حاضرین در سایت

ما 26 مهمان آنلاین داریم

چگونه می توانید مدرک دکتری بگیرید؟

دفترچه سوالات تخصصی آزمون دکترا مواد دانشگاه آزاد اسلامی سال90

سوالات دکتری آزاد مهندسی متالورژی و مواد 90

دفترچه سوالات تخصصی آزمون دکترا مواد دانشگاه آزاد اسلامی سال89

سوالات دکتری آزاد مهندسي متالورژي و مواد 89

شما می توانید برای ارتباط با بخش پشتیبانی ، دریافت مشاوره رایگان قبل از سفارش ، و نیز جهت ارائه پیشنهادات و نظرات خود از طریق فرم تماس با ما و یا ایمیل سایت info@texfa.ir  اقدام نمایید.

همچنین می توانید به شماره5787-287-0933 پیامک ارسال نمایید.(در حال حاضر فقط پیامک)

لینک وبلاگ پشتیبان سایت

شنبه, 04 مرداد 1393
  • بازدید: 1190

نانو کامپوزیت و نانو کامپوزیت های AL -Sic



مواد و توسعهٔ آنها از پایه‌ های تمدن به شمار می‌روند. به طوری که دوره‌های تاریخی را با مواد نامگذاری کرده‌اند: عصر سنگ، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد، عصر سیلیکون و عصر کربن. ما اکنون در عصر کربن به سر می‌بریم. عصر جدید با شناخت یک مادهٔ جدید به وجود نمی‌آید، بلکه با بهینه کردن و ترکیب چند ماده می‌توان پا در عصر نوین گذاشت. دنیای نانومواد، فرصتی استثنایی برای انقلاب در مواد کامپوزیتی است برای تغییر دادن و بهینه کردن خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، آنها را کامپوز یا ترکیب می‌کنیم.

کامپوزيت ها ترکيباتي هستند که از چند ماده متمايز که اجزاي آن به آساني از يکديگر تشخيص داده مي شوند، ساخته شده اند. هدف از ايجاد کامپوزيت دستيابي به ماده اي ترکيبي با خواص و ويژگي هاي مورد نظر است. نانو کامپوزيت ها نيز کامپوزيت هايي هستند که در مقياس نانوساخته مي شوند. مواد نانوکامپوزیتی به آن دسته از موادی اطلاق می‌شود که فاز تقویت‌کننده آن دارای ابعادی در مقیاس یک تا 100 نانومتر باشد .

فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری موضوع جذابی برای تحقیقات است که در دهه اخیر توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است. نانوکامپوزیتها نیز به عنوان یکی از شاخه های این فناوری جدید، اهمیت بسیاری یافته است و یکی از زمینه هایی است که کاربردهای صنعتی پیدا کرده است. تلاش های اولیه موفقیت آمیز در تهیه نانوکامپوزیتها به دهه های شصت و هفتاد قرن بیستم میلادی باز می گردد. اما در ۱۹۸۰ با تهیه نانوکامپوزیتهای بر پایه نایلون۶- خاک رس به صورت تجاری به وسیله شرکت تویوتای ژاپن، تحقیقات برای ساخت این مواد شدت و سرعت بیشتری پیدا کرد و شرکت های یوبی، یونی کیتا، هانی ول و بایر نیز نانوکامپوزیتهایی را بر پایه نایلون ۶ ارائه نمودند که عمده کاربرد آنها در خودروسازی و صنایع بسته بندی بود. از آن به بعد تعداد دیگری از شرکتها، نانوکامپوزیتها را به منظور تجاری مورد مطالعه قرار دادند و در اواخر سال ۲۰۰۱ میلادی شرکتهای جنرال موتورز و باسل اولین کاربرد نانوکامپوزیتها بر پایه اولین گرمانرم را در قطعات خارجی اتومبیل ارائه نمودند.


تعریف نانوکامپوزیتها:

نانوکامپوزیتها شامل ترکیب ذرات در حوزه مولوکولی یا نانو در زمینه پلیمری، فلزی یا سرامیکی می باشد. در همه موارد مشاهده می شود که مقدار نانو ذرات در این زمینه ها می تواند به طور کامل خواص این مواد را تغییر دهد این ذرات به عنوان تقویت کننده زمینه و همچنین تغییر دهنده رفتار الکتریکی مواد پایه به کار می روند.

باید توجه کرد که تنها با اضافه کردن نانو ذرات به یک زمینه به خواص فوق العاده نمی رسیم بلکه در این ترکیب باید شرایطی را رعایت کرد. مثلا فرض کنید یکسری ورق های پرکننده ای را به کامپــوزیتها اضافه کرده باشیم، اگر ورق های کوچک معدنی به صورت متــراکم به هم چسبیده باشند رفتارشان خیلی متفاوت از مواد کامپوزتی معمولی نمی باشد.


اما به عنوان یک تعریف، نانو کامپوزیتها، مواد مرکبی هستند که لااقل یکی از اجزاء تشکیل دهنده آنها دارای ابعادی در محدوده نانومتری، در محدوده nm ۱۰۰- ۱/۰ باشد؛ اما یکسری پودرهای نانوکامپوزیت نیز داریم که این پودرها شامل ذرات با ابعادی مختلف در محدوده نانومتری هستند.
در مواد نانو کامپوزیت ، به جزء پخش شونده که به صورت الیاف، صفحات مسطح ریز، ذرات و یا حتی حفره ها، ترکها و غیره در ابعاد نانومتری و یا بالاتر باشد فاز زمینه می گویند.

دسته بندی نانو کامپوزیتها:
در دسته ای از مواد نانو کامپوزیت، فاز دوم، موادی با دمای ذوب بالا مانند سرامیک ها و یا فلزات بوده، فاز زمینه ماده ای با دمای ذوب پایین مانند پلیمر و سرامیک و فلز با دمای ذوب پایین است. اما در دسته دیگر، فاز زمینه ماده ای سرامیکی یا فلزی با دمای ذوب بالا و فاز دوم ماده ای پلیمری یا سرامیکی و یا فلزی با دمای ذوب پایین تر است. به همین ترتیب، مواد نانو کامپوزیت، از نظر نوع مواد تشکیل دهنده، حداقل دارای سه گروه زیر هستند:
الف) مواد نانو کامپوزیت سرامیک- فلز: این نوع مواد نانو کامپوزیت، عمدتا دارای جریی سرامیکی با دمای ذوب بالا و جزیی فلزی با دمای ذوب نسبتا پایین هستند و در ساخت قطعات عملیاتی کاربرد دارند.
ب) مواد نانو کامپوزیت پلیمر- سرامیک یا فلز: این نوع مواد نانو کامپوزیت که دارای فاز زمینه آلی پلیمری و فاز دوم نانومتری غیر آلی سرامیکی یا فلزی هستند بیشتر تحت عنوان مواد نانو کامپوزیت هیبریدی آلی- غیر آلی شناخته می شوند.
ج) مواد نانوکامپوزیت سرامیک- سرامیک: مـــواد نانوکامپـــوزیت ســرامیک- سرامیک که دمای ذوب یک جزء بالاتر از جزء دیگر است، عمدتا دارای چگالی بالا و میزان تخلخل پایین هستند.
از دیگر دسته های نانوکامپوزیت می توان به موارد زیر اشاره کرد:
نانو کامپوزیت های فیلم نازک
نانو کامپوزیت های بر پایه نانو لوله کربنی

بهبود خواص در نانو کامپوزیتها:
خواصی که بر اثر وجود نانو مواد درکامپوزیتها بهبود می یابند عبارتند از: خواص فیزیکی مثل دمای واپیچش گرمایی، پایداری حرارتی، شفافیت، و خواص مکانیکی مثل خواص کششی، خواص خمشی و غیره.

کاربرد نانو کامپوزیت ها:
کاربرد نانو کامپوزیتها در تهیه بخش های خارجی خودرو بر پایه اولفین های گرمانرم نظیر پروپلین، در فیلم های بسته بندی نایلونی،در بطری های نگهداری مواد نوشیدنی، در لوله های پلیمری و در پوشش های کابل و سیم و غیره در حال گسترش است.
اخیـــرا جنــــرال موتـورز تهیه اولیــــن قطعات نانوکامپــوزیت پلی اولفینیPO- (خاک رس) را که حاوی تنها ۵/۲ درصد پر کننده معدنی است، گزارش کرده است. این محصول از لحاظ سفتی معادل اولفین گرمانرم حاوی ده برابر پر کننده تالک است و موجب ۲۰درصد صرفه جویی در وزن می شود. این قطعات در صفحات خارجی استیشن های مدل ۲۰۰۲ استفاده شده است. برآورد شده که استفاده گسترده نانوکامپوزیتها در خودروها تنها در آمریکا می تواند ۵/۱ میلیارد لیتر در سوخت سالیانه صرفه جویی کند و باعث کاهش تولید دی اکسیدکربن به میزان ۵ میلیارد کیلوگرم شود.
شرکت آرگون، خواص عبوردهی نانو کامپوزیت های استفاده شده در بسته بندی را تا حدود ۲۵۰۰ درصد اصلاح می کند. یک نوع جدید از این مواد موم های از جنس نانوکامپوزیت است که می تواند به خوبی کاغذ، جهت روکش تجهیزات استفاده گردد.
از دیگر زمینه های کاربرد نانوکامپوزیت ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
ضد حریق کردن پلاستیکها، تهیه الیاف و فیلمها، کاربردهای الکتریکی، سامانه های انتقال دارو، مهندسی بافت، ساختمان سازی، لوازم خانگی و غیره.

مزایا و معایب نانوکامپوزیتها:
ظهور مواد نانوکامپوزیت ، تحولی اساسی در خواص مکانیکی و حرارتی ایجاد کرده است. خواص منحصر بفرد مواد نانوکامپوزیت را می توان به صورت زیر بیان کرد:
- پودرهای نانوکامپوزیت نسبت سطح به حجم بالایی دارد. این نسبت در حالت بی شکل نسبت به حالت بلوری، بیشتر است.
- کسر زیادی از اتمها در سطح ذرات پودرهای نانوکامپوزیت و یا در مرز دانه های ریز ساختار نانوکامپوزیتها قرار دارند.
به دلیل دو خاصیت اخیر، پودر های نانوکامپوزیت، قابلیت تفت جوشی(زینتر) بالایی دارند. در ساخت نانو کامپوزیتها از پودرهای نانوکامپوزیت یا پودرهای نانومتری، به دلیل کنترل فرآیند در مقیاس نانومتری، ریز ساختاری کاملا یکنواخت به دست می آید. نانو کامپوزیت ها خواص فیزیکی و مکانیکی از قبیل استحکام، سختی، چقرمگی و مقاومت حرارتی بالایی در محدوده وسیعی از دما دارند. افزودن ۵ تا ۱۰ درصد حجمی فاز دوم به فاز زمینه، باعث افزایش چشمگیری در خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت ها می شود. لذا جدیدترین فناوری ها، مربوط به طراحی ریز ساختاری نانوکامپوزیتها برای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی آن می باشد.
در مقابل خواص منحصر بفرد مواد نانوکامپوزیت،در ساخت نانو کامپوزیتها مشکلات فرآیندی قابل توجهی وجود دارد که نقش تعیین کننده ای دارند. از اساسی ترین این مشکلات می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- عدم توزیع یکنواخت فاز دوم در فاز زمینه در نانو کامپوزیت ها،خواص مکانیکی نانوکامپوزیتها را کاهش می دهد.تجمع ذرات پودر بسیار ریز در نانوکامپوزیتها موجب افزایش انرژی سطحی آنها شده، کاهش خواص مکانیکی کاهش خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها را به دنبال دارد.
-همچنین استفاده از مواد شیمیایی گران قیمت برای توزیع یکنواخت فاز دوم در داخل فاز زمینه و جلوگیری از به هم چسبیدن ذرات پودر نانوکامپوزیتی وساخت نانوکامپوزیتهایی با ریز ساختاری همگن و خواص مکانیکی بالا، باعث غیر اقتصادی شدن و همچنین پیچیده تر شدن فرآیند می گردد.

مشكلات پيشروي توسعه نانوكامپوزيتها در کشور ما:

عدم شناخت كافي مصرف كنندگان از محصولات نانوكامپوزيتها : يكي از دلايل نبود بازار كافي در اين زمينه، جديد بودن نانوكامپوزيتها است كه طبيعتاً اگر بازاري نداشته باشد سرمايه‌گذاري هم نخواهيم داشت كه اين مشكل عمده با فرهنگ‌سازي در بين صنعتگران و مصرف‌كنندگان قابل رفع است. به عنوان مثال براي فرهنگسازي در اين زمينه كافي است كارايي و قابليت فوقالعاده اين فناوري را در محصولات پرمصرف از جمله خودرو‌ معرفي گردد.


توليد مواد اولية نانوكامپوزيت ها : يكي ديگر از مشكلات موجود در زمينة تحقيقات نانوكامپوزيت‌ها، عدم وجود مواد اوليه در كشور است. با ارتباطاتي كه بين پژوهشگاه با دانشگاه مكگيل كانادا برقرار شده است، اميدواريم بتوانيم پروژة تهيه نانوذرات خاك رس را در كشور به انجام برسانيم. با توليد و تهيه اين مواد، تقريباً مشكل خاصي در زمينة تحقيقات نانوكامپوزيتها نخواهيم داشت. خوشبختانه در كشور از لحاظ منابع طبيعي و دانش فني توليد اين نانوذرات مشكلي وجود ندارد.

عدم سرمايهگذاري كافي در اين به دلايل عدم وجود بازار، جديد بودن و نيز داشتن ريسك بالا، سرمايه‌گذاري جدي در اين زمينه وجود ندارد. با توجه به اينكه فناوري نانو جزء فناوري‌هاي برتر محسوب مي‌شود، متولي سرمايه‌گذاري در اين فناوري‌ها دولت‌ها هستند. اگر دولتها بتوانند فعاليتهاي حمايتي را به خوبي انجام دهند، پيشرفت در همة زمينه ها به سرعت صورت خواهد گرفت.


