تأثير نسبة الجرافيت على الخواص الفيزيائية والميكانيكية لمادة ذاتيّة التَّزييت ذات أساس حديديّ مصنَّعة بتقنية ميتالورجيا المساحيق

الملخص

تناول هذا البحث دراسةً لمجموعة من الخواص الفيزيائية والميكانيكية لمادة ذاتية التزييت ذات أساس حديدي مدعَّمة بنسب وزنية متفاوتة من الجرافيت. تم تحضير العينات باستخدام تقنية ميتالورجيا المساحيق، وذلك بتصميم وتصنيع قالب كبس مناسب استُعمل لكبس مساحيق الحديد الإسفنجي المحتوية على الجرافيت بنسب وزنية من 0% إلى 20%، وأُجريت عملية التلبيد عند 1200 درجة مئوية. أُخضعت العينات لمجموعة من الاختبارات المعملية شملت: المقاومة الخضراء، الكثافة والمسامية قبل وبعد التلبيد، التغير في الأبعاد، الصلادة، مقاومة الضغط، والبلى الاحتكاكي، وذلك لدراسة تأثير محتوى الجرافيت على الخواص الفيزيائية والميكانيكية. أُجري الفحص المجهري لتتبع التغيرات المجهرية وربطها بالنتائج. أظهرت النتائج انخفاضًا في المسامية وزيادة في الكثافة بعد التلبيد، إلى جانب تحسن في الصلادة بنسبة تقارب 24%. في اختبار البلى الاحتكاكي، ساهمت إضافة الجرافيت في تقليل الفقد في الوزن بنسبة متوسطة بلغت نحو 74%، وسجّلت العينة المحتوية على 1% جرافيت أفضل أداء. أيضاً أظهرت جميع العينات الحاوية على الجرافيت تحسنًا في مقاومة البلى بنسبة تجاوزت 340%، وبلغ هذا التحسن ذروته في العينة 1% جرافيت، التي سجلت زيادة تقدّر بحوالي 570% مقارنة بالعينة الخالية من الجرافيت؛ أما العينات ذات النسب العالية من الجرافيت (5% فأكثر)، فقد أبدت انفصالًا للجرافيت عن المصفوفة الحديدية أثناء التلبيد. أكّد الفحص المجهري أنه ابتداءً من 2.5% جرافيت، يزداد حجم الجرافيت في بنية المادة مع احتوائه على فراغات، مما يفسّر بداية تدهور الخواص الميكانيكية. خلصت الدراسة إلى أن 1% جرافيت تمثل النسبة المثلى التي توازن بين التزييت وتحسن الخواص الميكانيكية، مما يُتيح تصنيع مركبات مساحيق عملية تناسب المحامل ذاتية التزييت وأجزاء نقل الحركة وغيرها من التطبيقات المتقدمة في هندسة وعلوم المواد.