راه های افزایش مقاومت مکانیکی مواد و افزایش مقاومت مصالح مختلف - یکی از راه های افزایش مقاومت مکانیکی مواد افزودن مواد دیگری به مواد اصلی است به طور مثال در بحث مقاومت ساخت ساختمان برای افزایش مقاومت سازه های خشتی افزودن موادی مانند ماسه گچ پودر آجری و کاه با درصد و ترکیبات مختلف باعث افزایش مقاومت و جلوگیری از ایجاد ترک های عمیق میشودو در ساخت بتن نیز استفاده از سیمان های با کیفیت به جای بی کیفیت و شن ماسه شکسته به جای شن ماسه رودخانه و همچنین آب چاه به جای آب رودخانه تاثیر زیادی بر افزایش مقاومت و همچنین طول عمر سازه دارد.

خواص مواد از جمله فلزات علاوه بر ترکیب شیمیایی به نوع پیوند بین اتم ها,نحوه ارایش یا قرار گرفتن اتم ها در کنار یکدیگر (ساختار شبکه کریستالی) و ریزساختار ان بستگی دارد به طوریکی با تغییر هرکدام از عوامل مذکورخواص فیزیکی  ﻣﮑﺎﻧﻴﮑﯽ و ﺗﮑﻨﻮﻟﻮژﻳﮑﯽ ﻓﻠﺰ همانند شکل پذیری هدایت الکتریسیته سختی و استحکام تغییر کند

بنابراین برای ما مهم است که از راه هایی برای بدست اوردن فلزات بهتر اشنا شویم

که در اینجا چند راه افزایش مقاومت مکانیکی اجسام مختلف را بررسی میکنیم

  1. عملیات حرارتی
    گرم کردن و سرد کردن زمان بندی شده فلزات و آلیاژ های آن در حالت جامد که برای مواد غیر فلزیه مانند مواد سرامیک ها نیز بکار می رود
    به طور ﮐﻠﯽ ﻫﺪف ﻫﺎی ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ از اﻧﺠﺎم ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺮارﺗﯽ را ﻣﯽ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺳﻪ دﺳﺘﻪ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﮐﺮد؛ ١ــ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺨﺘﯽ و اﺳﺘﺤﮑﺎم ٢ــ ﻧﺮم ﺷﺪن و اﻓﺰاﻳﺶ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﻳﺮی ٣ــ ﺑﺮﮔﺸﺖ و ﻳﮑﻨﻮاﺧﺖ ﮐﺮدن ﺳﺎﺧﺘﺎر قطعه (ﺣﺬف ﺗﻐﻴﻴﺮات اﻳﺠﺎد ﺷﺪه در ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻗﻄﻌﻪ ﻓﻠﺰی ﺣﻴﻦ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺳﺎﺧﺖ ﻳﺎ ﺷﺮاﻳﻂ ﮐﺎری ﻣﺜﻞ ﺟﻮﺷﮑﺎری، ﻧﻮرد، ﻣﺎﺷﻴﻦ ﮐﺎری و ﻏﻴﺮه)

    برای مثال تنش زدایی:
    در ﻃﯽ ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﺳﺎﺧﺖ ﺳﺎزه ﻫﺎی ﻓﻠﺰی در اﺛﺮ ﻋﻤﻠﻴﺎﺗﯽ ﻧﻈﻴﺮ : ﻧﻮرد، ﺧﻢ ﮐﺎری، ﺟﻮﺷﮑﺎری، ﻣﺎﺷﻴﻦ ﮐﺎری و ﻏﻴﺮه ﺑﺨﺸﯽ از ﺗﻨﺶ ﻫﺎ ﺑﺎ ﻧﻴﺮوﻫﺎی اﻋﻤﺎل ﺷﺪه ﺑﻪ ﻗﻄﻌﻪ در ﺳﺎﺧﺘﺎر داﺧﻠﯽ آن ﺑﺎﻗﯽ ﻣﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﮐﻪ ﺑﻪ ﻃﻮر ﮐﻠﯽ ﺗﻨﺶ ﻫﺎی ﺑﺎﻗﻴﻤﺎﻧﺪه ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ.
    که این تنشها در صورت از بین نرفتن باعث کاهش طول عمر سازه فلزی میشوند

 در اﻧﺘﻬﺎی ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﺳﺎﺧﺖ ﻗﻄﻌﺎت و ﺳﺎزه ﻫﺎی ﻓﻠﺰی ﺟﻬﺖ ﺣﺬف ﻳﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ ﻫﺎی ﺑﺎﻗﻴﻤﺎﻧﺪه و اﻳﺠﺎد ﺳﺎﺧﺘﺎر  ن را ﻳﮑﻨﻮاﺧﺖ، ﺳﺎزه ﻓﻠﺰی را ﺑﺮای ﻣﺪت ﻣﻌﻴﻨﯽ در درﻣﺎی از ﭘﻴﺶ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺷﺪه ﻗﺮار ﻣﯽ دﻫﻨﺪ و ﺳﭙﺲ آن ﺑﻪ آراﻣﯽ ﺳﺮد ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ.

 کارمکانیکی

  1. یکی از ویژگی فلزات توانایی کار مکانیکی بر روی آن هاست و هنگامی که ما بر روی یک قطعه در دمای محیط کار مکانیکی انجام میدهیم ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﮑﻞ و ﻓﺸﺮده ﺷﺪن داﻧﻪ ﻫﺎی ﻓﻠﺰ و ﺑﺎﻗﯽ ﻣﺎﻧﺪن ﺑﺨﺸﯽ از ﺗﻨﺶ اﻋﻤﺎل ﺷﺪه در ﺳﺎﺧﺘﺎر داﺧﻠﯽ ﻣﺎده اﺳﺘﺤﮑﺎم و ﺳﺨﺘﯽ ﻓﻠﺰ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﯽ ﻳﺎﺑﺪ و از ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﻳﺮی آن ﮐﺎﺳﺘﻪ می شود.
    در این عملیات قطعات فولادی به نام تختال به منظور نرم شدن و راحتتر عملیات انجام دادن روی انها وارد کوره ای گرم میشوند و به صورت گداخته وارد خط نورد میشوند و محصول نهایی با ضخامت های متفاوتی در می آید.
    در ﻫﺮ ﺻﻮرت ﻋﻤﻠﻴﺎت ﻧﻮرد ﭼﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﮔﺮم اﻧﺠﺎم ﺷﻮد و ﭼﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺳﺮد ﺻﻮرت ﭘﺬﻳﺮد ﺑﻪ دﻟﻴﻞ اﻋﻤﺎل ﻧﻴﺮو و ﻓﺸﺮده ﺷﺪن ﺳﺎﺧﺘﺎر ﮐﺮﻳﺴﺘﺎﻟﯽ ﻓﻠﺰ ﻳﺎ آﻟﻴﺎژ و ﻧﻴﺰ ﺑﺎﻗﯽ ﻣﺎﻧﺪن ﺑﺨﺸﯽ از ﺗﻨﺶ اﻋﻤﺎل ﺷﺪه ﻣﺤﺼﻮل از درﺟﻪ ﺳﺨﺘﯽ ﺑﻴﺸﺘﺮی ﺑﺮﺧﻮردار ﻣﯽ ﺷﻮد.

    1. آشنایی با نرم افزار ANSYS

  2. آلیاژ سازی
    یکی از متداول ترین راه ها برای افزایش مقاومت مکانیکی اجسام مختلف با اضافه کردن آلیاژ ها به آن ها می باشد
    در علم مواد ما میخوانیم که فلزات در حالت جامد دارای ساختار بلوری می باشند و اکثر فلزات صنعتی پرکاربرد دارای سه نوع شبکه کریستالی (BCC,FCC,HCP) بنابر این در طی عملیا استحکام بخشی از طریق اضافه کردن یک ی چند عنصر به شبکه اتمی فلز مورد نظر سه حالت اتفاق می افتد.
    یک:
     در ﺻﻮرﺗﯽ ﮐﻪ ﻣﻘﺪار ﻋﻨﺼﺮ آﻟﻴﺎژی ﮐﻢ ﺑﺎﺷﺪ و اﻧﺪازه اﺗﻢ ﻫﺎی ﻋﻨﺼﺮ آﻟﻴﺎژی ﮐﻮﭼﮏ ﺑﺎﺷﺪ اﺗﻢ ﻫﺎی اﺿﺎﻓﻪ ﺷﺪه در ﻓﻀﺎﻫﺎی ﺧﺎﻟﯽ ﺑﻴﻦ اﺗﻢ ﻫﺎی ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ ﻗﺮار ﻣﯽ ﮔﻴﺮﻧﺪ حالت بین نبش میگویند یا بین خود نشین.

