تولید و مشخصه یاب قطعات نانو کامپوزیتی آلیاژ al2024 تقویت شده با نانولوله های کربنی

پایان نامه
چکیده

در این پژوهش نانو کامپوزیت های آلیاژ al2024 تقویت شده با نانو لوله های کربنی چند دیواره با روش آسیاب کاری مکانیکی و پرس داغ تولید شدند. آلیاژ al2024 نانو ساختار پس از 30 ساعت آسیاب کاری مکانیکی ساخته شد. نانولوله های کربنی با مقادیر 3-0 درصد حجمی با پودرهای آلیاژی مخلوط شده و برای زمان های مختلف تحت آسیاب کاری مکانیکی قرار گرفت. به منظور یافتن فرایند بهینه ی تولید نمونه های بالک، پارامترهایی نظیر زمان آسیاب کاری پودرهای نانو کامپوزیتی و شرایط مختلف پرس داغ آزمایش شد. تغیرات مورفولوژیکی و ساختاری آلیاژ al2024 در حین آسیاب کاری با استفاده از مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آنالیز پراش پرتوی ایکس (xrd) ارزیابی شد. همچنین تغییرات ساختاری و پایداری حرارتی پودرهای نانو ساختار al2024 با انجام سیکل های عملیات حرارتی همدما در دماها و زمان های مختلف بررسی شد. نمونه ی کامپوزیتی حاوی 3 درصد حجمی نانو لوله ی کربنی تحت آنالیز حرارتی دیفرانسیلی (dta) قرار گرفت. به منظور بررسی اثر فرایند پرس داغ بر روی تغییرات ساختاری، آزمون پراش پرتوی ایکس بر روی نمونه های نانو کامپوزیتی، قبل و بعد از فرایند پرس داغ انجام شد. با استفاده از روش ارشمیدس تغییرات چگالی نسبی نانو کامپوزیت ها بر حسب درصد حجمی نانولوله ها بدست آمد. از آزمون های سختی سنجی و فشار جهت برسی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت ها استفاده شد. خواص سایشی نانو کامپوزیت ها (نظیر نرخ سایش، ضرب اصطکاک و مکانیزم های سایش) نیز با استفاده از آزمون سایش پین –دیسک در شرایط غیر روغنکار بررسی شد. در اثر انجام آسیاب کاری مکانیکی بر روی براده های آلیاژ al2024 به مدت 30 ساعت اندازه ذرات آلیاژ al2024 از 500?m به 10 ?m کاهش یافته و مورفولوژی ذرات نیز اغلب بصورت هم محور درآمد. اندازه دانه های آلومینیوم نیز به ?30nm کاهش یافته و کرنش شبکه به حدود 45/0? افزایش یافت. بررسی سینتیک رشد دانه های آلومینیوم در آلیاژ al2024 نانو ساختار، پایداری حرارتی بالای این آلیاژ را نشان داد به نحوی که پس از عملیات حرارتی در دمای 550 درجه سانتی گراد به مدت 3 ساعت، اندازه دانه های آلومینیوم همچنان در مقیاس نانومتری (?70nm) باقی ماند. انرژی فعال سازی رشد دانه ها در آلیاژ al2024 نانوساختار در دماهای پایین تر و بالاتر از 400 درجه سانتی گراد به ترتیب برابر با 111/6kj/mole و 145/6kj/mole بدست آمد. آسیاب کاری مکانیکی پودرهای نانو کامپوزیتی به مدت 4 ساعت، پرس داغ د ردمای 500 درجه سانتی گراد، فشار 250mpa و زمان 5/0 ساعت به عنوان پارامترهای بهینه ی تولید نانو کامپوزیت ها انتخاب شدند. نتایج آنالیز حرارتی انجام شده بر روی پودرهای نانوکامپوزیتی حاوی 3 درصد حجمی نانو لوله ی کربنی، حضور یک پیک گرماگیر در حدود دمای 632 درجه سانتی گراد ناشی از ذوب شدن زمینه ی آلیاژی و یک پیک گرمازاد در محدودهی دمایی 632-658 درجه ساتی گراد مربوط به واکنش بین زمینه ی آلومینیوم با نانو لوله های کربنی و تشکیل فاز کاربید آلومینیوم را نشان داد. با افزودن 2 درصد حجمی نانولوله ی کربنی، چگالی نسبی کامپوزیت ها در مقدار ?%98 ثابت باقی مانده و مقدار سختی از حدود 210hv برای آلیاژ نانوساختار عاری از نانولوله ی کربنی به 245hv افزایش یافت. استحکام فشاری نانو کامپوزیت ها در 2 درصد حجمی نانو لوله ی کربنی، به بیشینه ی خود یعنی 814mpa رسید که به ترتیب 365?، 53? و 15? بیشتر از آلیاژهای al2024 در شرایط آنیل (al2024-o) پیرسازی شده ی مصنوعی (al2024-t6) و al2024 نانوساختار می باشد. همچنین مقادیر مدول یانگ در این درصد حجمی از 74gpa برای آلیاژ al2024 نانوساختار به 94gpa افزایش یافت. با افزودن 3? حجمی نانولوله ی کربنی، استحکام فشاری کاهش یافته و به 785mpa رسید ولی مدول یانگ تغییر چندانی نیافت. نرخ سایش آلیاژ al2024 نانوساختار در حدود 12*10-3mg/m بدست آمد که در مقایسه با آلیاژهای al2024-o و al2024-t6 به ترتیب 3/92? و 4/85? کاهش نشان می داد. با افزودن نانو لوله های کربنی تا 2 درصد حجمی، نرخ سایش نانو کامپوزیت تا 4/7*10-3 mg/m و ضریب اصطکاک نانو کامپوزیت ها تا 2/0 کاهش یافت. با افزودن بیشتر از 2 درصد حجمی نرخ سایش و ضریب اصطکاک مجددا افزایش یافته و به ترتیب به 21*10-3mg/m و 0/3 در 3 درصد حجمی نانولوله ی کربنی رسید. مکانیزم های حاکم بر فرایند سایش آلیاژهای al2024, al2024-t6, al2024-o نانوسختار و نانوکامپوزیت های al2024 تقویت شده نانولوله های کربنی چند دیواره با استفاده از مشاهدات میکروسکوپ الکترونی رویشی و آنالیز پراش پرتوی ایکس و طیف سنجی توزیع انرژی (eds) سطوح و محصولات سایش ارزیابی شدند.

۱۵ صفحه ی اول

برای دانلود 15 صفحه اول باید عضویت طلایی داشته باشید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

ارتعاشات غیرخطی اجباری تیر یکسرگیردار کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی با جرم متمرکز انتهایی

با توجه به کارکرد متفاوت مکانیزم تیر و جرم متمرکز و اهمیت مواد نانوکامپوزیتی، در این مقاله به بررسی ارتعاشات غیر خطی تیرهای کامپوزیتی یکسرگیردار با جرم متمرکز در انتها، تحت تحریک نیروی هارمونیک پرداخته شده است. معادلات حرکت حاکم با استفاده از روش فرمول بندی دقیق هندسی استخراج گردیده است. به منظور مدل سازی خواص مکانیکی کامپوزیتی تقویت شده با نانولولههای کربنی از مدل موری-تاناکا استفاده گردیده اس...

متن کامل

تحلیل خمش صفحات کامپوزیتی تقویت شده با توزیع تابعی نانولوله¬های کربنی به روش آزادسازی دینامیکی

در این مقاله، خمش غیرخطی صفحه کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله­های کربنی تک جداره تحت بار یکنواخت مکانیکی و گرادیان حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. چهار نوع توزیع برای نانولوله­های کربنی در راستای ضخامت صفحه در نظر گرفته شده است، که شامل یک توزیع یکنواخت و سه نوع توزیع تابعی می­باشد. خواص مواد نانولوله­های کربنی تک جداره از طریق شبیه سازی دینامیکی انجام شده در مراجع گرفته شده است و سپس خواص ما...

متن کامل

تحلیل کمانش تیرهای کامپوزیتی مدرج تابعی تقویت شده با نانولوله های کربنی در محیط حرارتی و رطوبتی

مطالعات بسیاری نشان داده اند که استفاده از تقویت کننده نانو لوله کربنی میتواند تأثیر چشمگیری بر افزایش مقاومت کمانشی تیر کامپوزیتی داشتهباشد؛ طی این تحقیق رفتار کمانشی تیرهای کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله های کربنی مدرج تابعی در محیطهای حرارتی-رطوبتی بر اساس تئوریهایمختلف تغییر شکل برشی مورد بررسی قرار گرفت. خواص ماده در راستای ضخامت تیر متغیر میباشد و شرایط مرزی تیر دو سر ساده در نظر گرفته ش...

متن کامل

تحلیل ترموالاستیک استوانه های نانو کامپوزیتی مدرج تابعی تقویت شده با نانولوله های-کربنی به روش بدون المان

در پژوهش حاضر، تحلیل ترموالاستیک استوانه های توخالی نانوکامپوزیتی مدرج تابعی، تقویت شده با نانولوله های کربنی تک جداره، تحت بارگذاری حرارتی، به روش بدون المان، انجام شده است. استوانه در شرایط تکیه گاهی ساده– ساده فرض شده و توزیع خواص مادی در راستای شعاع استوانه، به صورت یک الگوی یکنواخت و سه الگوی مدرج تابعی در نظر گرفته شده است. خواص مکانیکی نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله های کربنی، با است...

متن کامل

بررسی ارتعاش آزاد ورق کامپوزیتی تقویت شده با نانو لوله‌‌های کربنی به همراه لایه مگنتوالکتروالاستیک

چکیده: در این تحقیق، ارتعاش آزاد ورق مستطیلی هوشمند دولایه‌ای متشکل از یک لایه کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله‌های کربنی تک جداره و یک لایه هوشمند چندفازی مگنتوالکتروالاستیک بررسی شده است. نانولوله‌های کربن به صورت یکنواخت در راستای ضخامت لایه کامپوزیتی توزیع شده‌اند. دمای محیط به صورت یکنواخت تغییر می‌کند. ورق بر روی تکیه گاه ساده قرار گرفته شده و تحت بارگذاری‌های الکتریکی و مغناطیسی می‌باشد. ...

متن کامل

بررسی انرژی و مودهای شکست نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی واقعی

در این مقاله، اثر نانولوله های کربنی بر انرژی شکست، مودهای اول و دوم نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور نانوکامپوزیتی با درصد وزنی 5/0 نانولوله کربنی در آزمایشگاه به صورت تجربی ساخته شد و با استفاده از روش اولترامیکروتومی نمونه نانوکامپوزیت را برش داده و آن برای میکروسکوب الکترونی تراگسیل (TEM)، آماده شد. سپس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی تراگسیل (TEM)، قطر، طول و انحنای ...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی مواد

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023