جستجو در تالارهای گفتگو

مقدمه: مطابق تعریف ، کامپوزیت زمینه فلزی از دو جزء تشکیل شده است. جزء اول زمینه فلزی و جزء دوم تقویت کننده است. به ندرت یک فلز خالص به عنوان زمینه انتخاب می شود و معمولاً زمینه یک آلیاژ فلزی است. در یک نگاه کلی ، کاربرد ساختارهای کامپوزیت فلزی ، صرفه جویی نزدیک به بیست درصد (20%) نسبت به فلزات دارند. بنابراین تولید آنها هزینه پایین تری دارد. مطالعه در مورد کامپوزیت زمینه فلزی نشان می دهد که در مقایسه با فلزات یکپارچه دارای مزایای مقاومت به خستگی بهتر ، نسبت استحکام به چگالی بالاتر ، نسبت سفتی به چگالی بالاتر ، دارای مقاومت خزشی و سایشی بالا ، خواص بهتر در درجه حرارت بالا و ضرایب انبساط حرارتی پایین تر هستند بنابراین ساخت آنها برای کاربردهای جدید ادامه دارد ، اما رشد زیاد آنها در بازار ، نیازمند روشهای تولید کم هزینه خواهد بود. برای مشـاهده یا دریافت متن کامل این مقاله به صورت فایل PDF اینجا کلیک کنید.

مواد و توسعه آنها از پايه‌هاي تمدن به شمار مي‌روند. به طوري که دوره‌هاي تاريخي را با مواد نامگذاري کرده‌اند: عصر سنگ، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد، عصر سيليکون و عصر کربن. ما اکنون در عصر کربن به سر مي‌بريم. عصر جديد با شناخت يک ماده جديد به وجود نمي‌ آيد، بلکه با بهينه کردن و ترکيب چند ماده مي‌توان پا در عصر نوين گذاشت. دنياي نانو مواد، فرصتي استثنايي براي انقلاب در مواد کامپوزيتي است. کامپوزيت ترکيبي است از چند ماده متمايز، به طوري که اجزاي آن به‌ آساني قابل تشخيص از يکديگر باشند. يکي از کامپوزيت‌هاي آشنا بتُن است که از دو جزء سيمان و ماسه ساخته مي‌شود. براي تغيير دادن و بهينه کردن خواص فيزيکي و شيميايي مواد، آنها را کامپوز يا ترکيب مي‌کنيم. به طور مثال، پُلي اتيلن که در ساخت چمن‌ هاي مصنوعي از آن استفاده مي‌شود، رنگ‌پذير نيست و بنابراين، رنگ اين چمن‌ها اغلب مات به نظر مي‌رسد. براي رفع اين عيب، به اين پليمر وينيل استات مي‌ افزايند تا خواص پلاستيکي، انعطافي‌ و رنگ‌پذيري آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ايجاد کامپوزيت، به دست آوردن ماده‌اي ترکيبي با خواص دلخواه است. نانوکامپوزيت، همان کامپوزيت در مقياس نانومتر (9^10) است. نانوکامپوزيت‌ها در دو فاز تشکيل مي‌ شوند. در فاز اول ساختاري بلوري در ابعاد نانو ساخته مي‌ شود که زمينه يا ماتريس کامپوزيت به شمار مي‌ رود. اين زمينه ممکن است از جنس پليمر، فلز يا سراميک باشد. در فاز دوم ذراتي در مقياس نانو به عنوان تقويت‌ کننده براي استحکام، مقاومت، هدايت الکتريکي و ... به فاز اول يا ماتريس افزوده مي‌شود. بسته به اينکه زمينه نانو کامپوزيت از چه ماده‌اي تشکيل شده باشد، آن را به سه دسته پليمري، فلزي و سراميکي تقسيم مي‌ کنند. کامپوزيت‌ هاي پليمري به علت خواصي مانند استحکام، سفتي و پايداري حرارتي و ابعادي، چندين سال است که در ساخت هواپيماها به کار مي‌روند. با رشد نانوتکنولوژي، کامپوزيت‌ هاي پليمري بيش از پيش به کار گرفته خواهند شد. تقويت پليمرها با استفاده از مواد آلي يا معدني بسيار مرسوم است. از نظر ساختاري، ذرات و الياف معمولاً باعث ايجاد استحکام ذاتي مي‌شوند و ماتريس پليمري مي‌تواند با چسبيدن به مواد معدني، نيروهاي اعمال‌شده به کامپوزيت را به نحو يکنواختي به فاز دوم يا فاز تقويت‌ کننده منتقل کند. در اين حالت، خصوصياتي چون سختي، شفافيت و تخلخلِ ماده درون کامپوزيت تغيير مي‌کند. ماتريس پليمري همچنين مي‌تواند سطحِ فاز دوم را از آسيب دور نمايد و ذرات را طوري جدا از هم نگه دارد که رشد تَرَک به تأخير افتد. گذشته از تمام اين خصوصيات فيزيکي، اجزاي مواد نانو کامپوزيتي مي‌توانند بر اثر تعامل بين سطح ماتريس و ذرات فاز دوم، ترکيبي از خواصّ هر دو جزء را داشته باشند و بهتر عمل کنند. کامپوزيت‌هايي که زمینه فلزي دارند، کم‌ وزن و سبک‌ اند و به علت استحکام و سختيِ بالا، کاربردهاي وسيعي در صنايع خودرو و هوا ـ فضا پيدا کرده‌اند. اما اين کاربردها به لحاظ ضعف در قابليت کشيده شدن در چنين کامپوزيت‌ هايي، محدود شده‌ اند. تبديل کامپوزيت به نانوکامپوزيت سبب افزايش بازده استحکامي و رفع ضعفِ بالا مي‌شود.