تحقیق كاربرد کامپوزيت جهت آب بندهاي مكانيكي

کامپوزيت  نامي کلي براي مواد يا قطعاتي که از مواد و اجسام متفاوت با حفظ ساختار و نماي عمومي هر يک ساخته مي شود است. به بيان ديگر براي هر نوع جسمي که از مخلوط دو يا چند ماده، با ترکيب و خواص معين ساخته شده است بطوريکه در مجموعه سيستم هر کدام با مشخصات فيزيکي و مکانيکي خاص خود ظاهر مي شود. مهمترين اختلاف بين کامپوزيتها و آلياژها، يا مواد ترکيبي از همين ويژگي حاصل مي شود. در آلياژها يا مواد ترکيبي، هر جزء در مجموعه سيستم ضمن اينکه اثرگذاري کامل را دارد، از ويژگيهاي خاص خود جدا شده است و به عبارت ديگر در مقياس هاي بزرگتر از فازي، قابل تشخيص نيست. از اين رو مناسبتر به نظر مي رسد که کامپوزيتها به عنوان (مواد چند سازه) تعريف مي شوند. تا در مقابل مواد معين و آلياژها که ترکيباتي تکسازه هستند، متمايز مي شوند.

مواد تک سازه به طور معمول داراي محدوديتهايي از نظر تلفيق خواص مختلف مانند استحکام، چقرمگي، قابليت روانکاري، مقاومت به سايش، مقاومت در دماي بالا، ضريب انبساط حرارتي، چگالي و غيره مي باشند. براي ايجاد تلفيقهايي خاص از اين خواص مختلف، انواع کامپوزيتها طراحي و توليد شده اند. کامپوزيتهايي که در آب بند مکانيکي استفاده مي شوند بايد داراي قابليت روانکاري، مقاومت به سايش، ضريب انبساط حرارتي کم، سختي، استحکام بالا و مقاومت به خوردگي بالا باشند[1].

2- مطالعات مروري

2-1- فرآيند آلياژ سازي مكانيكي  

در اين فرآيند اجزاء سازنده پودر كامپوزيتي با همديگر در يك مدت زمان مشخص، آسياب مي شوند تا به صورت همگن در آيند . در طي اين فرآيند اندازه ذرات مخلوط شده در اثر پهن شدن و شكستن كاهش مي يابد. نيروهاي برشي و فشاري كه در اثر برخورد گلوله ها به پودر وارد مي شود، باعث آگلومره شدن ذرات مي گردد. زمان آسياب مي بايست تا حد امكان كوتاه در نظر گرفته شود تا اندازه ذرات بيش از حد كاهش نيابد. از اين رو در آسياب هايي با انرژي بالا معمولاً زمان آسياب كمتر از 1 ساعت است. در نتيجه پودرهاي كامپوزيتي توليد شده از اين طريق، اندازه اي تقريباً برابر اندازه ذرات اوليه خواهند داشت. 

روش آلياژ سازي مكانيكي اولين بار توسط Benjamin و همكارانش در اواخر دهه 1960 معرفي شد. آنها اين روش را به منظور توليد سوپر آلياژهاي پايه نيكلي استحكام يافته با ذرات اكسيدي (ODS)  بكار بردند. روش آليـــاژســازي مكانيكي تا مدتها تنها به منظور تهيه پودر آلياژهاي ODS مورد استفاده قرار مي گرفت . تا اينكه در اوايل دهه 1980 مشخص گرديد كه روش آلياژسازي مكانيكي مي تواند براي ايجاد ساختارهاي آمورف نيز استفاده گردد. پس از اين كشف روش آلياژسازي مكانيكي مي تواند به عنوان روشي كه در حالت جامد امكان ساخت مواد و آلياژهاي مختلف را فراهم مي ساخت، مورد توجه بسيار زياد محققين و مهندسين مواد قرار گرفت و زمينه هاي تحقيقاتي جديدي را در پيش روي آنان باز كرد. روش آلياژسازي مكانيكي با تسريع كينتيك بسياري از واكنش هاي شيميايي و تغيير حالت هاي متالورژيكي، وقوع آنها را در دماي محيط امكان پذير مي سازد؛ در نتيجه با اين روش بسياري از مواد و ساختارها در حالت جامد قابل توليد مي باشند. تجهيزات ساده، عدم نياز به درجه حرارت هاي بالا و انجام عمليات توليد تنها در طي يك مرحله، از ويژگيهاي روش آلياژسازي مكانيكي است كه مي تواند توليد بسياري از مواد و آلياژها را با كمك اين فرآيند، مقرون به صرفه تر از روش هاي متداول سازد. به علاوه محصول نهايي در روش آلياژسازي مكانيكي ساختاري ريز لا يكنواختي آسياب ها پر انرژي نظير آسياب هاي گلوله اي سياره اي ، آسياب هاي گلوله اي ارتعاشي ، آسياب هاي گلوله اي يا ميله اي غلتشي ، آسياب هاي گلوله اي شافتي  و آسياب مغناطيسي  قابل استفاده در اين روش هستند. تفاوت اين آسياب ها عمدتاً در ظرفيت، راندمان و امكانــات اضـــافي آنها براي گرم يا خنك كردن محفظه است.

2-1-1- متغيرهاي فرآيند آلياژسازي مكانيكي 

آلياژسازي مكانيكي فرآيند پيچيده اي است و براي حصول فاز يا ريزساختار مورد نظر، متغيرهاي گوناگوني بـايد بهينه شوند