طراحی، شبیه سازی و ساخت سامانه مایکروویو سینترینگ ترکیبی برای تولید نانوکامپوزیت ها با رفتار مکانیکی بهینه

در این پژوهش سعی گردید از روش مایکروویو سینترینگ ترکیبی برای تولید مواد نانوساختار و نانوکامپوزیت¬ها استفاده شود. بدین¬منظور ابتدا طراحی و ساخت سامانه مایکروویو سینترینگ ترکیبی انجام گردید. هم¬چنین به¬منظور بررسی رفتار کوره در میدان مایکروویوی، شبیه¬سازی فرآیند پرس گرم با سامانه گرمایشی امواج مایکروویو به¬روش المان محدود صورت گرفت. سامانه مایکروویو سینترینگ ترکیبی با حداکثر توان kw 6 در فرکانس ghz 45/2 جزء سامانه¬های توان بالا محسوب می¬شود. سامانه مزبور قادر به تولید قطعات دیسکی¬شکل به قطر mm 50 می¬باشد. در ادامه، به¬منظور سنجش عملکرد سامانه، نمونه¬های بالک آلومینیوم نانوساختار و نانوکامپوزیت زمینه آلومینیوم حاوی 4 درصد وزنی آلومینای نانومتری (3o2wt%al4-al) توسط سامانه مزبور تولید گشتند. سپس نمونه¬ها در زمینه¬های مختلف بررسی ریزساختار، رشد دانه و ارزیابی پایداری حرارتی، تعیین چگالی، میکروسختی، آزمون نانوفروبرش و رفتار سایش مشخصه¬یابی گشتند. نتایج حاصل از مشخصه¬یابی نشان می¬دهد که نمونه¬ها با رشد دانه پایین در دمای سینترینگ °c 550 دارای پایداری حرارتی خوبی هستند. هم¬چنین چگالی نمونه سینتر شده نزدیک به چگالی تئوری می¬باشد که نقش مهمی در بهبود خواص کاربردی نمونه¬ها دارد. در ضمن نمونه نانوکامپوزیتی به¬دلیل حضور ذرات تقویت¬کننده سرامیکی آلومینا دارای سختی و مدول الاستیک بالاتر و ضریب اصطکاک و نرخ سایش کمتری می¬باشد. با توجه به مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی، مکانیزم سایش غالب برای نمونه آلومینیوم نانوساختار، ورقه¬ای شدن و برای نمونه نانوکامپوزیتی، خراشان و ورقه¬ای شدن مشاهده شده است. در انتها سعی گردید بررسی مقایسه¬ای روش مایکروویو سینترینگ ترکیبی با نتایج موجود مرتبط با روش پرس گرم مرسوم در تولید نانوکامپوزیت 3o2wt%al4-al صورت گیرد. نتایج نشان می¬دهد که محصول فرآیند مایکروویو سینترینگ ترکیبی نسبت به فرآیند پرس گرم مرسوم دارای چگالی و سختی بالاتر بوده و در ضمن مقاومت به سایش بهبود یافته است.