فلزات نانوساختار در اسکلت فلزی

آلیاژها و فلزات نانوساختار ، جدیدترین فناوری های مورد استفاده در تولید فلزات و جامدات و مواد دیگر هستند. استحکام کششی، مقاومت و انعطاف پذیری از مهمترین خصوصیات مواد فلزی نانوساختار است که باعث می شود آنها برای استفاده در پروژه هایی که نسبت قدرت و وزن در حد بالا و اطمینان بخشی قرار داشته باشد، به کار می رود، این فلزات حاوی ذرات نانومتری هستند که مقاومت فلز را به صورت فزاینده ای بالا می برند. فلز نانوساختار نه تنها از حیث مقاومت بلکه  از بعد سایش ضد خوردگی هستند. ذرات نانویی که در این فلزات به کار می رود باعث تغییر در ساختار آن شده و مقاومت فلز را در برابر خوردگی تقویت می کند به طوری که فلزی با این ساختار تبدیل به فولادی پایدار و جوش پذیر خواهد شد.

فلزات نانوساختار

فلزاتی موسوم به نانوساختار ساخته شده از ذرات نانومتری هستند. انعطاف پذیری در فلزات با دو پارامتر مقاومت و قابلیت کرنش کنترل می شود که فلزات نانوساختاری به دلیل ساختار خود این دو پارامتر را دارا می باشند. مقادیر  بالای این پارامترها باعث بهبود شکل پذیری و جلوگیری از تخلخل می شود. فلزات نانوساختار به طور ذاتی از مقاومت پذیری ۵ برابری نسبت به سایر فلزات برخوردار هستند. همچنین انعطاف پذیری خوبی را در دمای پایین دارند. ذرات مس موجود در ساختار این فلزات ساختار پایه ای این فلزات را تقویت نموده و همین امر تاثیر زیادی در جلوگیری از پوسته پوست شدن و خوردگی و دیگر موارد دارد.

ویژگی های فلز نانوساختار

فناوری نانو در پلن ها و ساختارهای پایه ای متفاوت صنایع به کار می رود، این فناوری به رفع اشکالات مواد و تبدیل مواد با خواص متفاوت و جدید در مبحث مصالح ساختمانی نیز  کمک کرده، استفاده از فلزات نانوساختار در مصالح مذکور تفاوت ویژه ای با مواد معمولی دارد. فلزات نانوساختار به طور عمده تقویت شده اند تا عملکردی متفاوت و کاربردی تر و متمایزی نسبت به نمونه های عادی خود داشته باشند. در این میان فولاد مهمترین ماده در بخش صنعت با تقویت در ساختار (با فناوری نانو )باعث شده صنعت ساخت و ساز شاهد تحولی عظیم و پیشرفتی شگرف در این زمینه باشد. این امر نه از بعد ساختاری بلکه در طراحی نیز اهمیت زیادی دارد. فلزات نانوساختاری بالاخص فولاد با استحکام و مقاومت بیشتر در برابر خوردگی و جوش پذیری، صنعت ساخت و ساز را متحول کرده است. پوشش فلز نانوساختار یک کنسانتره برای اشباع است که یک پوشش شفاف آبگریز و اولئوفوبیک را تشکیل می دهد و باعث می شود سطح برای مدت طولانی از کثیف شدن یا زنگ زدگی محافظت شود و با موفقیت جایگزین پوشش های شناخته شده رنگ از زنگ خواهد شد. پوشش فلز نانوساختار برای فولاد، چدن، مس و کروم و غیره مناسب است.

کاربرد فلزات نانوساختار

کاربرد این فلزات بسیار گسترده است و در صنایع مهم و حیاتی استفاده زیادی دارد به خصوص به دلیل مقاومت بالای این فلزات در برابر خوردگی موجب شده صنعت در کلیه اموری که نیاز به تداوم ساختاری سازه یا ابزار و وسیله دارد از این فلزات نانوساختاری استفاده نمایند. در بخش ساختمانی این مواد در اسکلت فلزی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد، در کشاورزی و راهسازی بلدوزرها  تیغه ای تمام فلزی با ساختار نانو فناوری دارند.

مزایای فلزات نانوساختار

استحکام این نوع فلزات نسبت به مواد مشابه بیشتر است دلیل این موضوع دانه های نانویی است که با مساحت سطحی بالا در این فلزات وجود دارد. شکل پذیری این فلزات محدود است و سختی و مقاومت بالایی دارند. خوردگی و پوسته پوسته شدن در سایر فلزات بسیار شایع است، اما این فلزات ضمن اینکه در برابر زنگ زدگی مقاوم هستند در برابر خوردگی نیز مقاومت بالایی دارند. با عنوان مثال مقاومت آنها و استحکامشان در ساخت نانو کابل ها باعث شده در تمام دنیا برای ساخت پل های معلق از این فلزات استفاده شود. این موضوع نه تنها در هزینه  ساخت بلکه در صرفه جویی در زمان اجرا موثر است.

انواع فلزات نانو

فولاد عمده ترین بخش صنایع را تشکیل می دهد و فولاد سوندوک نئوفلکس(Sanduk nauoflex) از جمله فلزات نانو ساختاری با قابلیت شکل پذیری بالا است. این فولاد ضد زنگ مقاومت بالا و کیفیت عالی دارد. قابلیت جوش در مرزدانه های فولاد باعث استحکام این فولاد شده است. همچنین در برابر فرسایش مقاومت بالایی دارد و باعث نگهداری سازه و کاهش هزینه های ساخت در برابر فرسایش می شود.

یکی دیگر از انواع فلزات نانوساختاری فولادهای اصلاح شده است. MMfx2 فولادی که با فناوری نانو ساختارش تغییر یافته و استحکام و انعطاف پذیری بالایی دارد. این ویژگی ها بخصوص باعث شده در برابر فرسایش و خوردگی از فلزات معمولی مقاومت بیشتری از خود نشان دهد. این فلز ضد زنگ است و هزینه مناسبی نسبت به نمونه های مشابه دارد. از این ماده با این قابلیت برای مسطح سازی استفاده می شود. از این فلز همچنین برای ساخت میلگرد استفاده می شود که در ساخت سازه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از این فناوری در ساخت پیج و مهره ها هم رایج است و در سازه های مقاومی که نیاز به اتصالات مستحکم و بادوام دارد از چنین پیچ و مهره هایی استفاده می شود.

افزایش مقاومت در فلزات با نانو

یکی از خصوصیات اساسی، (خواص ) مواد به خصوص جامدات به ساختار آن بستگی دارد. هر ساختاری با ترکیبات متعدد و یا با تغییر در اندازه ساختار اتمی می توان پارامترهای زیادی را در مواد تغییر داد و موادی با ساختاری متفاوت و خصوصیات ویژه بدست آورد. در فلزات هم این موضوع به همین شکل است، بازپخت فلزات چه پیچ و مهره ها و چه میلگردها با نانو ذرات و مولیبدن وانادیم باعث افزایش مقاومت و افزایش استحکام و سختی فلز می شود. ذرات نام برده اثرات تری دی هیدروژن را پایین آورده و سمنتیت ما بین ذرات ریز فولاد را مستحکم تر می کنند و همین امر باعث افزایش استقامت فلزات می شود. این ذرات در هر نوع فلزی مقاومت های متفاوتی  ایجاد می کند. به عنوان مثال برای میلگردها  پارامترهای مختلفی برای افزایش مقاومت آن به کار رفته و برای پیچ و مهره ها و یا کابل های نانوساختار مواد به گونه ای است که نگهداری سازه به بهترین شکل و با کمترین فرسایش صورت پذیرد.