منیزیم
مقدمه
منیزیم فلزی است ضعیف و نادر به رنگ سفید تا نقره‌ای با نماد Mg، عدد اتمی ۱۲، وزن اتمی ۲۴٫۳۰۵۰ و ساختار بلور آن شش گوش یا هگزاگونال متراکم است. نام منیزیم از واژه یونانیMagnesia حوضه‌ای در Thessaly یا از نام شهر قدیمی Magnesia در آسیای صغیر گرفته شده است. منیزیم هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین و سومین عنصر فراوان و قابل حل در آب دریاست.
منیزیم در گروه دو (IIA) جدول تناوبی به عنوان فلز قلیایی خاکی قرار دارد.
مشخصات شیمیایی
منیزیم در حالت پودری، گرم میشود و زمانی که در معرض هوا قرار می گیرد، آتش گرفته و با شعله‌ای به رنگ سفید می سوزد. این فلز قلیایی خاکی عمدتاً به عنوان یک عامل آلیاژ دهنده برای ساخت آلیاژهای آلومینیوم - منیزیم استفاده میشود. این عنصر بصورت سه ایزوتوپ یافت میشود: ۲۶Mg,۲۵Mg, ۲۴Mg که همهٔ این ایزوتوپها به مقادیر زیاد یافت میشوند. حدود ٪۷۹ از منیزیم نوع ۲۴Mg است.
کانیهای منیزیم
اگر چه منیزیم در ۶۰ کانی یافت میشود اما این عنصر در ذخایر بزرگ منیزیت، دولومیت، بروسیت، کارنالیت، الیوین و سیلیکات‌های منیزیم پتانسیل اقتصادی دارند، یافت میشود.
آلیاژ های منیزیم Mg
Mg سبکترین آلیاژ صنعتی می باشد ،زیرا چگالی آن Tm=651c & 1.74gr/Cm3 & Tb=110sc0 ساختار آن hcp و شکنندگی در حالت سرد آن بیشتر از AL &CU می باشد و اکسید آن Mg0 برای احیای فلزات دیگر کاربرد دارد.
فلز Mg با درجات خلوص بیش از 99.8 از نظر تجاری به سهولت قابل دسترسی می باشد .و در کاربرد های مهندسی به ندرت بدون آلیاژ شدن با فلزات دیگر فابل استفاده می باشد ، . با توجه به اندازه اتمی آن امکان تشکیل محلول جامد با طیف وسیعی از عناصر متفاوت را فراهم می کند .و همچنین قطر اتمی این فلز 0.320nm که از عوامل مطلوب و موثر در انحلال عناصر متنوع در Mg می باشد
شکل دیگر در قطعات ریختگری آلیاژهای Mg درشت دانگی و متغیر بودن اندازه دانه ها می باشد ، که این مسئله سبب ضعف خواص میکانیکی و تخلخل های ریز می شود .که جهت ریز کردن دانه ها از (زیر کنم ) استفاده می کنند .( که مکانیزم ریز کردن اینگونه می باشد که طی یک مکانیزم پریتکنیکی ذرات zr جدا شده از مذاب ، در دمای پریتکنیک با مذاب واکنش کرده و به این ترتیب با لایه ای از محلول جامد غنی از zr احاطه شده و هنگام انجماد به عنوان جوانه زا عمل می کند .)
ذوب منیزیم :
معمولا Mg به منظور آلیاژ سازی پیش از تولید قطعات ریخته گری یا کار پذیر در بوته هایی از جنس فولاد نرم ذوب می شوند .بر خلاف AL و آلیاژهای آن حضور لایه اکسید برروی مذاب منیزیم سبب تسریع اکسیداسیون ان می شود .هنگام کار با مذاب منیزیم وآلیاژهای آن باید از فلاکس مناسب با اتمسفر خنثی استفاده شود.
فلاکسهای مورد استفاده در ذوب آلیاژهای منیزیم:
فلاکس مورد استفاده دو دسته می باشد :
1) فلاکس که به صورت یک لایه نازک که در مرحله ذوب مورد استفاده قرار می گیرد .و متشکل از مخلوطی از کلریدهایی مانند Mgcl2 ( که جاذب شدید رطوبت و خورندگی در معرض هوارا تشدید می کنند .)nacl & Kcl ، می باشد .
2) فلاکس که به صورت یک لایه ضخیم که روی سطح مذاب را میگیرد.
در هنگام ریخته گری باید فلاکس را به سهولت کنار زده و پیش از ریخته گری مذاب را به هم زده تا خارج شدن اکسیدها و کلریدها ی معلق در مذاب به وسیله فلاکس تسریع شود .
خواص کلی Mg ها :
v استحکام نسبی آلیاژ Mg
v وزن مخصوص کم
v مقاومت در برابر خوردگی
v شکل پذیری به شکل گرم
v حساسیت به شکاف
v قابلیت ماشینکاری
v قابلیت جوشکاری
v مدول الاستیسیته
v عملیات وارثی محلولی و پیر سختی روی آن انجام می شود .
آلیاژ های Mg:
آلیاژهای منیزیم – آلومینیوم :
این آلیاژ حاوی AL%8-9 و مقادیر کمی روی که باعث افزایش خواص کششی گردیده و منگنز به عنوان مثال %0.3 که مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد .حضور Alدر این آلیاژ ها سبب شده که بوسیله اعمال فوق تبرید یا عملیات تلقیح ریز دانه گردد.، و باعث افزایش خواص مکانیکی شده و سیالیت را کاهش میدهد .قابلیت جذب گاز را افزایش بنابر این این میزان تخلخل های گازی زیاد می شود .
اکسید مضاعف MgoAL25 یا اسپینل اکسیدی ناخواسته درآلیاژ بوجود می آیدکه بسیار سخت و شکننده می باشد .
اگر میزان AL بالای 8% باشد شکل پذیری به سرعت کاهش می یابد .
آنیل کردن آلیاژ منیزیم – آلومینیوم در دمای 420 درجه ی سانتیگراد موجب انحلال مجدد جز سلولی و تمام یا قسمتی از فاز b در امتداد مرز دانه ها شده که موجب استحکام بخشی در اثر محلول جامد می شود و شکل پذیری آلیاژ افزایش می یابد.
افزودن روی به آلیاژ منیزیم – آلومینیوم باعث افزایش استحکام می گردد ولی به علت افزایش احتمال ترک خوردگی در طی انجماد استفاده از روی محدود می باشد.
در مواردی که نیاز به چقرمگی شکست و شکل پذیری بیشتر باشد، آلیاژ با خلوص بالا و با درصد های آلومینیوم کمتر توسعه یافته است که این خواص ناشی از کاهش مقدار Mg17Al12 در اطراف مرز دانه ها است.
آلیاژهای ریختگی Mg-Alو Mg-Al-Zn تا حدودی مستعد بروز تخلخل های ریز می باشند، اما در عوض دارای قابلیت ریخته گری خوبی بوده و مقاومت آنها در برابر خوردگی عموما رضایت بخش است. این آلیاژها برای استفاده در دماهای تا 110 – 120 درجه ی سانتیگراد مناسب اند و در بالای این دما نرخ خزش به مقدار غیر قابل قبولی می رسد. چنین رفتاری به این واقعیت نسبت داده می شود که آلیاژهای منیزیم عمدتا به دلیل لغزش مرز دانه ها دچار خزش می شوند و فاز Mg17Al12 که دارای دمای گداز حدود 460 درجه ی سانتیگراد بوده و در دماهای پایین تر نسبتا نرم است، تاثیری در ثابت نگه داشتن مرز دانه ها ندارد. افزودن 1% کلسیم مقاومت خزشی آلیاژهای Mg-Al را افزایش داده، اما این آلیاژها را مستعد ترک خوردگی گرم می نماید. با کاهش درصد آلومینیوم و اضافه شدن سیلیسیم نیز خواص خزشی بهبود می یابند. سیلیسیم باعث کاهش مقدار Mg17Al12 شده و در قطعات ریخته گری تحت فشار که نسبتا سریع سرد می شوند، سیلیسیم با منیزیم ترکیب شده و ذرات ریز و نسبتا سخت ترکیب Mg2Si را در مرز دانه ها تشکیل می دهد.
آلیاژهای سیستم Mg-Al مستعد انقباض میکروسکوپی بوده و لذا برای بدست آمدن کیفیتی یکنواخت باید دقت لازم به عمل آید.
عملیات پیر سختی آلیاژ Mg-AL :
الف) گرم کردن تا دمای750-780 f نگهداری به مدت h 18-15
ب)سرد کردن در آب
ج)باز پخت در دمایf 350-360بمدت h18-4
آلیاژهای منیزیم – روی – مس:
افزودن مس به آلیاژهای دوتایی Mg-Zn موجب بهبود قابل توجه شکل پذیری و مؤثرتر شدن عملیات پیر سازی می گردد. این آلیاژها خواص کششی مشابه با آلیاژ AZ91 (به طور مثال مقاومت کششی در حد 215 الی 260 مگاپاسکال، حد تناسب حدود 130الی 160 مگاپاسکال و ازدیاد طول نسبی بین 3 تا 8 درصد) از خود نشان داده و این مزیت را دارد که خواص فوق الذکر تکرار پذیر هستند و پایداری در دماهای بالا نیز بهبود می یابد.
