عنوان پایان‌نامه
تهیه نانو کامپوزیت پایه آلومینیم با استفاده از آسیا کاری مخلوط های پودری آلومینیوم کربن ونانو لوله های کربنی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1087;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62212
- تاریخ دفاع
- ۱۴ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- ساسان خراسانی
- استاد راهنما
- حسین عبدی زاده
- چکیده
- در این پژوهش، ساخت نانوکامپوزیت آلومینیوم با فاز تقویت‌کننده‌ی نانولوله‌های کربنی بررسی می‌شود. از آنجا که در ساخت کامپوزیت‌ها دو فاکتور توزیع و چسبندگی فاز تقویت‌کننده به فاز زمینه تعیین کننده‌ی خواص نهایی کامپوزیت می‌باشد، در این پژوهش بیشتر توجه به این دو فاکتور، خصوصاً چسبندگی فاز تقویت‌کننده به زمینه معطوف شده است. برای ساخت این کامپوزیت از روش آسیاکاری گلوله‌ای، روشی بالقوه و شناخته شده برای توزیع یکنواخت فازها در یکدیگر، استفاده شد. به منظور شناسایی بهتر عوامل مؤثر فرآیند آسیاکاری در ساخت کامپوزیت، ابتدا مطالعاتی مقدماتی در مورد آسیاکاری انجام شد و تأثیر پارامترهای نوع و مقدار کنترل کننده‌ی فرآیند و همچنین زمان بر روی آسیاکاری ذرات آلومینیوم بررسی شد. سپس با بهینه قرار دادن شرایط آسیاکاری، ساخت کامپوزیت آلومینیوم و نانولوله‌های کربنی شروع شد. از آنجا که نقطه‌ی ضعف عموم این دسته از کامپوزیت‌ها، عدم چسبندگی نانولوله‌ها به زمینه‌ی آلومینیومی است، تلاش شد تا فرآیندی آسان و کم هزینه طراحی شود که منجر به بهبودی چسبندگی نانولوله‌ها به زمینه‌ی آلومینیومی شود. برای این منظور از گرافیت از پیش آسیاب شده به عنوان کربن فعال استفاده شد تا به سبب آن تشکیل فاز کاربیدی در فصل مشترک نانولوله‌ها و زمینه‌ی آلومینیوم ترغیب شود. بدین ترتیب ابتدا نانولوله‌ها با کربن فعال مخلوط شده و سپس با فلز آلومینیوم آسیاب شدند. برای بررسی فصل مشترک نانولوله‌ها و آلومینیوم، از مدل توزیع سختی بهره گرفته شد. ساختار فازهای کربنی و تشکیل فاز کاربید از طریق طیف‌سنجی رامان مورد مطالعه قرار گرفت. از تصاویر SEM برای بررسی توزیع ذرات در یکدیگر استفاده شد و آنالیز ساختاری فلز زمینه توسط نتایج حاصل از پراش اشعه X و مدل اصلاح شده‌ی Warren-Averbach انجام شد. نتایج، تشکیل فاز کاربیدی را برای نمونه‌هایی که بیش از 10 ساعت آسیاب شده بودند، نشان داد. همچنین نانولوله‌های فرآوری شده‌ای با آلومینیوم برای زمان بیش از 10 ساعت آسیاب شدند که در اثر تشکیل فاز کاربیدی، چسبندگی خیلی خوبی به زمینه را نشان دادند.
- Abstract
- In this project, production of carbon nanotubes reinforced aluminum matrix nano-composites was investigated. Since two factors of reinforcement distribution as well as its adhesion to the matrix are the most important aspects for composites producing, in this thesis, the most attention was focused on the adhesion problem. For producing of the nano-composites, ball milling as a well-known procedure for distributing of reinforcement in the matrix was used. In order to characterize the most effective parameters of milling, firstly influences of process control agent and milling time on milling of aluminum powders were investigated. Then by optimizing of milling condition, production of carbon nanotubes reinforced aluminum matrix nano-composites was done. In this thesis, a novel method for production was designed so that the adhesion of carbon nanotubes to the matrix could be improved. Graphite was heavily milled to produce activated carbon. Because improving adhesion of carbon nanotubes to aluminum needs carbide phase (aluminum carbide) forming in the interface, so activated carbon was used to encourage carbide formation. In this novel method, carbon nanotubes were mechanically mixed with activated carbon and then the mixture was milled with aluminum powders. In order to investigate the strength of interface, hardness distribution model was gained. Carbon and carbide phase were studied semi-quantitatively with Raman spectroscopy. Distribution of particles was characterized by field emission scanning electron microscopy and structural analysis of matrix was done by X-ray diffractometry results and the modified Warren-Averbach method on the basis of line-broadening. Specimens with activated carbon which have been milled for more than 10 hours, revealed considerably carbide phase formation and consequently a great adhesion of carbon nanotubes to the aluminum matrix.