    دو:
    چنانچه مقدار ﻋﻨﺼﺮ آﻟﻴﺎژی ﮐﻢ ﺑﺎﺷﺪ وﻟﯽ اﻧﺪازه اﺗﻢ ﻫﺎی ﻋﻨﺼﺮ آﻟﻴﺎژی ﺑﺰرگ ﺑﺎﺷﻨﺪ  به ﺟﺎی ﺑﻌﻀﯽ از اﺗﻢ ﻫﺎی ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ در ﺷﺒﮑﻪ ﮐﺮﻳﺴﺘﺎﻟﯽ ﻗﺮار ﻣﯽ ﮔﻴﺮﻧﺪ .ﻧﻈﻴﺮ اﺗﻢ ﻫﺎی روی در ﺷﺒﮑﻪ ﮐﺮﻳﺴﺘﺎﻟﯽ ﻓﻠﺰ ﻣﺲ (ﺣﺎﻟﺖ ﺟﺎﻧﺸﻴﻦ).

    آشنایی با روش المان محدود (FEM)

    سه:
    درﺣﺎﻟﺘﯽ ﮐﻪ ﻣﻘﺪار ﻋﻨﺼﺮ آﻟﻴﺎژی ﺑﻴﺶ از ﺣﺪ ﺣﻼﻟﻴﺖ در ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ ﺑﺎﺷﺪ ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﺗﺸﮑﻴﻞ ﺗﺮﮐﻴﺒﺎت ﻓﻠﺰی ﺟﺪﻳﺪ ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﻧﻮع اﻳﻦ ﺗﺮﮐﻴﺒﺎت، ﻣﻘﺪار آﻧﻬﺎ و ﭼﮕﻮﻧﮕﯽ ﺗﻮزﻳﻊ آﻧﻬﺎ در داﺧﻞ ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ ﺑﺴﺘﮕﯽ ﺑﻪ ﻧﻮع ﻋﻨﺎﺻﺮ آﻟﻴﺎژی و واﮐﻨﺶ ﭘﺬﻳﺮی آﻧﻬﺎ ﺑﺎ اﺗﻢ ﻫﺎی ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ دارد (اﻳﺠﺎد ﺗﺮﮐﻴﺒﺎت ﻓﻠﺰی ﺟﺪﻳﺪ ).

در همه این سه حالت ها پایه ارایش اتمی فلز پایه دچار تغییر شده و در نتیجه حرکت اتم های فلزی پایه در اثر اعمال نیروی خارجی سخت تر میشود

و در نهایت چند مورد از برتری الیاژ ها نسبت به فلز های عادی

اﺳﺘﺤﮑﺎم و ﺳﺨﺘﯽ آﻟﻴﺎژﻫﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺎﻟﺺ ﺑﻴﺸﺘﺮ اﺳﺖ.

اﻧﻌﻄﺎف ﭘﺬﻳﺮی ﻳﺎ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﻳﺮی آﻟﻴﺎژﻫﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺎﻟﺺ ﮐﻤﺘﺮ اﺳﺖ.

ﺟﻮش ﭘﺬﻳﺮی آﻟﻴﺎژﻫﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺎﻟﺺ ﮐﻤﺘﺮ اﺳﺖ.

ﻫﺪاﻳﺖ اﻟﮑﺘﺮﻳﮑﯽ و ﺣﺮارﺗﯽ آﻟﻴﺎژﻫﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻓﻠﺰ ﭘﺎﻳﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺎﻟﺺ ﺑﺴﻴﺎر ﮐﻤﺘﺮ اﺳﺖ.

نقطه ذوب آلیاژ ها نسبت به فلز پایه در حالت خالص کمتر است

فرآیند اکستروژن

يکي از روش‌هاي شکل دهي شمش‌ها يا فلزات نيم ساخته است که براي کاهش ضخامت يا سطح مقطح اين مواد به کار مي‌رود.در اين دستگاه از پيستوني قوي جهت اعمال بار يکنواخت بر قطعه مورد نظر و پرس کردن و فشار دادن آن در بدنه دستگاه استفاده مي‌شود.از آنجايي که اصطکاک ميان بدنه دستگاه و قطعه زياد است، درجه حرارت نيز زياد مي‌شود.بنابراين لازم مي‌شود که بدنه دستگاه هر چند بار خنک کاري شود.جهت خنک کاري از آب صابون يا روغن استفاده مي‌شود.جنس بدنه اين دستگاه بايد مقاوم باشد تا بتواند تنشهاي وارد بر آن را تحمل کند.

