25958

استحكام بخشي آلومينيوم با استفاده از هيبريد گرافن-نيتريد بور

كارشناسي ارشد

نانو فن آوري

1379

1400/08/26

ميثم جلالي

فن آوري هاي نوين

با توجه به كاربردهاي گسترده كامپوزيت‌هاي آلومينومي در صنايع مختلف و ظهور نانوموادي چون گرافن و hBN با خواص منحصر به فرد، در اين تحقيق، كامپوزيت پايه آلومينيوم تقويت شده با هيبريد گرافن- hBN با درصدهاي مختلف تهيه شد و نمونه‌ها از نظر خواص مكانيكي مورد بررسي قرار گرفته‌اند. براي تهيه هيبريد گرافن- hBN ، ابتدا پودر نيتريد بور تجاري با قرار گيري در معرض امواج آلتراسونيك شديد، دچار لايه برداري و تبديل به نانومقياس شدند. سپس اين نانوذرات به همراه عامل احيايي هيدرازين هيدرات در مقادير مشخص، به سوسپانسيون اكسيد گرافن افزوده شدند تا تركيب مورد نظر فراهم شود. پس از خشك كردن محلول نهايي، مقادير متناظر از پودر هيبريد تهيه شده و پودر آلومينيوم در معرض آسياكاري به مدت 2 ساعت قرار گرفتند. پودر كامپوزيت نهايي با استفاده از روش تفجوشي جرقه پلاسمايي (SPS) در دماي C°550 و فشار MPa 50 به مدت 10 دقيقه تحت فشرده سازي قرار گرفت. نمونه‌هاي آزمون كشش با استفاده از برش نمونه¬هاي فشرده شده تهيه شدند. بدين ترتيب نمونه‌هاي كامپوزيت پايه آلومينيوم حاوي 1 درصد وزني گرافن- صفر درصد وزني hBN ، 95/0 درصد وزني گرافن- 05/0 درصد وزني hBN ، 9/0 درصد وزني گرافن- 1/0 درصد وزني hBN و 85/0 درصد وزني گرافن- 15/0 درصد وزني hBN تهيه و با نمونه آلومينيوم خالص مقايسه شدند. نتايج آزمون سختي سنجي نشان داد كه مقادير 1/48، 1/51، 2/56، 1/54، و HV 6/43 به ترتيب براي آلومينيوم و نمونه¬هاي 1 تا 4 بدست آمد. همچنين مشخص شد مقادير استحكام كششي نهايي براي اين نمونه¬ها به ترتيب 2/67، 1/102، 5/129، 7/123 و MPa 7/114 بودند. بر اساس نتايج آزمون‌هاي سختي سنجي و كشش مشخص شد نمونه2 داراي بالاترين استحكام كششي (93% بهبود نسبت به نمونه آلومينيوم و 27% بهبود نسبت به نمونه1) و سختي (17% بهبود نسبت به نسبت به نمونه آلومينيوم و 10% بهبود نسبت به نسبت به نمونه1) بوده است. همچنين، نمونه هاي ديگر (3 و 4) كه حاوي افزودني نيتريد بور بيشتري بودند، سختي و استحكام كمتري نسبت به نمونه2 نشان دادند كه اين امر به كلوخه اي شدن بيش از حد تقويت كننده در اين نمونه¬ها نسبت داده مي¬شود.

1400/11/06

Aluminium reinforcement using graphene-BN hybrid

11/17/2022 12:00:00 AM

Due to the wide applications of aluminum composites in various industries and the advent of nanomaterials such as graphene and hBN with unique properties, in this research, aluminum-graphene-hBN triple composite with different percentages has been synthesized and samples have been investigated for mechanical properties. Due to the suitable mechanical properties of graphene and boron nitride, it is expected that the resulting nanocomposite will be associated with an increase in mechanical properties. According to the results, Sapmples AGB1, AGB2, AGB3 and AGB4 with a percentage change of final tensile strength of 52, 93, 84 and 71 respectively to the graphene and boron nitride-free aluminum sample, have reached a final tensile strength of about 102, 129, 123 and 114 MPa respectively. The AGB2 sample had the highest tensile strength and had about 1.8% elongation in the tensile test. AGB1 and AGB4 samples had less hardness than AGB2 samples, so sample 2 has been synthesized as the best conditions in terms of mechanical properties and hardness. According to the field emission scanning electron microscope images obtained from the samples, in the AGB2 sample the finer particles and the interaction of boron nitride particles with graphene in aluminum medium can be the reason for improving the mechanical properties of this sample.

گرافن , آلومينيوم , نيتريدبور , كامپوزيت

Graphene , Aluminium , Boron Nitride , Composite