نام پژوهشگر: مصطفی امیرجان
مصطفی امیرجان حمید خرسند
در این تحقیق، ساختارهای فوم نانوکامپوزیتی کره توخالی آلومینیم- نانوآلومینا به روش مبتنی بر متالورژی پودر تهیه و مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. بدین منظور سوسپانسیون-هایی با ترکیب مختلف (5 نوع بایندر پایه آبی، 3 مقدار مختلف بایندر و 3 مقدار بارگذاری پودر) تهیه و مورد بررسی¬های رئولوژیکی، پایداری و بررسی کیفیت سطحی پوشش قرار گرفته و ترکیب بهینه سوسپانسیون جهت تهیه نمونه¬های نهایی به کمک عملیات پوشش¬دهی بستر سیال تعیین گردید. در ادامه، نمونه¬های کره توخالی و ساختارهای حاصل از آنها با مشخصات ترکیب شیمیایی al-1mg-2sn-xal2o3 (درصد وزنی10 ،5/7 ،5 ،5/2 ،0 =x) در دو اندازه کره حدود 1 و 5/3 میلی¬متر و دو ضخامت دیواره 200 و 400 میکرومتر تهیه شدند. کره¬ها و ساختارهای تولید شده حاصل از بایندرزدایی و تف¬جوشی تحت بررسی¬های ریزساختاری (میکروسکوپی نوری، الکترونی، نقشه آنالیز عنصری) و خواص مکانیکی از جمله میکروسختی، استحکام فشاری و جذب انرژی قرار گرفتند. نتایج نشان داد، سیستم بایندر peg/cmc با دارا بودن گرانروی مناسب و نیز کمترین زاویه ترشوندگی (64/15 درجه)، بایندر بهینه است. افزودن نانوذرات آلومینا در مقادیر بالاتر از 5 درصد وزنی به سوسپانسیون، منجر به افزایش گرانروی و کاهش پایداری گردید. نسبت ضخامت دیواره به قطر کره ها، ،(t/d) در محدوده 06/0 تا 30/0 متغیر بود. افزایش t/d ضمن افزایش چگالی منجر به افزایش استحکام فشاری و جذب انرژی ساختارها گردید. چگالی کره ها در محدوده 39/0 تا g/cm3 61/1، چگالی نسبی کره ها از 5/14 تا 46/58 %، چگالی ساختار سلول بسته از 73/0 تا g/cm340/1 و چگالی نسبی ساختار از 21/27 تا 57/52 % متغیر بود. مقایسه خواص نمونه ها در این تحقیق با برخی نمونه های کره توخالی و فوم های آلومینیمی نشان داد که استحکام ویژه کامپوزیت¬های این تحقیق در محدوده استحکام ویژه فوم کامپوزیتی فولاد کم کربن معادل mpa/(g/cm3) 8/29-8/13 قرار گرفته؛ ولی میزان جذب انرژی این ترکیب ها 37% کمتر از حد پایین جذب انرژی بود. در مقابل، این ترکیبات میزان جذب انرژی بالغ بر 10 برابر بیشتر از فوم های آلومینیم نشان دادند.