سياستهاي نادرست وزارت علوم در ارزيابي محققان: يكي از دلايلي كه موفقيت پروژه‌هاي فناوري نانو را تحت تاثير خود قرار مي دهد، سياست‌هايي است كه در وزارت علوم وجود دارد، طبيعتاً اعضاي هيئت علمي خود را موظف مي‌دانند، چه درست باشد چه نادرست، خود را در آن چارچوب حركت دهند. به عنوان مثال به جاي آنكه در وزارت علوم، حل مشكل كشور به عنوان يك شاخص رشد علمي مطرح شود، تعداد مقالات درج شده در مجلات بين المللي كه قالبا مشكلي را از مشكلات كشور حل نمي كند شاخص ارزيابي قرار مي گيرد كه اين خود نوعي مشكل بر سر راه استادان و محققان براي حركت در مسير حل مشكلات است.


کامپوزیت AL/SiC:

کامپوزیتهاي زمینه فلزی از قبیل آلیاژهای AL ،Tiو Ni که با ذرات و یا ویسکرزهای SiC تقویت شده اند این پتانسیل را دارند تا خواص مکانیکی مطلوب شامل سفتی ویژه بالا، استحکام بالا، مقاومت به خزش اکسیداسیون و خورد ګی خوبی داشته باشند.اما از بین این کامپوزیتها کامپوزیتهاي زمینه آلومینیوم به دلیل خواص مطلوبشان کاربردهای وسیعی یافته اند.آنها به وسیله پخش ذرات سرامیکی SiC در زمینه ALتولید می شوند.این کامپوزیتها به دلیل مدول الاستیک بالا، استحکام بالا و پایداری حرارتی بالا در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار ګرفته اند ودر صنایع اتومبیل سازی و فضایی از قبیل در ساخت حوضچه های ګرمایی الکنرونیکی شافت ها روتورهای ترمز خودروها هواپیماهای جت و یا اجزا موتورهای انفجاری بکار می روند.

v روشهای تولید کامپوزیتهای AL/SiC::
روشهای زیادی برای تولید کامپوزیتهای AL/SiCزمینه آلومینیوم با تقویت کننده کاربید سیلیکون وجود دارد که عبارتند از:
۱.ریخته ګری تحت فشار ( Squeeze casting)
۲.روش فلز پاشی (Metal spray )
۳.روش فلز خورانی(Metal infilteration)
۴.رسوب دهی لیزری(Laser deposition)
۵.متالورژی پودر
از میان روشهاي فوق روش متالورژی پودر است یکی از بهترین و مفیدترین روشهای تولید این کامپوزیتهاست که از مراحل مخلوط کردن، فشرده سازی و شکل دادن تشکیل شده است که مرحله مخلوط کردن مهمترین مرحله است . با وجود اینکه مشکلات زیادی در این روش نیز وجود دارد ولی می توان توزیع همګنی از ذرات تقویت کننده را در زمینه بدست آورد.در روشهای مذاب مثل روش ریخته ګری ذرات SiCبه مذاب آلومینیوم قبل از ریخته ګری توسط هم زن افزوده می شوند.ګرچه ریخته ګری ارزان ترین روش ساخت کامپوزیتهای AL/SiCاست اما به دلیل تفاوت بسیار زیاد بین ضرایب انبساط حرارتی دو جز سازنده این کامپوزیت یعنی AL و SiCو همچنین تر شوندګی ضعیف بین مذاب آلومینیوم و ذرات SiC استفاده از این روش مشکل است.از سوی دیگر ممکن است واکنشهای نامناسبی بین مذاب آلومینیوم و ذرات SiC صورت ګرفته و فازهای تردی از قبیل AL4C3 و Si تولید شوند. برای جلوګیری ازتشکیل فازهای ترد و نامناسب و کلوخه شدن ذرات در طی ساخت کامپوزیت روش حالت جامد پیشنهاد می شود.آلیاژسازی مکانیکی یک فرایند حالت جامد است که قادر به تولید ساختارهای پایدار از مواد نانوکریستالی می باشد.آلیاژسازی مکانیکی از طریق آسیاب ګلوله ای پر انرژی صورت میګیرد که در آن ذرات پودر یک برخورد پر انرژی به داشته و سپس به جوش سرد می خورند.انواع آسیاب های ګلوله ای پرانرژی عبارتند از:
-آسیاب های سایشی
-آسیابهای هم زن
-آسیابهای ګلوله ای چرخشی
می باشد.بدین طریق می توان با فرایندهای مکانیکی غیر تعادلی و انجام واکنش در حالت جامد به سیستم های آلیاژی نانوکریستالی دست یافت.
روش آلیاژسازی مکانیکی در واقع روشی ساده و مفید برای تولید پودرهای اولیه است.و از آسیاب ګلوله ای برای کامپوزیتی با توزیع همگنی از ذرات استفاده می شود.و بدین طریق می توان نسبتهای بالایی از این کامپوزیتها را با هزینه پایین تولید کرد.

نانوكامپوزيتهاي AL/SiC :

اخیرا نشان داده شده است که خواص مکانیکی کامپوزيتهاي زمینه فلزی AL/SiC شامل نانو ذرات SiC نسبت به کامپوزیتهای معمولی AL/SiC بسیار بهتر است .گر رچه یک همگنی در مقیاس کوچک به وسیله روش ژل -خشک بدست می آید ولی هزینه نسبتا بالای بعضی واکنشگرها و کنترل مشکل روش ژل -خشک باعث جلوگیری از کاربردی شدن آن شده است.در مقایسه با این روش آلیاژسازی مکانیکی روشی بسیار کم هزینه می باشد و یک روش ساده و مناسب برای ساخت کامپوزیتها در مقیاس بزرګ می باشد.متوجه شده اند که این روش یک روش معتبر برای تولید مواد جدید از قبیل آلیاژهای آمورف و نانو کامپوزیتهاست.
در تولید یک نانو کامپوزیت مشکل اصلی نسبت سطح به حجم بالای نانو ذرات تقویت کننده است که این امر موجب افزایش واکنش پذیری و نفوذ آسان در این کامپوزیتها می شود.علاوه بر این آگلومراسیون شدید بین ذرات تقویت کننده رخ می دهد.تقویت کننده های نانو ذره همچنین از چگا لش و متراکم شدن کامپوزیت جلوگیری می کنند.

