دانلود فایل پاورپوینت تولید نانو پودر به روش پاشش حرارتی

— پاورپوینت شامل تصاویر میباشد —-

اسلاید ۱ :

نانو پودر

 نانوپودر چیست؟

پودر‌ها ذرات ریزی هستند که از خُرد کردن قطعات جامد و بزرگ، یا ته‌نشین شدن ذرات جامدِ معلق در محلول‌ها به دست می‌آیند. بنابراین، نانوپودرها را می‌توان مجموعه‌ی از ذرات دانست که اندازه‌ی آنها کمتر از ۱۰۰ نانومتر است. (اگر یک متر را یک میلیارد قسمت کنیم، به یک نانومتر می‌رسیم. طبق تعریف، ساختار نانومتری ساختاری است که اندازه‌ی آن کمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد.)

اسلاید ۲ :

چه پودری را می‌توان نانوپودر به شمار آورد؟

• پودرها در سه حالت نانوپودر به شمار می‌آیند:
• حالت اول: ساختار ذرات تشکیل‌دهنده‌ی پودر، در حد نانومتر باشد.
  یعنی اگر ساختار ذرات تشکیل‌دهنده‌ی یک پودر را به صورت یکی از اشکال منظم هندسی در نظر بگیریم، میانگین اندازه‌ی اضلاع آن بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد. مهمترین اشکال هندسی، کُره و مکعب‌اند. اگر ساختار ذرات تشکیل‌دهنده‌ی پودر را کُره فرض کنیم، باید قطر کُره کمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد و چنانچه ساختار آنها مکعب فرض شود، میانگین اضلاع مکعب باید در محدوده‌ی ۱ تا ۱۰۰ نانومتر قرار گیرد. برای مثال، بلورهای نمک طعام ساختاری مکعب‌شکل دارند. (شکل شماره‌ی ۱)
  یادآوری: اگر بیشترِ ذرات تشکیل‌دهنده پودر، ابعادی میان ۱ تا ۱۰۰ نانومتر داشته باشند، آن پودر، نانوپودر محسوب می‌شود.

اسلاید ۳ :

حالت دوم: دانه‌های تشکیل‌دهنده پودر، ابعاد نانومتری داشته باشند.
در حالتی که اندازه‌ی ذرات تشکیل‌دهنده‌ی پودر از صد نانومتر بیشتر باشد، کافی است دانه‌های آن ابعاد نانومتری داشته باشند تا نانوپودر به شمار آیند. یک مثال برای فهم این موضوع، اتم‌هایی هستند که به صورت منظم و درون سلول‌هایی که آنها را “دانه” می‌نامیم، کنار هم قرار گرفته‌اند. مواد بلوری جامد نیز از سلول‌های ریزی تشکیل شده‌اند که به آنها دانه می‌گویند. درون هر دانه، اتم‌ها در یک جهت خاص و ردیف‌های موازی چیده شده‌اند و تفاوت دو دانه مجاورِ هم، تفاوت در همین جهت‌گیری اتم‌هاست.

                                              شکل ۲: این ذره، حاوی سه دانه است.

اسلاید ۴ :

• در دانه‌ی ۱ (شکل ۳)، اتم‌ها در ردیف‌های موازی و با زاویه‌ی ۴۵ درجه نسبت به افق چیده شده‌اند. در دانه‌ی ۲ (شکل ۴) اتم‌ها با زاویه‌ی ۹۰ درجه و در دانه‌ی ۳ (شکل ۵) اتم‌ها با زاویه‌ی ۱۲۰ درجه نسبت به افق چیده شده‌اند. وقتی این سه دانه در کنار یکدیگر قرار بگیرند، یک ذره تشکیل می‌شود. (شکل ۶) به فضای خالی بین دانه‌ها «مرز دانه» می‌گویند. مرز دانه محلی است که جهت چیده شدن اتم‌ها عوض می‌شود.
  همچنین دانه‌ها را می‌توان مانند آجرهای یک دیوار فرض کرد. در این صورت، مرز بین دانه‌ها ملات بین آجرهاست. اگر قطر این دانه‌ها بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد، ذرات حاصل تشکیل نانوپودر می‌دهند.
  هر چه قطر دانه‌های یک ذره کمتر باشد (البته با حجم ثابت)، تعداد دانه‌های تشکیل‌دهنده‌ی آن بیشتر خواهد بود (واضح است که هر چه آجرهای تشکیل‌دهنده‌ی یک دیوار ۱ متر در ۱ متر کوچکتر باشند، تعداد آجرها بیشتر خواهد بود) و هر چه تعداد دانه‌ها بیشتر شود، مانند گره‌های یک فرش، تار و پود آن محکمتر و درهم‌تنیده‌تر است و بنابرین استحکام محصول بیشتر خواهد بود.

اسلاید ۵ :

یادآوری: اگر درصد قابل توجهی از دانه‌های تشکیل‌دهنده‌ی ذرات، نانومتری باشند، پودر، نانوپودر محسوب می‌شود.

