۲۸ فروردین ۱۴۰۰

پیشگامان توسعه
مواد سام,مواد سام,مواد سام

سرامیک ها به طور قابل توجه ای استحکام بالایی دارند اما ترد و شکننده هستند. بنابراین یکی از اهداف اصلی در تولید کامپوزیت های با زمینه سرامیکی افزایش چقرمگی و انعطاف پذیری می باشد. لذا بهبود پیوسته ای در استحکام و چقرمگی با افزودن تقویت کننده به زمینه سرامیکی حاصل می شود.

کامپوزیتهای زمینه سرامیکی

کامپوزیتهای زمینه سرامیکی  Ceramic Matrix Composite ( CMC ) دارای چقرمگی و انعطاف پذیری بیشتری نسبت به سرامیک ها می باشند . سرامیک ها به طور قابل توجه ای استحکام بالایی دارند اما ترد و شکننده هستند . بنابراین یکی از اهداف اصلی در تولید کامپوزیتهای زمینه سرامیکی افزایش چقرمگی و انعطاف پذیری می باشد. لذا بهبود پیوسته ای در استحکام و چقرمگی با افزودن تقویت کننده به زمینه سرامیکی حاصل می شود .

در کامپوزیتهای زمینه سرامیکی تقویت با ذرات و رشته های پیوسته به افزایش چقرمگی منتهی می گردد ، اما این افزایش در مورد نمونه با الیاف پیوسته بیشتر است . بنابراین کامپوزیت زمینه سرامیکی با الیاف پیوسته چقرمگی بهتری دارد . الیاف تقویت کننده های گران تری نسبت به ذرات هستند و فرآوری پیچیده تری دارند ، بنابراین بهبود چقرمگی با هزینه ی اضافی همراه است . مشاهده می شود که بهبود قابل توجهی در چقرمگی و ظرفیت تحمل بار پس از شروع شکست ، می تواند توسط الیاف تقویت کننده ی پیوسته حاصل شود .

کاربردهای کامپوزیتهای زمینه سرامیکی

تعدادی از کاربردهای اصلی و مهم کامپوزیتهای زمینه سرامیکی در جدول زیر آمده است :

مثال هایی از کاربرد های کامپوزیت های زمینه سرامیکی

کاربردهای صنعتی کاربرد زمینه سرامیکی
هوافضا پس سوزها، ترمزها، سپرهای حرارتی، نازل های راکت
خودروترمزها
ساخت عایق های حرارتی، ابزارهای برش، قالب های کشش عمیق
پزشکی پروتز، صفحات تثبیت کننده

دلایل عدم توسعه سریع کامپوزیتهای زمینه سرامیکی

توسعه کامپوزیتهای زمینه سرامیکی به دو دلیل عمده نسبت به کامپوزیت های زمینه پلیمری به کندی صورت گرفته است :

  1.  بیشتر روشهای فرآوری کامپوزیتهای زمینه سرامیکی در دماهای بالا انجام می شود و فقط تقویت کننده های دمای بالا می توانند به کار روند . بنابراین الیاف و رشته ها بایستی از سرامیک های درجه حرارت بالا باشند ، مانند کاربید سیلیکون که به راحتی در دسترس است و اکثرا در کامپوزیت های زمینه سرامیکی استفاده می شود . خواص دمای بالا تقویت کننده ها در حین کار نیز مهم است . یک ویژگی اصلی سرامیک های یکپارچه حفظ خواص آن در دماهای بالا می باشد و این خواص فقط در صورتی در کامپوزیتها حفظ می شود که تقویت کننده ها نیز خصوصیات دمای بالای خوبی داشته باشند . به این دلیل تمایل محدودی به سرامیک های چقرمه شده با مواد تقویت کننده مانند فلزات چکش خوار وجود دارد که استحکام و سخت پایی شان را در درجه حرارت های میانی از دست می دهند .
  2. ۲-    دومین عامل که مانع پیشرفت کامپوزیتهای زمینه سرامیکی شده است مربوط به دمای بالایی است که برای تولید آنها استفاده می شود . تفاوت بین ضریب انبساط حرارتی زمینه و تقویت کننده منجر به تنش های حرارتی در حین سرد کردن از درجه حرارت فرآوری می شود .

روش های ساخت کامپوزیتهای زمینه سرامیکی

  • مخلوط کردن و پرس کردن مرسوم
  • روشهای مربوط به دوغاب ها
  • فرآوری روش مایع
  • فرایند سل – ژل
  • روشهای رسوب بخار
  • فرایند لینگساید و روش های درجا

دسته بندی و انواع کامپوزیتهای سرامیکی

  • کامپوزیت های زمینه آلومینا با تقویت کننده ویسکر SiC

آلومینا از معروف ترین سرامیک های صنعتی جدید است و کاربردهای بسیار متنوعی دارد مانند زیر لایه های دستگاه های الکتریکی تا لولای کروی استخوان مصنوعی ران. تقویت کننده ویسکر SiC باعث بهبود استحکام و چقرمگی کامپوزیت زمینه سرامیکی آلومینا می شود .

  • کامپوزیت های زمینه آلومینا با تقویت کننده زیرکونیا

بهترین آلومینای تقویت شده ی ذره ای که تاکنون ساخته شده است ، آلومینای چقرمه شده توسط زیرکونیا می باشد .

  • کامپوزیت های زمینه سرامیک – شیشه

توسعه این دسته از کامپوزیت ها ، بر روی تقویت کننده های الیاف پیوسته متمرکز شده است . در کارهای اولیه بر روی زمینه شیشه با الیاف کربن مطالعات انجام شده است ، اما امروزه بیشتر تلاش بر روی استفاده از تقویت کنندگی با الیاف SiC صورت می گیرد .

  • کامپوزیت های کربن – کربن متخلخل

کاربرد مهم کامپوزیت های کربن کربن با تخلخل بین ۷۰ تا ۹۰ درصد، به عنوان عایق در دماهای بالا می باشد. این کامپوزیت ها را به نام الیاف کربن با زمینه کربن ( CBCF ) نیز می شناسند و تنها در شرایط خلاء یا اتمسفر خنثی در حالی که اکسایش در دمای بالاتر از ۴۰۰ درجه سانتیگراد رخ می دهد، به کار گرفته می شوند .

  • کامپوزیت های کربن – کربن متراکم

برای تقویت این کامپوزیت های متراکم از الیاف پیوسته و ناپیوسته استفاده می شود . الیاف ناپیوسته بیشتر برای قطعات بزرگتر استفاده می شوند تا مواد همسان گردتری را تولید کرده و استحکام بین لایه ای را افزایش دهند . الیاف ناپیوسته معمولا از ریون ( ابریشم مصنوعی ) ساخته می شوند . الیاف پیوسته تقویت کننده نیز عموما برای دستیابی به خواص مکانیکی خوب ، یا برای تولید ماده ی یا همسان گردی مطلوب به کار می روند . کاربرد این کامپوزیت ها شامل صفحات ترمز ماشین های مسابقه ای و هواپیماها ، قطعات توربین های گاز ، کلاهک ها و لبه های موشک ها و اندام های مصنوعی مانند صفحات استخوانی می باشد .

منابع

Ref: F. L. Matthews, R. D. Rawwlings, “Composite materials Engineering & Science”.

حوزه فعالیت شرکت در زمینه کامپوزیت های زمینه سرامیکی

شرکت پیشگامان توسعه مواد سام با بهره­ گیری از دانش و تجربه کارشناسان و مشاوران مجرب، خدمات متنوعی را در زمینه ­کامپوزیت های زمینه سرامیکی ارائه می ­دهد که شامل موارد ذیل می شود:

  • انجام فاز مطالعاتی پروژه‌های صنعتی و دانشگاهی در زمینه کامپوزیت های زمینه سرامیکی و نیز پوشش ­های پلیمری و کامپوزیتی
  • ارائه مشاوره در زمینه انتخاب کامپوزیت های زمینه سرامیکی مناسب برای کاربردهای مختلف در تمامی صنایع
  • ارائه مشاوره در زمینه انتخاب پوشش های سرامیکی یا پوشش های کامپوزیتی سرامیکی مناسب برای کاربردهای گوناگون مانند خوردگی، اکسیداسیون، سایش، خزش، خستگی و غیره
  • مشاوره در زمینه انتخاب کامپوزیت های زمینه سرامیکی مناسب در طراحی اولیه
  • مشاوره در زمینه انتخاب کامپوزیت های زمینه سرامیکی مناسب و نیز پوشش های کامپوزیتی سرامیکی مناسب ( به عنوان لاینینگ برای سطح داخلی و یا خارجی) برای دستگاه­ها، رآکتورها، مخازن نگهداری، خطوط تولیدی و …

آدرس صفحه اینستاگرام: https://instagram.com/sammaterial?igshid=w9jvr75cwm28

آدرس کانال تلگرام: http://t.me/SamMaterial

آدرس شرکت: دانشگاه تربیت مدرس، مستقر در پژوهشکده فناوری اطلاعات (IT)

شماره های تماس شرکت: ۰۹۱۰۰۶۱۹۴۵۸، ۰۹۱۲۷۶۰۳۵۲۳، ۰۹۱۲۶۶۷۳۹۴۴