بررسی تاثیر نانومواد بر بهبود رفتار خستگی در جوش های فولادهای با استحکام بالا در زیرساخت های حمل و نقل

با توجه به روند رو به رشد استفاده از فولادهای با استحکام بالا در سازه های عمرانی، مساله ی خستگی در ناحیه جوش این فولادها به یکی از چالش های مهم در طراحی سازه ها بدل شده است. استفاده از نانومواد در جوشکاری فولادهای با استحکام بالا، راهکاری نوین برای افزایش مقاومت به خستگی و بهبود ریزساختار اتصالات در زیرساخت های حمل و نقل محسوب می شود که عمر مفید سازه را در برابر بارهای تناوبی به طور قابل توجهی ارتقا می دهد . فرآیند جوشکاری به دلیل تمرکز تنش، تغییرات متالورژیکی و حضور عیوب موضعی، مقاومت به خستگی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. راهکارهای مختلفی برای کاهش این مشکل پیشنهاد شده اند که از میان آن ها، فناوری نانو به عنوان یک راهکار نوین در افزایش دوام جوش مطرح است. در این پژوهش با مرور بیش از ۳۰ منبع علمی، نقش نانوذرات مختلف مانندTiC، TiO₂، SiC، Al₂O₃ و CNT در بهبود خواص مکانیکی جوش ها بررسی شده است. همچنین، اثر روش های ترکیبی همچون جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی (FSW)، تیمارهای سطحی HFMI، و لایه نشانی نانوساختار فلزی (NMM) بر خستگی سازه های جوشی تحلیل گردیده است. نتایج حاصل از این مرور سیستماتیک نشان می دهد که با استفاده از نانومواد و روش های نوین جوشکاری، می توان به بهبود قابل توجهی در مقاومت به خستگی، کاهش نرخ رشد ترک و افزایش عمر مفید جوش در شرایط بارگذاری تناوبی دست یافت. نانوذرات با ایجاد هسته های جوانه زنی همگن، ساختار دانه ها را یکنواخت تر کرده و از رشد دانه های درشت جلوگیری می کنند. همچنین، روش های ایجاد تنش فشاری سطحی مانند شات پینینگ، نقش موثری در خنثی سازی تنش های کششی پسماند و افزایش عمر خستگی ایفا می کنند.

کلیدواژه ها:

نانوذرات ، خستگی جوش ، فولاد با استحکام بالا ، روش های نوین جوشکاری ، نانوپوشش