پ۲۸۵۹۴
per
بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی نانو کامپوزیت هیبریدی زمینه آلومینیوم A380 تقویت شده با نانوذرات SiC و نانوصفحات گرافن تولید شده به روش متالورژی پودر
زهرا حق ویردی
مهندسی مکانیک
۱۴۰۱
۷۰ص.
سی دی
کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی
۱۴۰۱/۱۱/۱۷
نانوکامپوزیت های آلومینیوم اخیرا به عنوان یک گروه از طبقه بندی مواد نو ظهور کرده اند. این مواد با ارائه ی ترکیبی منحصر به فرد از خواص فیزیکی و مکانیکی قابلیت استفاده برای کاربرد های صنایع مختلف از جمله هوا فضا، خودروسازی و الکترونیک که نیازمند چگالی کم، نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی خوب، هدایت حرارتی خوب ، پایداری حرارتی در دمای بالا و استحکام خستگی قابل توجه است را در خود ایجاد کرده اند. فن آوری های اجرا شده برای پردازش این مواد عمدتاً بر اختلاط حالت جامد فلزات و نانوذرات تقویت کننده با استفاده از مفهوم تغییر شکل پلاستیک شدید که با عنوان سنتز نانوساختارها (SPD) شناخته شده است، متمرکز است. به طور کلی مواد نانو ساختار با دو رویکرد بالا به پایین و پایین به بالا قابل ساخت می باشند. در این میان روش متالورژی پودر یک عملکرد بالا به پایین مبتنی بر آسیاب کاری مکانیکی است که به دنبال آن یکپارچه سازی پودر برای ارائه یک مسیر تولید حالت جامد بسیار مقیاس پذیر است. در این روش با برخورد شدید یا ضربه گلوله های سخت به مواد پودری منجر به تشکیل ساختار بسیار ریزدانه و تولید نانوکامپوزیت در حین فرایند شکست_اتصال میشود. متالورژی پودر، فرایند قالب گیری، اعمال فشار بالا و سپس تف جوشی قطعه است. ماده اولیه این فرآیند پودر فلزات می باشد. در این فرایند، تف جوشی در دمای بالا )نزدیک نقطه ذوب( در داخل کوره ای با اتمسفر محافظ انجام می شود. تحت این شرایط، بین پودرهای فلزی جوش خوردگی ایجاد شده و با تشکیل پیوندهای قوی، ساختار همگن و محکمی پدید می آید. در اثر این فرآیند، حجم قطعه کاهش، دانسیته و استحکام افزایش می یابد.در این تحقیق هدف تولید نانوکامپوزیت هیبریدی با زمینه آلومینیوم و نانوذرات به روش متالورژی پودر می باشد. زمینه آلومینیومی مورد استفاده درا ین تحقیق آلومینیوم A380 خواهد بود. در ابتدا مواد پودری تحت آسیاب کاری قرار گرفته سپس به روش پرس سرد فشرده شدند و در کوره تا دمای 520 درجه تحت حرارت پخته شدند. برای ساخت نانوکامپوزیت با زمینه آلومینیوم A380 از نانوذرات SiC و نانوصفحات گرافن جهت بهبود خواص مکانیکی و سایشی استفاده خواهد شد. گرافن ماده ای متشکل از گروه بندی اتم های کربن است که به صورت شش ضلعی قرار گرفته اند. این آرایش باعث ایجاد تک لایه هایی با ضخامت یک اتم می شود. گرافن بدلیل صفحه ای بودن به عنوان بهبود دهنده خواص مکانیکی و روانکار در ساخت نانوکامپوزیت ها استفاده می شود. در این تحقیق نیز از نانوصفحات گرافن جهت بهبود رفتار سایشی و همچنین بهبود خواص استحکامی زمینه آلومینیوم استفاده خواهد شد. همچنین کاربید سیلیسیم یک ترکیب کریستالی تیره بسیار سخت از سیلیکون و کربن که به عنوان ساینده و به عنوان نسوز و در مقاومت های الکتریکی استفاده می شود.از جمله ویژگی های برجسته ی آن میتوان به چگالی کم،استحکام بالا،مقاومت در برابر شوک حرارتی،مقاومت در برابر اکسیداسیون،سختی بالا ،مقاومت در برابر سایش ،انبساط حرارتی کم و هدایت حرارتی بالا اشاره کرد. در این تحقیق علاوه بر نانوصفحات گرافن از نانوذرات کاربید سیلسیم نیز جهت بهبود استحکام و سختی آلومینیوم A380 استفاده خواهد شد. بدلیل افزایش سختی ناشی از اضافه کردن نانوذرات کاربیدسیلسیم به زمینه آلومینیوم، قطعا خواص سایشی نانوکامپوزیت تولیدی بهبود پیدا خواهد کرد. پیش بینی می شود که با افزودن نانوذرات کاربید سیلیسیم و نانوصفحات گرافن خواص مکانیکی آلیاژ A380 آلومینیوم بهبود چشمگیری داشته باشد.
Aluminum nanocomposites have recently emerged as a class of new materials. By providing a unique combination of physical and mechanical properties, these materials can be used for various industries such as aerospace, automotive and electronics, which require low density, high strength-to-weight ratio, admirable corrosion resistance, and good thermal conductivity, excellent thermal stability at high temperature and significant fatigue strength. Technologies implemented to process these materials are mainly focused on solid state mixing of metals and reinforcing nanoparticles using the concept of severe plastic deformation known as nanostructure synthesis (SPD). In general, nanostructured materials can be made using two approaches: top-down and bottom-up. Meanwhile, powder metallurgy is a bottom-up operation based on mechanical milling followed by powder consolidation to provide a highly scalable solid-state manufacturing route. In this method, the impact of hard bullets on the powder material leads to the formation of very fine grain structure and the production of nanocomposite during the breaking-bonding process. Powder metallurgy is the process of molding, applying high pressure and then sintering the part. The raw material of this process is metal powder. In this process, sintering is done at a high temperature (near the melting point) inside a furnace with a protective atmosphere. Under these conditions, welding is created between the metal powders and by forming strong bonds, a homogeneous and strong structure emerges. As a result of this process, the volume of the piece decreases, density and strength increase. In this research, the aim is to produce hybrid nanocomposite with aluminum and nanoparticles. The aluminum base used in this research will be A380 aluminum. To make nanocomposite with A380 aluminum base, SiC nanoparticles and graphene nanosheets will be used to improve mechanical and wear properties. Graphene is a material consisting of groups of carbon atoms arranged in a hexagonal pattern. This arrangement creates monolayers with a thickness of one atom. Graphene is used to improve the mechanical and lubricating properties in the manufacture of nanocomposites due to its planarity. In this research, graphene nanosheets will be used to improve the wear behavior and also to improve the strength properties of the aluminum base. Also, silicon carbide is a very hard dark crystalline compound of silicon and carbon, which is used as an abrasive, as a refractory, and in electrical resistances. Its outstanding features include low density, high strength, and resistance to thermal shock, oxidation resistance, high hardness, wear resistance, low thermal expansion and high thermal conductivity. In this research, in addition to graphene nanosheets, silicon carbide nanoparticles will also be used to improve the strength and hardness of A380 aluminum. Due to the increase in hardness caused by the addition of silicon carbide nanoparticles to the aluminum base, the wear properties of the produced nanocomposite will definitely improve. It is expected that the mechanical properties of A380 aluminum alloy will be significantly improved by adding silicon carbide nanoparticles and graphene nanosheets.
Investigation of microstructure and mechanical properties of A380 aluminum hybrid nanocomposite reinforced with SiC nanoparticles and graphene nanosheets produced by powder metallurgy
حق ویردی،
زهرا
تهیه کننده
علی پور،
ربیع زاده،
محمد
طاهر
استاد راهنما
استاد مشاور
تبریز
