استفاده از روش آلياژسازي مکانيکي براي توليد مواد نانوساختار
استفاده از روش آلياژسازي مکانيکي براي توليد مواد نانوساختار
روش آلياژسازي مكانيكي به دليل سادگي، تجهيزات به نسبت ارزان و قابليت حجم توليد بالا مورد توجه خاص است. تامپسون و پاليتساولين كساني بودند كه با روش آلياژسازي مكانيكي مواد نانوساختار توليد كردند.اندازه دانه با ابعاد نانو تقريباً در همه‌ي فلزات، فازهاي مياني و آلياژهاي كه با روش آلياژسازي مكانيكي توليد شده‌اند، مشاهده شده است. اما با وجود اين بررسي‌هاي كمي درباره‌ي علل و چگونگي تشكيل مواد نانوساختار انجام شده است. مكانيزم تشكيل مواد نانوساختار به روش آسياكاري كه توسطفچت ارائه شده است، شامل سه مرحله است؛
مرحله‌ي اول: پودر آسيا شده با مكانيزم‌هاي لغزش و دوقلويي دچار تغيير شكل پلاستيك مي‌شود و باندهاي برشي با دانسيته بالايي از نابه‌جايي‌ها به وجود مي‌آيند. ناپايداري موضعي برشي شبكه‌ي كريستالي با ناهمگني ماده ادامه مي‌يابد و ناپايداري افزايش مي‌يابد. در اين مرحله كرنش اتمي به دليل افزايش دانسيته نابه‌جايي‌ها افزايش مي‌يابد.
مرحله‌ي دوم: با افزايش مداوم دانسيته نابه‌جايي‌ها، دانه‌هاي فرعي به وجود مي‌آيند، كه در ابتدا با مرزدانه با زاويه كم از هم جدا شده‌اند. تشكيل دانه‌هاي فرعي منجر به كاهش كرنش اتمي مي‌شود.
مرحله‌ي سوم: با ادامه‌ي آسياكاري تغيير شكل بيشتري در باندهاي برشي مناطق كرنش نيافته به وجود مي‌آيد و اندازه دانه‌هاي فرعي كاهش مي‌يابد. آرايش نهايي دانه‌ها رندوم است، يعني جهت لغزش از يك دانه به دانه‌ي بعدي تغيير مي‌كند.
لي و همكارانش مدلي براي اندازه دانه در طول آسياكاري ارائه دادهاند. بر اساس اين مدل در مراحل اوليه آسياكاري اندازه دانه از رابطه زير قابل محاسبه است:
d=kt-2/3
در رابطه بالا d اندازه دانه، t زمان و k مقدار ثابتي مي‌باشد.
كوچكترين اندازه دانهاي كه در آسياكاري حاصل مي‌شود با توجه به رابطهیبين تغيير شكل پلاستيك با حركت نابه‌جايي‌ها و بازيابي و تبلور مجدد تعيين مي‌شود. مشاهده شده است كه كوچكترين اندازه دانه بدست آمده با آسياكاري مكانيكي با نقطه‌ي ذوب فلزات Al، Ag و Cu (با شبكه‌يfcc ) رابطه‌ي معكوس و با انرژي نقص چيدن رابطه‌ي مستقيم دارد. اما هنگامي كه داده‌هاي مربوط به فلزات hcp و bcc و چند تركيب بين فلزي بررسي شد، مشاهده شد فقط در فلزات با شبكه‌ي fcc و نقطه‌ي ذوب به نسبت پايين رابطه‌ي معكوس بين اندازه دانه و نقطه‌ي ذوب وجود دارد. اندازه دانه تقريباً مستقل از نقطه ذوب فلزات با شبكه‌ي hcp ، bcc و fcc (با نقطه‌ي ذوب بالا) است. پارامترهاي فرايند مانند روش تعيين اندازه دانه، شدت آسياكاري، دماي آسياكاري و آلودگي روي كوچكترين اندزه دانه محاسبه شده تأثير دارد.
با استفاده از آلياژسازي مكانيكي ميتوان به نانوكامپوزيت دست پيدا كرد. مثلاً هنگامي كه فاز آمورف توليد شده به روش آلياژسازي مكانيكي در دماهاي پايين متبلور مي‌شود، ساختار نانوكامپوزيتي خواهد بود. يكي از ويژگي‌هاي مهم مواد نانو كامپوزيت حداقل رشد دانه تا دماهاي بالا است. در نانوكامپوزيت‌هاي Cu و Mg تقويت شده با Al2O3 تا نزديك نقطه‌ي ذوب فلزات از رشد دانه جلوگيري مي‌شود.
