تولید نانوکامپوزیت‌های سرامیکی آلومینایی با استحکام بالا

پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با همکاری پژوهشگران دانشگاه آزاد واحد نجف آباد با طراحی یک سیستم سنتز و پخت مناسب، به ساخت یک کامپوزیت پایه سرامیکی آلومینایی با چقرمگی و استحکام بالا دست پیدا کردند.

پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با همکاری پژوهشگران دانشگاه آزاد واحد نجف آباد با طراحی یک سیستم سنتز و پخت مناسب، به ساخت یک کامپوزیت پایه سرامیکی آلومینایی با چقرمگی و استحکام بالا دست پیدا کردند. این نانوکامپوزیت به‌دست آمده می‌تواند در صنایع هوا-فضا به کار گرفته شود.

کامپوزیت‌های سرامیک و آلومینا با استفاده از سرامیک‌های با اندازه نانو تقویت می‌شوند که امروزه به دلیل خواص مناسب و پتانسیل کاربردی فراوان مورد توجه قرار گرفته است. به گزارش برخی محققان پراکنش مناسب فاز دوم (نانوذرات) با ضریب انبساط حرارتی پایین‌تراز زمینه باعث افزایش خواص مکانیکی مواد سرامیکی می‌شود. از این رو SiC‌ها به علت ضریب انبساط حرارتی پایین، سختی بالا و واکنش پذیری پایین می‌تواند به عنوان یک تقویت‌کننده مناسب معرفی شود. اختلاط این مواد برای تهیه نانوکامپوزیت قبلا از روش‌های پخت دماپایین، پخت فشار داغ یا جرقه پلاسما و… صورت می‌گرفت.

در این تحقیق کامپوزیت Al₂O₃-SiC به روش سل ژل سنتز و پخت شد. مواد اولیه تحقیق AlCl₃.6H₂O، TEOS، ساکارز و B₂O₃ است که پس از احیای کربوترمال و پخت در ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد ساخته می‌شود. نتایج به‌دست آمده از این تحقیق می‌تواند در صنایع هوا-فضا مورد استفاده قرار بگیرد.

دکتر احسان طاهری نساج از دانشگاه تربیت مدرس، با اشاره به ساخت یک کامپوزیت پایه سرامیکی آلومینایی با چقرمگی و استحکام بالا در این تحقیقات افزود: «این تحقیق به روش سل ژل و با مواد اولیه تحقیق AlCl₃.6H₂O، TEOS، ساکارز و B₂O₃ انجام شد. سپس این مواد به صورت کامپوزیت Al₂O₃-SiC در دمای ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد سنتز و سپس در دمای ۱۷۰۰ درجه پخت شدند. سپس ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه بررسی شد.»

طراحی سیستم اتمسفر کنترل که بتواند گازهای احیاء‌کننده Ar + H₂ را به محل واکنش برده و فرآیند سنتز و سپس پخت تحت آن دو گاز صورت گیرد، از نمونه ویژگی‌های این طرح است.
 

افزایش چقرمگی، استحکام و سختی در قطعات آلومینایی و محتمل‌ترین مکانیزم‌های آن توزیع ذرات نانو سایز SiC در داخل دانه‌های آلفا آلومینا و نیز جلوگیری از رشد دانه‌های آلومینا بعلت وجود ذرات ریز و نانو سایز SiC از جمله خواصی است که به علت استفاده از فناوری نانو در این تحقیقات به‌دست آمده است.

نتایج این کار تحقیقاتی که به دست دکتر احسان طاهری نساج (دکترای مهندسی مواد از دانشگاه تربیت مدرس)، مهندس سمیه رسولی (کارشناس ارشد مهندسی مواد) و دکتر سید علی حسن زاده (دکترای مهندسی مواد دانشگاه آزاد نجف آباد) صورت گرفته است، در مجله Ceramics International (جلد ۳۹، شماره ۴، ماه می‌سال۲۰۱۳، صفحات ۳۹۳۱–۳۹۳۸) منتشرشده است.