معرفی مواد FGM :
در سالهای اخیر با توسعه موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا ، توربین ها و راکتورها و دیگرماشین ها نیاز به موادی با مقاومت حرارتی بالا و مقاومتر از لحاظ مکانیکی احساس شده است . در سالهای قبل در صنایع هوافضا از مواد سرامیکی خالص جهت پوشش و روکش قطعات با درجه کارکرد بالا استفاده می شد .این مواد عایق های بسیار خوبی بودند ولی مقاومت زیادی در برابر تنش های پس ماند نداشتند. تنشهای پس ماند در این مواد مشکلات زیادی از جمله ایجاد حفره و ترک می نمود .بعدها برای رفع این مشکل از مواد کامپوزیت لایه ای استفاده شد.تنشهای حرارتی در این مواد نیز موجب پدیده لایه لایه شدن می گردید. با توجه به این مشکلات طرح ماده ای مرکب که هم مقاومت حرارتی و مکانیکی بالا داشته وهم مشکل لایه لایه شدن نداشته باشد.ضرورت پیدا کرد. بنابر مشکلاتی که در صنایع مختلف برای مواد تحت تنشهای حرارتی بالا وجود داشت، دانشمندان علم مواد در 1984 در منطقه سندایی ژاپن برای اولین بار مواد FGM را به عنوان مواد با تحمل حرارتی بالا پیشنهاد نمودند.
FGM مخفف Functionally Graded Material می باشد . FGM ها مواد کامپوزیتی با ریز ساختار ناهمگن می باشند ، که خواص مکانیکی آنها بطور ملایم و پیوسته از یک سطح به سطح دیگر جسم تغییر میکند. نوع رایج آن ترکیب پیوسته ای از سرامیک وفلز می باشد. این مواد از اختلاط پودر فلز و سرامیک بدست می آیند. تغییر فلز وسرامیک از یک سطح به سطح دیگر کاملا پیوسته می باشد. بگونه ای که یک سطح از جنس سرامیک خالص و یک سطح فلز خالص است. بین دو سطح ترکیب پیوسته ای از هردو می باشد. خواص مکانیکی نیز با توحه به نوع ترکیب تغیییرات پیوسته ای در جهت ضخامت دارد. این مواد با توجه به پیوستگی ترکیب مواد تشکیل دهنده دارای خواص مکانیکی موثری نسبت به مواد کامپوزیت لایه ای می باشد.
این مواد در ساخت صفحات و پوسته های مخازن راکتورها و، توربین ها ودیگر اجزای ماشین ها کاربرد بالایی دارند ، زیرا این قطعات آمادگی بالایی جهت واماندگی ناشی از کمانش حرارتی دارند.از دیگر مزایای مواد FGM نسبت به مواد کامپوزیت لایه ای ،عدم گسستگی در محل اتصال لایه ها می باشد، زیرا همانطور که گفته شد در مواد FGM ترکیب سرامیک و فلز پیوسته می باشد.
جزء فلزی مواد FGM می تواند آلومینیوم، مس ، کرم ، نیکل ویا سرب باشد. قسمت سرامیک نیز می تواند از جنس سرامیک بدون اکسید- فلز مانند Si3N4 ,SiC ، سرامیک های بدون اکسید - فلز ZrC,TiC ، سرامیک های با اکسید- بدون فلز SIo2 و یا سرامیک های با اکسید - با فلز Al2o3 و Zro2 انتخاب شود.
برای تهیه مواد FGMچندین روش وجود دارد،که از جمله آنها می توان به مواد زیر اشاره نمود.
1- CVD/PVD (نشت بخار مواد ،توسط روشهای شیمیایی یا فیزیکی)
2- Plasma Sprays
3- متالوژی پودر
4- سنتز احتراقی خود انتشار
قبل از ساخت ماده FGM باید مشخص شود که فلز و سرامیک به چه صورتی توزیع شده است،در بعضی مقاله ها هدف یافتن یک پروفیل با توجه به کمینه کردن یک کمیت است. در مواقع دیگر پروفیل توزیع فلز وسرامیک انتخاب می شود ویک پارامتر برای اهداف بهینه یا کمینه کردن یک کمیت در آن در نظر گرفته می شود.
