تولید کامپوزیت های نانو ساختار آلومینیوم-نانولوله های کربنی به روش نورد تجمعی پیوندی (arb)

نانولوله های کربنی چندجداره (mwcnts) به علت خواص فوق العاده مکانیکی ای که دارند توجهات بسیاری را در استفاده به عنوان ماده تقویت کننده در کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به خود جذب نموده اند. در این پژوهش به ساخت کامپوزیت های al-mwcnt به روش نورد تجمعی پیوندی (arb) پرداخته شده است.در مرحله اول پژوهش حاضر، به بررسی تاثیر نحوه توزیع نانولوله ها، کاهش ضخامت، مقدار نانولوله و دمای نورد بر چسبندگی بین لایه های آلومینیومی توسط آزمون لایه کنی پرداخته شد و سطح لایه های باز شده نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. سپس کامپوزیت های al-mwcnt در سه درصد وزنی مختلف (7/0، 4/0 و 1/0) ذرات تقویت کننده توسط فرایند arb ساخته شد. به منظور یافتن درصد وزنی بهینه ذرات تقویت کننده، تصاویر ریز ساختاری و خواص مکانیکی سیکل پایانی هر کدام از کامپوزیت ها با یکدیگر مقایسه شد. پس از یافتن درصد وزنی بهینه برای ساخت کامپوزیت های al-mwcnt، این کامپوزیت ها توسط فرایند arb و با میزان wt.% 4/0 نانولوله ساخته شدند. به منظور بررسی تغییرات ریز ساختاری و نحوه توزیع ذرات در طول سیکل های مختلف فرایند arb و تعیین نوع مکانیزم شکست نمونه ها پس از آزمون کشش از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. خواص مکانیکی کامپوزیت ها توسط آزمون سختی سنجی و کشش تک محوری مورد ارزیابی قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. همچنین پارامترهای ریز ساختاری این کامپوزیت ها طی سیکل های مختلف نورد با استفاده از نرم افزار maud محاسبه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش میزان نانولوله چسبندگی بین لایه های آلومینومی کاهش پیدا کرده است، همچنین با توزیع ذرات تقویت کننده به روش توزیع پاششی استحکام پیوند نسبت به روش توزیع محلولی بهبود می یابد. بنابراین از شیوه توزیع پاششی به منظور ساخت کامپوزیت ها به شیوه arb بهره برده شد. پس از ساخت کامپوزیت های al-mwcnt در سه درصد وزنی متفاوت از نانولوله های کربنی، بررسی های ریز ساختاری نشان داد که کامپوزیت های دارای wt.% 1/0 نانولوله در سیکل 8ام توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده نشان نمی دهد، این در حالی است که کامپوزیت های دارای wt.% 4/0 و 7/0 نانولوله توزیع مناسب تری از ذرات را نشان می دهند. از طرف دیگر بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت ها نشان داد که کامپوزیت های دارای wt.% 4/0 نانولوله که 11 سیکل arb شده نسبت به کامپوزیت های دارای wt.% 7/0 ذره تقویت کننده که 8 سیکل arb شده اند استحکام کششی بیشتری دارند، بنابراین می توان نتیجه گرفت که کامپوزیت های دارای wt.% 4/0نانولوله کامپوزیت بهینه است. بررسی ریز ساختاری کامپوزیت های بهینه نشان داد که با افزایش تعداد سیکل های نورد توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه بهبود می یابد. بررسی خواص مکانیکی نشان داد که با افزایش تعداد سیکل های arb تا 11 سیکل استحکام کامپوزیت ها و درصد ازدیاد طول کامپوزیت ها نسبت به کامپوزیت های 2 سیکل arb شده افزایش می یابد. اما در سیکل 12 ام به علت کارسختی بسیار شدیدی که به کامپوزیت وارد می شود و توسعه میکروترک ها در ساختار کامپوزیت ها، استحکام ودرصد ازدیاد طول کامپوزیت ها کاهش می یابد. بررسی سطح مقطع شکست نشان داد که نوع شکست کامپوزیت ها نرم برشی است که با افزایش تعداد سیکل ها به شکست ترد متمایل می شود.