|
پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف، برای تهیه دوجنسی‌های فولاد/زیرکونیا، از
نانوذرات سرامیکی بهره گرفته و امکان تولید انبوه این نوع از دوجنسی‌ها را به
متخصصان صنایع هوا فضا نوید دادند.
دکتر مهدی دوراندیش یزدی، در تحقیقی، ایجاد اتصالات فلز/سرامیک را به طور مستقیم و
بدون استفاده از فلز واسطه به صورت علمی (استفاده از مبانی ترمودینامیک و شبیه‌سازی
المان محدود) و عملی (آزمون‌های عملی تف‌جوشی همزمان و بررسی‌های آزمایشگاهی) مورد
مطالعه قرار داده‌است.
دکتر دوراندیش، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو گفت: «در
این تحقیق، به بررسی اتصال زیرکونیا به فولاد زنگ‌نزن با روش تف‌جوشی همزمان
پرداختیم. برای انجام این کار، از زیرکونیای پایدار شده با ایتریا و فولاد زنگ نزن
۴۳۰ به‌عنوان مواد اولیه استفاده کردیم. با توجه به اختلاف دمای تف‌جوشی دو ماده و
سطوح آزاد محدود ذرات میکرومتری که باعث محدودیت قابل توجه در ایجاد باندهای موثر
بین فلز و سرامیک می‌شود، از نانوپودر زیرکونیا به عنوان جزء سرامیکی استفاده
نمودیم. همچنین عوامل موثر در ایجاد اتصال فلز/ سرامیک در فرآیند تف‌جوشی را نیز
بررسی کردیم».
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که اتصال مستقیم زیرکونیا به فولاد زنگ‌نزن به روش تف‌جوشی
همزمان امکان‌پذیر است. آزمون استحکام برشی نیز حاکی از آن است که استحکام فصل
مشترک در تف‌جوشی تحت خلاء، نسبت به آرگون بالاتر است. هر چند که نتایج بررسی
ترمودینامیک، حاکی از عدم امکان اکسیداسیون کروم در فصل مشترک اتصال است، بررسی‌های
میکروسکوپی و آنالیزهای ترکیبی نشان می‌دهد که کروم با نفوذ به فصل مشترک و جدایش
از فولاد، نقش به‌سزایی در ایجاد اتصال ایفا می‌کند. در محیط خلاء نیز، کروم عمدتاً
با نفوذ از فاز بخار و نفوذ سطحی روی سطوح آزاد زیرکونیا تجمع می‌کند. همچنین ایجاد
فاز مایع در حین تف‌جوشی، موجب بهبود ترشوندگی سطح زیرکونیا، تسریع نفوذ در فصل
مشترک و نفوذ مذاب در بین ذرات زیرکونیا و ایجاد قفل‌های مکانیکی می‌گردد. دست‌یابی
به ریزساختاری ریزدانه در جزء زیرکونیا (nm160~) از دیگر ویژگی‌های دوجنسی‌های
تولید شده است.
در این پژوهش، با به‌کارگیری پودرهایی در ابعاد نانو، نه تنها موانع ایجاد این نوع
اتصالات با روش تف‌جوشی همزمان مرتفع گردیده، بلکه نهایتاً ساختاری نانومتری با
خواص مکانیکی قابل قبول نیز حاصل شده و امکان تولید انبوه فراهم شده‌است.
برای مطالعه میکروسکوپی فصل مشترک اتصال و بررسی واکنش و نفوذ در این منطقه از
آزمون‌های HRSEM، EPMA، HRTEM و Micro-Focused XRD بهره گرفته شده‌است. استحکام
برشی فصل مشترک نیز اندازه‌گیری شده و از شبیه‌سازی تنش‌های پسماند حرارتی و مطالعه
ترمودینامیک فصل مشترک برای تحلیل نتایج به دست آمده استفاده شده‌است.
جزئیات این پژوهش که با راهنمایی دکتر عبدالرضا سیم‌چی انجام شده، در مجلهJournal
of the American Ceramic Society (جلد ۹۱، صفحات ۳۵۰۳- ۳۴۹۳، سال ۲۰۰۸) منتشر
شده‌است.
|
