محققان دانشگاه سیستان بلوچستان تلاش کردند با اضافه کردن نانوذرات به سطح فلزات، خواص سایشی آن ها را بهبود بخشند. نتایج این طرح آزمایشگاهی در صنایع خودروسازی و هواپیما سازی کاربرد خواهد داشت.
بهبود خواص سایشی با اعمال نانوذرات به سطح فلزات
فرایند اصطکاکی اغتشاشی فرایندی نوین جهت اصلاح ساختار سطحی فلزات و آلیاژها و تولید کامپوزیت‌های زمینه فلزی تقویت‌شده با ذرات یا رشته‌ها با ابعاد میکرومتری و نانومتری است. در این روش معمولاً جهت تولید نانوکامپوزیت‌ها، ذرات تقویت‌کننده به روش‌های مختلف روی سطح قطعه قرار می‌گیرد. سپس یک ابزار در حال دوران وارد سطح مدنظر شده و با ایجاد تغییر شکل پلاستک شدید در آن سبب توزیع ذرات در نزدیکی سطح می‌گردد. به دلیل انجام فرایند در حالت جامد امکان دست‌یابی به نانوکامپوزیت‌های دارای توزیع یکنواخت نانوذرات توسط این روش فراهم شده است.
دکتر محمود شریفی تبار هدف اصلی این تحقیق را دست‌یابی به یک کامپوزیت هیبریدی سطحی دارای نانوذرات تقویت‌کننده‌ی اکسید آلومینیوم و میکروذرات سیلیکات زیرکونیوم بر روی سطح آلیاژ منیزیم جهت بهبود خواص سایشی آلیاژ ذکرشده، عنوان کرد.
وی در ادامه افزود: «بهبود مقاومت به سایش آلیاژها از طریق تولید کامپوزیت‌ها یکی از راه‌های ساده و کاربردی جهت بهبود کارایی قطعات صنعتی و کاهش هزینه‌های مربوط به مواد مصرفی است.»
به گفته‌ی شریفی تبار، در این تحقیق استفاده از دو ذره استحکام دهنده با ابعاد نانومتری و میکرومتری، امکان بهره‌مندی همزمان از خواص این ذرات در کامپوزیت‌های زمینه فلزی را فراهم کرده است. بدین منظور از فرایند اصطکاکی اغتشاشی استفاده شده است. توالی پاس‌ها متغیر جدیدی است که در این طرح معرفی شده است و تأثیر این متغیر بر دمای قطعه و نحوه‌ی توزیع ذرات مورد بررسی قرار گرفته است.
وی در رابطه با روند اجرای این طرح گفت: «جهت انجام فرایند، ابتدا ذرات نانومتری اکسید آلومینیوم و ذرات میکرومتری سیلیکات زیرکونیم با یکدیگر مخلوط شدند. سپس مخلوط تهیه‌شده درون شیاری که قبلاً روی ورق آلیاژ منیزیم ایجاد شده بود، قرار داده شد. در ادامه سطح شیار بسته شده و ابزار فرایند اصطکاکی اغتشاشی در حال دوران وارد سطح شد. این ابزار با حرکت در راستای شیار و تغییر شکل پلاستیک سطح منجر به توزیع ذرات در نزدیکی سطح آلیاژ شد. تعداد پاس‌ها و توالی آن‌ها دو متغیری بود که تأثیرشان بر نحوه‌ی توزیع ذرات، دمای تجربه‌شده توسط یک نقطه‌ی خاص و خواص سایشی کامپوزیت تولیدشده مورد بررسی قرار گرفت.»
نتایج نشان داده است که افزایش تعداد پاس‌ها سبب توزیع یکنواخت‌تر نانو ذرات و میکروذرات در سطح شده است. همچنین، تغییر توالی پاس‌ها دمای تجربه‌شده توسط قطعه را تحت تأثیر قرار داده است که این امر به‌نوبه‌ی خود می‌تواند بر سایر خواص ماده مانند استحکام و سختی تأثیرگذار باشد. نتایج آزمون سایش نیز نشان داده که افزایش تعداد پاس‌ها از ۲ به ۴ پاس مقاومت به سایش را کاهش داده است، اما تغییر توالی پاس‌ها تأثیر چندانی بر خواص سایشی نانو/میکرو کامپوزیت تولیدشده نداشته است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمود شریفی تبار- عضو هیأت علمی دانشگاه سیستان بلوچستان- و مهدی کاشفی و سمیرا خورشاهیان- دانش‌آموختگان مقطع کارشناسی ارشد این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی Materials and Design (جلد ۱۰۸، سال ۲۰۱۶، صفحات ۱ تا ۷) با ضریب تاثیر ۳٫۹۹۷ (Impact Factor=3.997) به چاپ رسیده است.
