نياز بشر براي يافتن موادي كه داراي ويژگي هاي بهتري نسبت به مواد خالص و مركب موجود در صنايع باشند، دانشمندان را به سمت توليد موادي نوين سوق داده است. يكي از مهم ترين اين مواد كه امروزه بسيار مورد توجه محققين قرار گرفته است، كامپوزيت هاي گرادياني يا (FGM) Functionally Graded Materials هستند. FGMها ، مواد كامپوزيتي باريز ساختار ناهمگن مي باشند كه خواص آن ها به طور ملايم و پيوسته از يك سطح به سطح ديگر تغيير مي يابد، كه اين حالت ويژه به وسيله تغيير يكنواخت در نسبت حجمي مواد تشكيل دهنده آن ها بدست مي آيد با استفاده از اين تكنيك، سازگاري قابل قبول و منطقي در خواص مواد ايجاد مي شود كه توسط ديگر مواد مهندسي قابل دسترسي نيست. بنابراين انتظار مي رود كه اين دسته از مواد در مقايسه با مواد مركب و همچنين ساير مواد مهندسي از خواص مكانيكي موثرتري برخوردار باشند. ضمن اينكه به دليل ساختار لايه اي اين مواد، مشكلات شكست قطعات به دليل تنش هاي حرارتي ناشي از عدم تطابق فازهاي موجود در مواد مركب به حداقل رسيده و FGM ها كانديداهاي بسيار مطلوبي در كاربردهايي كه نياز به مقاومت در برابر حرارت، خوردگي و سايش وجود دارد، محسوب مي شوند. با توجه به ويژگي هاي اين مواد، صنايع هوايي ، فضايي، نيروگاهي، هسته اي، شيميايي و نفت و گاز مي توانند به صورت بالقوه مشتريان FGM ها باشند. در بين روشهاي توليد اين مواد ريخته گري گريز از مركز يك تكنيك خوب و ارزان در ساخت قطعات استوانه اي تو خالي مثل لوله مي باشد. لوله هاي توليدي به اين روش از جنس آلومينيوم و ذرات فاز تقويت كننده با ابعاد نانو متري از كاربيدهاي صنعتي مثل كاربيد تنگستن و كاربيد سيليسيم و يا كاربيد تيتانيوم است. ذرات سراميك كاربيدي در زمينه آلومينيوم به صورت گرادياني توزيع شده كه داراي سختي سطحي و مقاومت به سايش خوب كه مخصوص سراميك است بوده و مغز لوله از چقرمگي مناسب كه مخصوص فلزات است برخوردار است. استفاده از لوله هاي بدون درز گرادياني زمينه آلومينيوم كه سطح داخلي آن سخت شده باشد ، مي تواند به جاي لوله هاي بدون درز فولادي در خطوط انتقال سيالات استفاده شود. همچنين لوله هاي بدون درز گرادياني كه سطح خارجي آن سخت شده باشد، مي تواند در لوله هاي كوره هاي شعله مستقيم يا واتر وال بويلرها استفاده شود چون سطح خارجي لوله كه از ذرات سراميكي تشكيل شده است در برابر حرارت و شوكهاي حرارتي و اكسيداسيون مقاوم است.

در كار حاضر با انتخاب افزودن لانتانيوم فلورايد به اندازه 2 و 4% وزني به يك نمونه فريت شيشه –سراميك آب بند ، و اكسيد نمودن آلياژ 304 در دماي 900 درجه سانتي گراد و زمان 20 دقيقه و اتمسفر 50% آرگون، يك واشر با قطر خارجي 5 ميلي متر و قطر داخلي ½ ميلي متر با روش پرس پودر ساخته شد . يك پين فولادي 304 با قطر 2 ميلي متر نيز در داخل اين واشر قرار گرفت و طي عمليات حرارتي چند مرحله اي اتصال شيشه-سراميك به فولاد انجام شد . محصول حاضر در سوئيچ باتري هاي دما بالا كاربرد دارد.

