علمی، پژوهشی و فناوری

دستیابی به دانش فنی تولید قطعات کامپوزیتی مناسب صنایع ذوب و ریخته‌گری

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : از بنیاد ملی علم ایران (INSF)، طرح پسادکتری «سنتز درجای کامپوزیت سیلیسایدی نانوساختار MoSi۲-Ti۵Si۳ به روش سنتز احتراقی فعال‌شده مکانیکی (MASHS) و بررسی سینترینگ، ویژگی‌های مکانیکی و رفتار اکسیداسیون نانوکامپوزیت حاصل» توسط کیان کسرائی، با راهنمایی سیدعلی طیبی‌فرد و حمایت مشترک بنیاد ملی علم ایران و پژوهشگاه مواد و انرژی در محل پژوهشگاه انجام شده و به پایان رسید.

کسرائی، دارنده مدرک دکتری تخصصی مهندسی مواد از دانشگاه سمنان، درباره این طرح توضیح داد: با پیشرفت صنعت و فناوری در سال‌های اخیر، توجه زیادی به بهبود عملکرد مواد مقاوم به دمای بالا در صنایع مختلف از جمله صنایع حرارتی، متالورژی و تولید قطعات مقاوم به اکسیداسیون معطوف شده است. مولیبدن دی‌سیلیساید به‌دلیل داشتن دمای ذوب بالا، چگالی پایین و مقاومت مناسب در برابر اکسیداسیون، به‌واسطه تشکیل لایه محافظ و چسبنده SiO۲ که مانع نفوذ اکسیژن می‌شود، گزینه مناسبی برای استفاده در دماهای بالا است. با این حال، این ماده از نظر ویژگی‌های مکانیکی مانند مقاومت به ضربه، همانند اکثر مواد سرامیکی، عملکرد چشمگیری ندارد؛ بنابراین تلاش محققان همواره به افزایش ویژگی‌های مکانیکی این ماده معطوف بوده است.

وی تصریح کرد: یکی از روش‌های افزایش خواص مکانیکی مواد سرامیکی، تشکیل کامپوزیت با فاز تقویت‌کننده مشابه با زمینه است. سیلیساید تیتانیم با داشتن ویژگی‌های مکانیکی مطلوب و ترکیب شیمیایی مشابه، یکی از گزینه‌های مناسب برای ایجاد کامپوزیت و بهبود خواص مولیبدن دی‌سیلیساید است.

این پژوهشگر ادامه داد: از طرف دیگر، اصلاح ریزساختار و کاهش اندازه دانه، از جمله مکانیزم‌های مؤثر استحکام‌بخشی مواد هستند. تأثیر کاهش اندازه دانه در مواد ترد، به دلیل حضور میکروترک‌ها در ساختار، مشهودتر است. امروزه اهمیت مواد بسیار ریزدانه و نانوساختار و خواص منحصربه‌فرد آن‌ها بر کسی پوشیده نیست. با این حال، دستیابی به چنین موادی نیازمند به‌کارگیری روش‌های نوین است. یکی از راه‌های دستیابی به مواد نانوساختار، استفاده از نوع تغییر شکل‌یافته فرآیند سنتز احتراقی به نام سنتز احتراقی خودپیشرونده فعال‌شده مکانیکی است.

وی افزود: در این تحقیق، با بهینه‌سازی شرایط سنتز و تف‌جوشی، کامپوزیت نانوساختار مولیبدن دی‌سیلیساید-تیتانیم سیلیساید با خواص مکانیکی تقویت‌شده و مقاومت به اکسیداسیون مناسب با ترکیب روش‌های سنتز احتراقی خود پیش‌رونده فعال شده مکانیکی و تف‌جوشی جرقه‌ای پلاسما به‌صورت چگال تهیه شد. به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد مولیبدن دی‌سیلیساید، از این ماده و کامپوزیت‌های بر پایه آن در کاربردهای مختلفی نظیر المنت‌های حرارتی کوره‌ها، ذوب فلزات، ساخت قطعات مقاوم به حرارت، مشعل‌های گازی، پوشش‌دهی فلزات و مقاطع توربین‌ها استفاده می‌شود.

کسرائی اضافه کرد: مهم‌ترین کاربرد شناخته‌شده این مواد، استفاده به‌عنوان المنت‌های حرارتی است که با نام تجاری سوپرکنتال شناخته شده و به فروش می‌رسد. بنابراین، دستیابی به دانش فنی تولید این مواد با ویژگی‌های مناسب، گام مؤثری در جهت رفع نیاز داخلی و کاهش وابستگی به واردات این محصول محسوب می‌شود.

وی تأکید کرد: دستیابی به دانش فنی تولید قطعات کامپوزیتی بر پایه مولیبدن دی‌سیلیساید با ویژگی‌های مناسب، امکان استفاده از این مواد را در صنایع ذوب و ریخته‌گری، ساخت کوره، شیشه‌سازی و دیگر بخش‌های صنعتی مرتبط فراهم می‌کند.