Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Behzad Niroumand
محمدرضا طرقي نژاد (استاد مشاور) بهزاد نيرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehrdad Shayan
مهرداد شايان

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 يده نانولوله‌هاي کربني به واسطه دارا بودن ويژگي‌هاي منحصر به فرد، به عنوان گزينه مناسبي براي تقويت کامپوزيت‌هاي زمينه فلزي به شمار مي‌روند. در اين پژوهش نانوکامپوزيت‌هاي ريختگي A356-CNT با استفاده از فرآيند ريخته‌گري کوبشي و با اضافه نمودن ورق‌هاي کامپوزيتي Al-CNT حاصل از فرآيند آنيل و نورد اتصالي پيوسته به مذاب زمينه توليد شدند. اين کار به منظور بهبود ترشوندگي و توزيع مناسب‌تر نانولوله‌هاي کربني در کامپوزيت انجام گرديد. در ادامه تأثير افزودن نانولوله‌هاي کربني و فرآيند ريخته‌گري کوبشي بر خصوصيات ساختاري، مکانيکي، فيزيکي و سرعت خوردگي نانوکامپوزيت‌هاي توليدي بررسي گرديد. همچنين روابط رياضي بين پارامترهاي ورودي سيستم و نتايج خروجي آن توسط نرم‌افزار Design-Expert مدل شده و محدوده بهينه پارامترهاي ورودي جهت حصول بهترين نتايج محاسبه گرديد. نتايج حاکي از کاهش اندازه دانه و فواصل بين بازوهاي دندريتي ثانويه، افزايش استحکام نهايي برشي و استحکام تسليم برشي در دماي محيط و دماي بالا و افزايش استحکام خمشي در اثر کامپوزيت‌سازي به روش ريخته‌گري کوبشي بود. با اعمال فشار بر مذاب چگالي نمونه ها افزايش و تخلخل آنها کاهش، و با اضافه نمودن نانولوله‌هاي کربني به ساختار چگالي نمونه ها کاهش و تخلخل آنها افزايش يافت. نانوکامپوزيت‌هاي توليد شده به روش ريخته‌گري کوبشي حدود 85 درصد استحکام برشي خود را در دماي 300 درجه سانتيگراد نسبت به دماي محيط حفظ کردند در حالي که اين مقدار براي آلياژ A356 تقويت‌نشده ريختگي بدون اعمال فشار حدود 58 درصد بود. رسانايي الکتريکي قطعات توليدي با اضافه شدن نانولوله‌هاي کربني و اعمال فشار در فرآيند ريخته‌گري کوبشي کاهش يافت. سرعت خوردگي در اثر اضافه نمودن نانولوله‌هاي کربني به ساختار کاهش و در اثر اعمال فشار در فرآيند ريخته‌گري کوبشي افزايش يافت. با استفاده از روابط رياضي به دست آمده مناسب‌ترين فشار، ميزان نانولوله‌هاي کربني و دما جهت حصول خواص بهينه به ترتيب MPa 65/137، wt% 5/0 و 75/666 درجه سانتيگراد محاسبه شد. کلمات کليدي: نانوکامپوزيت A356-CNT، ريخته‌گري کوبشي، آنيل و نورد اتصالي پيوسته، طراحي آزمايش، ساختار، کيفيت قطعه، استحکام برشي، رسانايي الکتريکي، سرعت خوردگي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی