عنوان

بررسی تغییرات خواص الکتریکی و مکانیکی آلیاژ آلومینیوم بواسطه کامپوزیت سازی توسط ذرات اکسید گرافن احیاء شده

شماره

پ۲۸۵۶۶

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی تغییرات خواص الکتریکی و مکانیکی آلیاژ آلومینیوم بواسطه کامپوزیت سازی توسط ذرات اکسید گرافن احیاء شده

نام نخستين پديدآور

سهند میرزازاده

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۸۸ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی مواد-گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۱۱/۱۸

متن يادداشت

در تحقيق حاضر، ریزساختار، خواص مکانیکی و الکتریکی نانوکامپوزیت آلومینیم Al-5Zn-2.5Mg-2Cu تقویت شده با نانو صفحات گرافن تولید شده به روش ريخته گري گردابي بررسی شد. در اولین مرحله برای تولید پیش سازه پودری و جهت پراکندگی بهتر نانوذرات در داخل مذاب و جلوگیری از کلوخه‌ای شدن آنها، نانوذرات با پودر میکرونی آلومینیم در زمان‌های مختلف آسیا مکانیکی شدند تا زمان بهینه بدست بیاید. سپس این پودرها پرس شده و به شکل قرص درآمدند. در مرحله ساخت نانوکامپوزیت‌ها، جهت اختلاط مناسب آلیاژ آلومینیم Al-5Zn-2.5Mg-2Cu و نانوذرات تقویت کننده، دستگاه همزن مکانیکی با توان بالا مورد استفاده قرار گرفت. در این تحقیق، تأثیر افزودن درصدهای وزنی مختلف نانو صفحات گرافن (صفر، 1/0، 3/0، 5/0 و 7/0 و 1 درصد) بر خواص الکتریکی و مکانیکی نانوکامپوزیت‌های زمینه آلومینیم Al-5Zn-2.5Mg-2Cu مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق نمونه شاهد (آلیاژ آلومینیم Al-5Zn-2.5Mg-2Cu) تحت شرایط ریخته‌گری گردابی بدون اضافه کردن فاز تقویت کننده ساخته شد. همچنین برای مطالعات ریزساختاری و سطوح شکست، میکروسکوپ الکترونی روبشی بکار گرفته شد. نتایج نشان داد که حضور نانوذرات تقویت کننده، باعث کاهش اندازه دانه شده، اما در درصدهای بالای این نانوذرات (1 درصد وزنی نانو صفحات گرافن )، کاهش محسوسی در اندازه دانه ایجاد نمی¬شود. همچنین حضور نانوذرات و استحکام بخشی ناشی از حضور نانوذرات و کاهش اندازه دانه، افزایش چشمگیر استحکام کششی نانوکامپوزیت‌ها را به همراه دارند. البته در درصدهای بالای نانوذرات، این نانو مواد در مرزدانه‌ها کلوخه‌ای شده و باعث کاهش استحکام کامپوزیت شدند. خواص مکانیکی تا 2 درصد وزنی نانوصفحات گرافن بهبود پیدا کرد. بنابراین درصد بهینه برای نانو صفحات گرافن 2 درصد وزنی بدست آمد. همچنین با توجه به ساختار و خصوصیات گرافن، این ماده دارای بالاترین هدایت الکتریکی معادل 100 مگاسیمنس بر متر (MS/m) می باشد. در حالی که هدایت الکتریکی مس برابر 108/58 مگاسیمنس بر متر می باشد( معادل 100 IACS ) و افزودن گرافن به ساختار آلیاژ آلومینیوم باعث افزایش 0.5 الی 5 درصدی هدایت الکتریکی می شود. برای تمامی نمونه‌ها عملیات حرارتی T6 اعمال شد که باعث افزایش چشمگیر خواص مکانیکی در نانوکامپوزیت‌ها شد. استحکام کششی نانوکامپوزیت‌ها قبل از عملیات حرارتی T6 از 223 مگاپاسکال برای نمونه شاهد، به ترتیب بعد از عملیات حرارتی T6 به 610 مگاپاسکال برای نمونه تقویت شده با 5/0 درصد وزنی گرافن (173 درصد افزایش) افزایش یافت. نتایج نشان می‌دهند که افزودن نانوذرات گرافن باعث بهبود خواص مکانیکی و الکتریکی نمونه‌های نانوکامپوزیتی در شرایط ریخته‌گری و عملیات حرارتی شده است.

متن يادداشت

In this study, the microstructure, mechanical and electrical properties of Al-5Zn-2.5Mg-2Cu aluminum nanocomposite reinforced with graphene nanoplates produced by stir casting were investigated. First, in order to produce a powder precursor and to obtaine a better dispersion of nanoparticles inside the melt and prevent them from aggregation, the nanoparticles were mechanically milled with aluminum powder in micron scale at different durations to obtain the optimal time. Then these powders were pressed and turned into tablets. In the stage of making nanocomposites, a high-power mechanical stirrer was used to properly mix Al-5Zn-2.5Mg-2Cu aluminum alloy and reinforcing nanoparticles. In current research, the effect of adding different weight percentages of graphene nanosheets (zero, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 and 1%) on the electrical and mechanical properties of Al-5Zn-2.5Mg-2Cu aluminum matrix nanocomposites were investigated. In this research, the control sample (Al-5Zn-2.5Mg-2Cu aluminum alloy) was made under stir casting conditions without adding reinforcing phase. Scanning electron microscope was also used for microstructural studies and fracture surfaces. The results showed that the presence of reinforcing nanoparticles reduced the grain size, but in high percentages of these nanoparticles (1% by weight of graphene nanosheets), there is no significant reduction in grain size. Also, the presence of nanoparticles and the strengthening caused by the presence of nanoparticles and the reduction of grain size lead to a significant increase in the tensile strength of nanocomposites. In other hand, at high percentages of nanomaterials, these nanoparticles aggregated in the grain boundaries and reduced the strength of the composite. Adding graphene nanosheets up to 2 wt% improved the mechanical properties. Therefore, the optimal percentage for graphene nanosheets was 2 wt%. Also, according to the structure and properties of graphene, this material has the highest electrical conductivity equal to 100 megasiemens/meter (MS/m). While the electrical conductivity of copper is equal to 58/108 megasiemens/meter (equivalent to 100 IACS ). By adding graphene to the aluminum alloy, the electrical conductivity increases to 0.5-5%. T6 heat treatment was applied to all samples, which significantly increased the mechanical properties of nanocomposites. The tensile strength of nanocomposites before T6 heat treatment was 223 MPa for the control sample. after T6 heat treatment the tensile strength increased to 610 MPa for the sample reinforced with 0.5 wt% graphene (173% increase). The results show that the addition of graphene nanoparticles improved the mechanical and electrical properties of nanocomposite samples under casting and heat treatment conditions.

عنوان گونه گون

Investigating Changes in Electrical and Mechanical Properties of Aluminum Alloy due to Composites by Reduced Graphene Oxide Particles

عنصر شناسه اي

‏میرزازاده

ساير عناصر نام

سهند

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

‏علی پور،

عنصر شناسه اي

ربیع زاده،

ساير عناصر نام

محمد

ساير عناصر نام

طاهر

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز