دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تھران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجھ کارشناسی ارشد “M.Sc”
مھندسی مواد – شناسایی وانتخاب مواد فلزی

عنوان :
روشھای تولید و بررسی خواص مواد تابعی کامپوزیتی زمینھ فلزی

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
م واد ت ابعی ( FGM ) ب دلیل اینك ھ درآنھ ا تركی ب ش یمیایی وریزس اختار ب ھ ص ورت پیوس تھ وش یب
داردری ك ت ا س ھ بع د تغیی ر م ی كن د، باع ث ایج اد خ واص منح صر ب ھ ف ردی م ی ش ود ك ھ امك ان
بكارگیری آنھا را درصنایع مختلف فراھم كرده است. ازجملھ م واد FGM م ی ت وان ب ھ كامپوزیتھ ای
تابعی Al / SiC اشاره نمود كھ در آنھا سختی و خواص مكانیكی بھ عنوان تابعی ازدرص د ف از تقوی ت
كننده ( SiC ) درابعاد مختلف قطعھ بھ صورت شیب دارتغییر می كند و می توان د جایگ اه وی ژه ای را
درموارد مختلف داشتھ باشد.
مقدمه:
یکی ازمھمترین چالشھای تکنولوژی درعلم مواد، ایجادخواص ناسازگار(ناھمگون)دریک سازه
است[١]. بعضاً درفرآیند ساخت اجزای یکپارچھ ترکیبی ازخواص ناسازگاردریک سازه یکسان
ودرکناریکدیگرمورد نیازاست. مثلاًمی توان دراین مورد بھ وجود سختی بالا دریک طرف سازه

یک مطلب دیگر :

ونرمی ساختاردرطرف دیگراشاره نمود[٢]. ھمچنین درپوششھای عایق حرارتی، اگرچھ یک
لایھ سرامیکی ویک لایھ فلزی مستقیماً بھ ھم وصل می شوند اما بھ علت نا ھمخوانی ترمومکا
نیکی در فصل مشترک این دو، تنشھای باقیمانده بوجود می آیند[٣]. یک راھکارجھت رفع این
١ مشکلات بھره گیری ازموادتابعی
است. موادتابعی، موادی ھستندکھ درآنھاترکیب یاریزساختاربھ
طور پیوستھ دریک تاسھ بعد تغییرمی کنند[٣و٢]. درمواد تابعی با تغییرترکیب و ریزساختاردر
ابعاد مختلف، خواص ودرنتیجھ عملکرد(قطعھ)نیزازیک نقطھ تا نقطھ دیگربھ طورشیب دارتغییر
می کند. دروا قع شیب تابعی می تواند مناسب با شرایط سرویس قطعھ باشد لذا می توان اطمینان
خاطری درمورد عملکرد سیستم ھائی کھ تحت بارترمومکانیکی ھستندبدست آورد. بعبارت دیگر

بھ علت تغییر ترکیب وریزساختار(بطورشیب دار) ممکن ا ست ازفصل مشترک ھای تند کھ خود
باعث تمرکزتنش موضعی می شوند جلو گیری کرد. علاوه براین اگرشیب بطورمناسب طراحی
شود، عملکرد موادتابعی درمقایسھ با موادکامپوز یتی معمولی میتواند بھبود پیداکند. برای مثال
درمواد تابعی آلومینا- شیشھ، بھینھ سازی تغییرات ترکیب ممکن است بھ طورقابل ملاحظھ ای
مقاومت سطح بھ ترک رادرمقایسھ با کامپوزیتھای معمولی افزایش دھد. ھمچنین آسیبھای ناشی از
تماس لغزشی بھ طورقابل توجھی کاھش می یابند[٣].
ھدف (١ -١
بھ منظوراستفاده از مواد تابعی درکاربردھای مختلف، نیاز بھ روش ھای س اخت مناس ب م ی باش د
کھ امکان تولید شیب درترکیب و ریزساختار را بطوردقیق بوجود آورد. تکنیکھای تولید معم ولاً
بھ دو گروه اصلی تقسیم بندی می شوند:
١ الف)فرآیندھایی برپایھ جابجایی طبیعی
ب ) فرآیندھای ساختاری
٢
روشھای گروه اول بیشترمبتنی برپدیده ھایی خودبھ خودی نظیر نفوذ اتمی، ا نتقال حرارت وغی ره
ھستنددرحالیکھ درگروه دوم بوسیلھ ترسیب لایھ بھ لایھ شیب موردنظرایجاد می شود[٣].
درموردتوسعھ روشھای ساخت وبھین ھ س ازی موادت ابعی، پی شرفتھای قاب ل ت وجھی ص ورت گرفت ھ
است. این تکنیکھا بھ گروھھای زیرطبقھ بندی می شوند:
١-روشھای فازمایع
٢-روشھای فازجامد
٣-روشھای فازبخار
٣ ازدی دگاه دیگ ری، فرآین دھای تولی دموادتابعی ب ھ مراح ل ایجادس اختارغیرھموژن
ومن سجم س ازی
٤ ساختاربھ صورت ماده توده ای
تقسیم بندی می شوند.
فرآیندھای شیب دارکردن نیزمی توا نند بھ فرآیندھای تشکیل دھنده، ھموژنی وجدایشی طبقھ بندی
شوند. فرآیندھای تشکیل دھنده برپایھ یک ساختارشیب دارشده وبطورمرحلھ ای ازمواد پیش رو
یا پودرھاساختھ می شوند. درفرآیندھای ھموژنی، یک فصل مشترک تندبین دوماده، بوسیلھ
جابجایی ماده تبدیل بھ یک فصل مشترک شیب دار می شود. فرآیندھای جدایشی ھمراه بایک ماده
ھموژن کھ بطورماکروسکوپی تبدیل بھ یک ماده شیب دارشده آغاز می شوند. فرآیندھای
ھموژنی وجدایشی شیب پیوستھ ای رابوجودمی آورندامامحدودیت ھایی نیزدرارتباط بانوع شیب
دارند. معمولاًدرادامھ فرآیند شیب دارکردن، مراحل خشک کردن، سینترینگ یا انجماد صورت
می پذیرد[١٠]. اگر چھ بیشتر این روشھا ممکنست برای کاربردھای خاص بخوبی مطالعھ شده
باشند اما با این حال محدودیتھایی ازقبیل پیچیدگی درفرآیند، سرعت تھ نشینی پایین وقیمت بالای
فرآیند وجوددارد[١١].
٢-١) پیشینھ تحقیق
موادتابعی برای اولین باردرسال١٩٨٠میلادی بعنوان یک کلاس مشخص ازموادمعرفی شدندکھ
بھ جھت کارایی بالادرپوششھای عایق حرارتی درفضاپیماھا بھ کارگرفتھ شدند[٣]. برنامھ ای
تحقیقاتی بھ مدت پنج سال با عنوان« مطالعھ بنیادی برروی افت تنش حرارتی دردمای
بالابااستفاده ازمواد باساختارھای شیب دار شده» درسال١٩٨٧بابودجھ ای معادل١/٢١٥میلیون ین
درژاپن آغازشد. ھدف ازاین تحقیق، توسعھ مواد تابعی جھت استفاده دراجزا ئی کھ دردماھای
بالاکاربردداشتند، بود. بھ علت اھمیت بالای مواد تابعی، پروژه پنج سالھ دیگری در ژاپن در سال