تولید مواد نانو متری

مقدمه

یکی از روش‌های جدید تولید مواد با اندازه دانه نانومتری، روش تغییر شکل شدید پلاستیک است. در این روش با اعمال کرنش‌های شدید به نمونه، اندازه دانه‌ها تا مقیاس نانومتری کاهش یافته و در مقابل خواص مکانیکی فلز بهبود چشم‌گیری می یابد. از آنجایی که تغییرات ابعادی ماده می‌تواند مانعی در مقابل میزان کرنش اعمالی باشد، لذا اکثر روش‌های تغییر شکل شدید پلاستیک به نحوی طراحی شده‌اند که ابعاد نمونه حین فرآیند تغییر نکند. در این مقاله به معرفی فرآیندهای مختلف تولید مواد با اندازه دانه نانومتری بر اساس روش تغییر شکل شدید پلاستیک پرداخته می‌شود. نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که این فرآیندها، روش‌های مناسبی برای تولید مستقیم مواد فلزی با ابعاد بزرگ و اندازه دانه‌های نانومتری هستند. با توجه به کاهش اندازه دانه‌ها و افزایش چشم‌گیر استحکام نمونه‌های تولید شده با روش‌های مذکور، به نظر می‌رسد روش تغییر شکل شدید پلاستیک یکی از مناسب‌ترین روش‌ها برای تولید مواد فلزی با اندازه دانه نانومتری در مقیاس صنعتی باشد. 

در سال های اخیر، بررسی روش های تولید و خواص مکانیکی مواد با اندازه دانه نانومتری (اندازه دانه کوچکتر از صد نانومتر یا بسیار ریزدانه (با اندازه دانه کمتر از یک میکرون) موضوع بسیاری از تحقیقات انجام شده در زمینه علم مواد و علوم مرتبط با آن بوده است. این مواد که با نام اَبَر فلز Super Metals شناخته می‌شوند، خواص بی‌‌نظیری همانند‌ استحکام زیاد در دمای محیط، خاصیت سوپر پلاستیک در دمای بالا و نرخ کرنش کم و مقاومت عالی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهند . تغییر الگوهای لغزش متداول در مواد با اندازه دانه نانومتری و فعال شدن مکانیزم‌های لغزش مرزدانه‌ای از ویژگی‌های این مواد است که منجر به خواص مکانیکی منحصر به فرد آنها می‌شود. تاکنون روش های مختلفی برای تولید مواد نانومتری ارائه شده و تحقیقات گسترده‌ای روی آنها انجام شده است. روش های تولید مواد نانومتری را می توان به دو گروه کلی تقسیم بندی کرد. روش اول که تحت عنوان روش پایین به بالا Bottom-up procedure معرفی شده است، شامل فرآیندهایی نظیر آلیاژ سازی مکانیکی Mechanical alloying، رسوب شیمیایی بخار  Chemical Vapor Deposition و انجماد سریعRapid Solidification است، که قابلیت تولید دانه‌هایی با اندازه‌ای در حدود ده تا 50 نانومتر را دارند. این فرآیندها به طور گسترده‌ای برای تولید مقادیر زیاد پودرهای نانوبلور مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما مشکل اصلی این فرآیندها تولید یک محصول نهایی از طریق پرس کردن این پودرها است. به دلیل سختی بالای پودرهای تولید شده با روش های مکانیکی، پرس سرد آنها تقریباً غیر ممکن است. از طرف دیگر استفاده از پرس داغ برای زینتر کردن این پودرها می‌تواند منجر به رشد دانه‌ها و وقوع تبلور مجدد شود. تاکنون روش‌های مختلفی برای رفع این مشکلات پیشنهاد شده است اما هنوز تحقیقات برای پیدا کردن روشی کاملاً مناسب برای پرس پودرهای نانوکریستالی و تولید محصول نهایی کاملاً یکپارچه با اندازه دانه نانومتری ادامه دارد 

             دانلود