي دستيابي به ذرات ريز، بايد پيوندهاي بين ذرات را شكست و حتي اگر بخواهيم به ابعادي در حد ميكرون يا كمتر دست يابيم، بايد بلورهاي اوليه را نيز خرد كنيم. بديهي است اين امر بسيار مشكل و نيازمند صرف انرژي زيادي است. اخيراً پودرهاي نانومتري با روش هايي مانند آلياژسازي مكانيكي و سل ژل، اين مشكلات را برطرف كرده است و خواص قطعات ساخته شده را بهبود بخشيده اند.

در اینجا روش هاي مختلف ساخت نانو پودر آلومينايي با تكيه بر روش آلياژسازي مكانيكي و تحقيقات صورت گرفته بر روي سنتز آلومينا با اين روش مورد بررسي قرار می گیرد.

error: Content is protected !!