الیاف فلزی :
فلز در حالت بالک (توده ای) یک ماده ی کاملاً معمولی است و به طور گسترده در مهندسی و سایر کاربردها مصرف می شود. فلزات می توانند آمیزه ای از ویژگی های فیزیکی و مکانیکی را با قیمتی بسیار پایین فراهم آورند.
به گزارش نساجی روز، یکی از صفات مهم فلزات قابلیت تغییر فرم پلاستیک آنهاست. این قابلیت اجازه می دهد تا با استفاده از تغییر فرم پلاستیک آنها را ماشین کاری کرده و بتوان از آنها اشکال و فرم های ساده و پیچیده تولید نمود. از بدنه ی هواپیما گرفته تا لوله های بزرگ گاز و نفت و قوطی های نوشیدنی و فویل های مورد استفاده در وسایل منزل از جنس فلز ساخته می شوند.
حقیقت این است که فلزات در حالت الیاف یا سیم از زمان های طولانی مورد استفاده قرار می گرفته اند. مثال هایی از استفاده از فیلامنت های فلزی عبارتند از: فیلامنت های تنگستن مورد استفاده برای لامپ های رشته ای، سیم های آلومینیومی و مسی مورد استفاده در کاربردهای الکتریکی، سیم های فولادی مورد استفاده جهت تقویت لاستیک اتومبیل، کابل، پل های معلق، ابررساناهای رشته ای بر پایه ی نیوبیوم و رشته ای مختلف که برای ساخت ادوات موسیقی مانند ویالون، پیانو و… از آنها استفاده می شود.
فلزات بسیار نرم مانند طلا و نقره را می توان به رشته های بسیار نازک تبدیل کرد. رشته های چنین فلزات گران بهایی از زمان های دور برای تولید لباس های سنتی مانند لباس زنان هندی (ساری) و لباس زرباف ایرانی مصرف و استفاده می شده است.
بگذارید ابتدا برخی ازخواص مهم فلزات مخصوصاً آن خواصی که مربوط به ریسندگی آنهاست را بیان کنیم. سپس فرآیند تولید، ساختار و خواص برخی از فیلامنت های فلزی مهم را توضیح می دهیم:
فلزات عموماً موارد کریستالی هستند. در سرعت های سردکردن بالا (بزرگتر از ۱۰ به توان ۶ کلوین بر ثانیه) می توان فلزات آمورف تولید کرد. فلزات کریستالی معمولاً دارای سه ساختار کریستالی زیر هستند:
1. مکعب مرکز وجوه پر fcc
2. مکعب مرکز پر bcc
3. هگزاگونال متراکم (hcp)
مثال هایی از فلزاتی که دارای ساختار fcc هستند عبارتند از آلومینیوم ، مس ، طلا ، نقره . همه ی این فلزات ، فلزات بسیار نرمی هستند و می توان آنها را در ضخامت کمتر از ۱۰۰ میکرون ریسندگی کرد. قابلیت فلزات دارای ساختار fcc و bcc به تغییر فرم پلاستیک زیاد به علت وجود تعداد زیاد سیستم های لغزش در این ساختارهاست. فلزاتی همچون تنگستن مولیبدن و نیوبیوم دارای ساختار bcc هستند. فلزاتی مانند برلیوم، منیزیم، روی و کادمیم دارای ساختار hcp هستند. این فلزات زیاد نرم نیستند و به آسانی نمی توان آنها را به صورت فیلامنت درآورد.
فلزات را می توان بوسیله ی تکنیک های متنوعی به فرم الیاف درآورد. معمولی ترین این روش ها روش کشش سیم (wire drawing) است. روش کشش سیم برای به دست آوردن فیلامنت های تا ۱۰۰ میکرون کاربرد دارد. برای به دست آوردن و تولید فیلامنت های فلزی کوچک تر از این اندازه باید از روش های خاص استفاده نمود.
اکثر فلزات با ساختار fcc و bcc را می توان به آسانی تحت کشش قرار داد و به حالت سیم یا فیلامنت درآورد. این فرآیند به کمک قابلیت فلزات به تغییر فرم پلاستیک در مقیاس بزرگ قابل انجام است.
روش های کشش مرسوم برای تولید سیم هایی از جنس mo, ta,w,ti,cu,al فولاد و… کاملاً مناسبند. (البته تا قطر ۱۰۰ میکرون). قیمت های تولید برای تولید سیم ها یا فیلامنت هایی با اندازه ی زیر ۱۰۰ میکرون به طور وحشتناکی بالا می رود. دونالد (Donald) سیم های فلزی با قطر زیر ۱۰۰ میکرون را به عنوان میکرو سیم ها (microwire) توصیف کرد. سیم های فلزی با قطر ۱۰ میکرون و یا کمتر از آن را می توان با فرآیند تیلور تولید کرد. این فرآیند به نام کسی که اولین بار از آن برای تولید سیم های فلزی ریز استفاده کرده است، نامگذاری شده است. (taylor-1924).
