نانوکامپوزیتی مقاوم در دماهای بالا

نانوکامپوزیتی با مقاومت مکانیکی بالا از ترکیبات مقاوم به خوردگی و سولفیداسیون، برای مصرف در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی در دانشگاه صنعتی اصفهان سنتز شد.

نانوکامپوزیتی با مقاومت مکانیکی بالا از ترکیبات مقاوم به خوردگی و سولفیداسیون، برای مصرف در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی در دانشگاه صنعتی اصفهان سنتز شد.
استفاده از آلومینایدهای آهن برای ایجاد قطعات و پوششهای نانوساختار، علاوه بر داشتن مقاومت اکسیداسیون و سولفیداسیون بالا، خواص سایشی مناسبی به دنبال خواهد داشت. از محدودیتهای این ترکیب میتوان به مقاومت مکانیکی آن در دماهای بالا اشاره نمود که با ایجاد ترکیبات نانوکامپوزیتی با سرامیکها به طور قابل توجهی میتوان بر آن غلبه نمود.
مهندس مهدی خدایی، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، گفت: «برای ساخت این نانوکامپوزیت از مواد اولیه ارزان قیمت آهن، آلومینیوم و هماتیت(Fe2O3) استفاده شدهاست».
وی، ابتدا پودر نانوکامپوزیتی Fe3Al–۳۰ vol.% Al2O3 را با استفاده از فرایند مکانوشیمیایی سنتز کردهاست. سپس به منظور مطالعه خواص قطعه تولیدی از این پودر، از فرایند پرس سرد و سینترینگ در خلاء استفاده نمودهاست. در ادامه، قطعهای با ترکیب Fe3Al–۳۰ vol.% Al2O3 را با استفاده از نانوپودر Al2O3 تجاری، به منظور مقایسه، تهیه نمودهاست.
دانشجوی دکتری رشته نانوفناوری- مهندسی مواد دانشگاه تهران، در ادامه گفت: «ریزساختار قطعه سینتر شده از پودر نانوکامپوزیتی Fe3Al–۳۰ vol.% Al2O3 حاصل از این پژوهش، دارای ساختار شبکهای بههم پیوسته و یکنواخت از فازها است، به طوری که فاز تقویتکننده Al2O3 به صورت یکنواخت در زمینه، توزیع شدهاست. این در حالی است که نمونه حاوی نانوپودر Al2O3 تجاری دارای ریزساختار غیریکنواخت و آگلومره شده از فاز تقویتکننده است و پیوستگی کاملی در فصل مشترک دو فاز وجود ندارد. همچنین قطعه ایجاد شده از نانوکامپوزیت حاصل از این پژوهش، به مراتب دارای استحکام شکست و سختی بالاتری در دمای محیط در مقایسه با ترکیب مشابه حاصل از اضافه کردن نانوپودر Al2O3 تجاری است. همچنین دارای خواص مکانیکی بهبود یافتهای نسبت به نمونههای میکروساختار خود است».
نتایج این پژوهش میتواند در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، در مواردی که قطعات مورد نیاز، باید دارای مقاومت به خوردگی، سولفیداسیون و مقاومت مکانیکی در دمای بالا باشند، به کار رود.
گفتنی است که مطالعات فازی و ریزساختاری، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) انجام شدهاست. همچنین خواص مکانیکی قطعه نانوکامپوزیتی نیز به وسیله روشهای میکروسختیسنجی و استحکام شکست سه نقطهای، اندازهگیری شدهاست.
این پژوهش با همکاری دکتر محمدحسین عنایتی و دکتر فتحالله کریمزاده انجام شده و جزئیات آن در مجله Journal of Alloys and Compounds(جلد۴۸۸، صفحات ۱۳۷-۱۳۴، سال۲۰۱۰) منتشر شدهاست.