عنوان پایان‌نامه
سنتز پودر نانو بلوری بر پایه Mg۲Cu با افزودنی الومینیم توسط آلیاسازی مکانیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1132;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64836
- تاریخ دفاع
- ۰۲ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- الهام محسنی سهی
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ
- چکیده
- در پژوهش حاضر تهیه پودر نانو‌بلور بر پایه‌ی Mg2Cu به روش آلیاژسازی مکانیکی با به کار‌گیری آسیای پر انرژی سیاره‌ای مورد مطالعه قرار گرفت و تأثیر جایگزینی آلومینیم در مقادیر مختلف 5/0 و 4/0، 3/0، 2/0، 15/0، 1/0، 05/0 مول با منیزیم بررسی گردید. تغییرات ایجاد شده در ساختار داخلی ذرات پودر به وسیله‌ی پراش پرتوی ایکس (XRD) و مورفولوژی و ابعاد ذرات به وسیله‌ی میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف‌نگار تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDS) و میکروسکپ الکترونی عبوری (TEM) ارزیابی شد. همچنین به منظور بررسی خواص الکتروشیمیایی از پودرهای تهیه شده به عنوان الکترود آند در باتری نیکل- هیدرید فلزی (Ni-MH) استفاده شد. بررسی ساختار بلوری محصولات آسیاشده در مخلوط‌های پودری فاقد آلومینیم و آلومینیم‌دار نشان داد که در نمونههای فاقد آلومینیم و حاوی 05/0 مول آلومینیم با گذشت 5 ساعت از زمان آسیاکاری ترکیب بین‌فلزی Mg2Cu با ساختار اورتورومبیک تشکیل شده و با گذشت 10 ساعت آسیاکاری تنها قله های مربوط به Mg2Cu مشاهده می‌شود و اثری از فاز‌های دیگر وجود ندارد. جایگزینی آلومینیم تا مقدار 2/0 مول باعث می‌شود تا علاوه بر قله‌های Mg2Cu قله‌های مس و MgCu2 در الگوی پراش مشاهده شود. جایگزینی بیشتر از 2/0 مول منیزیم با آلومینیم منجر می‌شود تا فقط قله‌های مس و MgCu2 در الگوی پراش مشاهده شود و اثری از ترکیب بین‌فلزی Mg2Cu نباشد. لازم به ذکر است که افزودن آلومینیم تغییری در همگنی ریزساختار ایجاد نمی‌کند و باعث کاهش اندازه‌ی بلورک، ثابت‌های شبکه‌ی a ، c و حجم یاخته واحد و افزایش کرنش شبکه و ثابت شبکه‌ی b در ترکیب بین‌فلزی Mg2Cu می‌شود. همچنین الکترود ساخته شده از مخلوط پودری Mg1.9Al0.1Cu آسیاشده به مدت 20 ساعت بیشترین ظرفیت دشارژ را در سیکل اولیه از خود نشان داد. بررسی میزان ظرفیت دشارژ اولیه الکترودهای ساخته شده از محصولات آلیاژسازی مکانیکی، حاکی از تأثیر افزایش مدت زمان آسیاکاری و همچنین افزایش آلومینیم تا مقدار 1/0 مول روی ظرفیت این ترکیبات است. کلمات کلیدی: Mg2Cu، آلیاژ‌سازی‌مکانیکی، نانو‌بلور، ظرفیت دشارژ.
- Abstract
- synthesis of nano-crystalline Mg2Cu-based powder using high energy ball-milling of initial elemental powder mixtures with composition of Mg2-xCuAlx (x=0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) was carried out. The effect of partial substitution of Al for Mg on the microstructure and electrochemical properties of the milled products was investigated. Characterization of the crystal structure of the milled products using X-ray diffractometry revealed that 5h milling causes formation of Mg2Cu intermetallic compound with orthorhombic-type and peaks from Mg2Cu grow stronger as the ball milling proceeds and for 10h of milling, the Mg2Cu phase appears prominently and no peak from other phases is observed. Substitution of Al for Mg up to 0.2mole showed that new peaks of Cu and MgCu2 appeared in the diffraction pattern and more than 0.2 mole, disappears all the Mg2Cu signals. Also, X-ray diffraction and scanning electron microscopy equipped with an energy diffraction spectroscopy showed that addition of Al causes no change in the uniformity of the micro-structure , reduction in unit cell volume, crystallite size and lattice parameters a, c and increases the lattice strain and lattice parameter b in Mg2Cu intermetallic compound. The transmission electron microscopy SAD pattern of the 20-hour Mg2Cu milled compound showed that, the rings are more diffused, and no clear ring can be observed and only a halo is present in the SAD pattern. This type of pattern is related to the formation of an amorphous phase. Moreover, in the differential scanning calorimetry curve of the milled sample during the annealing process, obvious exothermic peak corresponding to the crystallization of the amorphous phase is observed. Subsequent heat treatment of the 3-hour Mg2Cu milled compound at 320°c for 1h led to the formation of nano-crystalline Mg2Cu. The maximum initial discharge capacity was measured for 20h milled product with stoichiometric composition of Mg1.9Al0.1Cu using a potentiostat/galvanostat. Investigation of electrodes Showed that addition of Al was found to be beneficial to the initial discharge capacity up to 0.1 mole, also discharge capacity increases with Increasing milling time. Keywords: Mg2Cu, Mechanical alloying, Nano-crystalline, Discharge capacity.