اسلاید ۶ :

• حالت سوم: ذرات نانوپودر و ذرات پودر معمولی ترکیب شوند.
  در این حالت، پودر را «نانوپودر کامپوزیتی» می‌نامند. کامپوزیت که از کلمه‌ی انگلیسی composition گرفته شده، به معنی ترکیب دو یا چند چیز است. ملموس‌ترین مثال برای کامپوزیت، کاه‌گل است. در کاه‌گل رشته‌های کاه در زمینه‌ی گِل پراکنده شده‌اند. در نانوپودرهای کامپوزیتی نیز ذرات نانومتری در زمینه‌ی ذرات بزرگتر (غیر نانومتری) پراکنده شده‌اند (شکل ۷).

شکل ۷: ذرات با قطر نانومتری در زمینه پراکنده شده‌اند.

اسلاید ۷ :

• علت ترکیب شدن آنها اختلاف خواص این دو ماده است. در کامپوزیت معمولاً زمینه از یک ماده‌ی نرم و افزودنی از ماده‌ی سخت انتخاب می‌شود. در این صورت، هنگامی‌ که به ماده نیرو وارد می‌شود، زمینه نیرو را به رشته یا پودر اضافه‌شده منتقل می‌کند تا بتواند در برابر نیروی واردشده‌ مقاومت بیشتری داشته باشد. (شکل شماره‌ی ۸)

شکل ۸ : در یک نانوکامپوزیت، ذرات نانویی در زمینه‌ای غیرنانویی پراکنده شده‌اند .

اسلاید ۸ :

پاشش حرارتی

• پاشش حرارتی HVOF

فرآیند  HVOFیکی از پیشرفته ترین سیستم های پاششی است که با استفاده ازموج انفجار در محفظه احتراق داخلی خود قادر است ذرات مواد کاربیدی را با سرعت حدود ۱۲۰۰ تا ۱۵۰۰ متر بر ثانیه بر روی سطوح قطعات مورد نظر اعمال و سطحی کاملاً صاف و مقاوم را ایجاد کند. این فرآیند تنها روش مقاوم سازی بعضی قطعات استراتژیک در صنایع هوافضا، نفت و گاز، نیروگاهی و … می باشد. در این روش به دلیل سرعت زیاد ذرات، پوشش با صافی سطح بسیار بالا تولید شده و همچنین امکان استفاده از نانو پودرها و ایجاد پوشش های نانوساختارکه خواص قابل توجهی را ایجاد می نمایند وجود دارد. فرایند HVOF یکی از پیشرفته ترین سیستمهای پاششی است که در حال حاضر در کشور در مقیاس خدمات صنعتی منحصر به فرد می باشد

اسلاید ۹ :

• پاشش حرارتی پلاسمایی APS
• در این روش انواع مختلف پودر مواد پیشرفته (سرامیکی، سرمتی، بین فلزی و …) در درجه حرارت بین ۱۰ تا ۲۰ هزار درجه سانتیگراد ذوب و توسط گاز حامل به طور یکنواخت بر سطح قطعه پاشیده می-شوند، با این حال سطح قطعه چندان گرم و دچار تنشهای گرمایی نمی شود. به این ترتیب سطحی با پوشش یکنواخت و دارای چسبندگی و کیفیت بسیار عالی ایجاد خواهد شد و مقاومت قطعه را در برابر عوامل فرسودگی محیطی چندین برابر افزایش خواهد داد. از مزایای این روش محدوده وسیع پوشش-های قابل اعمال و همچنین کیفیت بسیارخوب این پوششها پس از پاشش می باشد.

اسلاید ۱۰ :

• پاشش حرارتی و نشت جت بخار
• در حین این عمل ذرات حرارت دیده کمی ذوب می شوند و سپس روی سطح نشست داده خواهند شد. پس از آن تغییر شکل داده و منجمد می شوند و یک پوشش نانو متری روی سطح ایجاد می کنند.
• از این روش در تولید صنعتی نانو پودرها استفاده می شود، نمونه ای از این مواد عبارتند از: کربن بلاک، فوم سیلیکا و اکسید تیتانیوم.
• از معایب این روش می توان به موارد زیر اشاره نمود:
• تولید اکسید ها: در این روش به علت وجود اکسید کننده ها تولید اکسید ها در محدوده واکنش اجتناب ناپذیر است که این خود یک محدودیت است.
• فشار بالای گاز: در این روش به علت بالا بودن فشار گاز، پودر های تولیدی دارای تجمع بالایی می باشند که این امر در مراحل بعدی اثر نا مطلوبی دارد.
• برای حل مشکل دوم می توان از احتزاق با فشار کم استفاده نمود که در آن فشار تا حد فشار در روش CVD کاهش یافته که در نتیجه از تجمع ذرات کاسته می گردد.
• یک راه رسیدن به ذرات نانومتری با اندازه های کوچکتر و یکنواخت تر، کنترل شعله برای رسیدن به شعله، پیشانی تخت می باشد که در طی آن زمان و دما برای هر ذره برابر خواهد بود.