تولید نانو کامپوزیتهای AL/SiC به رو ش آسیاب گلوله ای و پرس گرم:
به منظور بررسی روش آسیاب گلوله ای مخلوط هایی را با اندازه ذرات متفاوت تهییه کرده و پودرها پس از مخلوط شدن به وسیله آسیاب گلوله ای آسیاب می شوند.به عنوان مثال از دو مخلوط پودری یکی دارای ذراتSiC با اندازه کمتر از ۴۵میکرو متر و خلوص بالاتر از ۹۹٪ و دیگری شامل نانو ذرات SiC با اندازه حدود ۲۰-۳۰ نانو متر و خلوص بالاتر از ۹۹٪ استفاده می کنند تا علاوه بر تولید نانو کامپوزیت خواص نانو کامپوزیت حاصل را با خواص کامپوزیت معمولی شامل میکرو ذرات را مقایسه کنیم.کسر حجمی ذرات SiC در کامپوزیتها حدود ۱۰٪ است.مخلوط پودری را در آسیاب گلوله ای پر انرژی و تحت اتمسفر آرگن تحت آسیاب کاری قرار می دهند.می توان از روانساز استفاده کرد.آسیاب گلوله ای به طور دوره ای و هر نیم ساعت یک بار کار می کند و سپس متوقف می شود و به طور مداوم این عمل تکرار می شود تا دما به حدود ۳۰۰درجه کلوین برسد .محصول نهایی آسیاب گلوله ای پس از ۱۰ ساعت آسیاب کاری در یک قالب سوپر آلیا ژ در اتمسفر آرگن از دمای ۷۲۳تا ۸۷۳ درجه کلوین تحت رنج فشار10تا۱۰۰ مگا پاسکال تحت پرس گرم قرار می گیرند و بدین ترتیب نانو کامپوزیت AL/SiC به روش آسیاب گلوله ای پر انرژی و پرس گرم تولید می شود.
فرایند آلیاژسازی مکانیکی به طور کلی شامل تغییر شکل جوش سرد.برای کامپوزیتهای AL/SiC در این فرایند ابتدا اندازه ذرات افزایش یافته و سپس به طور مداوم کاهش می یابد.
برای مشاهده ریز ساختار کامپوزیت حاصل پس از چندین مرحله آسیاب کاری از میکروسکوپSEM استفاده می شود.مورفولوژی و اندازه دانه کامپوزیت AL/SiC و AL/SiCN را بعد از فرایند آسیاب گلوله ای را مورد بررسی قرار می دهیم.شکل1(a-d) ریز ساختار کامپوزیتها را پس از آسیاب کاری به مدت ۲ساعت نشان می دهد.نتایج حاکی از آن است که پودرهای آگلومره شده در رنج وسیعی از اندازه حدود ۵تا ۲۰۰ میکرومتر تشکیل می شوند.ذرات آگلومره شده نتیجه ای از جوش سرد در طی آسیاب کاری هستند .مقایسه شکلهای a و b نشان می دهد که اندازه ذرات آگلومره شده در AL/SiCN بزرگتر از AL/SiC است . در تصاویر با بزرگنمایی بیشتر مشاهده می شود که ذرات با اندازه تقریبی ۲۰تا ۵۰ نانومتر در زمینه به طور همگن پخش شده اند.مقایسه این تصاویر نشان می دهد که نانوذرات SiC به آسانی در یک پودر آلومینیوم با آن جوش سرد تشکیل می دهند.
تصاوير SEM از مخلوط های پودری AL/SiC و AL/SiCN که با آسیاب گلوله ای به مدت ۱۰ ساعت آسیاب کاری شده اند در شکل ۲ نشان داده شده است. همانطور که در شکل ۲(a) و۲(b) نشان داده شده است اندازه ذرات آگلومره شده در مخلوط های پودری AL/SiC که به مدت ۱۰ ساعت آسیاب شده اند و AL/SiCN که به مدت ۲ ساعت آسیاب شده اند تقریبا مشابه است.افزایش زمان آسیاب کاری منجر به تغییر شکل بیشتر و متلاشی شدن ذرات آگلومره شده می شود و آنها را به ذرات ریزی تبدیل می کند.
به منظور بررسی ریزساختارپس از آسیاب کاری گلوله ای به صورت جزیی تر تصاویر TEMو(SADP))براي اين دو مخلوط که به مدت ۱۰ ساعت آسیاب کاری شده اند گرفته شده است و در شکل ۳ این تصاویر را مشاهده می کنیم.ذرات SiC در زمینه آلومینیوم به طور یکنواخت توزیع شده اند.
شکل نشان می دهد که ذرات SiC در AL/SiCN اندازه کوچکتری دارند و به علاوه تشکیل باندهای برشی بررسی می شود تا تغییر شکل غیر همگن در سرعت کرنش بالا را نشان دهد. ذراتSiC به طور یکنواخت در زمینه AL توزیع شده و یک کامپوزیت بالک همگن را به وجود می آورند.ریز ساختار کامپوزیت حاصل به دما و فشار پرس گرم نیز بستگی دارد.پرس گرم در دمای ۸۷۳ درجه سانتی ګراد و فشار پرس ۱۰ مگا پاسکال انجام می گیرد علاوه بر این می توان پرس گرم را در دمای ۷۲۳درجه سانتی گراد و فشار پرس۰ ۱۰ مگا پاسکال نیز انجام داد یعنی با کاهش دما باید فشار را افزایش دهیم و بالعکس .شکل ۴ مورفولوژی کامپوزیت AL/SiC آسیاب کاری شده به مدت ۲ ساعت و سپس پرس گرم شده در دمای ۷۲۳درجه سانتی گراد و فشار پرس۰ ۱۰ مگا پاسکال به مدت ۶۰۰ثانیه را نشان می دهدکه توسط SEM ګرفته شده است.مشاهده می شود که ریز ساختار AL/SiC آسیاب کاری شده به مدت ۱۰ ساعت و AL/SiCN آسیاب کاری شده به مدت ۲ ساعت مشابه است. پس AL/SiCN می تواند در در زمان کوتاهتر و مقدارSiC کمتر وهمینطور هزینه کمتر ساختاری مشابه AL/SiC را به ما بدهد.به دلیل اینکه در دمای بالاتر از ۸۷۳ درجه کلوین واکنش حالت جامد بینAL و SiCN رخ می دهد بنابر این دمای پرس گرم را معمولا کمتر از این دما در نظر می گیرند.ولی در دمای پایین چگالش مناسب بدست نمی آید بنابر این فشار پرس را افزایش می دهند تا نانو کامپوزیتی با چگالش بالا بدست آید.
v نقش نانو ذرات SiC بر روی سختی و مدول الاستیک کامپوزیت AL/SiC:
بر اساس آزمایشات و تحقیقات صورت گرفته مشاهده می شود که نانو کامپوزیت AL/SiC نسبت به حا الت میکرو ذره ای سختی و مدول الاستیک بالایی را دارد.در شکل ۵ تغییرات سختی ویکرز را بر حسب میزان SiC را برای یک نانو کامپوزیت AL/SiC نشان می دهدهمانطور که مشاهده می شود با افزایش میزانSiC سختی نیز افزایش می یابددر شکل 5 تغییرات مدول یانگ و برشی را بر حسب میزان SiC را برای همان نانو کامپوزیت AL/SiC را نیز نشان می دهد باز هم مشاهده می کنیم که با افزایش کسر حجمی SiC مدول برشی و یا انگ هر دو افزایش می یابند.اما اخیرا مشاهده شده است که نانوکامپوزیتهای AL/SiC سختی و مدول یانگ بیشتری را در مقایسه با میکرو کامپوزیت AL/SiC دارند.به عنوان مثال نانو کامپوزیت AL/SiC ۱۲.۶٪ افزایش در سختی و ۱۰۵.۱٪ افزایش در مدول یانگ را نشان می دهد
در نمونه ای از نانوکامپوزیت AL/SiC که تصویر ریز ساختار آن با TEM گرفته شده است مشاهده می شود که دو فاز یکی SiC به صورت دانه ریز ترد و دیگری زمینه داکتیل AL است.ولی نانوکامپوزیت حاصل از تلفیق این دو فاز دارای سختی و مدول الاستیک بالایی است.

