شماره ركورد
11634
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
11634
پديد آورنده
مهدييار طاهري
عنوان
ساخت كامپوزيت نانولوله كربني/زيركونياي پايدارشدهو بررسي خواص مكانيكي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد -سراميك
سال تحصيل
اسفند 1391
تاريخ دفاع
اسفند 1391
استاد راهنما
دكتر فرهاد گلستانيفرد-دكتر حميدرضا رضايي
استاد مشاور
دكتر مهدي مظاهري
چكيده
چكيده
در دهه اخير با افزودن نانولولههاي كربني به زمينههاي سراميكي تلاشهاي زيادي در جهت بهبود خواص فيزيكي و مكانيكي زمينههاي سراميكي از جمله چقرمگي شكست، هدايت حرارتي و هدايت الكتريكي اين مواد شده است. اين امر به دليل خواص منحصر به فرد نانولولههاي كربني ميباشد.
در پژوهش حاضر با توجه به مشكلات گزارش شده در منابع مطالعاتي در زمينه ساخت اين كامپوزيتها، ابتدا عوامل موثر در روش مخلوطسازي تر و خشك بررسي شده و سپس جهت سينتر كامپوزيت حاصل روشهايسينتر مايكروويو (Microwave Sintering) و پلاسماي جرقهاي (Spark Plasma Sintering) مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور كامپوزيتهايي با مقادير مختلف نانولولههاي كربني آركما (1، 5/1، 3 و 5 درصد وزني) و نانولولههاي كربني هودوگايا (5/1 درصد وزني) تهيه گرديده و جهت مشاهده يكنواخت پراكنده شدن نانولولهها در زمينه زيركونيايي و نيز بررسي مكانيزمهاي افزايش چقرمگي ناشي از آنها از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد. براي بررسي آسيب نديدن نانولولهها در حين فرايند مخلوطسازي و سينتر از آناليز طيف سنجي رامان و به منظور محاسبه دانسيته نمونهها از روشارشميدس استفاده گرديد. ارزيابي خواص مكانيكي دماي پايين به كمك مخروط فرورونده (Indentation Test) و دما بالا (K 1600-300) به كمك دستگاه Mechanical Spectroscopy (MS) انجام شد.
پس از بررسي پارامترهاي موثر در روشهاي مخلوطسازي تر و خشك با توجه به نتايج آناليز رامان و مشاهدات ميكروسكوپي، حالات بهينه (روش تر= زمان 2 ساعت التراسونيك و نسبت SDS به CNT، 2 و روش خشك= مخلوط كن توربولا) انتخاب شد. در ادامه پس از تلاشهاي متعدد بر روي روش سينتر مايكروويو نه تنها به دانسيته نسبي بالا (بالاتر از 98% كه جهت بررسي خواص مكانيكي مورد نياز ميباشد) دست يافته نشد بلكه نتايج طيف سنجي رامان و پراش اشعه ايكس بيانگر آسيب ديدن نانولولهها در حين فرايندسينتر مايكروويو ميباشد. در نهايت به كمك روش نوين پلاسماي جرقهاي با توجه به سرعت بالا و زمان كمسينتر علاوه بر رسيدن به دانسيتهنسبي بالاتر از 98 درصد حتي در نمونه حاوي 5 درصد نانولوله كربني آركما، نانولولهها سالم ماندند. با مقايسه نتايج نانولوله كربني آركما و هودوگايا مكانيزم افزايش چقرمگي در نانولولهها با قطر كم، Stretching and Uncoiling پيشنهاد ميشود. نتايج پراش اشعه ايكس نشان داد كه در شرايط سينتر واكنش عمده بين زيركونيا و نانولوله كربني رخ نداده و احتمالا به صورت لايههاي اتمي فاز ميانيZrC تشكيل ميشود. در نهايت با افزودن 5% نانولوله كربني آركما و رسيدن به اندازه دانه 1 ميكرون به صورت چشمگير چقرمگي شكست افزايش (MPa.m1/2 4/0 ± 2/15) پيدا كرده و خواص دما بالاي آن (خزش) بهبود يافت.
واژههاي كليدي: زيركونياي پايدار شده، نانولولههاي كربني، پراكندهسازي، سينتر، خواص مكانيكي.