ساخت نمونه‌های تیتانیومی مورد نیاز صنعت هوافضا با روش نوین

به همت محققان دانشگاهی صورت گرفت

پژوهشگران دانشگاه محقق اردبیلی با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه‌های کوچ ترکیه و صنعتی سهند تبریز و با به‌کارگیری روش نوین متالورژی پودر-فرآیند ساخت پیشرفته تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای موفق به ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی مواد مهندسی از جنس تیتانیوم و دارای خواص بهبودیافته شدند.

‌به گزارش آردی نیوز و به نقل از ایسنا، در این کار پژوهشی، به همت مهدی شاهدی‌اصل و همکارانش، با به‌کارگیری این فرآیند پیشرفته که با اعمال همزمان دما و فشار روی ذرات پودر تیتانیوم ریخته شده، در قالب گرافیتی در مدت زمان به نسبت کوتاه صورت گرفت، امکان ساخت نمونه‌های تیتانیومی با چگالی نسبی بالا و خواص مکانیکی مناسب در مقایسه با روش‌های سنتی فرآهم آمد.

فرآیند تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای در دماهای گوناگون (۷۵۰، ۹۰۰، ۱۰۵۰، ۱۲۰۰ و ۱۳۵۰ درجه سانتی‌گراد) به مدت زمان ۵ دقیقه و با اعمال فشار ۵۰ مگاپاسکال به انجام رسید.

در این تحقیق مشخصه‌یابی دقیقی برای سنجش خواص نمونه‌های تیتانیومی ساخته شده به کار گرفته شد که از آن جمله می‌توان به آزمون‌های چگالی سنجی، بررسی‌های ریزساختاری با میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی، آنالیز فازی به روش پراش پرتو ایکس، آزمون کشش، آزمون خمش، سختی‌ سنجی(با بهره‌گیری از تجهیزات موجود در داخل کشور) و آزمون پیشرفته نانو فرورندگی(توسط همکار پژوهشی در دانشگاه کوچ ترکیه) اشاره کرد.

نتایج به دست آمده گویای آن بود که دمای تفجوشی تاثیر چشمگیری بر خواص محصول داشت، به ‌گونه‌ای که بهترین نتیجه در دمای ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد به دست آمد.

بر اساس این گزارش، امروزه همگام با پیشرفت دانش و فناوری، نیاز به مواد مهندسی با خواص ویژه در کاربردهایی که تحت تنش‌های گرمایی و مکانیکی بالا قرار دارند، افزایش یافته است. از جمله این ویژگی‌ها می‌توان به چگالی پایین، استحکام بالا، مقاومت به خوردگی، پایداری گرمایی، چقرمگی بالا و سازگاری با بدن انسان اشاره کرد. از این رو، تیتانیوم برای ساخت قطعات گوناگون در صنایع هوافضا، هسته‌ای، نظامی، فرآوری مواد شیمیایی و پزشکی به شکل گسترده‌ای به کار می‌رود.

از سوی دیگر فناوری‌های نوین ساخت و تولید بر پایه متالورژی پودر نه تنها به سبب تکرارپذیری فرآیند، بلکه به دلیل قابلیت بهتر کنترل شکل و اندازه دانه‌ها در ریزساختار نهایی قطعه مورد توجه ویژه قرار گرفته‌اند. همانا فرآیندهای متالورژی پودر به مهندسان این توانایی را می‌بخشد تا اجسامی با شکل نهایی بسازند. برخلاف فرآیند ریخته‌گری که تنها برای مواد با دمای ذوب پایین به کار می‌رود، روش‌های مبتنی بر پودر را کمابیش می‌توان برای همه مواد به کار گرفت. از جمله این روش‌ها که در ساخت آلیاژها و کامپوزیت‌های زمینه تیتانیومی نیز کارآیی دارند، می‌توان فرآیندهای تفجوشی بدون فشار، پرس گرم، پرس ایزواستاتیک گرم، تفجوشی در خلاء و تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای را برشمرد. به هر روی، بالا بودن دمای تفجوشی موجب رشد سریع دانه‌ها، افزایش تنش‌های پسماند و پیدایش ریزترک‌ها می‌شود. بنابراین فرآیند ساخت قطعات تیتانیومی بهتر است به شکل سریع و در دماهای پایین به انجام برسد که بهره‌گیری از روش نوین تفجوشی پلاسمای جرقه‌ای به خوبی این هدف را پشتیبانی می‌کند.