اين اختراع مربوط به ايجاد پوشش مقاوم به سايش سيليسايد نيوبيوم نانو ساختار بر روي قطعات تيتانيومي مي باشد. كاربرد اين اختراع در زمينه مهندسي مواد مي باشد. سيليسايد نيوبيوم نانو ساختار يك پوشش مقاوم به سايش خراشان و چسبان بر روي زيرلايه آلياژ Ti-6Al-4V مي باشد كه مي تواند به منظور افزايش سختي و حفاظت از سايش قطعاتي همچون چرخ دنده ها، پره هواپيما، ابزار برش، اجزاي موتورهاي جت، رينگ كمپرسور و اجزاي ساختماني هواپيما استفاده شود. در اين راستا پوشش مورد استفاده با ضخامت 200 ميكرون متشكل از پودرهاي نانوساختار سيليسايد نيوبيوم مي باشد. اين پودرها به روش آلياژسازي مكانيكي تهيه شده و پس از فرايند آگلومراسيون به روش پاشش حرارتي روي زيرلايه آماده سطحي شده قرار مي گيرند. در اين اختراع اندازه دانه نهايي پوشش بعد از پاشش حرارتي در مقياس نانو مي باشد و همچنين پوشش نانوساختار به دست آمده داراي سختي 900 ويكرز مي باشد و مقاومت به سايش خراشان و چسبان زيرلايه را در شرايط لغزش خشك افزايش مي دهد.

اين اختراع مربوط به ايجاد پوشش مقاوم به سايش زمينه NbSi2 با ذرات تقويت كننده آلومينا بر روي قطعه تيتانيومي مي باشد. نانوكامپوزيت سيليسايد نيوبيوم با ذرات تقويت كننده آلومينا مي تواند يك پوشش مقاوم به سايش خراشان و چسبان بر روي زيرلايه آلياژ Ti-6Al-4V باشد كه به منظور افزايش سختي و حفاظت از سايش قطعاتي همچون چرخ دنده ها، پره هواپيما، ابزار برش، اجزاي موتورهاي جت، رينگ كمپرسور و اجزاي ساختماني هواپيما استفاده شود. در اين راستا پوشش مورد استفاده با ضخامت 200 ميكرون متشكل از پودرهاي نانوكامپوزيت مي باشد. اين پودرها به روش آلياژسازي مكانيكي پودرهاي اوليه آلومينيوم، سيليسسيم و اكسيد نيوبيوم تهيه شده و پس از فرايند آگلومراسيون به روش پاشش حرارتي روي زيرلايه آماده سطحي شده قرار مي گيرند. در اين اختراع اندازه دانه نهايي پوشش بعد از پاشش حرارتي در مقياس نانو مي باشد و همچنين پوشش نانوساختار به دست آمده داراي سختي 1300 ويكرز مي باشد و مقاومت به سايش خراشان و چسبان زيرلايه را در شرايط لغزش خشك افزايش مي دهد.

در اين اختراع پودر نانو كامپوزيت زمينه سيليسايد نيوبيوم به روش آلياژسازي مكانيكي توليد گرديده است. سيليسايدهاي فلزات انتقالي به ويژه دي سيليسايدهاي نيوبيوم و موليبدن داراي ويژگي هاي مناسبي از قبيل دانسيته پايين، نقطه ذوب بالا، استحكام دما بالاي مناسب هستند و كامپوزيت هاي آنها، كانديدهاي مناسبي براي پوشش هاي مقاوم به اكسيداسيون دما بالا و سايش آلياژ تيتانيوم مي باشند. در اين اختراع پودر نانوكامپوزيت زمينه سيليسايد نيوبيوم با ذرات تقويت كننده آلومينا توليد شده است. اين پودر از آسياب كاري مكانيكي پودرهاي عنصري سيليسيم، اكسيد نيوبيوم و آلومينيوم تحت يك رخداد مكانوشيميايي با هزينه پايين در دماي محيط به دست آمده است. اين فرايند تحت اتمسفر خنثي گاز آرگون انجام مي شود. به كمك اين روش، ذرات پودر به دست آمده اندازه دانه كمتر از 100 نانومتر دارند. همچنين ذرات تقويت كننده آلوميناي ايجاد شده در زمينه داراي ابعاد نانومتري هستند.