یکی از آلیاژهای این خانواده که در ماسه ریخته گری می شود به نام ZC63 نامگذاری شده است. افزودن تدریجی مس به آلیاژهای Mg-Zn درجه حرارت یوتکتیک را مطابق نمودار زیر بالا می برد و از این نظر دارای اهمیت است بطوریکه استفاده از دماهای بالاتر در عملیات محلولی و نتیجتاً حداکثر حلالیت روی و مس را امکان پذیر می سازد.
ساختار یوتکتیک نیز تغییر کرده و به جای ساختار کاملا جدا از هم در آلیاژهای دوتایی Mg-Znکه در آن ترکیب Mg و Zn در اطراف مرزدانه و بین بازوهای دندریتی توزیع شده است، در آلیاژهای سه تایی مس دار ساختار لایه ای تشکیل می شود.
بر اثر عملیات حرارتی محلولی، انحلال جزئی یوتکتیک صورت گرفته و پولکها و میله های در زمینه ی آلفا باقی می ماند. گمان می رود که چنین ساختار علت بهبود شکل پذیری آلیاژ باشد.
افزودن مس به آلیاژهای Mg-Al-Zn اثر زیان آور بر مقاومت به خوردگی آنها دارد اما در آلیاژهایMg-Zn-Cu این مسأله دیده نمی شود که دلیل آن ممکن است داخل شدن مس در فاز یوتکتیکی به صورت Mg(Cu,Zn) باشد.
حد خستگی در حالت بدون شیار این آلیاژ بهتر از آلیاژهای Mg-Al-Zn است، در حالی که مقادیر مربوط به حالت شیار دار یکسان است.
آلیاژهای ریختگی زیرکونیم دار:
حداکثر حلالیت زیرکونیم در منیزیم مذاب 0.6% می باشد و چون آلیاژهای دوتایی Mg-Zr برای مصارف تجاری استحکام کافی ندارند، افزودن عناصر آلیاژی دیگر به آنها ضروری است. انتخاب این عنصر تحت تاثیر سه عامل اساسی قرار دارد:
1.سازگاری با زیرکونیم
2.ویژگی های ریخته گری
3.خواص مطلوب آلیاژ
توجه به مورد سوم، بهبود خواص کششی شامل تنش تسلیم و استحکام کششی و همچنین افزایش مقاومت خزشی دو هدف اصلی بوده و در صنایع هوافضا این مورد بیشتر مد نظر قرار گرفته است.
آلیاژهای منیزیم – روی – زیرکونیم:
قابلیت زیرکونیم برای جوانه زنی در آلیاژهای Mg-Zn منجر به معرفی آلیاژهایی مانند ZK51 وZK61 گردید. این آلیاژها معمولا به ترتیب در شرایط عملیات حرارتی T5 و T6 مورد استفاده قرار می گیرند. با وجود این، امکان بروز ریزمک در این آلیاژها و غیر قابل جوشکاری بودن، آنها را به شدت محدود کرده است.
آلیاژهای شامل عناصر خاکی:
اخیراَ توجه محققین به آلیاژهای منیزیم – آلومینیوم حاوی عناصر خاکی که به عنوان مثال به صورت میش متال طبیعی با ترکیب (%55Ce-%20La-%20Nd-%5Pr) به آلیاژ افزوده می شوند، معطوف گشته است. این آلیاژ نیز فقط برای ریخته گری تحت فشار مناسب است زیرا سرد کردن آرامتر منجر به تشکیل ذرات درشت ترکیبات Al2R.E می گردد.
مکانیزم تأثیر عناصر کمیاب خاکی برخواص خزشی هنوز کاملا شناخته نشده است، اگر چه در آلیاژ دوتایی پیر شده Mg-1.3R.E رسوبات پراکنده ریز دیده شده است.
به علاوه، جوانه زنی فاز پایدار Mg12Ce در مرز دانه ها طی خزش مشاهده شده و به نظر می رسد این فاز میزان تغییر شکل ناشی از لغزش مرز دانه را کاهش دهد. با این حال، باید توجه کرد که استفاده از میش متال قیمت آلیاژ را افزایش می دهد.
معمولا از آلیاژهای حاوی عناصر خاکی در مواردی که مقاومت به خزشی آلیاژ مد نظر باشد استفاده می گردد.که سه آلیاژ پیشنهاد شده توسط ASTM به شرح زیر است:
1.EK30A
2.EK41A
3.EZ33A
آلیاژهای شامل توریم:
آلیاژ منیزیم – توریم، به دلیل مقاومت خزشی بالا مورد استفاده قرار می گیرد. از آلیاژهای شامل توریم می توان به آلیاژهای ZT1 و TZ6 اشاره کرد.
