• شماره ركورد
    30969
  • پديد آورنده

    سيده سارا مرتضوي

  • عنوان
    تاثير فرآيند نورد تجمعي(ARB) بر خواص ساختاري و مكانيكي كامپوزيت آلومينيوم-گرافن
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    نانو فناوري-نانو مواد
  • سال تحصيل
    1399
  • تاريخ دفاع
    1402/11/04
  • استاد راهنما
    دكتر روح الله رحماني فرد-دكتر پروانه سنگپور
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    فناوري هاي نوين
  • چكيده
    كامپوزيت¬هاي زمينه آلومينيمي به علت نسبت استحكام به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگي عالي، خواص مكانيكي خوب، شكل¬پذيري و هزينه كم، از گزينه¬هاي مطرح در صنايعي از قبيل صنايع هوا و فضا و خودروسازي مي¬باشند. در اين تحقيق به ساخت كامپوزيت زمينه آلياژ آلومينيوم 2024 با تقويت¬كننده گرافن تحت فرآيند نورد تجمعي(ARB1) پرداخته شده است. در ساخت اين كامپوزيت¬ها، با توجه به اختلاف قابل توجه انرژي سطحي فاز تقويت¬كننده و زمينه آلومينيومي، ترشوندگي ضعيف بوده و با توجه به اندازه نانومتري اين فازها و عدم توزيع مناسب فاز تقويت¬كننده در زمينه، حضور آگلومره¬هاي ذرات پر رنگ¬تر مي¬باشد. به همين دليل از روش تركيبي آلياژسازي مكانيكي و اختلاط در سطح مولكولي(MLM2) استفاده شد. همچنين جهت مقايسه خواص مكانيكي، نمونه¬هايي بدون انجام فرآيند¬هاي آلياژسازي مكانيكي و اختلاط در سطح مولكولي تحت فرآيند ARB قرار گرفتند. نتايج آزمون¬هايXRD3، FTIR4 و FESEM5 بر روي پودرهاي سنتز شده، عدم آگلومره شدن لايه¬هاي گرافني و توزيع همگن نانوذرات CuO و Cu بر روي آن¬ها را نشان داد. شرايط بهينه آلياژسازي مكانيكي در سرعت چرخش rpm300، اندازه گلوله¬ي تركيبي 5 و 10 ميلي¬متر، نسبت وزني گلوله به پودر 10:1، 2 درصد وزني اسيد¬استئاريك به عنوان عامل كنترل كننده فرآيند و مدت زمان آسياكاري 10 ساعت در نظر گرفته شد. شرايط بهينه فرآيند نورد ARB، در سرعت حركت غلطك¬ها rpm12، در نظر گرفته شد. همچنين پيش¬گرم كردن نمونه¬ها در دماي C°300 و در سيكل اول به مدت 15 دقيقه و مابقي سيكل¬ها تا 7 سيكل، به مدت 2 تا 3 دقيقه انجام شد و ميزان كاهش ضخامت 50% حاصل شد. آزمون XRD حضور فاز Al2Cu در ساختار نانوكامپوزيت¬ها را تائيد مي¬كند. در بررسي خواص مكانيكي مشاهده شد كه با افزودن RGO خواص مكانيكي افزايش مي¬يابد. در اين خصوص در حضور 0.1 در صد وزني RGO، بهبود قابل توجهي در ميكرو¬سختي، استحكام تسليم و استحكام نهايي نانو¬كامپوزيت AA2024/0.1%Y نسبت به آلياژ زمينه نورد شده به¬¬دست آمد كه به ترتيب برابر با 18.5%(از 79 به HV93.63)، 60%(از 78 به MPa125) و 24.5%(از 125 به MPa155) مي¬باشد. بررسي مكانيزم¬هاي استحكام¬دهي در اين نانوكامپوزيت نشان داد كه استحكام¬دهي ناشي از ريز شدن دانه¬ها، بيشترين سهم در بهبود خواص مكانيكي نانوكامپوزيت توليدي را دارد. همچنين انجام عمليات حرارتي بر روي نانوكامپوزيت AA2024/0.1%Y، افزايش سختي، استحكام تسليم و نهايي به ترتيب 20%، 17% و 10.5%، را در مقايسه با نانوكامپوزيت بدون انجام عمليات حرارتي نشان داد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/04/03
  • عنوان به انگليسي
    Effect of Accumulative Roll Bonding(ARB) on structural and mechanical properties of aluminum-graphene composite
  • تاريخ بهره برداري
    1/23/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سيده سارا مرتضوي

  • چكيده به لاتين
    Due to their high strength to weight ratio, excellent corrosion resistance, good mechanical properties, malleability, and low cost, aluminum-based composites are considered as a candidate in the industries such as aerospace and automotive industries. In this research, the fabrication of 2024 aluminum alloy matrix composite reinforced with graphene through Accumulative Roll Bonding (ARB) was performed. Generally due to the significant difference in the surface energy of the reinforcing phase and the aluminum substrate, the wettability is weak, and this is intensified through nanometric size of these phases resulting in lack of proper distribution of the reinforcing phase in matrix and agglomeration of particles is promoted. For this reason, the combined method of mechanical alloying and molecular level mixing (MLM) was used to improve the distribution of graphene in the aluminum matrix. The results of XRD, FTIR and FESEM tests on the synthesized powders showed no agglomeration of graphene layers and homogeneous distribution of CuO and Cu nanoparticles on them. Mechanical alloying were carried out at stirring speed of 300 rpm, combined ball size of 5 and 10 mm, ball to powder weight ratio of 10:1 at the presence of 2% weight of stearic acid as PCA and milling time of 10 hours. the ARB rolling process was performed at the rolling speed of 12 rpm. For this, the samples were preheated at 360°C for 15 minutes in the first cycle and for 2-3 minutes in the remaining cycles up to 7 cycles, and 50% thickness reduction per cycle. XRD test confirmed the presence of Al2Cu phase in the structure of nanocomposites. The eva‎luation of the mechanical properties showed that the tensile properties increased with the addition of RGO. In this regard, at the presence of 0.1 percent by weight, RGO in 2024 aluminum matrix provided a significant improvement about 18.5% (of 79 to 93.63HV), 60% (from 78 to 125 MPa) and 24.5% (from 125 to 155 MPa) respectively for micro-hardness, yield strength and ultimate strength compared to that of the rolled base alloy. The Investigation of strengthening mechanisms in this nanocomposite showed that the strengthening caused by grain refining has the greatest contribution to improving the mechanical properties of the produced nanocomposite. by performing the heat treatment on AA2024/0.1%Y nanocomposite, it was observed an increase in hardness, yield strength, and ultimate tensile strength by 20%, 17%, and 10.5%, respectively.
  • كليدواژه هاي فارسي
    نانوكامپوزيت، گرافن، آلومينيوم2024، نورد تجمعي(ARB)، ريزساختار، خواص مكانيكي.
  • كليدواژه هاي لاتين
    nanocomposite, graphene, aluminum 2024, Accumulative Roll Bonding(ARB), microstructure, mechanical properties.
  • Author
    Seyyedeh Sara Mortazavi
  • SuperVisor
    Dr. Roohollah Rahmanifard. Dr. Parvaneh Sangpour