(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكیده

FGM مخفف «Functionally Graded Material» میباشد. مواد FGM، موادی جدید و پیشرفته میباشند كه
از نظر ریزساختاری غیرهمگن بوده و خواص مكانیكی آنها به طور پیوسته از یك سمت سازه تـا سـمت دیگـر تغییـر
میكند. معمولاً این مواد از دو ماده ساختاری سرامیك و فلـز سـاخته مـیشـوند. در مـواد FGM، خـواص بـا تغییـر
موقعیت تدریجاً تغییر میكنند. ایـن تغییـر خـواص بـه علـت تركیـب شـیمیایی وابسـته بـه موقعیـت – در سـطح
ریزساختاری یا اتمی – ظاهر میشود. این مواد كه جز مواد مركـب محسـوب مـیگردنـد، اخیـراً در صـنایع مختلـف
كاربرد وسیعی یافتهاند. روش های ساخت فراوانی برای تولید مـواد FGM، وجـود دارنـد. در ایـن سـمینار، تاریخچـه
روش های ساخت مواد FGM، از ابتدا – در سال 1984 توسط پژوهشگران ژاپنی- تاكنون و چندین روش ساخت این
مواد از جمله روش متالورژی پودر، و روش ذوبی مـورد بررسـی قـرار مـیگیرنـد. همچنـین، ایـن روشهـا از لحـاظ
درجهبندی، ضخامت لایه ها، تنوع در محتویات فاز، نوع FGM و تنوع در هندسه اجزا مورد بررسـی قـرار مـیگیرنـد.
انواع مكانیزمها و دستگاه های تولید و موارد استفاده هر روش تولیـد و جزئیـات و مراحـل آن شـرح داده مـیشـوند.
بهعلاوه، به نمونه های مواد FGM در طبیعت اشاره میشود. نمونه های زیادی از این مواد را میتوان در طبیعت یافـت
كه از نظر ریزساختاری بسیار ظریفتر و یكنواختتر از ساخته های بشر میباشند.

مقدمه

در سالهای اخیر با رشد روزافزون و شتابان صنایع مختلف و پیشرفتهتر شدن دسـتگاههـای صـنعتی و توسـعه
موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا، توربینها و راكتورها و دیگر ماشینها نیاز بـه مـوادی بـا مقاومـت حرارتـی بـالا و
مقاومتر از لحاظ مكانیكی احساس شده است. در سالهای قبل در صنایع هوافضـا از مـواد سـرامیكی خـالص جهـت
پوشش و روكش قطعات با درجه كاركرد بالا استفاده میشد. این مواد عایقهای بسـیار خـوبی بودنـد ولـی مقاومـت
زیادی در برابر تنشهای پسماند نداشتند. تنشهای پسماند در این مواد مشكلات زیادی از جمله ایجاد حفره و ترك
مینمود. بعدها برای رفع این مشكل از مواد كامپوزیت لایهای استفاده شد. تنشهای حرارتی در این مواد نیز موجـب
پدیده لایهلایه شدن میگردید. با توجه به این مشكلات طرح مادهای مركب كه هم مقاومت حرارتی و مكـانیكی بـالا
داشته و هم مشكل لایهلایه شدن نداشته باشد، ضرورت پیدا كرد.
FGMها مواد كامپوزیتی با ریزساختار ناهمگن میباشند، كه خواص مكانیكی آنها بطور ملایم و پیوسـته از یـك
سطح به سطح دیگر جسم تغییر میكند. نوع رایج آن تركیب پیوسـتهای از سـرامیك و فلـز مـیباشـد. ایـن مـواد از
اختلاط پودر فلز و سرامیك بدست میآیند. تغییر فلز و سرامیك از یك سطح به سطح دیگر كاملاً پیوسته میباشـد؛
به گونهای كه یك سطح از جنس سرامیك خالص و یك سطح، فلز خالص است. بین دو سطح،

تركیب پیوسـتهای از
هر دو ماده میباشد. خواص مكانیكی نیز با توجه به نوع تركیب تغییـرات پیوسـتهای در جهـت ضـخامت دارد. مـاده
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 انعطافپذیری لازم را فراهم میكند. بهعلاوه، اختلاط سرامیك و فلز با تغییرات پیوسـته از
یك سطح تا سطح دیگر در یك سازه به آسانی قابلساختن میباشـد. بـه علـت تغییـرات پیوسـته خـواص مكـانیكی
مشكلات عدم پیوستگـی كه در سازه های كامپوزیت وجود دارد؛ در مواد FGM به وجود نمیآید. این مواد ابتدا بـرای
در سازه های مختلف تولید شدند. مزیـت اسـتفاده از ایـن مـواد، ایـن 1 ایجاد سپر حرارتی و پوششهای عایق حرارتی
است كه قادر به تحمل درجات حرارت بسیار بالا و اختلاف درجه حرارت بسیار بالا بوده و مقاوم در مقابل خوردگی و
سایش میباشند و همچنین مقاومت بالایی در مقابل شكست دارند. در حال حاضر از این مواد برای سازه هایی كـه در

مقابل درجات حرارت بالا باید مقاوم باشند، استفاده میگردد. از نكات بسیار برجسته این مـواد، امكـان بهینـهسـازی
تغییرات تنش در آنها با تغییر مناسب پروفیل تغییـرات مـواد سـاختاری اسـت. تـا مـدتهـا افـزایش یكنـواختی در
ریزساختارها مورد توجه بود تا بدین وسیله خصوصیات ماده بهبـود یابـد. حـال آنكـه امـروزه مـواد FGM همـراه بـا
غیریكنواختیهای فضایی كه عمداً در آنها ایجاد میشود، محبوبیت زیادی در محیطهای با دمای بالا كسب نمودهاند.