آلیاژ ZT1 که شامل 3% توریم،2.2% روی و 0.7% زیرکونیم است برای بهترین خواص خزشی استفاده می شود (رنج درجه حرارت بین 250 الی 350 درجه ی سانتیگراد ).
آلیاژ جدید TZ6 که از 5.8% روی، 1.8% توریم و 0.7% زیرکونیم تشکیل شده است دارای مقاومت کششی بالا و الانگیشن حدود 5 درصد می باشد.
آلیاژهای منیزیم – لیتیوم:
لیتیوم به عنوان سبکترین فلز با چگالی 0.534gr/cm3 در منیزیم باعث کاهش چگالی و افزایش داکتیلیتی مستقل از اندازه دانه می شود. یعنی خواص منیزیم به عنوان یک فلز سازه ای بهبود می یابد. از طرف دیگر در آزمایشاتی، شامل آلیاژهای فوق سبک bcc بر پایه MgLi40at% در یک چگالی بالای 1.3gr/cm3 گزارش شده است.
افزایش داکتیلیتی توسط کاهش نسبت ثوابت شبکه (c/a) در اثر جایگزینی اتم های Li به جای اتم هایMg ایجاد می شود.
آلیاژهای منیزیم – روی:
آلیاژهای منیزیم – روی قابلیت پیر سختی دارند اما ریز کردن با اعمال فوق تبرید یا تلقیح در آنها مؤثر نیست و نیز امکان بروز ریز مک در آنها وجود دارد. در نتیجه، این آلیاژها برای تولید قطعات تجاری مورد استفاده قرار نمی گیرند. فرایند پیر سازی پیچیده و شامل چهار مرحله است. حد حلالیت مناطق GPدر آلیاژ Mg-5.5Zn بین (70 – 80) درجه سانتیگراد قرار داشته و پیر سازی مقدماتی در زیر این خط حلالیت، پیش از پیرسازی در دمای بالاتر ( بعنوان مثال 150 درجه سانتیگراد )، اندازه ی رسوب های میله ای شکل MgZn را که فاز هم سیما می باشد، ریز نمی نماید و پس از آن، از مناطق GP تشکیل می گردند، حداکثر سخت شدن با حضور این فاز هم سیما بدست می آید.
اثر عناصر آلیاژی :
Mn : افزایش مقاومت به خوردگی 1.5-0.5 %
Zr : ریز دانگی مقاومت در کار گرم آلیاژ را افزایش می دهد . تحمل فشار های انقباضی
Al : قابلیت پذیرش عملیات حرارتی ، افزایش خواص مکانیکی ، توسعه تخلخل های گازی ، تا حدودی ریز دانگی
Zn : تا اندازه ای قابلیت ریز دانگی دارد ، پذیرش عملیات حرارتی ، شکننده شدن آلیاژ، با افزایشZr مشکل تخلخل های میکروسکپی نیز وجود دارد .
Be : برای جلوگیری از اکسیداسیون آلیاژ اضافه می شود . حدود0.01% اضافه میگردد .
Si : به عنوان عنصر آلیاژی اضافه نمی شود و اگر وجود داشته باشد، سیا لیت را افزایش می دهد .
Fe,Ni, Cu : مقاومت به خوردگی را کاهش میدهند . برای قالب فلزی که چدنی باشد برای جلوگیری از ورود Fe در آلیاژ Mg قالب ها را پوشش می دهند.
(Mg) +< Feo> → → < Mgo> + [ Fe] ( Mg)
منیزیم و آلیاژهای آن در صنعت خودرو
براساس اطلاعات منتشره در سال 2004، حدود 60درصد از کل انرژی مصرفی در بخش حملونقل، صرف جابجایی مسافر شده که بخش زیادی از این جابجایی، توسط خودروهای شخصی صورت گرفته است. کاهش وزن خودروهای شخصی، علاوه بر کاهش مصرف سوخت، از آسیب بیشتر به محیط زیست نیز جلوگیری میکند. برای مشخص شدن اهمیت کاهش وزن خودروها، کافی است به نمودار شکل 1 که وزن خودرو را با مسافت طی شده به ازای مصرف یک لیتر سوخت ارتباط میدهد، توجه کنید. با افزایش وزن خودرو، مسافت طی شده به ازای مصرف هر لیتر سوخت، کاهش مییابد.
دیگر نکته قابل تامل این است که با کاهش یک کیلوگرم از وزن یک خودروی 1000کیلوگرمی، میتوان به ازای مصرف یک لیتر سوخت، حدود 16متر مسافت طی شده را افزایش داد.
برطبق استاندارد اروپا، لازم است مقدار دیاکسیدکربن در گاز خروجی در سال 2012، از 140گرم در هر کیلومتر تجاوز نکند. این مقدار در سال 2014 باید به 120برسد. به همین علت، لازم است وزن خودروها را نه تنها با تغییر طراحی و استفاده از ورقهای فولادی نازکتر و با استحکام بالاتر بلکه با تغییر مواد برای ساخت قطعات سبکتر، کاهش داد.
در شکل2، روشهای مختلف کاهش مصرف سوخت برای رسیدن به چشمانداز پیشبینی شده در سال 2010 در اروپا نشان داده شده است که سبکسازی یکی از اثرگذارترین عوامل در کاهش مصرف سوخت است.
امروزه آلیاژهای منیزیم به عنوان جایگزینی برای آلومینیم و فولاد، برای کاهش وزن در ساخت خودرو مورد توجه قرار گرفتهاند.
دلایل تمایل به استفاده از منیزیم و آلیاژهای آن در صنعت خودرو
فراوانی
خواص منحصربفرد
از طریق آلیاژسازی میتوان استحکام، مقاومت در برابر حرارت، خزش و سایر خواص آن را بهبود داد. مثلاً آلیاژهای خانواده AZ که با اضافه کردن آلومینیم و روی به منیزیم ساخته میشوند. استحکام بالاتر، قابلیت ریختهگری بهتر، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت جوشکاری و کار مکانیکی بهتری نسبت به منیزیم دارند. علاوه بر ویژگیهای یادشده، منیزیم به دلیل خواصی نظیر دمپینگ، سبک بودن و قابلیت انعکاس نور، در صنعت خودرو موردتوجه قرارگرفته است. در شکل3، مواردی از کاربردهای آن در خودرو نشان داده شده است.
قیمت
قیمت منیزیم در حال حاضر از آلومینیم بالاتر است (حدوداً دوبرابر). قیمت هر کیلو منیزیم حدود 6 دلار و قیمت هر کیلو آلیاژ آن حدود 8 دلار است. این قیمت، برحسب نوع محصول (بیلت یا ورق) متفاوت است. مواد کارشده برای بدنه خودرو، در حال حاضر حدود 9 تا 27دلار به ازای هر کیلوگرم قیمت دارند. با استفاده وسیع از آلیاژهای منیزیم، میتوان قیمت را بین 5 تا 8دلار بر کیلو کاهش داد.
نکته دیگر در مورد گرانی قیمت آلیاژهای منیزیم این است که به دلیل کمتربودن حجم تولید نسبت به آلومینیم (حدود 100برابر کمتر) پژوهشهای کاربردی زیادی در مقیاس وسیع برای بهبود فرایندهای تولید و شکلدهی آن از نظر اقتصادی، صورت نگرفته و با افزایش انجام تحقیقات و تولید آن، امکان کاهش قیمت بیشتر متصور است.
قابلیت بازیافت
به طور کلی، امروزه فلزات نسبت به پلیمرها از قابلیت بازیافت بالاتری برخوردارند که در میان فلزات منیزیم به علت گرمای نهان ذوب و نقطه ذوب پایینتر دارای مزیت صرف انرژی کمتر در هنگام بازیافت است. به وسیله بازیافت منیزیم، میتوان تا 90درصد از انرژی لازم برای تولید ماده جدید را صرفهجویی کرد.
هدفگیری صنعت خودروی جهان در زمینه استفاده بیشتر از منیزیم و آلیاژهای آن
استانداردهای آلایندگی
برطبق استاندارد اروپا، لازم است مقدار دیاکسیدکربن در گاز خروجی در سال 2012 از 140گرم بر کیلومتر تجاوز نکند. این مقدار در سال 2014 باید به عدد 120برسد. به همین علت، لازم است وزن خودروها را نه تنها با تغییر طراحی و استفاده از ورقهای فولادی نازکتر و با استحکام بالاتر بلکه با تغییر مواد استفاده شده برای ساخت قطعات، کاهش داد.
با توجه به موارد یادشده، لازم است به ازای سوختن هر لیتر سوخت، خودرو مسافتی بالاتر از 20کیلومتر را طی کند که نیل به این هدف، مستلزم کاستن حدود 10درصد از وزن خودروهای موجود است (بین 100 تا 150 کیلوگرم کاهش وزن لازم است).
تحقیقات در حال انجام
در امریکا هدف از تحقیق و توسعه درباره منیزیم اینگونه تعریف شده است که: «استفاده از 100کیلو منیزیم در هر خودرو تا سال 2020»
اما مشکلات پیش روی در زمینه توسعه استفاده از منیزیم عبارتند از:
ü مشکلات استخراج
ü بهبود پایداری حرارتی
ü کاهش زمان فرمدهی
ü مشکلات جوشکاری
ü تکنولوژی ساخت قطعات بزرگ
ü کاهش هزینههای تکنولوژی تولید
امروزه در نقاط مختلف جهان، تحقیقات قابل توجهی در زمینه رفع موانع یادشده در حال انجام است که پارهای از آنها عبارتند از:
اروپا
شرکتهای خودروسازی فیات و BMW و تامینکنندگان قطعات آنها، در حال مشارکت در پروژهEUCAR هستند که اهداف ذکرشده در سال 2014 را تامین کند. یکی از محورهای چهارگانه تحقیقات آنها، تحقیق درباره آلیاژهای منیزیم است. در دیگر کشورهای اروپایی نیز تحقیقات جداگانهای صورت گرفته است. مثلاً، در آلمان 20میلیون دلار در زمینه توسعه فناوریهای مربوط به تولید منیزیم، هزینه شده است.
امریکا
شرکت خودروسازی فورد، در حال ساخت خودرویی است که در آن، 103کیلوگرم از آلیاژهای منیزیم استفاده شده است. همچنین پروژههای دیگری در زمینه توسعه تکنولوژی تولید اقتصادی قطعات با آلیاژهای منیزیم در حال انجام است.
ژاپن
این کشور، درصدد تولید آلیاژهای پایه منیزیم بوده و به موفقیتهایی در این زمینه دست یافته است. مثلاً، ساخت آلیاژ Mg97Zn1Y2 به روش متالورژی پودر.
سایر کشورها
در کشورهایی نظیر چین و کره نیز تحقیقاتی در حال انجام است. تنها در چین حدود 40میلیون دلار طی برنامهای بلندمدت که از سال 2001 آغاز شده است، در مورد توسعه و تحقیق آلیاژهای منیزیم در حوزه صنعت خودرو هزینه شده است.
تهیه‌ی نانو کامپوزیت های منیزیم و کاربردهای آن
تهیه نانو کامپوزیت های منیزیم با دو روش آسیاب کردن مکانیکی و استفاده از امواج اولتراسونیک با شدت بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. در روش اول از پودرهای فلزی آلومینیم، منیزیم و تیتانیم استفاده شده است که با تشکیل TiH2 توسط پلی اتیلن گلیکول نانو کامپوزیتی با بازده استحکامی بالا و قابلیت کشیدگی مطلوب بدست می آید.
در روش دوم تقویت کنندگی نانو ذرات SiCبرای کامپوزیت های منیزیم AZ91D و میزان پخش آن مورد بررسی قرار گرفته است. نانو کامپوزیت های حاوی SiC دارای توزیع یکنواخت ترو پخش بهتر ذرات هستند و از میزان سختی بیشتری برخوردارند. در این روش میزان جاذبه بین SiC و بست کامپوزیت و همچنین برهمکنش امواج اولتراسونیک با نانو ذرات مورد مطالعه قرار گرفته است.
کامپوزیت های با بستر فلزی کم وزن و سبک بوده و به علت قدرت استحکام و سختی بالا کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوافضا پید اکرده است. لیکن این کاربردها به لحاظ کم بودن قابلیت کشیده شدن در این کامپوزیت ها محدود شده است. تبدیل کامپوزیت به نانو کامپوزیت سبب افزایش بازده استحکامی و رفع محدودیت مذکور می شود .
از میان راههای متعددی که برای ساخت نانو کامپوزیت پیشنهاد شده است دو روش آسیاب کردن مکانیکی و استفاده از روش امواج اولتراسونیک در اینجا مورد بررسی قرار می گیرد.
روش آسیاب کردن مکانیکی اقتصادی تر است و روش امواج اولتراسونیک خواص بهتری را تأمین می کند.
نانو کامپوزیت ها از دو فاز تشکیل شده اند که فاز یک ساختار بلوری و در ابعاد نانو دارد و فاز دوم ترکیبات برید، نیترید، کاربید، اکسید و هیدرید با ذراتی در مقیاس نانو می باشد.
نانو کامپوزیت های بدست آمده از روش های مذکور دارا ی خواص بهینه ای نظیر دانسیته کم، قدرت استحکام بالا، مقاومت خزشی عالی، ظرفیت میرایی بالا و پایداری ابعادی خوبی هستند. همجنین با کاهش آلورگی و زیست سازگاری نسبی خود سبب کاهش مصرف سوخت و کاهش هزینه می شوند.
پوششهایی از جنس نانو کامپوزیت
شرکت NANOMAG، پوششهایی از جنس نانو کامپوزیت که مقاوم در برابر خوردگی میباشد، تولید میکند که این پوشش‌ها جایگزین پوششهای پایه کروم خطرناک میشود که برای آلیاژهای منیزیم مخصوصاً برای احتیاجات صنایع خودروسازی، هوا – فضا و هوانوردی مناسب میباشد. کاهش وزن موتور وسایل نقلیه، یک شیوه اساسی برای کاهش مصرف سوخت آنها میباشد.
با کم کردن 100 کیلوگرم از وزن، امکان ذخیره سوخت km100/51/0 فراهم میشود و بدین وسیله انتشار مواد نابودکننده محیط زیست کاهش مییابد. منیزیم که یک سوم از آلومینیوم و 80 درصد از فولاد سبکتر است به طور فزاینده‌ای از زمان اولین حضورش در ماشین‌های مسابقه در طول سال‌های 1920، برای این هدف استفاده شده است. کاربردهای آلیاژهای پایه منیزیم هم‌اکنون تا پوششهای دنده، لوله‌های چندشاخه ورودی، و پوششهای سرسیلندرها نیز امتداد پیدا کرده و حتی چرخ‌ها، بخشهای بدنه و قسمت‌های اصلی فرمان را نیز در بر گرفته است.
خواصی مانند قدرت بالا نسبت به وزن (در مقایسه با ضریب وزن) و ارتعاش‌گیری خوب (جذب ارتعاش) صدا و لرزش، با استفاده از تکنیکهای ریختهگری تحت فشار، تولید آسان قطعات را به همراه دارد و استفاده متداول و رایجی در بخشهایی مانند هوا – فضا و دستگاههای الکترونیکی قابل حمل میباشد.
کاربردهای عمده
کاربردهای منیزیم در صنایع مختلف به شرح زیر است:
دیرگداز
آلیاژ
تولید فلز منیزیم
داروسازی
سولفور زدایی و نودولی شدن در صنعت آهن و فولاد
کاربردهای شیمیایی
اکسید منیزیم
کربنات منیزیم
بی سولفید منیزیم
سولفات منیزیم
کلرید منیزیم
هیدروکسید منیزیم
پزشکی
دانستنیها
خوابتان نمی‌برد؟ منیزیم بخورید
به نظر شما هم، بی‌خوابی از بزرگترین مشکلاتی است که یک نفر به آن دچار میشود؟ وقتی یک شب به طور تصادفی دچار بی‌خوابی می‌شوید، همه احساسات بدی که یک نفر می‌تواند داشته باشد به شما هجوم می‌آورد. درباره کم کردن این عارضه چه توصیه‌هایی از اطرافیان‌تان شنیده‌اید و اینکه این توصیه‌ها تا چه اندازه پایه علمی دارند؟
علاوه بر همه این پرسش‌ها، درباره منیزیم چه چیزهایی شنیده‌اید و تا چه اندازه با خواص و ضرورت وجود آن در رژیم غذایی آشنایی دارید؟
جالب است بدانید که این دو موضوع با یکدیگر ارتباط مستقیم دارند، به این ترتیب که خوردن غذاهای پرمنیزیم از احتمال بی‌خوابی شما در شب می‌کاهد. اگر باورتان نمی‌شود ادامه این مطلب را بخوانید.
منیزیم از جمله مواد معدنی مفید برای سلامت بدن است و کمبود آن عوارض بسیاری ایجاد میکند، به طوری که محققان نقش این ماده را در برطرف شدن بی‌اشتهایی و بی‌خوابی افراد موثر می‌دانند. وجود منیزیم در بدن برای سلامت کبد، قلب و اعصاب ضروری است. این ماده مغذی در تعادل متابولیسم دخالت داشته و در ساخت و ترمیم سلول‌ها و از همه مهم‌تر در جذب کلسیم نیز نقش دارد.
به عقیده محققان، به واسطه نقش قابل توجه منیزیم در متابولیسم و حفظ سلامت اعصاب، از تاثیر درمانی آن در رفع اختلالات خواب و تغذیه استفاده میشود.
به این ترتیب افرادی که دچار بی‌خوابی بوده و یا در مواردی دچار حالت تهوع صبحگاهی هستند باید از این ماده معدنی به اندازه مناسب و کافی استفاده کنند. منیزیم در غلات و دانه‌های سبوس‌دار، میگو، غذاهای دریایی، سبزی‌هایی که برگ سبز دارند و حتی سویا موجود است.
