عنوان پایان‌نامه
سنتز نانو کامپوزیت Cu-Ni/CNT به روش آسیا کاری مکانیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1114;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64601
- تاریخ دفاع
- ۲۲ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- سارا ترکان
- استاد راهنما
- حسین عبدی زاده, ابوالقاسم عطائی
- چکیده
- آلیاژ های آهن- سیلسیم از مهم ترین مواد مغناطیسی نرم برای کاربرد های الکترومغناطیسی هستند. تحقیق بر روی خواص مختلف این آلیاژها سابقه ای طولانی دارد و روش های مختلفی نیز جهت تولید آن ها به کار گرفته شده است. پیشرفت فناوری و نیاز بشر به مواد با خواص پیچیده تر منجر به ساخت نانوکامپوزیت ها گردید. در این پژوهش به سنتز نانوکامپوزیت FeSi/CNT پرداخته شده است. به این منظور ابتدا سنتز آلیاژ زمینه FeSi به کمک روش آلیاژسازی مکانیکی بررسی شد. آسیاکاری تحت شرایط مختلف اعم از سرعت چرخش، نسبت گلوله به پودر و زمان آسیاکاری انجام شد. چهار سطح انرژی مختلف انتخاب شده و انرژی آسیاکاری به کمک مدل برخورد محاسبه گردید. مطابق با این مدل حداقل انرژی کل kJ/g910/31 برای تشکیل محلول جامد فوق اشباع مورد نیاز است. ترکیب شیمیایی فاز، مورفولوژی، میکروساختار و خواص مغناطیسی پودرهای آلیاژی نانوساختار به ترتیب توسط آنالیز XRD، FESEM، TEM و VSM ارزیابی شد. مقایسه ی بین آنتالپی تشکیل و انرژی کل انتقالی نشان داد که بازده دستگاه آسیاکاری به کار رفته تنها 41/1% است. نتایج نشان داد تحولات فازی در این سیستم ارتباط نزدیکی با انرژی آسیاکاری دارد. انرژی ضربه ی گلوله ها در هر برخورد اثر مشخصی بر مورفولوژی، اندازه دانه ها و کرنش شبکه دارد. در این مرحله بهترین شرایط برای سنتز آلیاژ زمینه معرفی گردید. آنالیز TEM پودر به دست آمده تحت این شرایط، اندازه ی بلورچه ها را حدود 15 نانومتر و تصاویر FESEM اندازه ی ذرات را حدود 106 نانومتر نشان دادند. پس از سنتز آلیاژ زمینه، نانولوله های کربنی در درصدهای وزنی 2 و 5% به پودر آلیاژی اضافه گردیده و پس از 5 ساعت آسیاکاری خواص مغناطیسی، الکتریکی، میکروساختار و مورفولوژی پودرها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد نانولوله های کربنی در زمینه ی آلیاژ مغناطیسی نرم نانوبلوری به عنوان یک ناخالصی عمل کرده مغناطش اشباع را کاهش داده و وادارندگی را افزایش می دهند. از طرف دیگر مقاومت الکتریکی آلیاژ با افزودن نانولوله های کربنی افزایش یافته که این افزایش برای آلیاژهای مغناطیسی نرم مطلوب می باشد و موجب کاهش اتلاف های ناشی از جریانات الکتریکی گردابی می شود. تصویر TEM از نانوکامپوزیت با درصد وزنی 5%، سالم باقی ماندن ساختار لوله ای شکل نانولوله ها را پس از 5 ساعت آسیاکاری تایید می کند. کلید واژه‌ها: نانوکامپوزیت، Fe-Si، آلیاژسازی مکانیکی، نانولوله های کربنی
- Abstract
- In this research Fe-Si/CNT nano-composite was synthesized via mechanical alloying route. Primarily, to synthesis Fe70Si30 four different milling conditions were selected and the effect of milling energy on solid solubility extension of Si in Fe was studied.The phase composition, morphology, microstructure and magnetic properties of nano-structured alloy powders were analyzed by XRD, FESEM, TEM and VSM techniques, respectively. The milling energy was calculated by using a collision model. A total energy about 31.910 KJ/g was necessary for solid solution formation. A comparison between formation enthalpy and total energy of grinding balls was also done. Results showed that the efficiency factor was about 1.41%. It was found that the phase evolution in this system is closely related to milling energy. The impact energy has significant effect on morphology, crystallite size and lattice strain. The best condition for synthesis of Fe70Si30 was selected. According to TEM and FESEM results the grain size and particle size of final product was about 15 and 49 nm, respectively. Carbon nanotubes in 2 and 5 wt% were added to the alloy and after 5 hours of milling, magnetic and electrical properties, microstructure and morphology of powders were analyzed.TEM results showed that by milling of Fe70Si30- 2.wt% CNT the tubular structure of CNTs was preserved. The results indicated that CNTs increased the coercivity and decreased the saturation magnetization. In addition the resistivity of the alloy increased by adding CNTs, this can decrease the electrical losses due to the Eddy current in electrical applications. Keywords: nano-composite, Fe-Si, mechanical alloying, CNTs