نقش نانو ذرات SiC بر روی کرنش شبکه و اندازه دانه نانوکامپوزیت AL/SiC :

خواص مکانیکی کامپوزیتها تا حد زیادی به اندازه ذرات تقویت کننده و کسر حجمی ذرات بستگی دارد.در فلزات و سرامیکها که به طور پلاستیک تغییر شکل می دهند اعوجاج های شبکه بوسیله نابجایی ها بوجود می آیند.بنابراین گسترش کرنش بوسیله اندازه دانه و پارامترهایی از قبیل تمرکز نابجایی ها و...کنترل می شود.پس به بررسی نقش اندازه ذره سرامیکیSiC و شرایط آسیاب کاری بر روی اندازه دانه و کرنش شبکه AL درپودرهای کامپوزیتی AL/SiCپردازیم.

بدین منظور چند پودر های با اندازه ذرات مختلف از میکرو تا نانو ذره را که به روش آسیاب گلوله ای تولید شده اند را در نظر می گیرند. سپس از نمونه های آسیاب کاری شده تست XRD می گیرند.نتایج حاصل ار تست XRD در شکل (7) نشان داده شده است.در ابتدا و قبل از آسسیاب کاری دانه های درشت AL و ذرات درشت SiC داریم که در نمودار حاصل از XRD پیکهای بلندمربوط به AL است و پیکهای بسیار کوچک مربوط به ذرات SiC است.با شروع آسیاب کاری پیکهای بسیار کوچک مربوط به ذرات SiC حذف می شوند وبا افزایش زمان آسیاب کاری پیکها پهن تر می شوندکه نشان دهنده تشکیل نانوکامپوزیت AL/SiC است.به عبارت دیگر کاهش اندازه دانهAL و افزایش کرنش شبکه منجر به پهن تر شدن پیکهابا افزایش زمان آسیاب کاری می شود.

اندازه دانه و کرنش شبکه از طریق رابطه زیر به پهنای پیک مرتبط می شوند.
که در اینجا B عرض پیک در نیمه ارتفاع است و Bε وBd به ترتیب بوسیله اندازه دانه و کرنش شبکه بدست می آیند.k مقدار ثابتی و برابر ۰.۹ است. λ طول موج اشعه x است. d و ε نیز به ترتیب اندازه دانه و کرنش داخلی و ө زاویه براګ است.
Bcosө=Bd+ Bε=kλ/d+2ε sinө

در ابتدای کار تولید کامپوزیت ذرات خیلی ریز SiC تمایل به آگلومره شدن دارند برای شکستن پیوندهای مکانیکی بین آنها زمان آسیاب کاری را تا ۱۰ ساعت افزایش می دهند.اما پس از ۱۰ساعت آسیاب کاری مشاهده می شود که اندازه دانه زمینه AL حاوی نانو ذرات SiC ریز تر از اندازه دانه زمینه AL حاوی میکرو ذرات SiC است.به عبارت دیگر افزایش زمان آسیاب کاری منجر به افزایش میزان تغییر فرم پلاستیک یا افزایش دانسیته نابجایی ها می شود.به این ترتیب در فصل مشترک ها توده ای از نابجایی ها انباشته شده و بنابر این جوانه زنی بر روی ذرات فاز ثانویه نانوذره نسبت به میکروذرات بیشتر صورت می گیرد و به همین دلیل است که در شرایط یکسان اندازه دانه زمینه AL در حضور نانو ذرات نسبت به میکرو ذرات ریز تر است.همچنین پودر AL حاوی نانو ذرات زودتر به حالت پایدار نزدیک می شود.


