وبلاگ

در سا لهای اخیر با رشد روزافزون و شتابان صنایع مختلف و پیشرفته تر شدن دستگاه های صنعتی و توسعه موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا، توربین ها و راكتورها و دیگر ماشین ها نیاز به موادی با مقاومت حرارتی بالا و مقاوم تر از لحاظ مكانیكی احساس شده است. در سال های قبل در صنا یع هوافضا از مواد سرامیكی خالص جهت پوشش و روكش قطعات با درجه كاركرد بالا استفاده می شد. این مواد عایق های بسیار خوبی بودند ولی مقاومت زیادی در برابر تنش های پسماند نداشتند. تنش های پسماند در این مواد مشكلات زیادی از جمله ایجاد حفره و ترك می نمود. بعدها برای رفع این مشكل از مواد مركب لایه ای استفاده شد. تنش های حرارتی در این مواد نیز موجب پدیده لایه لایه شدن می گردید. با توجه به این مشكلات طرح ماده ای مركب كه هم مقاومت حرارتی و مكانیكی بالا داشته و هم مشكل 

لایه لایه شدن نداشته باشد، ضرورت پیدا كرد.

FGM ها موادی مركب با ریزساختار ناهمگن می باشند، كه خواص مكان یكی آنها بطور ملایم و پیوسته از یك سطح جسم به سطح دیگر آن تغییر می كند. نوع رایج آن تركیب پیوسته ای از سرامیك و فلز می باشد. این مواد از اختلاط پودر فلز و سرامیك بدست می آیند. تغییر فلز و سرامیك از یك سطح به سطح دیگر كاملاً پیوسته می باشد؛ به گونه ای كه یك سطح از جنس سرامیك خالص و یك سطح، فلز خالص است. بین دو سطح، تركیب پیوسته ای از هر دو ماده می باشد. خواص مكانیكی نیز با توجه به نوع تركیب تغییرات پیوسته ای در جهت ضخامت دارد. ماده ساختاری سرامیك به علت ضریب انتقال حرارت كم و مقاومت زیاد در مقابل دما، درجات حرارت بسیار بالا را تحمل كرده و ماده ساختاری فلز انعطاف پذیری لازم را فراهم می كند. بعلاوه، اختلاط سرامیك و فلز با تغییرات پیوسته از یك سطح تا سطح دیگر در یك سازه به آسانی قابل ساختن می باشد. به علت تغییرات پیوسته خواص مكانیكی، مشكلات عدم پیوستگی كه در سازه های مركب لایه ای وجود دارد؛ در مواد FGM به وجود نمی آید. این مواد ابتدا برای ایجاد سپر حرارتی و پوشش های عایق حرارتی در سازه های مختلف تولید شدند. مزیت استفاده از این مواد، این است كه قادر به تحمل درجات حرارت بسیار بالا و اختلاف درجه حرارت بسیار بالا بوده و مقاوم در مقابل خوردگی و سایش می باشند و همچنین مقاومت بالایی در مقابل شكست دارند. در حال حاضر از این مواد برای سازه هایی كه در مقابل درجات حرارت بالا باید مقاوم باشند، استفاده می گردد. از نكات بسیار برجسته این مواد، امكان بهینه سازی تغییرات تنش در آنها با تغییر مناسب پروفیل تغییرات مواد ساختاری است. تا مدت ها افزایش یكنواختی در ریز ساختارها مورد توجه بود تا بدین وسیله خصوصیات ماده بهبود یابد. حال آنكه امروزه، مواد FGM همراه با غیریكنواختی های فضایی كه عمداً در آنها ایجاد می شود، محبوبیت زیادی در محی طهای با دمای بالا كسب نموده اند. این مواد با توجه به پیوستگی تركیب مواد تشكیل دهنده، دارای خواص مكانیكی مؤثرتری نسبت به مواد مركب لایه ای می باشد.
مواد FGM در ساخت صفحات و پوسته های مخازن، راكتورها، توربین ها و دیگر اجزای ماشین ها و هواپیماها و فضاپیماها كاربرد زیادی دارند، زیرا این قطعات آمادگی بالایی جهت واماندگی ناشی از كمانش حرارتی دارند. از دیگر مزایای مواد FGM نسبت به مواد مركب لایه ای، عدم گسستگی در محل اتصال لایه ها می باشد؛ زیرا همانطور كه گفته شد در مواد FGM تركیب سرامیك و فلز پیوسته می باشد.
در سال های اخیر، مطالعات بر روی سازه های FGM از جذابیت ویژه ای برخوردار بوده است. از دیرباز پژوهش های بسیاری بر روی كمانش پوسته ها به انجام رسیده اما تحقیقات بر روی كمانش مكانیكی و حرارتی پوسته های FGM كم است و آغاز آن به سال 2003 برمی گردد.