Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand
بهزاد نیرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ramin Jamshidi Alashti
رامین جمشیدی الاشتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Investigating the feasibility of producing A356/CNT open-cell nanocomposite foam by melt squeezing technique
In this research, feasibility of producing A356/CNT nanocomposite open-cell foam via melt squeezing technique was investigated. Open-cell aluminum foams have gained some significant applications in various industries because of their specific structural and mechanical characteristics. Success in producing CNT-incorporated open-cell aluminum alloy foams based on casting approach can ascertain their usage in more critical applications and also their mass-production. To achieve this goal, this project was conducted in three sections. At the first section, the influential parameters for production of open-cell A356 aluminum alloy foams via the melt squeezing procedure was optimized and effects of foam making variables on mechanical properties of the resultant foams were assessed. The influence of cell size and piston pressure on the porosity and mechanical properies of final foams was also simulated using artificial neural network (ANN). At the second section, various techniques for producing aluminum alloy-based nanocomposites containing different CNT weight percentages were utilized and the optimal one was selected. Finally, the possibility of producing aluminum-based nanocomposite foam using the optimal parameters of the two preceding stages was investigated. The results showed that foams comprising coarse and fine cell sizes yielded the highest strength and the highest energy absorption capacity, respectively. Production of bulk nanocomposites were only materialized by applying melt stirring speeds of more than 2000 rpm. Among variant amounts of the reinforcement incorporated into the melt, the composite containing 1 wt% CNT and 1 wt% Ti showed the best mechanical properties (including shear, bending and compressive strengths) among which the bending strength was improved by about 27% in comparison with the monolithic casting. However, due to the inconsistencies amongst the foam optimum production parameters and those of the bulk nanocomposite, production of nanocomposite foam, as the ultimate purpose of this thesis, was not feasible. The non-practicability of using high stirring speed as well as lack of rapid solidification condition in the foam making procedure, which results in CNT segregation, were recognized as the most important reasons for this failure. Key Words: Open-cell aluminum foam, A356-CNT nanocomposite, nanocomposite foam, vortex casting, mechanical properties, microstructure, artificial neural network
در این تحقیق، امکان ساخت فوم حفره باز نانوکامپوزیتی A356/CNT به روش فشردن مخلوط مذاب و نمک مورد بررسی قرار گرفت. فوم‌های حفره باز آلومینیومی به دلیل خواص ویژه ساختاری و مکانیکی، کاربردهای مهمی در صنایع مختلف بدست آورده‌اند. موفقیت در تولید فوم‌های حفره باز آلیاژ آلومینیوم با تقویت کننده CNT بر پایه ریخته گری، می‌تواند امکان استفاده از آنها در کاربردهای حساس‌تر و ساخت آنها در حجم بالا را فراهم سازد. برای این منظور، این پروژه در سه بخش انجام شد. در بخش اول، پارامترهای موثر بر تولید فوم‌های غیرکامپوزیتی حفره باز آلیاژ آلومینیوم A356 با تکنیک فشردن مخلوط مذاب و نمک بهینه یابی شده و تأثیر پارامترهای موثر بر فومسازی بر روی خواص مکانیکی فوم‌های نهایی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تأثیر اندازه حفره و فشار پیستون بر تخلخل و خواص مکانیکی فوم نهایی با استفاده از سیستم شبکه عصبی مدلسازی شد. در بخش دوم، روش‌های مختلفی برای تولید کامپوزیت‌های غیرفومی (بالک) با زمینه آلیاژ آلومینیوم A356 و درصدهای مختلفی از CNT بررسی و روش بهینه انتخاب شد. در بخش آخر، با استفاده از پارامترهای بهینه دو مرحله قبلی، تولید فوم آلومینیومی نانوکامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آنست که فوم‌هایی با اندازه حفرات درشت و ریز، به ترتیب بیشترین استحکام و قابلیت جذب انرژی را با خود به همراه می‌آورند. تولید نانوکامپوزیت های غیرفومی تنها با اعمال سرعت‌های هم زدن بالای rpm 2000 بر روی مذاب تحقق یافت. از بین درصدهای وزنی مختلفی از تقویت کننده که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت، کامپوزیتی با 1 درصد وزنی CNT و 1 درصد وزنی Ti بیشترین خواص مکانیکی،شامل استحکام فشاری، خمشی و برشی، را از خود نشان داد، بطوریکه استحکام خمشی این نانوکامپوزیت نسبت به نمونه شاهد حدوداً 75 درصد افزایش یافت. اما به هر حال، به دلیل عدم سازگاری پارامترهای بهینه تولید فوم با پارامترهای بهینه تولید نانوکامپوزیت های غیرفومی، تولید فوم‌های نانوکامپوزیتی، به عنوان هدف نهایی این تحقیق، میسر نشد. از دلایل مهم این مسأله می‌توان به عدم امکان استفاده از سرعت‌های بالای هم زدن و همچنین فقدان سرعت انجمادی بالا در فرایند فوم سازی اشاره نمود که منجر به جدایش نانولوله های کربنی می‌شود. این دو عامل برای تولید موفق نانوکامپوزیت های غیرفومی A356/CNT لازم شناخته شد. کلمات کلیدی: فوم حفره باز آلومینیومی، نانوکامپوزیت A356-CNT، فوم نانوکامپوزیتی، ریخته‌گری گردابی، خواص مکانیکی، ریزساختار، سیستم شبکه عصبی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی