عنوان اختراع: فرایند همگن سازی در مایع (معلق سازی در مایع) به منظور اختلاط پودرهای اولیه كامپوزیت زمینه فلزی

خلاصه اختراع

این اختراع، یك فرایند با همگنی و یكنواختی بالا برای اختلاط پودرها در زمینه قطعات متالورژی پودر است كه نهایتاً منجر به خواص مكانیكی بالا می شود. اوﻟﻴﻦ ﻧﻴﺎز ﻳـﻚ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳـﺖ ﺑـﺮای ﻧـﺸﺎن دادن ﻛـﺎراﻳﻲ ﺑـﺎﻻی آن، ﺗﻮزﻳﻊ ﻳﻜﻨﻮاﺧﺖ ﻓﺎز ﺗﻘﻮﻳﺖﻛﻨﻨـﺪه اﺳـﺖ. آﮔﻠـﻮﻣﺮهﺷـﺪن ذرات ﺗﻘﻮﻳﺖﻛﻨﻨﺪه ﺑﺎﻋﺚ اﻓﺖ ﺧﻮاص ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﻲﺷﻮد. روش‌های مختلف افزودن مواد تقویت‌كننده و توزیع آن‌ها در زمینه از جمله روش‌های حالت مایع (روش ذوبی) و جامد وجود دارند. در حالت مایع ذرات تقویت‌كننده به فلز مذاب توسط چرخش قبل از ریخته‌گری اضافه می‌شوند. در این حالت توزیع ذرات غیر‌یكنواخت خواهد بود. و علاوه بر این مشكلاتی از قبیل جدایش، تخلخل و عیوب ریخته‌گری نیز باعث كاهش خواص می‌گردد .همچنین بدﻟﯿﻞ اﺧﺘﻼف ﭼﮕﺎﻟﯽ ذرات تقویت‌كننده و ﻣﺬاب، اﻣﮑﺎن ﺗﻪﻧﺸﯿﻦ ﺷﺪن و ﯾﺎ ﺷﻨﺎور ﺷﺪن ذرات در ﻣﺬاب وﺟﻮد دارد. روش جامد به‌وسیله‌ی متالورژی پودر انجام می‌شود. ﻣﺮاﺣﻞ اﺻﻠﯽ ﺗﻮﻟﯿﺪ در اﯾﻦ روش ﺷﺎﻣﻞ ﻣﺨﻠﻮطﺳﺎزی، ﻣﺘﺮاﮐﻢﺳﺎزی و ﺗﻒﺟﻮﺷﯽ ﻣﺨﻠﻮط ﭘﻮدری اﺳﺖ. در این روش توسط آلیاژسازی مكانیكی امكان توزیع ذرات ریز به‌صورت همگن تر وجود دارد. علاوه براین، مشكلات عیوب حاصل از ریخته‌گری در این روش حذف شده‌اند. ولی در روشﻫﺎی ﻣﺘﺎﻟﻮرژی ﭘﻮدر ﻧﯿﺰ اﺧﺘﻼف ﭼﮕﺎﻟﯽ ﭘﻮدر زﻣﯿﻨﻪ و ﭘﻮدر تقویت‌كننده، ﺳﺒﺐ ﺗﻮزﯾﻊ ﻏﯿﺮﯾﮑﻨﻮاﺧﺖ اﯾﻦ دو ﭘﻮدر در ﯾﮑﺪﯾﮕﺮﺷﺪه ﮐﻪ زﻣﺎنﻫﺎی ﻧﺴﺒﺘﺎَ ﻃﻮﻻﻧﯽ (ﺑﯿﺶ از 12 ﺳﺎﻋﺖ) را ﺑﺮای اﻧﺠﺎم ﻋﻤﻠﯿﺎت ﻣﺨﻠﻮطﺳﺎزی ﺿﺮوری ﻣﯽﮐﻨﺪ. در اختراع ﺣﺎﺿﺮ از ﯾﮏ روش ﺟﺪﯾﺪ ﺑﺎ ﻧﺎم روش همگن‌سازی در مایع ﮐﻪ ﺑﺮای اوﻟﯿﻦ ﺑﺎر توسط این گروه در داﻧﺸﮑﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ داﻧﺸﮕﺎه فردوسی مشهد اﺑﺪاع ﺷﺪه، ﺑﺮای اختلاط و ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﺨﻠﻮط ﭘﻮدری Al/Gr اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ. در این روش (همگن‌سازی در مایع)، تولید كامپوزیت به روش متالورژی پودر می‌باشد كه آماده‌سازی پودر توسط همگن و‌ یكنواخت كردن اجزاء كامپوزیت در‌ یك مایع و به كمك دستگاه آلتراسونیك انجام می‌شود. با استفاده از این روش امكان توزیع‌ یكنواخت ذرات ریز وجود دارد. بنابراین این روش‌ یك فرایند كارآمد برای ارتقاء تولید مواد توسط متالورژی پودر است. ابتدا مقدار مورد نیاز گرافیت و آلومینیم برای تولید كامپوزیت با درصد‌های گرافیت صفر و 1/5 ، 2/5 ، 3، 3/5 ، 4/5 درصد وزنی توزین و بعد گرافیت‌های مربوط به هر نوع كامپوزیت در بشرهای جداگانه در استون ریخته شد و به مدت ‌یك ساعت در دستگاه آلتراسونیك قرار گرفت. سپس پودر آلومینیم به محلول حاصل از مرحله‌ی قبل به آهستگی اضافه شد و دوباره به مدت 4 ساعت در دستگاه آلتراسونیك قرار گرفت. آنگاه مخلوط‌ حاصل فیلتر شد و در دمای ℃90 و اتمسفر خلأ در دستگاه آون به مدت 6 ساعت خشك گردید. لازم به ذكر است كه توزیع ذرات تقویت كننده در زمینه‌ در این روش نسبت به روش‌های دیگر بهبود چشمگیری را نشان داد كه همین امر باعث بهبود خواص مكانیكی شده است (مانند افزایش استحكام فشاری كامپوزیت تا 7/ 138 درصد).