روش معمول توسعه آلياژهاي متداول مانند سوپرآلياژهاي پايه نيكل، آلياژهاي پايه آلومينيوم و فولادهاي زنگ نزن، انتخاب يك يا دو جزء اصلي و افزودن ساير عناصر آلياژي براي به¬دست آوردن خواص ثانويه است.با پيشرفت فناوري و نظريه¬هاي جديد توسعه مواد، تعداد عناصر اصلي آلياژهاي فلزي از 1 به 3 و بيشتر افزايش يافته است. بر اساس مفاهيم كلي متالورژي فيزيكي و نمودار¬هاي فاز دوتايي و سه¬تايي، اعتقاد عمومي بر اين است كه استفاده از چندين عنصر اصلي، باعث تشكيل تعداد زيادي تركيب بين¬فلزي و ميكروساختارهاي پيچيده مي¬شود كه منجر به تردي و ايجاد مشكلاتي در توليد و بررسي آن¬ها مي¬گردد. استفاده از مكانيزم استحكام¬دهي محلول جامد با بيش از يك عنصر حل¬شونده در نسبت¬هاي مساوي مولي، روش مناسبي براي توليد آلياژها با خواص مطلوب به نظر مي¬رسد و ايده مناسبي براي رفع اين مشكل است. آلياژهاي آنتروپي بالا به عنوان آلياژهاي محلول جامد شامل حداقل 5 عنصر اصلي با درصدهاي اتمي و يا مولي مساوي و يا تقريباً مساوي (35-5%) تعريف مي¬شوند. با انتخاب دقيق و مناسب تركيبات، شرايط بحراني تشكيلساختارBCCو FCCبرقرارمي¬شود و بهجايتركيبات بين¬فلزي، محلول جامد تشكيل خواهد شد. اين آلياژها به دليل قابليت¬هاي زياد و خواص مطلوب مكانيكي، حرارتي و الكتروشيميايي مانند استحكام بالا، پايداري حرارتي زياد و مقاومت به اكسيداسيون بالا، امكان كاربردهاي زياد در زمينه¬هاي مختلف از جمله ابزار، قالب¬، پوشش و كامپوزيت دارند. در ابتدا آلياژهاي آنتروپي بالا اغلب به روش ذوب و ريخته¬گري توليد مي¬شدند. اما مشخص شده است كه اين روش به دليل انبساط و انقباض حرارتي، عيوب ساختاري زيادي مانند تخلخل ايجاد مي¬كند. همچنين انجماد، فرايندي پيچيده بوده و كنترل ميكروساختار و خواص نهايي مشكل است. بررسي¬ها مشخص كرده¬اند كه اين روش معمولاً منجر به ميكروساختار دندريتي با مقداري جدايش در نواحي دندريتي و بين دندريتي مي¬شود و تاثير نامطلوب بر خواص آلياژ دارد. آلياژسازي مكانيكي يك روش توليد از حالت جامد است كه مي¬تواند آلياژ را با هزينه كم¬تر و همگن¬سازي مناسب مواد توليد كند. آلياژسازي مكانيكي روش جديدي جهت توليد آلياژهاي آنتروپي بالا استكه در سال¬هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است. مشخص شده است كه آلياژهاي آنتروپي بالا توليد شده با روش آلياژسازي مكانيكي در مقايسه با آلياژهاي آنتروپي بالا توليد شده به روش¬هاي ذوب و ريخته¬گري همگن¬تر هستند. نتايج تحقيقات انجام شده درمورد آلياژهاي آنتروپي بالا نشان مي-دهد كه از ميان سيستم¬هاي متنوع، سيستم¬هاي 5 و 6تايي به علت كم-تر بودن تعداد اجزاء و صرفه¬ بيشتر، مورد توجه هستند و تلاش براي بهينه¬سازي اين سيستم¬ها، مورد علاقه است. مشخص شده است عمدتاً عناصري مانند Al، Fe، Co، Cr،Cu ، Zn، Niكه كاربردهاي صنعتي زيادي دارند، تشكيل محلول جامد مي¬دهند. با توجه به خواص مطلوب گزارش شده درمورد اين آلياژها و همچنين جهت همگام بودن با پيشرفت¬هاي نانوفناوري روز دنيا، پژوهش در زمينه آلياژهاي آنتروپي بالا و آغاز ساخت اين آلياژها در كشور ضروري به نظر مي¬رسد. همچنين به علت وجود قابليت در زمينه توليد و گسترش كاربردهاي آلياژهاي آنتروپي بالا به عنوان مواد پيشرفته و نيز به دليل مزاياي روش آلياژسازي مكانيكي نسبت به ساير روش¬ها (هزينه كمتر، همگن¬سازي مناسب مواد، عدم ايجاد جدايش در ميكروساختارهاي دندريتي در روش¬هاي ذوبي و حصول خواص مناسب¬تر) هدف اين پژوهش ساخت آلياژ آنتروپي بالا و نانوساختار CuNiCoZnAlبه روش آلياژسازي مكانيكي و تف¬جوشي پلاسمايي جرقه¬اي و مشخصه¬يابي آن است كه تاكنون گزارشي در اين زمينه ارائه نشده است.

در اين اختراع پودر سيليسايد نيوبيوم با ساختار نانو از پودرهاي عنصري سيليسيم و نيوبيوم توسط يك دستگاه آسياب كاري مكانيكي با هزينه پايين در دماي محيط به دست آمد. سيليسايدهاي فلزات انتقالي به ويژه دي سيليسايدهاي نيوبيوم و موليبدن داراي ويژگي هاي مناسبي از قبيل دانسيته پايين، نقطه ذوب بالا، استحكام دما بالاي مناسب هستند و كانديدهاي مناسبي براي پوشش هاي مقاوم به اكسيداسيون دما بالا و سايش آلياژ تيتانيوم مي باشند. با اين حال داراي تردي زيادي هستند كه در اين اختراع با رسيدن به ساختار نانو اين مساله برطرف گرديده است. به كمك روش آلياژسازي مكانيكي تحت اتمسفر گاز آرگون، ذرات پودر به دست آمده اندازه دانه كمتر از 100 نانومتر دارند.