سایت آزمون دکتری ‌( www.PhdAzmoon.Net ) – محققان دانشگاه صنعتی شریف با ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی بر روی قطعات آلومینیومی موفق به تولید قطعات مقاوم به سایش و خوردگی برای صنایع دریایی شدند.

مانور بزرگ دریایی ولایت ۹۴ - آرایش شناورهای نیروی دریایی برای مقابله با دشمن فرضی

به گزارش پی اچ دی آزمون به نقل از ایسنا، نسبت استحکام به وزن بالا و چگالی پایین آلومینیوم و آلیاژهای آن باعث شده است کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف داشته باشد. اگرچه، برخی از معایب این آلیاژها نظیر سختی پایین، ضریب اصطکاک بالا و مقاومت به خوردگی پایین، استفاده از آنها را محدود می‌کند.

علی‌رغم این شرایط، قرارگیری آلومینیوم در شرایط اتمسفری موجب ایجاد یک لایه‌ اکسیدی سطحی بر روی آن شده که خواص سایشی و خوردگی آلومینیوم را به ‌صورت قابل ‌ملاحظه‌ای بهبود می‌بخشد. بهبود هر چه بیشتر این لایه‌ اکسیدی از حیث سختی، سایش و خوردگی، یکی از اهداف ورود فناوری نانو به این عرصه است.

مهندس ایمان محمدی ده چشمه از محققان این طرح از اجرای پروژه تحقیقاتی در این زمینه خبر داد و گفت: هدف از انجام این طرح، بهبود همزمان سختی پوشش و نیز مقاومت به سایش پوشش آندایزینگ آلومینیوم با افزودن نانوذرات نیترید سیلیسیم به لایه‌ اکسیدی و کامپوزیتی کردن پوشش بوده است.

وی افزود: در روش مورد استفاده در این پژوهش، سرعت تولید پوشش افزایش و هزینه‌ ایجاد پوشش کاهش پیدا کرده است. به‌علاوه، اعمال ذرات روان‌ساز به پوشش در روش‌های سنتی سختی پوشش را کاهش می‌دهد.

محمدی با بیان این که در روش حاضر نه‌ تنها کاهش سختی اتفاق نمی‌افتد، بلکه افزایش سختی را در پی دارد، ادامه داد: روش‌های سنتی و معمول برای کامپوزیتی کردن پوشش آندایزینگ آلومینیوم به شکل یک فرایند دو مرحله‌ای است. فرایند به این صورت است که ابتدا یک لایه‌ اکسیدی توسط فرایند آندایزینگ بر سطح آلومینیوم ایجاد می‌شود و در ادامه حفرات لایه آندایز به ‌وسیله‌ مواد جامد روان‌ساز پر می‌شود.

این محقق این فرایند را پرهزینه و زمان‌بر دانست و خاطرنشان کرد: ما در این پژوهش رسوب نانو ذرات نیترید سیلیسیم به درون حفرات آندایزینگ در حین فرایند پوشش‌دهی را دنبال کردیم که منجر به افزایش سرعت تولید پوشش و کاهش هزینه‌ ایجاد پوشش شده است. افزودن ذرات جامد روان‌ساز در روش پوشش‌دهی سنتی منجر به کاهش سختی سطح می‌شود، لیکن در پوشش کامپوزیتی که ما تولید کردیم بعد از فرایند کامپوزیتی کردن کاهشی اتفاق نمی‌افتد و حتی سختی پوشش افزایش می‌یابد.

وی با تاکید بر این که فرایند کامپوزیتی کردن پوشش آندایزینگ یک فرایند سه مرحله‌ای است، توضیح داد: در مرحله‌ اول آماده ‌سازی سطحی آلیاژ آلومینیوم صورت گرفته است و سپس نانو ذرات نیترید سیلیسیوم به‌ وسیله‌ عوامل فعال سطحی آنیونی باردار شده و محلول آندایزینگ در غلظت‌های متفاوت نیترید سیلیسیوم تولید شده است. در مرحله‌ پایانی فرایند پوشش دهی صورت گرفته و خواص مربوط مورد بررسی قرار گرفته است.

وی با اشاره به نتایج به دست آمده، یادآور شد: نتایج سختی سنجی صورت گرفته بر روی پوشش نانوکامپوزیتی و پوشش معمولی نشان داده است که سختی از ۳۸۰ ویکرز به ۷۱۲ ویکرز افزایش یافته است. همچنین ضریب اصطکاک از ۳۵٫۰ به ۲٫۰ کاهش یافته است که نشان‌ دهنده بهبود خواص سایشی پوشش است.

وی اضافه کرد: در این طرح مطالعاتی با ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی بر روی قطعات آلومینیومی توانستیم قطعاتی مقاوم به سایش و خوردگی تولید کنیم که این پوشش‌ها در صنایع دریایی و به ‌طورکلی در تمامی قطعاتی که به نحوی در معرض نیروهای سایشی و مکانیکی قرار دارند، قابل استفاده است و این در حالی است که مقاومت به خوردگی بالای پوشش به ‌دست‌آمده، نویدبخش استفاده از این نوع پوشش در سایر صنایع است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های مهندس ایمان محمدی ده چشمه و مهندس شهاب احمدی دانش‌آموختگان مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شریف و دکتر عبدالله افشار عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف و نتایج این کار در مجله Ceramics International  به چاپ رسیده است.