عنوان پایان‌نامه
بررسی ساختار و خواص فشاری و سایش نانو کامپوزیت
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1002;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57494
- تاریخ دفاع
- ۲۷ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- میناالسادات میرهندی اصفهانی
- استاد راهنما
- مسعود امامی, جعفر راثی زاده غنی
- چکیده
- یکی از تقویت کننده های نوین که به دلیل خواص مکانیکی مطلوب می تواند در کامپوزیت های زمینه فلزی مورد استفاده قرار گیرد، ذرات CMA می باشد. CMA¬ها نوعی از ترکیبات بین فلزی هستند که دارای سلول واحد های بسیار بزرگ، متشکل از بیش از یک هزار اتم در هر سلول واحد می باشند. این ترکیبات به دلیل داشتن ساختار پیچیده که منجر به ایجاد خواص مطلوب فیزیکی و مکانیکی می‌گردد از جنبه های مختلف علم و فناوری مورد توجه قرار گرفته اند. خواصی مانند نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به اکسیداسیون عالی و استحکام در دمای بالا، این ترکیبات را به عنوان جایگزینی مناسب برای تقویت کننده های سنتی مانند ذرات سرامیکی مطرح ساخته است. در میان این ترکیبات CMA، فاز بین فلزی? Al3Mg2 با داشتن 1168 اتم در هر سلول واحد و خواص جالب توجهی مانند دانسیته g cm-3 25/2 و استحکام تقریبی MPa 300 در دمای بالای K 573، می تواند به عنوان فاز تقویت کننده در نسل جدید کامپوزیت ها به خوبی مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به خواص این ترکیب امکان فرآوری این ذرات تا مقیاس نانومتری به روش آلیاژسازی مکانیکی وجود دارد، که در آن صورت خواص به مراتب بهبود یافته و نانوکامپوزیت حاصل دارای خواص مکانیکی مطلوب تری خواهد شد. در این پژوهش پس از ذوب ریزی و تهیه ترکیب پیچیده بین فلزی ?-Al3Mg2، با هاون دستی خرد و در آسیای سایشی برای 20 ساعت آسیا شد. در مرحله ی بعدی پودر زمینه آماده و آسیا شد، سپس در مرحله ی کامپوزیت سازی پودرهای زمینه و تقویت کننده به منظور ساخت نانوکامپوزیت های با درصدهای مختلف با هم آسیا شدند. و در نهایت پرس گرم برای تولید نمونه نانوکامپوزیتی انجام شد. پس از آماده شدن نمونه ها برای ارزیابی خواص استحکامی نمونه ها، آزمایش های سختی، فشار و همچنین تست سایش انجام شد. برای بررسی دانسیته و درصد تخلخل نمونه ها، دانسیته ی ارشمیدسی و تئوری محاسبه گردید. همچنین مشخصات ساختاری و فازی پودرهای بدست آمده بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه X بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که بکارگیری شرایط مناسب برای آسیاکاری پودر زمینه و تقویت کننده و آسیای هم زمان آن ها به مدت 40 ساعت منجر به ساخت نانوکامپوزیت فوق می شود و در نهایت با بررسی خواص نانوکامپوزیت چنین برآمد که با افزایش میزان تقویت کننده، سختی، مقاومت به سایش و استحکام افزایش یافته و دانسیته ی نسبی کاهش می یابند.
- Abstract
- This study focuses on manufacturing and investigating the properties of Al-Zn-Cu/Al3Mg2 nanocomposite. ?-Al3Mg2 intermatallic compound belongs to a new category of materials called Complex Metallic Alloys (CMAs). In order to produce Al-Zn-Cu/Al3Mg2 nanocomposite, pre-alloyed Al3Mg2 and milled Al-Zn-Cu matrix powder were mixed through mechanical milling process. The results indicated that the optimum milling time to achieve the lowest particle size is 20 hours. Powder particle sizes were examined via Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), proceeding the M/A process and results confirmed the achievement of nanometer scale for the milled mixture. Consolidated samples were prepared by hot pressing of blended composite powders. Microstructural characterization made by an optical microscope (OM) confirmed the formation of semi-full density compacts and rare porosities and also FESEM revealed the uniform distribution of ?-Al3Mg2 nanoparticles in the matrix. Finally, compressive strength and hardness of consolidated nanocomposite samples and base material were investigated. The results indicated that by adding Al3Mg2 Nano-particles to the matrix up to optimum level (15 wt.%), compressive strength of the composite enhanced significantly in comparison with non-reinforced samples and reached 540 MPa. Hardness measurement results indicated the enhancement of the microhardness of the 15 wt.% Al3Mg2 nanocomposite to 195 HVN.
