ساخت ماده هدفمند مس- آهن به روش متالورژي پودر و مشخصه‌يابي مكانيكي آن

مواد هدفمند، نوع جديدي از كامپوزيت‌ها با ريزساختار ناهمگن هستند كه خواص فيزيكي و مكانيكي آنها در راستاي ضخامت ماده به صورت پيوسته تغيير مي‌كند. تحقيقات زيادي در زمينه ساخت و تخمين خواص و همچنين تحليل هاي سازه‌اي و حرارتي مواد هدفمند صورت گرفته است. با تغيير درصد حجمي مواد تشكيل دهنده مي‌توان خواص مكانيكي، فيزيكي و ترموديناميكي مختلف را از آنها انتظار داشت. در اين پژوهش، كامپوزيت هدفمند پنج لايه مس آهن با تغيير تركيب لايه‌ها به صورت پله اي بين مس خالص و آهن خالص به كمك روش متالورژي پودر ساخته شد. ابتدا پودر فلزات به وسيله پرس در فشار بالا فشرده شد و پس از آن، قطعات خام اوليه براي اتصال بهتر لايه‌ها و افزايش استحكام در كوره مناسب، تفجوشي شدند. براي مقايسه نتايج از دو نوع پرس مختلف شامل پرس تك محوره و پرس ايزواستاتيك سرد براي ساخت قطعات استفاده شد. جهت مشاهده ريزساختار و چگونگي تغيير تركيب لايه‌هاي ماده هدفمند، ميكروسكوپ نوري بكار رفت. نتايج مطالعات ميكروسكوپي، اتصال خوب لايه‌ها و ذرات فلز و ميزان نسبتاً كم حفره‌ها در هر لايه را نشان دادند. براي تعيين خواص مكانيكي كامپوزيت نيز، نمونه هاي مس آهن هدفمند ساخته شده مورد آزمايش‌هاي خمش و كشش قرار گرفتند. نمودارهاي تنش كرنش به دست آمده از آزمايش، افزايش استحكام خمشي و كششي ماده هدفمند مس آهن را در مقايسه با مس و آهن خالص ساخته شده به روش متالورژي پودر نشان دادند. همچنين پرس ايزواستاتيك سرد در افزايش استحكام قطعات نسبت به پرس تك محوره بسيار موثرتر واقع گرديد.