تولید محکم‌ترین آلیاژ آلومینیوم با دستاورد محققان ایرانی

[نويد]

پژوهشگران دانشگاه امیرکبیر با همکاری محققان اسپانیایی، فرایند جدیدی را برای رسیدن به مواد نانوساختار/فوق‌ریزدانه و با استحکام بالا ارائه داده‌اند؛ این روش به گونه‬‌ای طراحی شده که قابلیت تولید نانوکامپوزیت و فلز نانوساختار را به طور همزمان دارد. به گزارش سرویس فناوری ایسنا، سجاد امیرخانلو، دکترای مهندسی متالورژی و مواد از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و محقق طرح با بیان این که نتایج این طرح مورد توجه صنایع هوافضا، خودروسازی و تمام صنایع مرتبط با آلومینیوم و فلزات سبک قرار خواهد گرفت، اظهار کرد: فناوری نوین به سمت تولید آلیاژهای مستحکم‌تر و سبک‌تر پیش می‌رود تا از این طریق در مصرف انرژی صرفه جویی شود. وی افزود: اغلب فرایندهای تغییر شکل پلاستیکی شدید (SPD)، جهت تولید فلزات با استحکام بالا، دارای سه محدودیت اصلی است. در این فرایندها، دستگاه‌های شکل‌دهی با ظرفیت بار بالا و قالب‌های گران‌قیمت ضروری است. پایین بودن میزان تولید و محدود بودن ابعاد محصول نهایی یکی دیگر از مشکلات آن‌هاست. همچنین عدم امکان تولید کامپوزیت در روش‌های تغییر شکل پلاستیک موجود از دیگر محدودیت‌های موجود در این فرایندها به شمار می‌رود. وی تصریح کرد: با توجه به این محدودیت‌ها و همچنین نیاز به ابداع فرایندهای جدید، محققان فرایند تغییر شکل پلاستیک شدید جدیدی به نام پرس تجمعی پیوندی (APB) را پیشنهاد کرده‌اند. در این پژوهش از آلومینیوم خالص تجاری 1050 به عنوان آلیاژ زمینه و نانوذرات کاربید سیلیسیم به عنوان تقویت‌کننده استفاده شده است. امیرخانلو در مورد نتایج استفاده از این فرایند گفت: به کمک این فرایند، تولید آلیاژهایی با استحکام چندین برابر نمونه‌های متداول، کاهش هزینه‌های تولیدی و مصرف انرژی و همچنین افزایش راندمان محصول نهایی امکان پذیر شده است. محقق طرح تصریح کرد: نتایج این پژوهش نشان داده که آلومینیوم و کامپوزیت‌های آن، توسط فرایند APB، بدون ترک و لایه‌ای شدن تولید شده است. نمونه‌های نهایی، محصولی یکپارچه و با کیفیت مناسب است. به گفته‌ این محقق، ترکیب همزمان ساختار فوق ریزدانه با اندازه‌ متوسط 280 نانومتر و ذرات تقویت کننده‌ کاربید سیلیسیم با اندازه‌ متوسط 55 نانومتر، منجر به تولید نانوکامپوزیت زمینه آلومینیومی با استحکام 284 مگاپاسکال شده است. این مقدار بالاترین مقدار استحکام گزارش شده در آلیاژ آلومینیوم خالص تجاری در سرتاسر جهان است. امیرخانلو با اشاره به توضیح روش پیشنهادی اظهار کرد: فرایند پرس تجمعی- پیوندی شامل مراحل آماده‌سازی سطحی دو نمونه، روی هم قرار دادن آن‌ها، پرس دو نمونه با کاهش ضخامت 50 درصد در یک قالب ساده و برش پس از پرس است. به دلیل عدم تغییر ضخامت نمونه‌های اولیه، تکرار مراحل تا رسیدن به کرنش‌های بسیار بالا و دستیابی به ساختار نانو امکان‌پذیر است. جهت تولید کامپوزیت در این روش، ذرات تقویت‌کننده به صورت تقریباً یکنواخت روی یکی از نمونه‌ها افشانه می‌شود. با انجام فرایند پرس تجمعی پیوندی، ذرات تقویت کننده در کل زمینه‌ آلومینیوم با استفاده از سیلان فلز به شکل یکنواخت توزیع می‌شود. وی خاطرنشان کرد: تغییرات ریزساختاری نمونه‌های تولید شده توسط میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی (SEM)، عبوری (TEM) و عبوری-روبشی (STEM)، پراش الکترون برگشتی (EBSD)، طیف‌سنجی پراکندگی انرژی (EDS) و پراش پرتو ایکس (XRD) ارزیابی شده است. همچنین به منظور بررسی خواص مکانیکی نمونه‌های ساخته شده، از آزمون‌های کشش و سختی‌ استفاده شده است. نتایج این تحقیق که حاصل همکاری سجاد امیرخانلو، دکترای مهندسی متالورژی و مواد از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر مصطفی کتابچی، دکتر نادر پروین از اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و همکاران اسپانیایی آن‌ها از مؤسسه CENIM-CSIC اسپانیا است، در مجله Scripta Materialia انتشار یافته است.