سراميك نيتريد سيليسيوم به دليل دارا بودن خواص مكانيكي عالي در دماغه موشك كاربرد دارد.به دليل اينكه اين ماده داراي عمده پيوند كوالانت است جهت سينتر آن به دماي بالايي نياز است. از روش سينتر جرقه پلاسما مي توان براي ساخت كامپوزيت نيتريد سيليسيوم-باريم آلومينوسيليكات با كريستاله كردن كامل باريم آلومينوسيليكات استفاده كرد. ويژگي هاي ممتاز فرايند سينتر به روش جرقه پلاسما ، چگالش سريع، زمان نگه داري كوتاه و دماي سينتر پايين است. در كار حاضر از پودر نيتريد سيليسيوم با نسبت 70 درصد وزني فاز و 30 درصد وزني فاز با اندازه ذرات 8/0 ميكرومتر و خلوص 9/99 استفاده شد. همچنين از پودرهاي كربنات باريم، آلومينا و سيليس براي تهيه باريم آلومينوسيليكات استفاده شد. پس از اختلاط و همگن¬سازي 70 درصد حجمي نيتريد سيليسيوم و30 درصد حجمي باريم آلومينوسيليكات، مخلوط پودرها در داخل قالب گرافيتي قرار گرفته و تحت سينتر جرقه پلاسما تحت اتمسفر خلا قرار گرفت. بررسي شرايط مختلف زينتر نشان داد كه بهترين نتايج در فشارهاي اعمالي MPa 40-20، دماهاي °C 1800 – 1600 با سرعت¬هاي حرارت¬دهي 30 تا 50 درجه سانتي¬گراد بر دقيقه و جريان مستقيم پالسي 3000-1000 آمپر در مدت زمان نگه داري 10-2 دقيقه بدست آمد.

در كار حاضر با تهبه فريت لعاب در سيستم بورو سيليكاتي و بهينه نمودن شرايط خردايش ، پودر لعاب با اندازه 6 ميكرون ، تهيه شد . ذرات نانو آلومينا با 10 درصد وزني به فريت افزوده شد. سپس دوغاب لعاب تهيه شد با روش اسپري بر روي فولاد 316 سند بلاست شده اعمال شد. با عمليات حرارتي سه مرحله اي در دماي سينتر 870 درجه سانتي گراد و دماي تبلور 525و 640 درجه سانتي گراد، لعاب شيشه سراميك بر روي فولاد سينتر شد. تست سايش بر روي فولاد پوشش داده شده انجام گرفت نتايج حاكي از افزايش مقاومت به سايش تا 10 برابر اين نمونه لعاب دار نسبت به نمونه بدون پوشش است.

دركار حاضر با استفاده از تركيبات مختلف و درصدهاي مختلف مواد،كامپوزيت ميكاي معدني اوروميه و شيشه خرده، آجر سبك و عايق حرارتي و ماشين كاري شونده ساخته شده است . روش كار به طور اجمالي شامل پيدا كردن اندازه ذره بهينه، درصد اجزائ مختلف، روش مخلوط كردن، روش اعمال فشار ، درصد چسب و پيدا كردن زمان و دماي بهينه پخت، جهت ساخت قطعات نهايي است . همچنين در كار حاضر براي اولين بار پيشنهاد استفاده از مايكروويو براي پخت اين كامپوزيت داده شده است كه حائز اهميت است.

اين اختراع مرتبط با حوزه سراميك‌هاي مهندسي غيراكسيدي مي‌باشد كه بعنوان سراميك‌هاي سازه‌اي دما بالا مطرح هستند. نيتريد سيليسيم داراي ثابت دي¬الكتريك نسبتا بالايي مي¬باشد. بمنظور كاهش ثابت دي¬الكتريك سراميك نيتريد سيليسيم، از وارد كردن فازي با ثابت دي¬الكتريك كمتر و ساخت كامپوزيت بر پايه نيتريد سيليسيم (Si3N4-SiO2) استفاده مي‌شود. بدون حضور كمك تف‌جوش لازم است سينترينگ در دماهاي بالايي (oC1900-oC2100) انجام شود كه باعث تجزيه حرارتي نيتريد سيليسيم در دماهاي بالاتر از oC1850 مي¬شود. اكسيدهاي نادر خاكي دسته¬اي از كمك تف‌جوش‌هاي مهم براي سراميك‌هاي نيتريد سيليسيم هستند. در بين عناصر نادر خاكي اكسيد يوروپيوم (Eu2O3) به سبب داشتن شعاع يوني متوسط و خواص دي¬الكتريك و هدايت گرمايي مطلوب به عنوان افزودني پيشنهاد و در راستاي نوآوري¬هاي اين اختراع در نظر گرفته مي‌شود