در اين تحقيق اين كامپوزيت B4C-TiB2 توسط فعالسازي مكانيكي و دستگاه SPS (سينتر تحت جرقه پلاسما) به دست آمد . مواد اوليه عنصري (Ti, B, C) براي سنتز و سينتر اين كامپوزيت در نسبت مولي 1:1 تحت آسياكاري مكانيكي در زمانهاي مختلف قرار گرفتند. مخلوط آسيا شده درزمان هاي مختلف تحت SPS قرارگرفت.آسياكاري مخلوط مواد اوليه نقش مهمي را روي ريزساختار و چگالي قطعات نهايي داشت. به طوري¬كه چگالي قطعات به دست آمده تحت جريان A1100 و زمان گرمايش 5 دقيقه از 82% براي پودر آسيا نشده به 97% براي پودر آسيا شده براي 3 ساعت و با افزايش بيشتر زمان آسياكاري به 8 ساعت چگالي به 3/94% رسيد. كه اين حالت منطبق با به دست آمدن ريزترين ريزساختار (كمتر از 500 نانومتر ) بود. به كمك افزايش سرعت گرمايش و پس از سنتز احتراقي پودر نانوكامپوزيتي، قطعه¬اي با ريز ساختار مناسب و توزيع مناسب دو فاز با چگالي 7/96 % چگالي تئوري، در مدت زمان كوتاه در 6 دقيقه، تحت جريان 1200 آمپر با سختي و چقرمگي مطلوب Kg/mm2 50±1689 وMPa.m1/2 8/0±01/5 سينتر شد.

در اين تحقيق اين پودر نانوكامپوزيت توسط فعالسازي شيميايي ومكانيكي و سپس سنتز احتراقي به دست آمد . در فرايند فعالسازي شيميايي استفاده از تفلون در مقدار 30 درصد وزني (تفلون تنها منبع تامين كربن مورد نياز واكنش ) براي سنتز پودر نانو ساختار B4C-TiB2مناسب شناخته شد (محدوده اندازه ذرات كامپوزيت حاصله كمتر از 100 نانومتر). از تلفيق دو فرايند فعالسازي مكانيكي و شيميايي و با آسياكاري مخلوط مواد اوليه تا 3 ساعت ميزان تفلون، از 30 به wt.% 18تقليل داده شد و يك كامپوزيت با خلوص مناسب با ابعاد زير ميكرون (كمتر از 500 نانومتر) سنتز شد.

ابتدا پودر آلومينيم و زيركونيا به مدتهاي متفاوت 1، 3 و 6 ساعت مورد آسياكاري قرار مي¬گيرد و پس از آزمايش پراش پرتو ايكس به منظور اطمينان از سنتز كامپوزيت پرس شده و بصورت نمونه¬هايي با قطر 1 سانتي¬متر مربع درآورده مي¬شوند. سپس نمونه¬ها تحت تاثير پرتو ليزر قرار مي¬گيرند. در مرحله نهايي، آناليز و تحليل تصاوير و داده¬هاي آزمايش و بهينه زمان، شدت پرتودهي توسط ليزر انجام مي¬پذيرد.

كاربيد بور (B4C) از سخت ترين تركيب¬هاي شناخته شده (با سختي حدود MPa 40) و با چگالي پايين (g/cm3 52/2) مي¬باشد. با اين وجود چقرمگي و مقاومت به اكسيداسيون آن پايين و به ترتيب حدود MPa.m0.5 7/3 و °C 600 است. براي رفع اين نقص¬ها ايجاد كامپوزيت آن با ديگر مواد پيشنهاد مي¬شود. كاربيد سيليسيم (SiC) با چگالي نسبتا پايين (g/cm3 15/3) و سختي بالا (حدود MPa 32) يك گزينه بسيار مناسب است. ايجاد نانوكامپوزيت اين دو تركيب سبب بهبود سينترينگ و ويژگي¬هاي مكانيكي محصول سينتر مي¬شود. به طور معمول اين دو تركيب به صورت جدا سنتز شده و سپس با يكديگر مخلوط و كامپوزيت مي¬شوند. ما در اين اختراع سنتز درجاي پودر كامپوزيت B4C-SiC را با استفاده از دستگاه جرقه پلاسما و با اعمال فشار، به روش سنتز احتراقي توليد كرديم. استفاده از دستگاه جرقه پلاسما و اعمال فشار حين فرايند سنتز سبب جلوگيري از هدر رفت انرژي و دور شدن مواد اوليه از هم حين سنتز شده و در نتيجه سنتز كاملتر انجام مي¬شود. همچنين در قالب دستگاه جرقه پلاسما مي¬توان مقدار قابل توجهي پودر مواد اوليه را به يكباره و در كمتر از 3 دقيقه سنتز كرد. نتيجه سنتز انجام شده، پودرهاي همگن با ميانگين اندازه زير ميكرون نانوكامپوزيت B4C-SiC و با ميانگين اندازه بلورك زير nm 20 بود.

توليد و بهينه كردن مواد مقاوم به ضربه همواره در حال توسعه است زيرا حتي در صورت توليد ماده مقاوم و موثر شركت¬ها تلاش مي¬كنند كه راهي براي تخريب آن پيدا كنند. بنابراين محققين بايد همواره در فكر توسعه و تقويت پوشش¬هاي مقاوم حتي براي نسل¬هاي بعدي پرتابه¬ها باشند. اين چالش هميشگي نياز به توليد مواد جديد در مقياس ميكرو و نانو را ضروري مي¬سازد. هدف از انجام اين طرح تحقيقاتي سنتز نانو كامپوزيت هيبريدي HfB2-B4C-SiC با استفاده از مواد اكسيدي و واكنش منيزيو ترميك تحت فرآيند سنتز احتراقي فعال شده مكانيكي بود. براي اين منظور مواد اوليه شامل B2O3، HfO2، Si، Mg و C براي تشكيل كامپوزيت B4C-SiC-HfB2 با نسبت¬هاي مولي 5:4:1 مخلوط و توسط آسيا سياره¬اي پر انرژي با نسبت¬ گلوله به پودر 20:1، در زمان¬ 6 ساعت فعال سازي شدند. مواد فعال سازي شده در كوره تيوبي اتمسفر كنترل، تحت اتمسفر آرگون در دماي °C 900 سنتز شدند و در ادامه براي حذف اكسيد منيزيم از نمونه توسط اسيد كلريدريك دو مولار اسيد شويي شدند. آناليز فازي نمونه-هاي اسيد شويي شده نشان داد كه كامپوزيت B4C-SiC-HfB2 با موفقيت توسط روش سنتز احتراقي فعال شده مكانيكي سنتز شده است. آناليز ريز ساختار ماده نيز نشان دهنده اين است كه نانو ذرات دي بورايد هافنيم بصورت همگن و يكنواخت درون زمينه كاربيد بور و كاربيد سيليسيم توزيع شده اند.

سيليسايد تيتانيم بدليل دارا بودن استحكام ويژه بالا ناشي از دانسيته پايين و تركيب قوي پيوندهاي يوني و كوالانسي گزينه مطلوبي براي كاربردهاي سازه¬اي دما بالا در صنعت هوا فضا و خودروسازي است. از طرف ديگر كاربيد تيتانيم با سختي بسيار بالا و دانسيته مناسب و نزديكي ضريب انبساط حرارتي به سيليسايد تيتانيم گزينه مناسبي بعنوان فاز تقويت كننده در زمينه Ti5Si3 مي¬باشد. سنتز فازهاي سيليسايدي و كاربيدي بدليل نقطه ذوب بالا نيازمند صرف انرژي بالا و زمان طولاني فرايند است. در اين اختراع با روش¬ سنتز احتراقي فعال شده مكانيكي كامپوزيت نانو ساختار Ti5Si3-TiC بصورت درجا با بهينه يابي عوامل موثر بر فعال سازي و سنتز از مواد اوليه عنصري در دماي °C 900 بصورت كاملا كاربردي و موثر توليد شد. در ادامه با كمك روش تف-جوشي جرقه¬اي و بهينه يابي عوامل موثر بر تف¬جوشي كامپوزيت ايجاد در دماي C° 1450 در فشار MPa 50 بصورت چگال توليد شد. تركيب روش¬هاي سنتز احتراقي فعال شده مكانيكي و تف¬جوشي جرقه¬اي امكان ايجاد كاموزيت Ti5Si3-TiC را بصورت اقتصادي فراهم آورد.

