دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مشخصات این فایل
عنوان: انواع نانوکامپوزیت ها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 60
این مقاله درمورد انواع نانوکامپوزیت ها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا می باشد .
بخشی از تیترها به همراه مختصری از توضیحات هر تیتر از مقاله انواع نانوکامپوزیت ها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا
تاریخچه تولید کامپوزیت های زمینه فلزی
تولید MMCs به سال1940 میلادی حین بهبود سرمت باز می گردد .در گذشته اجزای غیر فلزی (سرامیکی) داخل فلزات یا آلیاژها را به عنوان عواملی که باعث تخریب خواص مکانیکی از جمله استحکام و انعطاف پذیری می شود ، می دانستند . در اواسط دهه ی 60 نیکل پوشش داده شده توسط پودر گرافیت را به وسیله جریان گاز آرگون در مذابی از آلیاژ آلومینیوم وارد کردند. این سرآغاز تولید و بررسی کامپوزیت های زمینه فلزی بود و تحت نام MMPC معرفی شد . در سال 1968 در انجمن تکنولوژی هندوستان در کنپور ، شخصی به وسیله ی روش به هم زدن موجبات اتصال ذرات آلومین به آلومینیوم را فراهم نمود و باعث بوجود آمدن کامپوزیت های آلومینیوم – آلومین گردید . این اختراع تحت نام روش ریخته گری به هم زدنی نامیده شد[1].
در اوایل دهه ی هفتاد انجمن تکنولوژی ماساچوست روشی را به ثبت رساند که در آن اجزای غیر فلزی را در آلیاژهای شبه جامد در درجه حرارتی بین شالیدوس ولیکوئیدوس برای همان آلیاژ در مخلوط قرار می داد و تولیدکامپوزیت می کرد . در این پروسه تاخیر در تر شدن و دیر تر شدن ذرات باعث افزایش ویسکوزیته آلیاژ شبه جامد می شد . در دانشگاه رودکی یک ترتیب و نظمی برای فرو بردن ناخالصیها (ذرات) معرفی شد . این ترتیب و نظم به این شکل بود که ابتدا به وسیله به هم زدن ، مذاب و پارتکیل ها را به صورت دوغاب در آمده و نیازی به هم زدن تا انتهای کار نباشد. در روشهای پراکنده سازی ذرات و روش آلیاژهای شبه جامد می توان متد های گوناگونی را بکار برد اما مقدار.....(ادامه دارد)
کامپوزیت های زمینه آلومینیومی :
کامپوزیت های زمینه آلومینیومی جزو دسته مواد آلومینیومی با کارکرد بالا وسبک وزن به شمار
می روند. فازتقویت کننده درکامپوزیت های زمینه آلومینیومی می تواند الیاف پیوسته ، ویسکرها یا ذرات باشند که کسر حجمی به کاررفته این فاز می تواندبین چند درصد تا 70 درصد باشد. خصوصیات کامپوزیت های آلومینیومی مناسب متناسب با کاربردهای مورد نیاز درصنایع مختلف به وسیله اختلاط مناسب زمینه و تقویت کننده و روش ساخت مناسب بدست می آید[1] .
درحال حاضر کامپوزیت های زمینه آلومینیومی مختلفی با درجات مختلف توسط روش های گوناگون تولید می شود . 3 دهه تحقیقات مستمر باعث بوجود آمدن دانش علمی سختی و پرباری درمورد اثرات ذاتی و غیر ذاتی تقویت کنده های سرامیکی روی خصوصیات فیزیکی – مکانیکی ، ترمودینامیکی و سایش شناسی کامپوزیت های زمینه آلومینیومی گشت[1] .
درسال های اخیر ، کامپوزیت های زمینه آلومینیومی درکاربردهای سازه ای و کاربردهای تکنولوژی پیشرفته نظیر فضاپیماها ، صنایع دفاعی ، اتومبیل و کنترل دما ، وسایل ورزشی و تفریحی مورد استفاده قرارگرفته است[1] .
ذکر این نکته بسیارحائز اهمیت است که تحقیقات درمورد ریخته گری کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده توسط ذرات درطول دهه 70 درهند بسیارگسترش یافته و دردنیای پیشرفته .....(ادامه دارد)
نانو کامپوزیت های ماتریس / سرامیکی
تلاشهای بسیاری برای توسعه دادن سرامیک های با کارائی بالا انجام می شود که برای کاربردهای مهندسی می باشند از قبیل :
توربین های گازی, مواد هوا - فضا, اتومبیل ها و غیره. حتی مواد سرامیک با بهترین فرآیند تولید مورد استفاده در کاربردهای مختلف، بوجود آورنده مشکلات و مسائل بسیاری هستند. از میان آنها, مقاومت و استحکام به شکست نسبتاً پایین, کاهش خواص مکانیکی در دماهای بالا و مقاومت پائین در برابر خزش، خستگی و شوک حرارتی را می توان نام برد. تلاشهای انجام شده برای حل این مشکلات، شامل شرکت دادن فازهای ثانویه از قبیل مرز دانه های ماتریسی می باشد[2].
اخیراً موضوع نانو کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفته است که براساس کنترل انفعالی ساختارهای نانو با شرکت دادن توزیع فاز ثانویه با سایز نانو در ماتریس های سرامیکی می باشد. توزیع و پراکندگی
می تواند با عنوان های بین دانه ای و درون دانه ای توصیف شود[2].
این مواد می توانند با ورود مقدار اندکی کربن افزودنی به ماتریس سرامیکی تولید شوند. ماده افزودنی, با یک شیب غلظت یا ته نشینی (رسوب) به عنوان ذرات با سایز مولکولی یا خوشه اتمی درون دانه ها و یا در مرز دانه ها پخش می شوند. فرآیندهای بهینه می توانند به کنترل عالی ساختاری در سطح .....(ادامه دارد)
نانو کامپوزیت های ماتریس فلزی
در طی دهه گذشته, تحقیقات قابل توجهی برای توسعه کامپوزیت های ماتریس فلزی انجام شده است. (MMC) که در آن تقویت ها توسط واکنش های گرمازا بین اجزاء یا بین اجزاء و ترکیبات بوجود می آیند. با این روش, MMC ها با یک محدوده وسیعی از مواد ماتریس (شامل , آلومینیوم, تیتانیم, مس, نیکل و آهن) و ذرات فاز ثانویه (شامل بوریدها, کاربیدها, نیتریدها, اکسیدها و مخلوط آنها) تولید شده اند. بدلیل بوجود آمدن تقویت کننده های سرامیکی با سایز ثانویه ثابت و مستحکم, MMC ها ارائه کننده خواص مکانیکی عالی هستند[2] .
MMC ها نوعی ماده هستند که در آنها تقویت کننده های سرامیکی سفت و محکم در یک فلز داکتیل یا ماتریس آلیاژی جا سازی شده اند. MMC ها, خواص فلزی (داکتیلیته و چقرمگی) را با خصوصیات سرامیکی (استحکام و ضریب بالا) را ترکیب می کنند که منجر به استحکام بیشتر در برابر شکاف خوردن و تراکم و نیز قابلیت سرویس دهی در دماهای بالاتر می شود. خواص فیزیکی و مکانیکی جالبی که می توان با MMC ها به آنها دست یافت, از قبیل استاندارد، استحکام و ثبات دمائی بالا بطور وسیعی ارائه شده اند. علاقه به MMC ها برای استفاده از آنها در فضاپیماها و صنایع خودروسازی و سایر کاربردهای ساختاری در 20 سال گذشته افزایش یافته است. این افزایش بدلیل در دسترس بودن تقریباً ارزان تقویت کننده ها و توسعه روشهای مختلف پردازش می باشد که منجر به میکروساختارها و خواص قابل تکثیر می شوند.[2]
خانواده MMC های تقویت شده ناپیوسته, شامل ذرات و طره ها یا فیبرهای کوتاه
می باشند. اخیراً این کلاس از MMC ها به عنوان :
(a)نتیجه در دسترس بودن انواع مختلف تقویت کننده ها با قسمت های در حال رقابل
(b) در دسترس بودن روشهای کار با فلزات استاندارد یا نزدیک به استاندارد, که می تواند برای آسان کردن ساختن این اجزاء بکار روند, مورد توجه خاصی قرار گرفته اند......(ادامه دارد)
- کاربرد نانو کامپوزیت ها
رسانایی الکتریکی- قابلیت بازیافت- پایداری ابعادی- استفاده جهت پوشش کاری قابلیت جلوگیری از نشت گازها و مایعات - درجه اعواج گرمایی HDT بالا- خاصیت ضد احتراقی (آتشگیربودن پلاستیک یکی از مشکلات ازآنهاست). مقاومت بالا دربرابر مواد شیمیایی [5].
درسال اخیر ، مواد کامپوزیتی به دلیل ویژگی های منحصر به فردی همانند استحکام زیاد ، وزن کمتر کارایی بیشتر ، دوام و پایداری عالی و نیز رفتار مناسب دربرابر آتش سوزی نسبت به مواد سختی مانند فولاد بتن و آلومینیوم دارای بیشترین کاربرد درصنایع متعدی همچون صنعت هوا- فضا صنعت نفت – گاز ، صنعت پلاستیک ، صنعت برق ، صنایع در و صنعت خودروسازی می باشد [5].
1-8-2- نانو کامپوزیت ها برای پوشش دهی سخت
مقاومت به سایش پیشرفته, مقاومت در دماهای بالای خوب و خواص شکست پیشرفته مشخصات پوششهای خوب برای استفاده در کاربردهائی مثل ابزارهای برش می باشد [5].
بیشترین پوششهای مورد استفاده, از Cr N , Ti Al N , Tic , Tin کربن الماسی (DLC) , WC / C , MoS2 و Al2O3 و غیره ساخته می شوند. برای پوشش های پیشرفته که در آنها اصطلاک های کمتر, طول عمر بیشتر, چقرمگی بیشتر, مقاومت حرارتی بالاتر و در برخی حالات, ظرفیت محیطی (برای مثال زیست شناسی) مورد نیاز باشند, انواع جدیدی از مواد مد نظر هستند و مانند مواد نانو کامپوزیت. ساختارهای نانو کامپوزیت مثل چند لایه ای ها و یا حتی پوشش دهی های ایزوتروپیک می توانند از نهادهائی در ابعاد نانو ساخته شوند، با خواصی برتر از مواد تک فاز این دستیابی در استفاده از نانو کامپوزیت ها یک روش جایگزین برای استفاده از مولفه ها و اجزاء آلیاژی بخصوص در مواد پوشش دهی تک فاز می باشد (برای افزایش خواصی مثل سختی) و نیز انعطاف پذیری بهتر در پوششهای چند کاره متناسب را فراهم می سازد [5].
پوششهای نانو کامپوزیت معمولاً متشکل از دو یا چند فاز به عنوان لایه های چند گانه یا به عنوان مخلوطهای چند فازی ایزوترپیک همگن می باشند و پوششهای چند لایه کلاسیک (3 تا چندین لایه) دارای ضخامت کلی چند میکرومتر می باشند و چندین لایه برای مهیا کردن چقرمگی (با منحرف کردن ترکها در فصل .....(ادامه دارد)
پوشش های نانوکامپوزیتی در سیستم های هوا فضا
پوشش های سخت از قبیل Ti N و Ti – C – N / DLC دارای مزایای مهمی در سیستم های هوا فضا هستند. جدا از خواص سختی, چقرمگی و شکست کم, این پوشش ها در مقابل سیالهای خورنده مقاوم هستند «از قبیل روغن موتور و روانسازها» که در اجزاء و موتورهای هواپیما استفاده می شوند. رسوب دهی لیزری نوسانی به کمک پاشش ذرات مغناطیس, تکنیکی مناسب برای رسوب دادن چنین پوششهایی در شرایط مختلف از قبیل شیبهای کاربردی, چند لایه ای ها و نانو کامپوزیت های دانه ای می باشند, راه حلی برای تولید پوشش های سخت با کیفیت بالا می باشد. پوشش های نانو ساختاری راهکارهای بسیاری برای کاهش تنش در پوشش های سخت و از بین بردن نایجایی های سطح مقطعی می باشد همراه با امکان کنترل کردن حرکت نابجایی با سختی سازی توزیعی یا ناسازگاری شبکه ای بین لایه های مجاور می باشد[5].
تکنیکهای بسیاری از قبیل رسوب بخار فیزیکی، رسوب دهی لیزر نوسانی و پاشش ذرات مغناطیسی فعال برای اعمال این پوشش ها استفاده می شوند. این موارد نوعاً شامل ذرات کریستالی بزرگتری می باشند (nm 50- 10) که با پوشش های کربنی آمورف ضخیمی احاطه شده اند (nm5)، اندازه ذرات به اندازه کافی بزرگ هستند که به نابجایی ها اجازه عبور دهند ولی برای جلوگیری از ترک بسیار کوچک هستند. جدایش دانه بزرگتر به ناهمسیمایی های کششی اجازه رشد و به ترک های تحت فشار اجازه رشد بین کریستالها را می دهد که منجر به تغییر شکل پلاستیک ساختگی می شود. از این رو سختی آنها بسیار بیشتر ( حدود Gpa30) از مواد کاربیدی تک کریستالی می باشد و علاوه بر این عنصرهای دیگری بهبود می یابند( برای مثال پوشش های تنگستن یا کروم پوشش های جاذب نور .....(ادامه دارد)
فهرست مطالب مقاله انواع نانوکامپوزیت ها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا
مقدمه
- تاریخچه تولید کامپوزیت های زمینه فلزی
روش های تولید MMCs
روش ذوبی در تولید MMCs
مشخصات روش گردابی :
مخلوط سازی فاز دوم با مذاب
ریخته گری کوبشی Squeeze Casting
کامپوزیت های درجا In-Situ Composites
روشهای حالت جامد در تولید MMCs
خوردگی کامپوزیت ها
کامپوزیت های زمینه آلومینیومی
انواع کامپوزیت های زمینه آلومینیومی
تقویت شده با بالک فیلامان ها
- کامپوزیت های زمینه آلومینیومی تقویت شده با الیاف پیوسته (CFAMC)
نانو کامپوزیت های ماتریس / سرامیکی
نانو کامپوزیت های ماتریس فلزی
روش آلیاژ مکانیکی
- فرآوری پودرهای نانو کامپوزیتی با استفاده از آسیاب مکانیک
- آنالیز پودری نانوکامپوزیتی
- فشردن پودرهای نانوکامپوزیتی درون قوطی
عملیات حرارتی نمونه اکسترود شده
کاربرد نانو کامپوزیت ها
نانو کامپوزیت ها برای پوشش دهی سخت
پوشش های نانوکامپوزیتی در سیستم های هوا فضا
- نانوکامپوزیت ها درصنعت خودروسازی
- نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری درصنعت هوا – فضا
نتیجه گیری
