مطالب علمی

ساخت نانوکامپوزیت مستحکم و شکل پذیر پایه منیزیم با دمای احتراق بالاتر از 1000 درجه

A strong and deformable in-situ magnesium nanocomposite igniting above 1000 °C

منیزیم، در سال های اخیر، در صنعت اتوموبیل، هوافضا، صنایع دفاعی، ورزشی، الکترونیک و بخش بایومواد، بیشتر از گذشته مورد توجه قرار گرفته است چون مزیت بیشتری را در زمینه کاهش وزن آلیاژها فراهم می کند. در بخش های هوافضا و دفاعی که کاربرد آلومینیوم، تیتانیم و فولاد، غالب است، کاربرد آلیاژهای پایه منیزیم به دلیل احتراق راحت و ناتوانی آن در خاموش شدن خود به خودی، تا این اواخر محدود/ممنوع بوده است. استحکام آن ها رابطه عکس با داکتیلیته دارد، بافت ضعیف و مقاومت ضعیف به احتراق، موجب شده شده که توسعه آلیاژهای منیزیم دشوار و چالش برانگیز باشد. با این وجود، با توجه به جذابیت های آلیاژهای پایه منیزم تلاش های فراوانی صرف توسعه آلیاژها و مواد نوین پایه منیزیم شده است.

در این راستا، در پژوهشی بسیار چشمگیر که در مجله Scientific Reports منتشر شده است، با طراحی یک نانوکامپوزیت منیزیمی با چگالی پایین (1.76 گرم در سانتی متر مکعب)، این مشکلات را بررسی کرده اند. این نانوکامپوزیت مبتنی بر واکنش های ترتیبی درجا (in-situ) حین فرایند ذوب و اکستروژن، ساخته شده است. این نانوکامپوزیت با ترکیب Mg-1.8/1CaOساخته شده است. عنصر ایتریم (Y) به واکنش های درجا در طول فرایند ساخت کمک می کند و داکتیلیته زمینه را افزایش می دهد. تقویت کننده CaO با زمینه Mg-1.8Y واکنش می دهد تا نانوذرات Y2O3 و Mg2Ca تشکیل دهد. نانوذرات Y2O3 که به صورت درجا تشکیل شده اند، با زمینه همبستگی داشتند و منجر به افزایش شدید میدان کرنش الاستیک و پلاستیک در اطرافشان، شدند. این نانوذرات و فازهای ثانویه (Mg2Ca و Mg2Y) مسئول استحکام تسلیم بسیار بالای این نانوکامپوزیت هستند (تقریبا 343 مگاپاسکال). همچنین مشکل عمده آلیاژها و مواد پایه منیزیم که احتراق زودرس پیش از رسیدن به دمای ذوب است نیز با استفاده از این نانوکامپوزیت رفع شده است. در واقع دمای اختراق این نانوکامپوزیت تا 1045 درجه سانتیگراد افزایش یافته است که بالاتر از دمای ذوب منیزیم می باشد. این افزایش مقاومت نسبت به احتراق، به دلیل حضور نانوذرات عایق Y2O3 است که موجب شده این نانوکامپوزیت نوین، بر سایر مواد پایه منیزیمی تجاری، برتری داشته باشد. همچنین داکتیلیته این نانوکامپوزیت، تقریبا 30% افزایش یافته است.

DOI: 10.1038/s41598-018-25527-0

گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes)

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *