شماره ركورد
33945
پديد آورنده
فاططمه سليميان
عنوان
بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي نانوكامپوزيت زمينه آلومينيومي تقويت شده با آلومينا و اكسيد گرافن به روش درجا
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
نانومواد
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1401/10/04
استاد راهنما
روح الله رحماني فرد
استاد مشاور
-
دانشكده
فناوري هاي نوين
چكيده
كامپوزيت¬هاي زمينه آلومينيوم با توجه به چگالي كم و مقاومت ويژه بالا كاربرد گسترده¬اي در صنايع مختلف نظير خودرو، هوا فضا و لوازم ورزشي داشته است. در اين پژوهش، با استفاده از روش اختلاط سطحي مولكولي، جهت جلوگيري از تر شوندگي ضعيف هيبريد نانوذرات تقويت كننده با زمينه، ابتدا سطح اكسيد گرافن را با اكسيد مس عامل دار كرده و سپس نانوكامپوزيت بهدستآمده را با پودر آلومينيوم طي روش آسياكاري گلوله¬اي انرژي بالا مخلوط و نانوكامپوزيت زمينه آلومينيوم تقويت شده با نانوذرات آلومينا و اكسيد گرافن بهصورت درجا حاصل شد. با توجه به آناليزهاي پراش اشعه ايكس، آناليز حرارتي همزمان و آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني به همراه طيف سنجي تفكيك انرژي اشعه ايكس بر روي پودرهاي سنتز شده، مشاهده شد كه نانوذرات آلومينا در زمان 40 ساعت آسياكاري به¬صورت درجا تشكيل و فرايند آلياژسازي رخ مي¬دهد. بدين جهت شرايط بهينه آسياكاري مكانيكي زمان 40 ساعت، نسبت وزني گلوله به پودر 20 به 1، 2 درصد وزني اسيد استئاريك به¬عنوان عامل كنترل كننده فرايند و سرعت چرخش rpm320 در نظر گرفته شد. در ادامه با در نظر گرفتن بهينه شرايط تفجوشي جرقه پلاسما همچون دماي ℃500، فشار MPa50 و زمان 10 دقيقه، اين عمليات در قالب گرافيت انجام شد و نمونه توده¬اي به¬دست آمد. جهت شناسايي نوع ذرات، توزيع و مورفولوژي ذرات آن نمونه بهدستآمده، از آناليز FESEM به همراه EDS-map آن، بهره گرفته شد. در ادامه با توجه به نتايج به¬دست آمده از آناليز FESEM از سطح شكست همه نمونه¬ها با درصد وزني مختلف اكسيد گرافن و از سطح مقطع نمونه حاوي 0.75 درصد وزني اكسيد گرافن، سنتز درجا نانوذرات آلومينا، توزيع همگن لايه-هاي اكسيد گرافن و آلياژ آلومينيوم-مس در زمينه مشاهده شد. همچنين جهت بررسي تأثير غلظت¬هاي مختلف اكسيد گرافن بر خواص مكانيكي، آزمون ميكروسختي و كشش صورت گرفت. با توجه به نتايج به-دست آمده از آزمون¬هاي خواص مكانيكي، مشاهده شد كه افزايش غلظت اكسيد گرافن منجر به بهبود خواص مكانيكي از جمله ميكروسختي، استحكام تسليم، استحكام كششي، مدول الاستيسيته و درصد افزايش طول مي¬شود. مشاهده شد كه ميكروسختي، استحكام تسليم و استحكام كششي با افزودن 0.75 درصد وزني اكسيد گرافن به نانوكامپوزيت نسبت به نانوكامپوزيت بدون اكسيد گرافن، به ترتيب 45.52%، 69.73% و 124.47% بهبود يافته است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/06/01
عنوان به انگليسي
Investigation on microstructure and mechanical properties of aluminium nanocomposites reinforced with hybrid alumina-graphene synthesized in situ
تاريخ بهره برداري
11/20/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فاطمه سليميان
چكيده به لاتين
Due to its low density and high specific strength, aluminum-based composites have been widely used in various industries such as automobiles, aerospace, and sports equipment. In this thesis, using the molecular level mixing method, in order to prevent the weak wetting of the hybrid of reinforcing nanoparticles with the matrix, first the surface of copper oxide is functionalized with graphene oxide, and then the obtained nanocomposite is milled with aluminum powder through the high energy ball milling method and Aluminum matrix reinforced with alumina nanoparticles and graphene oxide was obtained in situ. According to X-ray diffraction analysis, simultaneous thermal analysis and field emission scanning electron microscope analysis along with X-ray energy dispersive spectroscopy on the synthesized powders, it was observed that alumina nanoparticles were formed in situ during 40 hours of grinding and the alloying process took place. Therefore, the optimum conditions for mechanical millimg were 40 hours, the weight ratio of balls to powder was 20 to 1, 2wt.% of stearic acid as the controlling agent of the process and the rotation speed was considered to be 320 rpm. In the following, taking into account the optimal conditions of sintering plasma spark such as temperature 500 ℃, pressure 50 MPa and time 10 minutes, this operation was carried out in the mold of graphite and a bulk sample was obtained. In order to identify the type of particles, distribution and morphology of the obtained sample, FESEM analysis along with its EDS-map was used. Further, according to the results obtained from FESEM analysis, from the fracture surface of all samples and the cross section of the sample containing 0.75wt.% of graphene oxide, in situ synthesis of alumina nanoparticles, homogeneous distribution of graphene oxide layers and aluminum-copper alloy were observed in the matrix. Also, in order to investigate the effect of different concentrations of graphene oxide on mechanical properties, microhardness and tensile tests were conducted. According to the results obtained from the mechanical properties tests, it was observed that increasing the concentration of graphene oxide leads to the improvement of mechanical properties such as microhardness, yield strength, tensile strength, modulus of elasticity and elongation percentage. It was observed that microhardness, yield strength and tensile strength were improved by adding 0.75wt.% of graphene oxide to the nanocomposite compared to the nanocomposite without graphene oxide by 45.52%, 69.73% and 124.47%, respectively.
كليدواژه هاي فارسي
نانوكامپوزيت زمينه آلومينيومي، آلومينا، اكسيد گرافن، آسياكاري پرانرژي، روش درجا، خواص مكانيكي
كليدواژه هاي لاتين
aluminum matrix nanocomposite, alumina, graphene oxide, high energy ball milling, in situ method, mechanical properties
Author
Fateme Salimian
SuperVisor
DR. Roohollah Rahmanifard