8275

روش هاي توليد كامپوزيت هاي پايه تيتانيوم

1397-1399

دكتر بهنام داودي

كامپوزيت‌هاي زمينه تيتانيوم كه به اختصار TMC ناميده مي‌شوند، دسته‌اي از مواد هستند كه حداقل دو جزء تشكيل‌دهنده دارند كه وجود يك جزء فلزي در آن‌ها ضروري است. اين مواد داراي پتانسيل استفاده براي تنوع گسترده‌اي از كاربردهاي سازه‌اي و كاربردهاي حرارتي مي‌باشند. كامپوزيت‌هاي زمينه تيتانيوم، قادر به تحمل محدوده‌هاي دماي كاري بالاتري نسبت به همتاهاي فلزي خود هستند و خواصي مانند: استحكام، هدايت حرارتي، مقاومت به سايش، مقاومت به خزش يا پايداري ابعادي در آن‌ها قابل‌بهبود مي‌باشد. هدف از قرار دادن يك فاز ثانويه با كارايي بالا در داخل يك ماده مهندسي مرسوم، ايجاد تلفيقي از جنبه‌ها مي‌باشد كه توسط اجزا تشكيل دهنده به تنهايي ميسر نخواهد بود. در يك TMC فاز پيوسته زمينه از جنس يك آلياژ يكپارچه مي‌باشد و فاز تقويت‌كننده متشكل از مواد با كارايي بالا از افزودني‌هاي كربني، فلزي يا سراميكي مي‌باشد. تقويت‌كننده‌ها يا به‌صورت «پيوسته» يا «غيرپيوسته» مي‌باشند كه ممكن است حدود 60–10 درصد حجمي كامپوزيت را تشكيل دهند. الياف پيوسته كه به‌صورت تقويت‌كننده رشته‌اي مي‌باشند شامل گرافيت، كاربيد سيليسيم، بور، اكسيد آلومينيوم مي‌باشند و تقويت‌كننده‌هاي غير پيوسته عمدتاً به شكل ويسكرهايي از جنسSiCيا به‌صورت تقويت‌كننده‌هاي ذره‌اي از جنس اكسيد آلومينيوم ،SiC، دي بورايد تيتانيوم يا به‌صورت الياف خورد شده از گرافيت مي‌باشند. چندين ويژگي برجسته را در استفاده از فلزات در زمينه اين مواد مي‌توان جستجو كرد. ماهيت فلزي نظير هدايت حرارتي و الكتريكي، عمليات توليد آسان و فعل و انفعالات با محيط در اين نوع كامپوزيت‌ها فراهم مي‌آيد. خواص مكانيكي نظير استحكام در جهت عمود بر الياف در اين نوع كامپوزيت‌ها به اندازه كافي بالاست و مي‌توان از آن‌ها در كاربردهاي سازه اي (تحمل بار) با كارايي و بازده بالا استفاده كرد. هر چند عيوبي نظير تخلخل در برخي از روش‌ها ايجاد مي‌شود ولي به‌طوركلي با كنترل ميزان قلع موجود در ساختار و روش اتصال ذرات با پايه مي‌توان اين معايب را كنترل كرد، تأثير اصلي اين عيوب بر روي خواص خستگي مي‌باشد. بسياري از موارد مورد استفاده درزمينه و مواد تقويت‌كننده به‌طور ذاتي با يكديگر سازگاري و هم‌خواني ندارند و امكان ايجاد كامپوزيت از اين مواد، بدون تغيير ماهيت فصل مشترك بين آن‌ها ميسر نمي‌باشد. در بعضي كامپوزيت‌ها، اتصال بين عامل تقويت‌كننده با زمينه فلزي ضعيف است و مي‌بايستي بهبود يابد. براي TMCهاي ساخته شده از مواد فعال مشكل اصلي در جلوگيري از بروز واكنش‌هاي شيميايي در فصل مشترك مي‌باشد چون چنين واكنشي مي‌تواند خواص ماده را تضعيف كند، پس براي رفع اين مشكل عمليات سطحي و پوشش مخصوصي روي عامل تقويت‌كننده انجام مي‌شود يا تركيب زمينه اصلاح مي‌شود. اينكه كدام فرايند توليد فرعي براي TMC مناسب است تا حد زيادي به پيوسته يا غيرپيوسته بودن الياف بستگي دارد.TMCهاي با تقويت غيرپيوسته قابل تطابق با بسياري از عمليات شكل‌دادن نظير اكستروژن، فورج، نورد مي‌باشند. از آنجايي كه درصد بالايي از تقويت‌هاي غير پيوسته است از اكسيدها يا كاربيدها در TMCها استفاده مي‌شوند پس ماشينكاري اين كامپوزيت‌ها مشكل بوده و از روش‌هايي مانند برش و سايش توسط ابزار الماس و گاهي ماشين كاري با تخليه الكتريكي در مورد آن‌ها استفاده مي شود. واژه‌هاي كليدي: كامپوزيت‌هاي زمينه تيتانيوم-تيتانيوم-تقويت كنندها

6/10/2019 12:00:00 AM

70616

1400/01/29

Methods of fabrication of titanium matrix composites

كامپوزيت‌هاي زمينه تيتانيوم-تيتانيوم-تقويت كنندها

titanium matrix composites, titanium, reinforcement