 1- تلورانس ابعادي و سطح تمام شده بسيار خوب

2- صرفه‌جويي در ماده و هزينه‌ي ماشين‌کاري

3-استقامت کششی بالا به خاطر کرنش سختی

 4- دارا بودن ساختار دانه ای مناسب که باعث بالا بردن استحکام قطعهی اکسترود شده میباشد.

فرآیند اکستروژن بسیار ساده میباشد به طوری که ابتدا شمش اماده شده را در محفظه دستگاه اکستروژن قرار میدهند سپس این شمش با اعمال فشار بالایی که به صورت هیدرولیکی یا مکانیکی به آن وار میشود از طریق قابی  به بیرون میآید.

که دو نوع فرآیند اکستروژن داریم

مستیقیم به جلو و غیرمستقیم

 5-ultrasonic impact treatment

ﺗﻨﺶ ﭘﺴﻤﺎﻧﺪ ﺗﻨﺸﯽ ﺧﻮد ﻣﺘﻌﺎدل اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﺮ اﺛﺮ اﻧﺠﺎم ﻋﻤﻠﯿﺎﺗﯽ ﺧﺎص ﻧﻈﯿﺮ ﺟﻮﺷﮑﺎري در ﺟﺴﻢ ﺑﺎﻗﯽ ﻣﯽ روش ﻣﺎﻧﺪ .ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺟﻬﺖ ﮐﺎﻫﺶ ﺗﻨﺶﻫﺎي ﭘﺴﻤﺎﻧﺪ در ﻧﻤﻮﻧﻪ های جوشکاری شده وجود دارد.

ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶﻫﺎي ﭘﺴﻤﺎﻧﺪ در روش ﺗﻨﺶزداﯾﯽ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺿﺮﺑﺎت اوﻟﺘﺮاﺳﻮﻧﯿﮏ ﺑﻪ ﻣﺮاﺗﺐ ﮐﻤﺘﺮ از ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺗﻨﺶزداﯾﯽ ﺷﺪه ﺑﻪ روش ﺣﺮارﺗﯽ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺪون اﻧﺠﺎم ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺗﻨﺶزداﯾﯽ ﻣﯽباشد

ﺗﻨﺶﻫﺎي ﭘﺴﻤﺎﻧﺪ ﺗﻨﺶﻫﺎي ﺧﻮد ﻣﺘﻌﺎدﻟﯽ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﮐﻪ در ﻗﻄﻌﻪ در اﺛﺮ ﻓﺮآﯾﻨﺪﻫﺎي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻧﻈﯿﺮ ﻧﻮرد، ﺟﻮﺷﮑﺎري، رﯾﺨﺘﻪﮔﺮي و ﻏﯿﺮه ﻣﺤﺒﻮس ﻣﯽﮔﺮدﻧﺪ و ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﻣﺜﺒﺖ ﯾﺎ ﻣﻨﻔﯽ ﺑﺮ روي ﻋﻤﺮ ﻗﻄﻌﺎت داشته باشند که در این روش چکس التراسونیک با ضربه زدن به قطعه باعث ایجاد تنش پسماند شده که مقاومت قطعه را افزایش میدهد.

1.عملیات حرارتی :
*سرعت گرم کردن
*دمای عملیات
*دمای نگه داری قطعه 
*سرعت سرد کردن قطعه
هدف از چیزای بالا میتونه 1 تنش زدایی 2 افزایش سختی باشه
2.کار مکانیکی :
با نیرو شکل دادن، از این دسته میتواند باشد یعنی فلز رو از سوراخی عبور دهیم
3.گرم کردن و ضربه زدن و سریع سرد کردن که این روش سنتی میباشد که برای ساخت وسایلی مانند شمشیر و بیل و.... استفاده میشده 
4. آلیاژ سازی :
که در این روش ماهیت ماده تغییر میکند و یه ماده با استحکام تر درست میشود.

خواص مکانیکی مواد، خواصی هستند که تعیین کننده ی رفتار مواد در برابر نیروهای وارده هستند

که شامل استحکام،سختی،چقرمگی شکست،مدول الاسیسته،رفتار خستگی و خزش هستند.

برای استحکام مکانیکی مواد باید نقاطی از کریستال که از حرکت نابجایی ها ممانعت می کنند را به شبکه اضافه کرد .

کارمکانيکی ، آلياژسازی.

مکانیزم های استحکام بخشی مواد به مهندسین این توانایی را می دهند که خواص مکانیکی مواد را به گونه ای تغییر دهند که برای کاربرد متعدد مناسب باشد.

و با آزمون کشش (tension test) که یکی از آزمون های سخت ومخرب خواص مکنیکی جامدات است،مورد بررسی قرار میگیرند.

1 - عملیات حرارتی
به طور معمول از عملیات حرارتی برای افزایش سختی و استحکام فلزات استفاده می شود ؛ برای این کار باید فلز را تا دمای مشخص با سرعت معین حرارت داد سپس آن را با سرعت معین سرد نمود تا به سختی لازم برسد
2 - سخت کردن سطحی
این عملیات به منظور افزایش مقاومت در برابر سایش و خوردگی لایه ی خارجی است
به دو روش انجام می گیرید :
1 ) تغییر در ترکیب شیمیایی لایه ی خارجی (کربن دهی - ازت دهی)
2 ) تغییر در ترکیب شیمیایی ایجاد نمی شود و تغییرات فیزیکی صورت می گیرد
3 - عملیات حرارتی افتراقی
روشی است که در حین عملیات حرارتی به کار گرفته می شود برای سخت یا نرم کردن ناحیه مشخص یک شئ فولادی و باعث به وجود امدن یک اختلاف در سختی نواحی می شود.
1::استفاده از چندجسم مختلف در کنارهم (کامپوزیت ها)
2::ساخت به روش نانو::درتولید به روش نانوذرات تشکیل دهنده ی جسم را طوری کنار هم قرار میدهند که خواص مورد نظر را داشته  باشد
مانند استفاده از میل گرددرستون های بتنی.
بتن مقاومت بالایی دربرابر فشار دارداما در برابر کشش بسیار ضعیف است که با فراردادن میل گرد در بتن این ضعف جبران می شود؛نیروی کشش را میل گرد تحمل میکند.
3::عملیات حرارتی ::باعملیات حرارتی می توان سختی جسم را تغییر داد.
مقاومت مکانیکی یکی از فاکتورهای مهم در صنعت می باشد باتزریق نانو گرافن های جدید آنرا تا ده برابرافزایش داده اند.محققان باتغییر ساختاری گرافن ها و مقاومت سنجی متوجه تولید ساختاری با مقاومت بسیار بالا شدند که می تواند به عنوان ساختاری جهت تولید مواد مقاوم به کار گرفته شود.
گرافن به عنوان ساختاری کارآمد درتمام مواد کاربردهای فراوانی دارد که این تکنیک جدیدوساخت مواد مقاوم به جهت استفاده درمفاصل ومحل های متحرک مختلف به کارآمدی ومفیدبودن این ماده پی برده اند.همچنین پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس بااستفاده از روشی ساده وارزان موفق به تولید آزمایشگاهی نانوپوشش هایی از جنس آلیاژ نیکل_آهن شدند که منجربه افزایش مقاومت به سایش وخوردگی ابزاروتجهیزات الکترونیکی ومغناطیسی خواهد شد : دراین طرح نانو پوشش هایی چند لایه از جنس آلیاژ Nife وباضخامت کمتر از صد نانومترتولید شده است،کاربردهای اصلی این پوشش های از جنس Nifeمصارف مغناطیسی و الکتریکی فراوانی دارد که مهم ترین کاربردهای آنها شامل شیرهای الکتریکی ومغناطیسی،پرینترها،رله ها وترانزیستور است،وهمچنین بااعمال ساختار چندلایه از آن استحکام آن بهبود خواهد یافت که برمقاومت مکانیکی آن درسیستم کاری خواهد افزود.وهمچنین میزان سختی_یاهمان مقاومت دربرابرجسم فرورنده خارجی_به ساختار مواد نیز مرتبط است واضح است که اگر سطح مواد متخلخل وپراز ترک باشد مقاومت مواد دربرابر یک عامل فرورنده خارجی بسیار کمتر خواهد بود. باین تصور،بااستفاده از فناوری نانو می توان ساختارهایی راتولید کرد که یا ترک های کمتری داشته باشند یااندازه آنها آنقدر کوچک باشد که وقتی عامل فرورنده خارجی به سطح ماده برخورد می کند عملابه مرزهای این دانه ها برخورد کند، چون مرزهامحل بی نظمی اتم ها هستند وانرژی پیوندها باپیوندهای داخل دانه فرق دارند، مقاومت بیشتری دربرابرماده فرورونده ی خارجی نشان می دهد.