Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand,Mahmood Monir-vaghefi
بهزاد نيرومند (استاد راهنما) سيدمحمود منيرواقفي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahan Firoozbakht
ماهان فيروزبخت

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.
چکيده توسعة کامپوزيت هاي منيزيم براي بهبود خواص اين فلز سبک و گسترش استفاده از آن در صنايع حمل و نقل بسيار مورد توجه است. نانولوله هاي کربني با ساختاري يکتا و مجموعه اي از خواص منحصر به فرد، به عنوان انتخابي مناسب براي تقويت کنندگي مواد کامپوزيتي مطرح مي باشند. تمايل زياد نانولوله هاي کربني به خوشه اي شدن و ترشوندگي کم آنها توسط مذاب فلزات، به کارگيري آنها را با مشکل مواجه کرده است. در اين پژوهش با کمک گرفتن از فرآيند پوشش دهي الکترولس نيکل- فسفر به عنوان مرحلة ابتدايي و تعيين شرايط بهينه آن، پوششي کامپوزيتي با توزيع نسبتاً يکنواخت از نانولوله هاي کربني بر روي پودر منيزيم ايجاد شد. به کار بردن پودر به عنوان سطح پوشش دهي به خاطر دارا بودن سطح بسيار زياد، واکنش شديدي ايجاد مي کند که باعث از بين بردن حالت خوشه اي نانولوله ها مي شود. سپس ذرات منيزيم که نانولوله ها به صورت يکنواخت بر آنها توزيع شده اند به عنوان تقويت کننده وارد مذاب AZ91 شده و کامپوزيت هايي با درصدهاي متفاوت نانولوله کربني به روش ريخته گري هم زدني ايجاد شدند. براي مقايسه، نانولوله هاي کربني به صورت توده اي نيز با درصدهاي مشابه به مذاب اضافه شده و به روش مشابه از آنها کامپوزيت هايي توليد گرديد. نتايج نشان داد که نانولوله هاي کربني موجود در پوشش باعث ريز شدن ساختار ريختگي شدند در صورتيکه نانولوله هاي کربني توده اي نقش زيادي در ريزدانه کردن دانه هاي آلياژ بازي نکردند. همچنين به دليل عدم توانايي کافي فرآيند توليد ذوبي براي از بين بردن توده هاي نانولوله کربني، ميزان تخلخل در کامپوزيت ها با حضور نانولوله هاي توده اي بيشتر بود که باعث کاهش خواص مکانيکي کامپوزيت گرديد. يک درصد نانولوله کربني با توزيع مناسب در پوشش، باعث افزايش 32 درصدي استحکام کششي، 16 درصدي مدول الاستيک، 23 درصدي تنش تسليم، 36 درصدي سختي و 30 درصدي استحکام خمشي کامپوزيت نسبت به حالت غير کامپوزيتي گرديد. همچنين اين تقويت کننده بر خلاف ديگر تقويت کننده هاي سنتي کاهش چقرمگي را به همراه نداشت اگرچه حالت شکست کامپوزيت همانند نمونة غير کامپوزيتي ترد باقي ماند. نمونة داراي يک درصد نانولوله کربني توده اي به دليل حضور تخلخل بيشتر، عدم توزيع مناسب تقويت کننده، ترشوندگي کم با مذاب و حضور نداشتن فصل مشترک زمينه- تقويت کنندة قوي از افزايش خواص مطلوب بي بهره ماند. کلمات کليدي: مواد کامپوزيتي، نانولوله کربني، آلياژ AZ91، پوشش الکترولس نيکل- فسفر، پوشش کامپوزيتي بر پودر، ريخته گري هم زدني

ارتقاء امنیت وب با وف بومی