Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand,Fakhreddin Ashrafizadeh
بهزاد نيرومند (استاد راهنما) سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
MohammadReza Dehnavi
محمدرضا دهنوي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Effects of sequential Ultrasonic Treatment on Mechanical Properties and Microstructural Characteristics of Cast Al413-SiCnp Nanocomposite
Effects of mechanical stirring as well as continuous and sequential (discontinuous) ultrasonic treatments on the microstructure, particles distribution and mechanical properties of cast Al413–SiC np nanocomposites were studied. The results showed that both types of ultrasonic treatments greatly improved the mechanical properties and microstructural characteristics of the produced nanocomposites. Furthermore, the effects of discontinuous ultrasonic treatment were rather more pronounced than those of the continuous treatment. The improvement in the yield strength of Al413–1wt%SiCnp nanocomposites produced by mechanical stirring in comparison with that of the monolithic sample was about 7%. The improvement for the nanocomposites continuously ultrasonic treated for a single 40 min period, or discontinuously ultrasonic treated for two 20 min periods was about 74% and 94%, respectively. The improvement in the mechanical properties was associated with severe refinement of the microstructure, removal of the gas layers on the particles surfaces, effective fragmentation of the agglomerates as well as improved wettability and distribution of the reinforcing particles during solidification. Keywords: Cast Al-SiC np nanocomposite; Ultrasonic treatment; Grain refinement; Mechanical characterization; Nano structured material.
خواص کامپوزيت‌هاي زمينه آلومينيومي به مقدار زيادي از اندازه، کسر حجمي و توزيع ذرات تقويت کننده و هم‌چنين ماهيت فصل مشترک زمينه و تقويت کننده تبعيت مي‌کند. تحقيقات قبلي نشان داده است که خواص مکانيکي اين کامپوزيت‌ها باکاهش اندازه‌ ذرات سراميکي وکاهش اندازه دانه‌هاي زمينه از ميکرومتر به مقياس نانومتر بهبود مي‌يابد. به دليل ترشوندگي ضعيف بين نانوذرات و فلزات مذاب، وارد کردن و پراکندن ذرات تقويت کننده نانومتري در روش‌هاي ذوبي دشوار است، ولي تحقيقات نشان داده که استفاده از فراوري اولتراسونيک مي‌تواند کمک قابل ملاحظه‌اي در اين زمينه بنمايد. هدف از اين تحقيق، ساخت نانوکامپوزيت ريختگي A413/SiC np به روش ذوبي با استفاده از عمليات اولتراسونيک و مطالعه تاثير پارامترهاي فرايندي و مکانيزم‌هاي موثر بر خصوصيات ريزساختاري و مکانيکي کامپوزيت‌هاي حاصله مي‌باشد. متغيرهاي اصلي فرايند شامل زمان و دماي همزدن مذاب، زمان اِعمال امواج اولتراسونيک، روش اِعمال فرايند اولتراسونيک (پيوسته يا منقطع) و درصد ماده تقويت کننده مي‌باشد. به اين منظور آلياژ آلومينيومA413 به‌عنوان زمينه و نانوذرات کاربيد سيليسيم با اندازه متوسط 70 نانومتر به‌عنوان تقويت کننده مورد استفاده قرار گرفت. پس از ذوب آلياژ زمينه، مواد تقويت کننده به‌وسيله همزدن مکانيکي وارد مذاب گرديد. سپس با استفاده از امواج پرانرژي اولتراسونيک، سعي در توزيع اين مواد در درون مذاب شد. خصوصيات نمونه‌ها به‌صورت کيفي و کمي ارزيابي شد. بررسي‌هاي ريزساختاري به‌کمک ميکروسکوپ‌هاي نوري، الکتروني عبوري، الکتروني روبشي، الکتروني روبشي گسيل ميداني و آناليز فازي و عنصري به ترتيب توسط پراش‌سنج پرتوي اشعه ايکس و طيف نگاري انتشار انرژي انجام شد. خواص مکانيکي از طريق آزمايش‌هاي سختي سنجي، کشش و برش در دماي محيط و بالا ارزيابي گرديد. نتايج حاصل نشان داد که با افزودن نانوذرات تقويت کننده به زمينه ضمن افزايش استحکام تسليم و کششي نهايي، درصد ازدياد طول نسبي کاهش مي‌يابد.هم‌چنين فراوري اولتراسونيک به جز بهبود قابل توجه توزيع ذرات تقويت کننده در مذاب، از طريق تاثير براندازه اجزا ساختار و ريز نمودن آن‌ها، باعث بهبود خواص مکانيکي زمينه نيز مي‌‌شود. بهينه زمان اعمال اولتراسونيک بازه زماني 20 الي 40 دقيقه و بهينه درصد تقويت کننده، 5/1 درصد تشخيص داده شد. هم‌چنين مشخص شد که تاثير فراوري اولتراسونيک منقطع بيشتر از فراوري پيوسته است. سهم مکانيزم‌هاي مختلف درافزايش استحکام نمونه‌هاي کامپوزيتي بررسي شد و مشخص گرديد که مکانيزم تفاوت ضريب انبساط حرارتي بيشترين سهم را در اين زمينه دارد. در اين راستا ضرايب رابطه هال- پچ اصلاح شده براي آلياژ A413 نيز بدست آمد. هم‌چنين حفظ خواص مکانيکي نمونه‌هاي کامپوزيتي در دماي بالا بهتر از نمونه‌هاي غير کامپوزيتي بود. کلمات کليدي: نانوکامپوزيت، کاربيد سيليسيم، فراوري اولتراسونيک، توزيع ذرات، خواص مکانيکي، مکانيزم‌هاي استحکام بخشي، استحکام دماي بالا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی