Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand,Mahmood Monir-vaghefi
بهزاد نیرومند (استاد راهنما) سیدمحمود منیرواقفی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahan Firoozbakht
ماهان فیروزبخت

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Production and Characterization of AZ91-CNT Cast Nano Composites by Introducing Mg-Ni-P-CNT to the Melt
Production and Characterization of AZ91-CNT Cast Nano Composites by Introducing Mg-Ni-P-CNT to the Melt Due to need for fuel savings nowadays, light metal alloys are worth considering for traortation structures. In this regard magnesium and its alloys with the least density among industrial metals have increasing scientific and industrial applications. However, magnesium has limited formability and low strength, so, development of magnesium composites are desired to reduce the mechanical property related shortcomings of this light metal and its alloys. Carbon nano-tube (CNT) with a unique atomic structure is known as a modern material with new applications. CNT has a combination of perfect mechanical, physical and electrical properties and with its extraordinary strength and high toughness is an ideal candidate for reinforcement of composite materials. Although CNT will be useful for improving magnesium properties, there are some disadvantages for production of composites reinforced by CNT. High agglomeration tendency and poor wetability of CNTs with metal melts due to their surface energy differences are the main challenges for using this modern material as the reinforcement in composites. Considering the desire to overcome these challenges, coating CNTs or putting them in a metallic coating are two practical solutions. In this study, nickel- phosphorous electroless coating process was employed for the first time for uniform co-deposition of CNTs into a Ni-P matrix coated on magnesium powder. In the first steps, important parameters of electroless bath like pH and temperature were optimized for the best condition of entangling CNTs. Then different amount of CNTs are introduced to the electroless bath for the best situation of dispersion and reinforcing. Due to very large surface area of the particles to be coated, intense coating reactions which would prevent CNT agglomeration in the coatings were expected. Also moving powder as coating surface caused a homogenous suspension of reinforcement in the electroless bath so uniform composite coating could be produced. The magnesium powder with the optimum composite coating was used as the reinforcement for uniform addition of CNTs to AZ91 alloy through mechanical mixing in the molten alloy. Similar composites were also produced with untreated as-purchased CNTs for comparison.resulted in notable grain refinement of the matrix, whereas addition of untreated CNTs were not very effective. On the other hand, one percent dispersed CNTs in the coating caused 32 percent enhancement in UTS, 16 percent enhancement in Young modulus, 23 percent enhancement in yield stress, 36 percent enhancement in hardness and 30 percent enhancement in flexural strength in comparison with the monolithic samples.
توسعة کامپوزیت های منیزیم برای بهبود خواص این فلز سبک و گسترش استفاده از آن در صنایع حمل و نقل بسیار مورد توجه است. نانولوله های کربنی با ساختاری یکتا و مجموعه ای از خواص منحصر به فرد، به عنوان انتخابی مناسب برای تقویت کنندگی مواد کامپوزیتی مطرح می باشند. تمایل زیاد نانولوله های کربنی به خوشه ای شدن و ترشوندگی کم آنها توسط مذاب فلزات، به کارگیری آنها را با مشکل مواجه کرده است. در این پژوهش با کمک گرفتن از فرآیند پوشش دهی الکترولس نیکل- فسفر به عنوان مرحلة ابتدایی و تعیین شرایط بهینه آن، پوششی کامپوزیتی با توزیع نسبتاً یکنواخت از نانولوله های کربنی بر روی پودر منیزیم ایجاد شد. به کار بردن پودر به عنوان سطح پوشش دهی به خاطر دارا بودن سطح بسیار زیاد، واکنش شدیدی ایجاد می کند که باعث از بین بردن حالت خوشه ای نانولوله ها می شود. سپس ذرات منیزیم که نانولوله ها به صورت یکنواخت بر آنها توزیع شده اند به عنوان تقویت کننده وارد مذاب AZ91 شده و کامپوزیت هایی با درصدهای متفاوت نانولوله کربنی به روش ریخته گری هم زدنی ایجاد شدند. برای مقایسه، نانولوله های کربنی به صورت توده ای نیز با درصدهای مشابه به مذاب اضافه شده و به روش مشابه از آنها کامپوزیت هایی تولید گردید. نتایج نشان داد که نانولوله های کربنی موجود در پوشش باعث ریز شدن ساختار ریختگی شدند در صورتیکه نانولوله های کربنی توده ای نقش زیادی در ریزدانه کردن دانه های آلیاژ بازی نکردند. همچنین به دلیل عدم توانایی کافی فرآیند تولید ذوبی برای از بین بردن توده های نانولوله کربنی، میزان تخلخل در کامپوزیت ها با حضور نانولوله های توده ای بیشتر بود که باعث کاهش خواص مکانیکی کامپوزیت گردید. یک درصد نانولوله کربنی با توزیع مناسب در پوشش، باعث افزایش 32 درصدی استحکام کششی، 16 درصدی مدول الاستیک، 23 درصدی تنش تسلیم، 36 درصدی سختی و 30 درصدی استحکام خمشی کامپوزیت نسبت به حالت غیر کامپوزیتی گردید. همچنین این تقویت کننده بر خلاف دیگر تقویت کننده های سنتی کاهش چقرمگی را به همراه نداشت اگرچه حالت شکست کامپوزیت همانند نمونة غیر کامپوزیتی ترد باقی ماند. نمونة دارای یک درصد نانولوله کربنی توده ای به دلیل حضور تخلخل بیشتر، عدم توزیع مناسب تقویت کننده، ترشوندگی کم با مذاب و حضور نداشتن فصل مشترک زمینه- تقویت کنندة قوی از افزایش خواص مطلوب بی بهره ماند. کلمات کلیدی: مواد کامپوزیتی، نانولوله کربنی، آلیاژ AZ91، پوشش الکترولس نیکل- فسفر، پوشش کامپوزیتی بر پودر، ریخته گری هم زدنی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی