
فناوری نانو و خستگی مقاطع فولادی
پدیده خستگی در اثر بارگذاری تناوبی بروز میکند. سه راه برای پیشگیری از آن وجود دارد: ۱. کاهش قابل توجه تنش مجاز. ۲. کاهش زمان عمر مفید یا دوره سرویس دهی در طراحی فولاد. ۳. افزایش بازدیدها و وارسیهای سخت گیرانه تر. اما هریک از روشها تأثیرات منفی دارد. برای کم کردن تنش در فولاد با افزودن نانوذرات مس به فولاد میتوان تشکیل ترکهای ناشی از خستگی را محدود کرد
روش تولید میلگرد MMFX
میلگرد MMFX مخفف عبارت Micro-composite Multi-structural Formable Steel توسط پروفسور گرت توماس استاد دانشگاه برکلی کالیفرنیا در سال ۱۹۹۸ اختراع شد. این آرماتور نتیجه یک تحقیق ۲۵ میلیون دلاری در تکنولوژی میکرو و نانو تحت حمایت مالی دپارتمان انرژی آمریکا می باشد. شرکت تولید آرماتور mmfx ادعا کرده است که برای کنترل ویژگی های این میلگرد در سطح اتمی از روش های مناسبی استفاده کرده است. از توانایی وضوح اتمی میکروسکوپ های الکترونی مدرن ، برای بررسی ، به کارگیری و اعمال تغییرات سازه ای بر روی خواص مکانیکی این میلگردها استفاده شد.
این پروسه در نهایت منجر به تولید یک نوع فولاد با مقاومت بالا، سخت و مقاوم در برابر خوردگی گردید. فولاد mmfx اولین محصولی است که از تکنولوژی میکرو و نانو استفاده می کند. برای کاهش یا حذف نرخ خوردگی در این محصول، سلول های میکرو گالوانیکی یکی از عوامل ایجاد زنگ آهن، باید به حداقل برسد.
بنابراین ، با حداقل کردن یا حذف شکل گیری کاربیدها در ریز سازه فولاد معمولی، ایجاد خوردگی می تواند به حداقل برسد و یا حتی حذف شود. با استفاده از تکنولوژی میکروسکوپی الکترونی عبوری برای تغییر ریخت شناسی فولاد معمولی، خواص لایه ای فولاد MMFX، ویژگی های برتری را کسب می کند. فولاد MMFX ، مقاومت بالاتر و شکل پذیری خوبی نسبت به فولاد معمولی دارا می باشد.
ویژگی های فولاد MMFX
-
مقاومت در برابر خوردگی
یک آزمایش تعیین غلظت کلراید شتاب یافته در حد آستانه، ACT ، توسط دانشگاه تگزاس در سال ۲۰۰۰ میلادی برای مقاومت خوردگی میلگردهای MMFX و معمولی انجام شد. با توجه به نتایج به دست آمده ، فولاد MMFX در مقایسه با فولاد معمولی، در یک محیط به شدت خورنده نمکی به مدت ۱۸ روز، گرایش کمتری نسبت به خوردگی داشت. نتایج نشان داد که مقاومت بالای فولاد MMFX در برابر خوردگی، باید عمر بتن سازه ای را افزایش دهد.
همچنین مقاومت زیاد فولاد MMFX در برابر خوردگی، باعث کاهش مقدار پوشش مورد نیاز برای بتن شده و در نتیجه ظرفیت خمشی عضو سازه ای را افزایش می دهد. شرکت تولید کننده MMFX، عمر ۷۵ سال را قبل از اینکه خوردگی به حالت بحرانی برسد، برای این نوع فولاد ادعا می کند.
-
مقاومت
یک کار آزمایشگاهی در دانشگاه کارولاینای شمالی انجام شد که هدف آن بررسی ویژگی های آرماتور فولادی MMFX رده ۸۳۰ مگا پاسکال بود. مقاومت کششی، فشاری و برشی میلگرد MMFX رده ۸۳۰ مگا پاسکال مورد آزمایش قرار گرفت و با مقادیر مربوط به آرماتور ASTM A615 رده ۴۲۰ مگا پاسکال مقایسه شد.
مقاومت کششی و منحنی تنش – کرنش برای میلگرد MMFX رده ۸۳۰ مگا پاسکال و میلگرد A615 رده ۴۲۰ مگاپاسکال از آزمایش کشش و براساس استاندارد ۰۲ ASTM A370- به دست آمد. نتایج به دست آمده از آزمایش کشش نشان می دهد که مدول یانگ برای فولاد MMFX رده ۸۳۰ مگاپاسکال و فولاد A615 رده ۴۲۰ مگاپاسکال، یکسان و برابر ۲۰۰ GPa می باشد. نتایج نشان داد که منحنی تنش – کرنش برای آرماتور mmfx ، قسمت ناحیه مربوط به تسلیم را از خود نشان نمی دهد. اگرچه فولاد MMFX رده ۸۳۰ مگا پاسکال، تنش تسلیم متناظر با کرنش ۰٫۲ درصد و نیز مقاومت نهایی بیشتری را نسبت به آرماتور فولادی A615 رده ۴۲۰ مگاپاسکال از خود نشان می دهد.
مقاومت تسلیم بیشتر، باعث می شود که یک مقطع فولادی یکسان، بدون تحمل تغییر شکل های ماندگار، باربری بیشتری را از خود نشان دهد. از طرف دیگر، مقاومت بیشتر ، باعث کاهش مصرف مصالح در برخی ساخت و سازها از جمله پل های بزرگ راه ها و ساختمان های بلند مرتبه می شود. کاهش مقادیر میلگرد مصرفی، باعث کاهش هزینه های مربوط به ساخت و ساز نیز می شود. نتایج مشابهی از آزمایش کشش بر روی آرماتور MMFX که در دانشگاه سن دیگو کالیفرنیا انجام شد، به دست آمد.
حتما بخوانید : 10 تفاوت لوله و تیوب
نتایج مربوط به آزمایش فشاری انجام شده بر میلگرد MMFX و A615 رده ۴۲۰ مگاپاسکال نشان داد که میلگرد MMFX مقاومت تسلیم بیشتری دارد. دو نوع فولاد، سختی یکسانی داشتند. آرماتور A615 رده ۴۲۰ مگاپاسکال در کشش و فشار رفتار یکسانی از خود نشان داد که شامل قسمت الاستیک اولیه، ناحیه تسلیم و کرنش سخت شدگی بود.
-
خستگی