اتصالات جوشی مقاوم با بهره‌گیری از نانوذرات در دانشگاه تهران

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، آلومینیوم فلزی با چگالی کم و در عین ‌حال خواص مکانیکی بسیار قابل ملاحظه است. از این ‌رو استفاده از این فلز ارزشمند در بسیاری از صنایع گسترش یافته است. علیرغم گستردگی طیف‌های آلیاژهای آلومینیوم، بعضاً اتصال قطعات آلیاژی این فلز توسط روش‌های رایج جوشکاری با مشکلاتی مواجه است. از سوی دیگر اتصالات جوشکاری نسبت به سایر مناطق قطعه معمولاً خواص متفاوتی دارند. از این ‌رو تلاش‌هایی به ‌منظور بهبود عملکرد این اتصالات صورت پذیرفته است.

مهندس مهدی سعیدی هدف از انجام این طرح را بهبود عملکرد مکانیکی و متالورژیکی اتصال جوشی دو نوع آلیاژ آلومینیوم با خواص مختلف با بهره‌گیری از نانوذرات عنوان کرد.

به گفته این محقق، با توجه به بهبود برخی خواص مکانیکی و متالوژیکی اتصالات نانوکامپوزیتی، این اتصالات از عمر طولانی‌تری بهره‌مند هستند. از این ‌رو دوره‌های تعمیر و تعویض این اتصالات با فواصل زمانی طولانی‌تری صورت خواهد گرفت و این موضوع کاهش هزینه‌ها را در پی خواهد داشت.

در این طرح، از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به ‌منظور اتصال دو نوع آلیاژ مختلف آلومینیوم، یکی با خواص خوردگی قابل‌ توجه و دیگری با نسبت استحکام به وزن عالی استفاده‌ شده است. به‌ منظور بهبود خواص این اتصالات از نانوذرات آلومینا هنگام اعمال فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده شده است. استفاده از این نانوذرات موجب شده در ناحیه جوش یک منطقه نانوکامپوزیتی متشکل از فاز آلیاژی آلومینیوم به ‌عنوان فاز زمینه و نانوذرات آلومینا به‌عنوان فاز پراکنده تشکیل شود.

سعیدی در خصوص مراحل انجام این طرح افزود: «در ابتدا آلیاژهای پایه (آلیاژهای آلومینیوم گروه 5xxx و 7xxx) و ابزار مورد استفاده در ابعاد هندسی مشخصی ایجاد شدند. سپس نانو ذرات Al2O3 در شیارهایی که بدین منظور در محل اتصال آلیاژهای پایه ایجاد شده بودند، قرار گرفتند. پس ‌از آن، فرایند جوشکاری با پارامترهای مشخصی انجام گرفت. بعد از جوشکاری، نمونه‌های مورد نیاز هر آزمون به ‌صورت جداگانه تهیه شده و با توجه به نوع هر آزمایش، آماده‌سازی نمونه‌ها انجام گرفت. پس از انجام آزمون‌ها، مقایسه و تحلیل داده‌ها انجام شد».

مقایسه بین نتایج آزمون‌های مربوط به اتصالات تقویت شده و نشده با نانو ذرات بیانگر بهبود مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش و سختی اتصالات تقویت شده است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های مهندس مهدی سعیدی، مهندس محسن برموز، دانش‌آموختگان دوره کارشناسی ارشد دانشگاه تهران و دانشجویان دکترای دانشگاه صنعتی اوکلند و دکتر محمدکاظم بشارتی گیوی، عضو هیأت علمی دانشگاه تهران است.