سه شنبه ۱ اسفند ۱۳۹۶ - Tuesday 20 February 2018
توضیحات توضیحات
کد خبر : 1854
تاریخ انتشار : چهارشنبه ۱۱ بهمن ۱۳۹۶ - ۱۷:۰۲
62 بازدید

کامپوزیتهای زمینه سرامیکی

کامپوزیت ­های زمینه سرامیک (Ceramic Matrix Compozit) یا به اختصار CMC، خانواده­ای از مواد کامپوزیتی هستند که کاربردهای زیادی را در صنایع مختلف خصوصاً هوافضا به خود اختصاص داده ­اند؛

ceramic-matrix-composites

کامپوزیت ­های زمینه سرامیک (Ceramic Matrix Composites) یا به اختصار CMC، خانواده­ای از مواد کامپوزیتی هستند که کاربردهای زیادی را در صنایع مختلف خصوصاً هوافضا به خود اختصاص داده ­اند. متن زیر که از مجله کامپوزیت، شماره ۳ نقل می شود به معرفی این تکنولوژی و کاربردهای آن پرداخته است:

سرامیک­های پیشرفته دارای ویژگی­های مطلوبی مانند سختی، استحکام بالا، تحمل دماهای بالا، خنثایی شیمیایی، مقاومت در برابر فرسایش و چگالی کم هستند. ولی در برابر بارهای کششی و ضربه ضعیف­ هستند و بر خلاف فلزات، از خود انعطاف­ پذیری نشان نمی­دهند و مستعد شکست تحت بارهای مکانیکی و شوک حرارتی هستند.

اگر مقایسه­ ای بین سرامیک­ها و دیگر مواد داشته باشیم، باید گفت که سرامیک­ها تنها گروه از مواد هستند که در دماهای بالا قابل استفاده­ اند و دارای سختی، استحکام و مدول الاستیک بالاتری از فلزات و پلیمرها می ­باشند. همچنین چگالی، ضریب انبساط حرارتی و هدایت الکتریکی و حرارتی کمی دارند. به ویژه چگالی و انبساط حرارتی کم سرامیک­ها اهمیت زیادی در اغلب کاربردها دارد.

بزرگترین نقطه ضعف سرامیک­ها در مقایسه با دیگر مواد به ویژه فلزات، چقرمگی (مقاومت) شکست (FractureToughness) فوق ­العاده پایین آن­هاست که در عمل این مواد را در برابر ترک بسیار حساس کرده است. بنابراین نیاز شدیدی به افزایش چقرمگی سرامیک­ها احساس می­شود. یکی از راه­ های مهم دستیابی به چقرمگی بالاتر، تهیه کامپوزیت­های زمینه سرامیکی است. گنجاندن الیاف و ذرات تقویت ­کننده در یک زمینه سرامیکی می­تواند به تهیه یک ماده سرامیکی چقر (Tough) منجر شود و کنترل مناسب ویژگی­های مرز مشترک زمینه و تقویت­ کننده از اهمیت زیادی برخوردار است .

نکته قابل توجه دیگر این است که اگر چه نسبت مدول الاستیسیته تقویت‌کننده و زمینه در کامپوزیت­های زمینه فلزی و پلیمری عموماً بین ۱۰ و ۱۰۰ است ولی برای کامپوزیت زمینه سرامیکی، این نسبت معمولاً برابر یک یا کمتر از آن است. نسبت مدول بالا در کامپوزیت­های زمینه فلزی و پلیمری، سبب انتقال موثر بار از زمینه به تقویت­ کننده می­شود. در حالی که در یک کامپوزیت سرامیکی، زمینه و تقویت­ کننده در توانایی تحمل بار اختلاف زیادی ندارد؛ به این معنا که هدف از ساخت کامپوزیت سرامیکی، افزایش استحکام نیست. مگر آن­هایی که زمینه آنها مدول الاستیسیته کمی دارند ­(مانند زمینه­ های شیشه­ ای).

حوزه ­های مهم در تهیه کامپوزیت­ های زمینه سرامیکی عبارتند از:

انواع گوناگون شیشه، شیشه‌ سرامیک­ها و سرامیک­هایی همچون کربن، کاربیدسیلیسیوم، نیترید سیلیسیوم، آلومینات­ها و اکسیدها. تقویت­ کننده های مورد استفاده عبارتند از کاربیدها، بوریدها، نیتریدها و کربن. کامپوزیت­های زمینه سرامیکی تنها کامپوزیت­هایی هستند که بالای ۹۰۰ درجه سانتیگراد استحکام خود را حفظ می­کنند.

عمده­ ترین کامپوزیت­های زمینه سرامیکی عبارتند از: کامپوزیت ­های کربن/کربن، کامپوزیت­ های آلومینا/SiC و کامپوزیت­ هایی با زمینه Si۳N۴ یا SiC تقویت شده با الیاف پیوسته SiC و کربن.

کاربردها
معمولاً کاربرد کامپوزیت­ های سرامیکی به دو دسته هوافضایی و غیرهوافضایی تقسیم می­شوند. در کاربردهای هوافضایی مساله اصلی، عملکرد کامپوزیت است. در حالی که در کاربردهای غیر هوافضایی عامل قیمت بسیار مهم است.

کامپوزیت­ های سرامیکی با الیاف پیوسته، عموماً دارای خواص مکانیکی ویژه بالایی هستند و می­توانند در کاربردهای هوافضایی دمای بالا به کار گرفته شوند. کامپوزیت­ های کربن/کربن با پوشش SiC به عنوان محافظ حرارتی در شاتل­ های فضایی استفاده شده است و کامپوزیت­های کاربید سیلیسیم/کربن مواد مناسبی برای هواپیماها هستند .

از کاربردهای غیر هوافضایی کامپوزیت­های سرامیکی می­توان به اجزای موتورهای دما بالا، مته و ابزار تراش، اجزای مقاوم در برابر سایش، لوله اگزوز، نازل، لوله­ های مبدل گرما و غیره اشاره کرد.

نویسندگان :
چه امتیازی می دهید؟
5 / 0
[ 0 رای ]
ارسال نظر شما
انتشار یافته : ۰ در انتظار بررسی : 0
  • نظرات ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
  • نظراتی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • نظراتی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.


توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات توضیحات