وبلاگ

:
یکی ازمھمترین چالشھای تکنولوژی درعلم مواد، ایجادخواص ناسازگار(ناھمگون)دریک سازه
است[١]. بعضاً درفرایند ساخت اجزای یکپارچھ ترکیبی ازخواص ناسازگاردریک سازه یکسان
ودرکناریکدیگرمورد نیازاست. مثلاًمی توان دراین مورد بھ وجود سختی بالا دریک طرف سازه
ونرمی ساختاردرطرف دیگراشاره نمود[٢]. ھمچنین درپوششھای عایق حرارتی، اگرچھ یک
لایھ سرامیکی ویک لایھ فلزی مستقیماً بھ ھم وصل می شوند اما بھ علت نا ھمخوانی ترمومکا
نیکی در فصل مشترک این دو، تنشھای باقیمانده بوجود می آیند[٣]. یک راھکارجھت رفع این
١ مشکلات بھره گیری ازموادتابعی
است. موادتابعی، موادی ھستندکھ درآنھاترکیب یاریزساختاربھ
طور پیوستھ دریک تاسھ بعد تغییرمی کنند[٣و٢]. درمواد تابعی با تغییرترکیب و ریزساختاردر
ابعاد مختلف، خواص ودرنتیجھ عملکرد(قطعھ)نیزازیک نقطھ تا نقطھ دیگربھ طورشیب دارتغییر
می کند. دروا قع شیب تابعی می تواند مناسب با شرایط سرویس قطعھ باشد لذا می توان اطمینان
خاطری درمورد عملکرد سیستم ھائی کھ تحت بارترمومکانیکی ھستندبدست آورد. بعبارت دیگر
بھ علت تغییر ترکیب وریزساختار(بطورشیب دار) ممکن ا ست ازفصل مشترک ھای تند کھ خود
باعث تمرکزتنش موضعی می شوند جلو گیری کرد. علاوه براین اگرشیب بطورمناسب طراحی
شود، عملکرد موادتابعی درمقایسھ با موادکامپوز یتی معمولی میتواند بھبود پیداکند. برای مثال
درمواد تابعی آلومینا- شیشھ، بھینھ سازی تغییرات ترکیب ممکن است بھ طورقابل ملاحظھ ای
مقاومت سطح بھ ترک رادرمقایسھ با کامپوزیتھای معمولی افزایش دھد. ھمچنین آسیبھای ناشی از
تماس لغزشی بھ طورقابل توجھی کاھش می یابند[٣].

ھدف (١ -١
 بھ منظوراستفاده از مواد تابعی درکاربردھای مختلف، نیاز بھ روش ھای س اخت مناس ب م ی باش د
کھ امکان تولید شیب درترکیب و ریزساختار را بطوردقیق بوجود آورد. تکنیکھای تولید معم ولاً
بھ دو گروه اصلی تقسیم بندی می شوند:

١ الف)فرایندھایی برپایھ جابجایی طبیعی

ب ) فرایندھای ساختاری
٢
روشھای گروه اول بیشترمبتنی برپدیده ھایی خودبھ خودی نظیر نفوذ اتمی، ا نتقال حرارت وغی ره
ھستنددرحالیکھ در گروه دوم بوسیلھ ترسیب لایھ بھ لایھ شیب موردنظرایجاد می شود[٣].
درموردتوسعھ روشھای ساخت وبھین ھ س ازی موادت ابعی، پی شرفتھای قاب ل ت وجھی ص ورت گرفت ھ
است. این تکنیکھا بھ گروھھای زیرطبقھ بندی می شوند:
 ١-روشھای فازمایع
 ٢-روشھای فازجامد
 ٣-روشھای فازبخار
٣ ازدی دگاه دیگ ری، فرآین دھای تولی دموادتابعی ب ھ مراح ل ایجادس اختارغیرھموژن
ومن سجم س ازی
٤ ساختاربھ صورت ماده توده ای
تقسیم بندی می شوند.
فرایندھای شیب دارکردن نیزمی توا نند بھ فرایندھای تشکیل دھنده، ھموژنی وجدایشی طبقھ بندی
شوند. فرایندھای تشکیل دھنده برپایھ یک ساختارشیب دارشده وبطورمرحلھ ای ازمواد پیش رو
یا پودرھاساختھ می شوند. درفرایندھای ھموژنی، یک فصل مشترک تندبین دوماده، بوسیلھ
جابجایی ماده تبدیل بھ یک فصل مشترک شیب دار می شود. فرایندھای جدایشی ھمراه بایک ماده
ھموژن کھ بطورماکروسکوپی تبدیل بھ یک ماده شیب دارشده آغاز می شوند. فرایندھای
ھموژنی وجدایشی شیب پیوستھ ای رابوجودمی آورندامامحدودیت ھایی نیزدرارتباط بانوع شیب
دارند. معمولاًدرادامھ فرایند شیب دارکردن، مراحل خشک کردن، سینترینگ یا انجماد صورت
می پذیرد[١٠]. اگر چھ بیشتر این روشھا ممکنست برای کاربردھای خاص بخوبی مطالعھ شده
باشند اما با این حال محدودیتھایی ازقبیل پیچیدگی درفرایند، سرعت تھ نشینی پایین وقیمت بالای
فرایند وجوددارد[١١].

٢-١) پیشینھ تحقیق
موادتابعی برای اولین باردرسال١٩٨٠میلادی بعنوان یک کلاس مشخص ازموادمعرفی شدندکھ
بھ جھت کارایی بالادرپوششھای عایق حرارتی درفضاپیماھا بھ کارگرفتھ شدند[٣]. برنامھ ای
تحقیقاتی بھ مدت پنج سال با عنوان« مطالعھ بنیادی برروی افت تنش حرارتی دردمای
بالابااستفاده ازمواد باساختارھای شیب دار شده» درسال١٩٨٧بابودجھ ای معادل١/٢١٥میلیون ین

درژاپن آغازشد. ھدف ازاین تحقیق، توسعھ مواد تابعی جھت استفاده دراجزا ئی کھ دردماھای
بالاکاربردداشتند، بود. بھ علت اھمیت بالای مواد تابعی، پروژه پنج سالھ دیگری در ژاپن در سال
١٩٩٣ پیرامون موادتابعی وکاربردشان درمبدلھا آغازشد. اگرچھ تحقیقات سیستماتیکی برروی
طراحی، ساخت و توسعھ مواد تابعی در ژاپن درطی سالھای گذشتھ صورت گرفتھ است اما باید
خا طرنشان شد کھ سایرکشورھا نظیرآلمان، آمریکاوچین نیز تحقیقات گسترده ای پیرامون این
دستھ ازمواد انجام داده اند کھ این موضوع حاکی ازجایگاه مھم این دستھ ازمواد می باشد[٤].