بررسی خواص مکانیکی و بالستیکی نانوزره‌ها

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک مرکز تحقیقات بالستیک، ضربه و انفجار دانشگاه جامع امام حسین (ع)

2 استادیار دانشکدة مهندسی مواد مرکز تحقیقات بالستیک، ضربه و انفجار دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

از جمله کاربردهای نانو مواد، که امروزه در صنایع نظامی به‌شدت مورد توجه قرار گرفته است، استفاده به‌عنوان مواد زره است؛ موادی‌که باید خواص بالستیک و مکانیکی مناسب و توانایی مقاومت در برابر تهدیدهای بالستیک را داشته باشند. در این مقاله، نانوزره‌های مناسب برای تجهیزات نظامی بررسی شده است. این نانوزره‌ها شامل نانوکامپوزیت‌ها  و موادی با ساختار نانو می‌باشند. در زمینة مواد با ساختار نانو، فولادهای با ساختار نانوکریستال در کنار یک لایة کامپوزیتی پلاستیکی، خواص بالستیکی و مکانیکی قابل قبولی از خود نشان داده‌اند. در حوزة نانوکامپوزیت‌ها نیز مشاهده شده است که نانوکامپوزیت‌های منیزیوم - آلومینا و آلومینیوم - کاربید بور، در نرخ‌های بالای کرنش، خواص مکانیکی قابل توجهی از خود نشان داده‌اند که این امر با کاهش چشمگیر وزن در مقایسه با فولادهای زرهی همراه بوده است. همچنین نتایج مطالعات تجربی نشان داده است که مواد مدرج تابعی[i] محتوی ذرات فلزی (تیتانیوم) و نانوذرات سرامیکی (تیتانیوم دی‌بورید) استحکام بالایی دارند که به افزایش مقاومت در برابر نفوذ گلوله می‌انجامد.



[i]. Functionaly Graded Materials (FGM)

کلیدواژه‌ها


[1] Poole, C. P., F. J. Owens. Introduction to nanotechnology, NewJersey: John Wiley & Sons, 2003.

[2] حبیب‌نژاد، مهدی. نانو مواد (تعاریف، خواص،روش های تولید و کاربرد ها)، فراندیش، چاپ اول، 1386.

[3] Altmann, J. Military Nanotechnology potential applications and preventive arms control, Routledge, 2006.

[4] Lee, Y. S., E. D. Wetzel, R. G. Egres, N. J. Wagner. "Advanced Body Armor Utilizing Shear Thickening Fluids", 23rd Army Science Conference 2002, Orlando, pp. 29-40.

[5] Sun, L., R. F. Gibson, F. Gordaninejad, J. Suhr. “Energy absorption capability of nanocomposites: A review.” Composites Science and Technology 2009, 69, pp. 2392–2409.

[6] جوان‌الماسی، محمد، رضا مهرآبادی، طاهره فنایی شیخ‌الاسلامی. "بررسی انواع نانوکامپوزیت­ها و کاربرد آنها در صنایع دریایی و نظامی"، اولین همایش ملی توسعه سواحل مکُران و اقتدار دریایی جمهوری اسلامی ایران، 1391.

[7] Srivastava, A., A. Majumdar. “Improving the impact resistance performance of Kevlar fabrics using silica based shear thickening fluid.” Materials Science and Engineering 2011, 529, pp. 224-229.

[8] Avila, A. F., A. S. Neto, H. N. Junior. “Hybrid nanocomposites for mid-range ballistic protection.” International Journal of Impact Engineering 2011, 38, pp.669-676.

[9] Frontan, J. “Ballistic performance of nanocrystalline and nanotwinned ultrafine crystal steel.” ActaMaterialia 2012, 60, pp. 1353-1367.

[10] Zhang, H., J. Ye, S. P. Joshi, J. M. Schoenung. “SuperlightweightNanoengineered Aluminum for Strength under Impact.” Advanced engineering materials 2007, 9, pp. 153-158.

[11] Rabiezadeh, A., A. M. Hadian, A. Ataie. “Preparation of alumina/titanium diboridenano-composite powder by milling assisted sol–gel method.” Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 2013, 31, pp. 121-124.

[12] Demirskyi, D., D. Agrawal, A. Ragulya. “Tough ceramics by microwave sintering of nanocrystalline titanium diboride ceramics.” Ceramics International 2014, 40, pp. 1303-1310.

[13] Zhang, Zh. H., X. B. Shen, F. C. Wang, S. K. Lee. “Low-temperature densification of TiB2 ceramic by the spark plasma sintering process with Ti as a sintering aid.” ScriptaMaterialia 2012, 66, pp. 167-170.

[14] Mukhopadhyay, A., T. Venkateswaran, B. Basu. “Spark plasma sintering may lead to phase instability and inferior mechanical properties: A case study with TiB2.” ScriptaMaterialia 2013, 69, pp. 159-164.

[15] Hammond, V. H. Magnesium Nanocomposites: Current Status and Prospects for Army Applications, Army Research Laboratory: New York, 2011.

[16] Chen, Y., Y. B. Guo, M. Gupta, V. P. W. Shim. “Dynamic tensile response of magnesium nanocomposites and the effect of nanoparticles”; Materials Science & Engineering 2013, pp. 359-367.

[17] Cho, K., T. Sano, K. Doherty, Ch. Yen, G. Gazonas. “Magnesium Technology and Manufacturing for Ultra Lightweight Armored Ground Vehicles.” A reprint from the Proceedings of the Army Science Conference 2008, Orlando, pp. 24-37.

[18] Pettersson, A., P. Magnusson. “Titanium–titanium diboride composites as part of a gradient armour material,” International Journal of Impact Engineering 2005, 32, pp. 387-399.

[19] Habibia, M. K., H. Pouriayevalia, A. M. S. Hamoudab, M. Gupta. “Differentiating the mechanical response of hybridized Mg nano-composites as a function of strain rate.” Materials Science and Engineering 2012, pp. 51-60.

[20] Suryanarayana, C., N. Al-Aqeeli. “Mechanically alloyed nanocomposites.” Progress in Materials Science 2013, 58, pp. 383-502.