پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران و دانشگاه تهران با استفاده از نانوذرات سرامیکی در ساختار قطعات آلومینیومی، موفق به بهبود قابل‌توجه مقاومت سایشی این قطعات شدند. نتایج این طرح آزمایشگاهی را می‌توان در صنایع هوافضا، خودروسازی و تولید ما
استفاده از نانوذرات در جهت افزایش مقاومت به سایش فلزات
یکی از مهم‌ترین خواص مواد، مقاومت سطحی آن‌ها در برابر پدیده‌های مخرب سطحی مانند سایش، خراش و محیط خورنده است. به فرسایش یک سطح جامد ناشی از تماس با سطحی دیگر سایش گفته می‌شود. این فرایند در اثر تماس مکانیکی دو سطح رخ می‌دهد. برخورداری قطعات از خواص سایشی مطلوب یکی از مهم‌ترین شاخص‌های کیفیت قطعات در بسیاری از صنایع است. امروزه بهره‌گیری از فناوری نانو در جهت افزایش کیفیت سایشی قطعات بسیار رایج است.
دکتر محمد معظمی گودرزی، مجری طرح، در خصوص اهداف دنبال شده در این طرح گفت: «هدف از انجام این طرح بهبود مقاومت به سایش فلز آلومینیوم با استفاده از نانوذرات و همچنین مقایسه‌ی آن با قطعات بهبود یافته با میکروذرات بوده است.»
وی ادامه داد: «استفاده از قطعات آلومینیومی بهینه شده از دو منظر مفید خواهد بود: اول اینکه عمر کاری قطعات به‌صورت قابل توجهی افزایش یافته و از این طریق موجب کاهش هزینه‌ی مربوط به تعمیر یا تعویض قطعات آسیب‌دیده می‌شود و دیگر به دلیل استفاده از یک روش ارزان در تولید این قطعات، صرفه‌ی اقتصادی در پی خواهد بود.»
ایجاد ساختار کامپوزیتی با اعمال ذرات سرامیکی سخت به درون زمینه‌ی نرم یکی از رویکردهای اصلی بهبود خواص قطعات است. استفاده از میکروذرات درون زمینه موجب می‌شود این میکروکامپوزیت ها به تخریب ورقه‌ای حساس شودند. درحالی‌که استفاده از ذرات در مقیاس نانومتری، استحکام ذره- زمینه افزایش یافته و مکانیزم تخریب ورقه‌ای غیرفعال می‌گردد و خواص سایشی را بهبود خواهد بخشید.»
در تحقیق حاضر میکروکامپوزیت و نانوکامپوزیت های پایه آلومینیوم به ترتیب با افزودن میکروذرات و نانوذرات کاربید سیلیسیم به مذاب آلومینیم و استفاده از روش متالورژی پودر درجا فرآوری شده‌اند. سپس با استفاده از فرایند اکستروژن داغ قطعه‌ی موردنظر به شکل پین تولید شده‌است. در انتها خواص سایشی پین‌های تولیدشده مورد ارزیابی قرار گرفته است.
نتایج نشان داده‌اند که میکروکامپوزیت حاوی ۱۰ درصد وزنی میکروذرات کاربید سیلیسیم در تنش ۰/۳ و ۰/۶ مگاپاسکال بهترین مقاومت به سایش را از خود بروز داده‌است. این در حالی است که نمونه‌های نانوکامپوزیتی مقاومت به سایش فوق‌العاده‌ای در تنش ۰/۹ مگاپاسکال داشته‌اند.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمد معظمی گودرزی – عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران- و دکتر فرشاد اخلاقی – عضو هیأت علمی دانشگاه تهران- است. نتایج این کار در مجله‌ی Tribology International (جلد ۱۰۲، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۸ تا ۳۷) به چاپ رسیده است.