تاثیرات شگفت انگیز منیزیم در بدن
سیستم عصبی و فعالیت ماهیچه های بدن و تبدیل قند خون به انرژی نقش مهمی را به عهده دارد . منیزیم ماده ای معدنی است که در فعالیت بیش از 300 نوع آنزیم در بدن دخالت دارد،همچنین منیزیم در سلامت قلب، تنظیم فشار خون، تقویت مغز استخوان و کنترل درد نقش اساسی داشته و به نظر می رسد که در پیشگیری از دیابت یا بیماری قند خون موثر باشد.
به تازگی برای رفع بعضی از مشکلات کاهش یا نبود منیزیم بدن ، قرصهای منیزیمی ساخته و به بازار عرضه گردیده است . البته بعد از اثبات کاهش یا نبود ماده معدنی منیزیم در بدن با انجام آزمایش و تائید پزشک معالج میتوان از این نوع قرصها روزانه یک قرص یا طبق دستور پزشک مصرف نمود .
ولی انچه بسیار مهم میباشد در صورت بارداری و یا شیردهی قبل از مصرف با پزشک خود مشورت کنید.در بازارداروئی ایران این ماده با نامهای مختلفی وارد شده است که یکی از آنها منیزیم سنتزی نیچر و... میباشدخون نقش مهمی را ایفا می کند. رژیم های غذایی که حاوی مقدار زیادی سبزی و میوه باشند منیزیم و پتاسیم را در حد کافی تأمین کرده و باعث کاهش فشار خون بالا می شوند . مطالعات نشان می دهد دریافت زیاد منیزیم ، پتاسیم و کلسیم و دریافت کم چربی و سدیم در برنامه ها و رژیم غذایی تأثیر زیادی در کاهش فشار خون بالا دارند.
بنابراین توصیه می شود با دریافت کافی منابع حاوی(منیزیم از وقوع فشار خون بالا پیشگیری وآن را کنترل کنید. دریافت کم منیزیم، باعث اختلال در ریتم قلبی و بروز حملات و سکته های قلبی می شود. مطالعات انجام شده در بیمارانی که به سکته ی حاد قلبی مبتلا شدند که استفاده فوری از منیزیم پس از سکته ی قلبی سبب کاهش مرگ و میر بیماران می شود.
ممکن است کمبود منیزیم ، عاملی خطر زا در ایجاد استئوپرز ( پوکی استخوان ) باشد . کمبود منیزیم ، متابولیسم کلسیم و هورمون تنظیم کننده کلسیم را در بدن تغییر می دهد . مطالعات مختلفی نشان می دهد که مکمل دهی منیزیم ، چگالی معدنی استخوان را بهبود می بخشد ؛ اما برای اثبات این موضوع نیاز به مطالعات بیشتری است .
وجود منیزیم برای متابولیسم کربوهیدرات یاقند لازم است . ممکن است باعث آزاد سازی و فعال شدن انسولین یاهورمون تنظیم کننده قند خون شود . افزایش مقدار گلوکز (قند ) خون در بیماران دیابتی باعث کاهش منیزیم خون و کمبود آن در ادرار می شود .
حال می توان فهمید که چرا کمبود منیزیم در افراد دیابتی نوع 1 و نوع 2 که خوب کنترل نمی شوند ، وجود دارد. تنها بیماران دیابتی که در معرض خطر کمبود کلسیم هستند ، باید منیزیم خون خود را ارزیابی کرد ، و اگر کمبودی وجود داشت آن را جبران کنند.
در بیماریهای دیگری مثل سردرد های میگرنی نیز مکمل دهی منیزیم ممکن است باعث کاهش سردرد شود اما برای اثبات این موضوع نیاز به مطالعات بیشتری است .
اگر چه کمبود شدید منیزیم نادر است ولی علائم بالینی آن با لرزش ، اسپاسم عضله ، تغییرات شخصیتی ، بی اشتهایی ، تهوع و استفراغ مشخص می شود . تتانی ، پرش عضله، حرکات غیر ارادی، تشنج و کـُما نیز در افراد با کمبود شدید منیزیم گزارش شده است. کمبود حاد منیزیم در بیماران کلیوی ، درمان بادیورتیک ها، سوء جذب ، پرکاری تیروئید ، التهاب لوزالمعده ، کواشیورکور، دیابت، اختلالات غده پاراتیروئید ، استرس بعد از جراحی و راشیتیسم مقاوم به ویتامین دی ، ایجاد می شود.
اگرچه افزایش دریافت منیزیم می تواند مانع از آهکی شدن استخوان شود ولی احتمال دریافت آن از منابع غذایی و مکمل ها خیلی کم است . تنها مورد مسمویت در کارگران کارخانه ذوب فلزات مشاهده شده است که غبار منیزیم را به مقدار زیاد از راه تنفس یا راه دهان دریافت می کنند.
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
