تهران- ایسکانیوز: پژوهشگران دانشگاه صنعتی مالک اشتر در جریان مطالعات و پژوهش های خود اقدام به ساخت کامپوزیت‎های قابل کاربرد در محدوده دمایی فوق گرم کردند. این کامپوزیت‎ها به دلیل برخورداری از خواص مکانیکی مطلوب در دماهای بالا، سبب افزایش کارآیی و طول عمر سازه‎های کاربردی در صنعت هوافضا خواهند شد.

علیرضا عبدالهی دانشجوی دکترای مهندسی مواد با اشاره به اهمیت موضوع گفت: هدف اصلی این تحقیق، دستیابی به دانش فنی ساخت قطعاتی از جنس کامپوزیت‎هایی بر پایه دی بورید زیرکونیوم، با روشی با قابلیت صنعتی شدن بوده است.

با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق، بسیاری از محدودیت‎های کار در دماهای بالا بر طرف شده است. به عبارت بهتر، امکان ساخت قطعاتی با خواص دما بالای مناسب جهت ساخت قطعات مورد استفاده در صنعت هوافضا از جمله فضاپیماهای ما فوق صوت، هواپیماهای ورود مجدد به جو، قطعات حساس در سیستم‎های پیش رانش مانند گلویی نازل‎ها، پوشش‎های سپر حرارتی، دیسک ترمز هواپیماها، قطعات مجموعه‎های پرتابی (بالستیک) و قطعات موتور جت فراهم خواهد شد.

به گفته این محقق، برای ساخت کامپوزیت‎هایی بر پایه دی بورید زیرکونیوم روش‎های مختلفی از جمله تف جوشی به کمک قوس پلاسما، پرس داغ و پرس ایزواستاتیک گرم وجود دارد. اما یکی از ساده ترین روش‎ها در تولید این کامپوزیت‎ها که در این تحقیق نیز از آن استفاده شده است، روش تف جوشی بدون فشار است.

به این صورت که پس از مخلوط شدن مواد اولیه در آسیاب ماهواره ای، مرحله شکل دهی در یک پرس تک محوره صورت گرفته و قطعه بلافاصله وارد دستگاه پرس ایزواستاتیک سرد می‎شود. در مرحله بعد، به منظور حذف مواد فرار و رزین، نمونه‎های پرس شده تحت عملیات پیرولیز قرار گرفته و در نهایت نیز فرآیند تف جوشی در محدوده ی دمایی ۲۳۰۰-۱۹۰۰ درجه ی سانتی گراد بر روی نمونه‎ها صورت گرفت. نتایج به دست آمده در این تحقیق نشان می‎دهند که در کامپوزیت‎های با کاهش اندازه ذرات کاربید سیلیسیم، استحکام و مدول نمونه افزایش پیدا کرده است. به عبارتی حضور نانو ذرات کاربید سیلیسیم باعث افزایش خواص مکانیکی می‎شود. از طرفی این نانو ذرات تحرک پذیری مرزدانه‎ها را کاهش می‎دهند.

نانو ذرات SiC با ممانعت کردن از حرکت مرزدانه‎ها از رشد دانه‎های زمینه جلوگیری کرده و موجب افزایش خواص کامپوزیت می‎شود . یکی دیگر از دلایل افزایش استحکام این کامپوزیت‎ها تغییر مسیر مداوم ترک است. این تغییر مسیر به دلیل تغییر شکل مرزدانه‎ها در اثر نفوذ نانو ذرات به داخل آنهاست که در نهایت منجر به کاهش انرژی ترک و افزایش استحکام کامپوزیت می‎شود.

این کار تحقیقاتی با همکاری علیرضا عبدالهی و مهری مشهدی، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران انجام شده که نتایج آن در مجله Ceramics International به چاپ رسیده است.