Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Behzad Niroumand
محمدرضا طرقی نژاد (استاد مشاور) بهزاد نیرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehrdad Shayan
مهرداد شایان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
Carbon nanotubes with their special properties are a suitable choice for reinforcing the metal matrix composites. In this research as cast A356-CNT nanocomposites were fabricated by means of squeeze casting method and dilution of Al-CNT composite sheets produced by continual annealing and roll-bonding process into the molten matrix alloy. The aim was to improve the wettability and distribution of CNTs in the matrix. The effects of carbon nanotubes and squeeze casting process on structural, mechanical and physical properties as well as the corrosion rate were investigated. Furthermore, mathematical relations between the inputs and outputs of the system were modeled by Design-Expert software and the optimum intervals of input parameters to obtain desired results were calculated. Results showed that structural, mechanical and physical properties of as cast nanocomposites were improved by the employed process. It was shown that grain size and secondary dendrite arm spacing were reduced whereas the ultimate shear strength and shear yield strength at room and high temperatures were improved. Reduction of density and enhancement of porosity by addition of carbon nanotubes to the structure and enhancement of density and reduction of porosity by squeeze casting were other results of this study. Squeeze cast nanocomposites retained about 85 percent of their shear strength at 300 °C while the conventionally cast monolithic alloy retained only about 58 percent of its shear strength at 300 °C. Electrical conductivity of castings was decreased by incorporation of carbon nanotubes to the structure and application of pressure during solidification. Corrosion rate was decreased by incorporation of carbon nanotubes to the structure and increased by squeeze casting process. The pressure, carbon nanotubes content and temperature to obtain optimum desired properties were calculated by the mathematical relations to be 137.56 MPa, 0.5 wt% and 666.75 °C, respectively. Key Words: A356-CNT nanocomposites, squeeze casting method, continual annealing and roll-bonding process, design of experiment, microstructure, casting quality, shear strength, electrical conductivity, corrosion rate
چک یده نانولوله‌های کربنی به واسطه دارا بودن ویژگی‌های منحصر به فرد، به عنوان گزینه مناسبی برای تقویت کامپوزیت‌های زمینه فلزی به شمار می‌روند. در این پژوهش نانوکامپوزیت‌های ریختگی A356-CNT با استفاده از فرآیند ریخته‌گری کوبشی و با اضافه نمودن ورق‌های کامپوزیتی Al-CNT حاصل از فرآیند آنیل و نورد اتصالی پیوسته به مذاب زمینه تولید شدند. این کار به منظور بهبود ترشوندگی و توزیع مناسب‌تر نانولوله‌های کربنی در کامپوزیت انجام گردید. در ادامه تأثیر افزودن نانولوله‌های کربنی و فرآیند ریخته‌گری کوبشی بر خصوصیات ساختاری، مکانیکی، فیزیکی و سرعت خوردگی نانوکامپوزیت‌های تولیدی بررسی گردید. همچنین روابط ریاضی بین پارامترهای ورودی سیستم و نتایج خروجی آن توسط نرم‌افزار Design-Expert مدل شده و محدوده بهینه پارامترهای ورودی جهت حصول بهترین نتایج محاسبه گردید. نتایج حاکی از کاهش اندازه دانه و فواصل بین بازوهای دندریتی ثانویه، افزایش استحکام نهایی برشی و استحکام تسلیم برشی در دمای محیط و دمای بالا و افزایش استحکام خمشی در اثر کامپوزیت‌سازی به روش ریخته‌گری کوبشی بود. با اعمال فشار بر مذاب چگالی نمونه ها افزایش و تخلخل آنها کاهش، و با اضافه نمودن نانولوله‌های کربنی به ساختار چگالی نمونه ها کاهش و تخلخل آنها افزایش یافت. نانوکامپوزیت‌های تولید شده به روش ریخته‌گری کوبشی حدود 85 درصد استحکام برشی خود را در دمای 300 درجه سانتیگراد نسبت به دمای محیط حفظ کردند در حالی که این مقدار برای آلیاژ A356 تقویت‌نشده ریختگی بدون اعمال فشار حدود 58 درصد بود. رسانایی الکتریکی قطعات تولیدی با اضافه شدن نانولوله‌های کربنی و اعمال فشار در فرآیند ریخته‌گری کوبشی کاهش یافت. سرعت خوردگی در اثر اضافه نمودن نانولوله‌های کربنی به ساختار کاهش و در اثر اعمال فشار در فرآیند ریخته‌گری کوبشی افزایش یافت. با استفاده از روابط ریاضی به دست آمده مناسب‌ترین فشار، میزان نانولوله‌های کربنی و دما جهت حصول خواص بهینه به ترتیب MPa 65/137، wt% 5/0 و 75/666 درجه سانتیگراد محاسبه شد. کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت A356-CNT، ریخته‌گری کوبشی، آنیل و نورد اتصالی پیوسته، طراحی آزمایش، ساختار، کیفیت قطعه، استحکام برشی، رسانایی الکتریکی، سرعت خوردگی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی