عنوان پایان‌نامه
سنتز و مشخصه یابی نانو کامپوزیت CU-CR/CNT به روش آلیاژسازی مکانیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1257;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72945;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1257;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72945
- تاریخ دفاع
- ۱۶ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- مریم مسرورشلمانی
- استاد راهنما
- ابوالقاسم عطائی, سعید شیبانی
- چکیده
- در این پژوهش نانوکامپوزیت Cu-Cr/CNT به روش آلیاژسازی مکانیکی در محیط خشک و تر سنتز و ساختار و خصوصیات آن مورد بررسی قرارگرفت. بدین منظور در ابتدا به سنتز آلیاژ فاز زمینه با ترکیب Cu-1wt.%Cr پرداخته شد. برای سنتز نانوپودرکامپوزیتی، نانولوله های کربنی به میزان 5 درصد وزنی به آلیاژ زمینه اضافه شد. به منظور بررسی تاثیر انرژی آسیاکاری بر روی توزیع نانولوله-ها، آسیاکاری در سه سطح متفاوت از انرژی صورت گرفت. همچنین جهت بررسی اثر حضور و حجم فاز مایع بر بهبود توزیع نانولوله ها علاوه بر آسیاکاری در محیط خشک، در حضور 10 و 25 میلی لیتر فاز مایع (اتانول) نیز آسیاکاری صورت گرفت. بررسی مشخصات و خواص نانوپودرهای کامپوزیتی با استفاده از آنالیز های XRD، FESEM، SEM، TEM، میکروسختی سنجی و چگالی-سنجی انجام شد. آنالیز XRD نشان داد که Cr در شبکه¬ی Cu پس از 20 ساعت آسیاکاری حل شده و آلیاژ Cu-1wt.%Cr قابل سنتز است و همچنین در حضور فاز مایع میانگین اندازه کریستالیت ها بیشتر از میانگین اندازه کریستالیت نمونه های پودری کامپوزیتی در محیط خشک است. نتایج حاصل از تصاویر FESEM و TEM بهینه توزیع نانولوله¬های کربنی را در شرایط آسیاکاری تر در بالاترین سطح انرژی و حجم فاز مایع کمتر تایید کردند. همچنین نمونه ی آسیاکاری خشک در سطح انرژی متوسط توزیع مناسبی از نانولوله ها را در مقایسه با دو سطح دیگر نشان داد. دو نمونه ی مذکور بیشترین میزان میکروسختی را در مقایسه با سایر نمونه ها از خود نشان دادند و میکروسختی نمونه ی تر ، مقدار بیشینه سختی برابر با 88 ویکرز را نشان داد. پس از انتخاب نمونه های بهینه ی آسیاکاری خشک و تر از جهت توزیع نانولوله ها و خواص بررسی شده، پرسکاری سرد و تف جوشی بر روی این نمونه ها در سه دمای 700، 800 و 900 درجه سانتی گراد به منظور تهیه بالک و یافتن دمای تف¬جوشی مناسب صورت گرفت و ریز ساختار و خواص آنها مورد بررسی قرار گرفت. الگوی XRD و اندازه گیری پارامتر شبکه نشان از خروج Cr از شبکه ی Cu با افزایش دمای تف جوشی داد. نمونه های تف جوشی شده در دمای 800 درجه سانتی گراد در مقایسه با نمونه های تف جوشی شده در در دماهای 700 و 900 درجه سانتی گراد، بیشترین میزان چگالی، کمترین میزان تخلخل، متوسط رشد دانه و همچنین بیشترین میزان سختی را تا 187 و 132 ویکرز به ترتیب در نمونه ی آسیاکاری تر و خشک، نشان دادندکه نشان دهنده ی مناسب بودن دمای 800 درجه سانتی گراد به منظور تف جوشی نمونه ها است.
- Abstract
- In this reserach, production of Cu-Cr/CNT hybrid nano-composite by dry milling process at three different levels of milling energy, and wet milling process at same levels of milling energy with the presence of 10 and 25ml of ethanol was investigated in order to study the effect of milling energy in two different media, and the effect of pool volume on dispersion of CNTs, characterization and properties of the nano-composite. The structural evolution and solid solution formation were evaluated by X-ray diffraction technique. It was shown that 20h is needed for the formation of Cu-1wt%Cr solid solution. So, 5wt% of CNTs were added to the prepared matrix powder for the production of nano-composite. The properties of the nano-composites were investigated by XRD analysis, FESEM, SEM, TEM images, microhardness test and density measurements. According to XRD results, mean crystallite size of wet milled samples were higher than those of dry milled samples. On the other hand, according to FESEM images and result of microhardness test, it was found that wet milling at higher levels of milling energy and lower pool volume, and dry milling at medium level of milling energy can be beneficial for producing the nano-composite with the least damages introducing on homogeneously dispersed CNTs. The micdrohardness of the mentioned wet milled sample showed the highest quantity of 88HV in comparison to other samples. So, the dry milled sample at medium level of milling energy, and wet milled sample at high level of milling energy and 10 ml of ethanol were chosen to be pressed and sintered at 700, 800 and 900oC, and their microstructure and properties were investigated. The XRD patterns showed the exit of Cr from Cu lattice with the increment of sintering temperature. The sintered powders at 800oC showed the highest density, lowest porosity percentage, controlled grain growth and highest microhardnesses up to 187HV and 132HV for wet and dry milled samples, respectively. These findings indicated that 800oC is a proper temperature for sintering of samples. Key words: Nano-composites, Mechanical alloying, Carbon nanotubes, Cu-Cr alloy, Wet milling.
