دانشگاه تهران: اتصالات جوشی مقاوم با بهره‌گیری از نانوذرات

آلومینیوم فلزی با چگالی کم و درعین‌حال خواص مکانیکی بسیار قابل ملاحظه است. ازاین‌رو استفاده از این فلز ارزشمند در بسیاری از صنایع گسترش یافته است. علی رغم گستردگی طیف های آلیاژهای آلومینیوم، بعضاً اتصال قطعات آلیاژی این فلز توسط روش‌های رایج جوشکاری با مشکلاتی مواجه است. از سوی دیگر اتصالات جوشکاری نسبت به سایر مناطق قطعه معمولاً خواص متفاوتی دارند. ازاین‌رو تلاش‌هایی به‌منظور بهبود عملکرد این اتصالات صورت پذیرفته است.
مهندس مهدی سعیدی هدف از انجام این طرح را بهبود عملکرد مکانیکی و متالورژیکی اتصال جوشی دو نوع آلیاژ آلومینیوم با خواص مختلف با بهره‌گیری از نانوذرات عنوان کرد.
به گفته‌ی این محقق، با توجه به بهبود برخی خواص مکانیکی و متالوژیکی اتصالات نانوکامپوزیتی، این اتصالات از عمر طولانی‌تری بهره‌مند هستند. ازاین‌رو دوره‌های تعمیر و تعویض این اتصالات با فواصل زمانی طولانی‌تری صورت خواهد گرفت و این موضوع کاهش هزینه‌ها را در پی خواهد داشت.
در این طرح، از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به‌منظور اتصال دو نوع آلیاژ مختلف آلومینیوم، یکی با خواص خوردگی قابل‌توجه و دیگری با نسبت استحکام به وزن عالی استفاده‌ شده است. به‌منظور بهبود خواص این اتصالات از نانوذرات آلومینا هنگام اعمال فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده شده است. استفاده از این نانوذرات موجب شده در ناحیه‌ی جوش یک منطقه نانوکامپوزیتی متشکل از فاز آلیاژی آلومینیوم به‌عنوان فاز زمینه و نانوذرات آلومینا به‌عنوان فاز پراکنده تشکیل شود.
سعیدی در خصوص مراحل انجام این طرح افزود: «در ابتدا آلیاژهای پایه (آلیاژهای آلومینیوم گروه 5xxx و 7xxx) و ابزار مورد استفاده در ابعاد هندسی مشخصی ایجاد شدند. سپس نانو ذرات Al2O3 در شیارهایی که بدین منظور در محل اتصال آلیاژهای پایه ایجاد شده بودند، قرار گرفتند. پس‌ازآن، فرایند جوشکاری با پارامترهای مشخصی انجام گرفت. بعد از جوشکاری، نمونه‌های مورد نیاز هر آزمون به‌صورت جداگانه تهیه شده و با توجه به نوع هر آزمایش، آماده‌سازی نمونه‌ها انجام گرفت. پس از انجام آزمون‌ها، مقایسه و تحلیل داده‌ها انجام شد.»
مقایسه بین نتایج آزمون‌های مربوط به اتصالات تقویت شده و نشده با نانو ذرات بیانگر بهبود مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش و سختی اتصالات تقویت شده است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های مهندس مهدی سعیدی- دانشجوی دکترای دانشگاه صنعتی اوکلند، مهندس محسن برموز- دانشجوی دکترای دانشگاه تربیت مدرس و دکتر محمدکاظم بشارتی گیوی- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران- است. نتایج این پژوهش در مجله‌ی Materials Research (جلد 18، شماره‌ی 6، سال 2015، صفحات 1156 تا 1162) به چاپ رسیده است.