در اين اختراع، موفق شديم حداقل زمان آسياب بهينه و دماي مناسب شروع واكنش راكتور احتراق را براي سنتز تركيبات با ساختار نانو كامپوزيتي TiC-TiB2 ‏را اعمال كنيم. نمونه ها مطابق ( 3Ti+B4C ‏) مراحل آماده سازي خود از قبيل توزين، اختلاط و آسياب و نيز فشردگي را طي كردند. سپس براي سنتز به رآكتور احتراق ارسال شد. نمونه فشرده شده خام كه تحت هيچگونه عمليات آسياب مكانيكي واقع نشده بود، وارد راكتور در شرايط اتمسفر فلوي خنثي وارد شد. سرعت گرمايش نمونه ها بالغ بر C/min ‏ ۵0٠ ‏بود. در دو دماي ١١0٠ ‏و نيز ºC ‏ ١٢0٠ ‏سنتز نشد. ‏سپس نمونه اي كه به مدت ١ ‏و نيز ٣ ‏ساعت آسياب شده بود وارد راكتور شد در دو دماي ºC ‏ ١١0٠ ‏و نيز ºC ‏ ١٢0٠ ‏و پس از گذشتن چند دقيقه سنتز نشد. ‏نمونه هايي كه به مدت ۴ ‏و نيز ٩ ‏ساعت تحت عمليات آسياب مكانيكي پيش اكتيو شده بودند، وارد راكتور شد. در شرايط اتمسفر خنثي در دماي ºC ‏ ١١0٠ ‏و پس از گذشت ۵ ‏دقيقه به طور ناقص و در ١٢0٠ ‏به طور كامل سنتز شدند. الگوهاي پراش اشعه x ‏نمونه هاي ياد شده مطالب فوق را تاييد كردند.

‏در اين اختراع، ما موفق شديم نانوكامپوزيت TiB2-TiC ‏به روش MA ‏ توليد كنيم. در اين راستا تاثير زمان آسياب كاري مكانيكي مواد اوليه بر سنتز محصولات مورد نظر بررسي شد. نمونه هاي با فرمول ( 2Ti/2B/C ‏) با انجام آسياب مكانيكي در شرايط اتمسفر خنثي به مدت 0.5 ‏و نيز ١ ‏ساعت و با نسبت گلوله به پودر ١:١۵ ‏سنتز شدند. نمونه هاي با فرمول ( 2Ti/2B/C ‏) با انجام آسياب مكانيكي در شرايط اتمسفر خنثي به مدت ٣ ‏ساعت و با نسبت گلوله به پودر ١:١۵ ‏سنتز شدند. نمونه هاي با انجام آسياب مكانيكي در شرايط اتمسفر خنثي به مدت 6 ساعت و با نسبت گلوله به پودر ١:١۵ ‏سنتز شدند. نمونه هاي با انجام آسياب مكانيكي در شرايط اتمسفر خنثي به مدت ٩ ‏و ١٢ ‏ساعت و با نسبت گلوله به پودر ١:١۵ ‏سنتز شدند. الگوي پراش اشعه x ‏ اين مطلب را تاييد كرد.

در اين اختراع موفق شديم جايگزيني مواد اوليه ارزان قيمت را جهت توليد تجاري تركيب Tic -TiB2 را به مرحله اجرا و توليد صنعتي بسانيم. حوزه اين اختراع در ارتباط با سنتز تركيبات نوين در زمينه صنعت و ساخت مواد اوليه جهت توليد تجهيزات پيشرفته مقياس صنعتي مي باشد. نمونه هاي با فرمول 2TiO2/2H3O3/Mg/C كه تحت هيچگونه عمليات آسياب مكانيكي واقع نشده بودند. در شرايط اتمسفر خنثي در دماي 1000C,900C و 1100C سنتز نشدند. نمونه هاي با فرمول 2TiO2/2H3O3/Mg/C كه تحت 0.5 ساعت عمليات آسياب مكانيكي واقع شده بودند، در شرايط اتمسفر خنثي در دماي 1000C,900C و 1100C سنتز شدند. نمونه هاي با فرمول 2TiO2/2H3O3/Mg/C كه تحت 1 ساعت عمليات آسياب مكانيكي واقع شده بودند، در شرايط اتمسفر خنثي در دماي 900C سنتز نشدند ولي در دو دماي 1000C و 1100C سنتز شدند. نمونه هاي با فرمول 2TiO2/2H3O3/Mg/C كه تحت 3 ساعت عمليات آسياب مكانيكي واقع شده بودند، در شرايط اتمسفر خنثي در دماي 1000C,900C و 1100C سنتز نشدند. الگوي پراش اشعه X اين مطلب را تأييد كرد.

سيستم هاي نقره و مس بدليل رسانايي مناسب روز به روز بيشتر در صحنهصنعت خود نمايي مي كند. الياژسازي مكانيكي يكي از روش هايي است كه قادر به توليد انرژي زيادي در دماي محيط است. آلياژسازي مكانيكي روش جديدي است كه در آن از آسياب كردن مخلوط پودر عناصر سازنده براي توليد آلياژهايي با ساختار مطلوب استفاده مي شود در سال هاي اخير اين فرايند به طور موفقيت آميزي براي ساخت مواد و ساختارهاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. اين فرايند در آسياب گلوله اي پر انرژي و در محيط يك گاز خنثي انجام مي شود سيستم هايCU - و Ag يك سيستم نرم در آلياژسازي مكانيكي مي باشد.