کامپوزیت:

مواد جامد مهندسی به ۵ دسته فلزات، سرامیک‎‎‎‎‌ها، پلیمرها، کامپوزیت‎‌ها و نانو مواد تقسیم‎‌بندی می‏‌شود. کامپوزیت (ماده مرکب، چندسازه) ماده­‌ای‎ است که از ادغام فیزیکی دو یا چند فاز مختلف تشکیل شده که دارای خواص برتری نسبت به سازنده‌­های اصلی است. با تعریف ارائه‎‌شده برای کامپوزیت، اینگونه به نظر می‌‎رسد که عموماً بیش‎‌تر مواد اطراف ما کامپوزیت است و تنها فلزات و مواد کاملاً خالص کامپوزیت نیستند. بنابراین باید تعریف دیگری ارائه شود که کامپوزیت را به نحو دیگری بیان نماید که به آن کامپوزیت مهندسی می‎‌گویند. در نتیجه به موادی کامپوزیت می‎‌گویند که سه ویژگی اصلی زیر را داشته باشند:

  • کامپوزیت باید تولید شود (بنابراین کامپوزیت‎‌های طبیعی مانند چوب از این تعریف مستثنی می‌‎شوند.)
  • کامپوزیت به ماده‌­ای گفته می­‌شود که شامل دو یا چند جزء مجزا است که در یکدیگر توزیع و توسط فصل‎‌مشترک از یکدیگر جدا شده‎‌اند.
  • کامپوزیت نسبت به مواد سازنده اصلی خود دارای خواص برتر و منحصربه‌­فردی است.

کامپوزیت شامل یک فاز ماتریکس (زمینه) و یک یا چند فاز تقویت‎‌کننده (پرکننده یا فیلر) است. کامپوزیت‎‌ها بر اساس جنس زمینه به کامپوزیت‎‌های زمینه پلیمری، فلزی و سرامیکی تقسیم‌‎بندی می‎‌شوند. ترکیب مواد در کامپوزیت یک ترکیب فیزیکی است؛ یعنی اجزاء آن با هم به صورت شیمیایی ترکیبی ندارند، به طوری که اجزاء تشکیل‌‎دهنده ماهیت شیمیایی خود را حفظ می‎‌کنند. بنابراین یک سطح مشترک مشخصی (فصل‎‌مشترک) بین اجزاء وجود دارد. به بیان دیگر جزء سوم یک کامپوزیت، فصل مشترک بین اجزاء تشکیل‌‎دهنده است. فاز زمینه، فازی پیوسته است که فاز دوم (تقویت‌‎کننده) را در برگرفته و باعث توزیع آن می­‌شود. همچنین نیرو را به فاز دوم در کامپوزیت منتقل می‎‌کند. برخی به اشتباه تصور می­‌کنند، فازی که درصد بیش‌‎تری دارد، زمینه است؛ اما در واقعیت زمینه تنها برقرارکننده اتصال و دربرگیرنده فاز دوم (یا فاز پرکننده) است. به طور مثال در کامپوزیت Co/WC که از طریق متالورژی پودر تهیه و برای فولاد ابزار استفاده می­‌شود، فاز غالب مربوط به ذرات تقویت‎‌کننده WC (80 الی ۹۰ درصد وزنی) و فاز زمینه Co (10 الی ۲۰ درصد وزنی) است (شکل ۱). 

شکل ۱- تصویر میکروسکوپی کامپوزیت Co/WC

به کامپوزیت‌های حاوی کاربید و عامل اتصال‎‌دهنده (چسب) تحت عنوان کاربیدهای سمنتید (Cemented carbide) گفته‌ می‌شود.  همان‎‌طور که از نام این کاربیدها مشخص است، کاربیدها توسط یک چسب (مانند کبالت، نیکل و آهن) کنار یکدیگر نگه داشته می‎‌شوند. معروف‌‎ترین کاربید سمنتید کاربید تنگستن است که در سال ۲۰۰۰ تخمین‎‌زده شده که حدود ۲۰ میلیون کیلوگرم در سال تولید شده است. حضور کبالت یا عناصر فلزی دیگر در کنار ذرات WC باعث می‎‌شود که مقاومت به ضربه مناسبی ایجاد شود. به کامپوزیت WC همراه با اتصال‌‎دهنده فلزی، فلز سخت (Hard metal) نیز گفته می‎‌شود. کاربید تنگستن علاوه بر اینکه دمای ذوب بالای دارد، دارای مقاومت به سایش بسیار بالایی است به‎‌طوری که در بسیاری از کاربردها جایگزین قطعات الماس گران‎‌قیمت شده است. قطعات حاوی WC عموماً در بسیاری از قطعات ابزار برش، معادن و قطعات مقاوم به سایشی کاربرد دارد. همچنین WC با سختی بالا (بیش از ۲۰۰۰HV) ضریب انبساط حرارتی پایین، پلاستیسیته متوسط و ترشوندگی بالا با آلیاژهای آهنی در صنایع جهت تولید کامپوزی‌ت‎های پایه آهنی مرسوم شده است. کامپوزیت WC بسته به محل کاربرد یا خواص مکانیکی مورد انتظار، اندازه ذرات WC و مقدار عامل اتصال‎‌دهنده تغییر می‎‌کند. در نتیجه این موضوع باعث شده که کامپوزیت فلز سخت (Hard metal) دارای محدوده وسیعی از خصوصیات باشد (شکل ۲).

شکل ۲- مقایسه تغییرات مقاومت به سایش و چقرمگی مواد مختلف

کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت متعلق به شرکت پارس سایش خاورمیانه می‏ باشد.