نقش نانوذرات SiC بر روی پایداری ابعادی نانوکامپوزیت AL/SiC:
مقدار ضریب انبساط حرارتی (CET) در صنایع الکترونیک فاکتور بسیار مهمی است که تعیین کننده این است که آیا کامپوزیت برای ساخت تراشه های الکترونیک استفاده می شود یا نه؟
در اینجا به بررسی نقش اندازه ذرات SiC بر روی پایدار ی ابعادی و ضریب انبساط حرارتی کامپوزیت AL/SiC می پردازیم.بدین منظور کامپوزیتهای AL/SiC که از پودر AL تجاری با اندازه ذرات SiC متفاوت را در نظر می گیرند . این کامپوزیتها نیز به روش آسیاب گلوله ای پر انرژی آسیاب شده و سپس در دمای ۵۸۵تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت تحت دمش گاز خنثی زینتر می شوند.دانسیته نسبی همه نمونه ها قبل و بعد از زینتر اندازه گیری می شود.زیرا دانسیته یک پارامتر مهم برای تعیین خواص فیزیکی کامپوزیت AL/SiC وبه ویژه پایدار ی ابعادی آن است. برای تعیین اثر اندازه ذرات SiC بر روی پایدار ی ابعادی زمینه آلومینیوم از تست دیلاتومتری استفاده می شود.به منظور انجام این تست از نموته های با ابعاد ۴«۴«۱۸ میلیمتر استفاده می شود.دستګاه دیلاتومتر به سیستم سرمایش دورانی مجهز است.برای تعیین نقش سرعت گرمایش به تغییر طول نمونه ها از دمای اتاق تا بالای ۵۰۰درجه سانتی گراد با سرعت متفاوت ۱۰و۳۰و۴۰و۶۰ درجه سانتی گراد بر دقیقه حرارت می دهند. سپس نمونه را تا دمای اتاق سرد می کنند.تغییر طول ایجاد شده در هر نمونه را برای هر کدام از دماهای فوق اندازه گیری می کنند.
نتایج مربوط به این تست در شکل(11) به صورت نمودار تغییرات کرنش بر حسب دما نشان داده شده است. مشاهده می شود که برای همه نمونه ها اعم از کامپوزیت معمولی و نانو کامپوزیت یک افزایش در تغییر طول با افزایش دما مشاهده می شود.با توجه به شکل می توان نتیجه گرفت که حساسیت دمایی آلومینیوم در حضور هر دو میکرو ونانو ذرات کاهش می یابد.ولی اثر نانو ذرات بیشتر از میکرو ذرات است.
شکل (12) نقش اندازه ذرات SiC را بر روی پایداری ابعادی زمینه آلومینیومی در ۳۵۰ درجه سانتی گراد را نشان می دهد.می توان دید که پایداری ابعادی زمینه آلومینیوم در حضور نانو ذرات بهتر از میکرو ذرات SiC است.در درصد حجمی ثابت از ذرات کاهش اندازه ذرات منجر به کاهش فاصله بین ذرات می شود واین امر منجر به پایداری ابعادی بهتر زمینه می شود.
نتایج نشان می دهد که افزایش سرعت گرمایش منجر به بهبود پایداری ابعادی نمونه ها می شود.دلیل وابستگی پایداری ابعادی نمونه ها به سرعت گرمایش این است که گرمایش نمونه ها احتیاج به زمان دارد ولی با افزایش سرعت گرمایش سطح نمونه زمان کافی برای انتقال گرما از یک نقطه به نقطه دیگر را ندارد.پایداری ابعادی کامپوزیتها به مدول یانگ نیز بستگی دارد . با توجه به آزمایشات و تحقیقات صورت گرفته در کسر حجمی ثابت از SiC تاثیر نانو ذرات بر مدول یانگ بیشتر از میکرو ذرات است.بنابراین تغییر طول آلومینیوم در حضور نانو ذرات محدود می شود.

نتایج:
• مناسبترین روش تولید نانو کامپوزیت AL/SiC روش متالورژی پودر( شامل مخلوط کردن ، فشردن(زینتر) و شکل دهی) می باشد.
• مهمترین مرحله در تولید نانو کامپوزیت AL/SiC به روش متالوژي پودر مرحله مخلوط کردن است که در آن علاوه بر زمان ،سرعت و محیط آسیاب کاری نوع آسیاب نیز مهم می باشد. که آسیاب گلوله ای پر انرژی یکی از بهترین آسیاب ها برای تولید این نانو کامپوزیت هاست.
• با افزایش زمان آسیاب کاری در تولید نانو کامپوزیتAL/SiC به روش آسیاب گلوله ای پر انرژی سیستم نسبت به حالت میکرو ذره ای زودتر به شرایط پایدار نزدیک می شود.
• اندازه دانه زمینه در نانوکامپوزیتAL/SiC تحت شرایط تولید یکسان ریز تر از میکرو کامپوزیت AL/SiC است.
• نانوکامپوزیتAL/SiC نسبت به حالت میکروذره ای سختی و مدول الاستیک بیشتری دارد.
• پایداری ابعادی زمینهAL در حضور نانو ذرات SiC بالاتر از آن در حضور میکرو ذرات SiC است.به عبارت دیگر نانو ذرات SiC تاثیری بیشتری بر ضریب انبساط حرارتی AL نسبت به میکرو ذرات را دارند.



منبع:انجمن علمی مهندسی مواد و متالورژی

 


نگارش پایان نامه در کوتاه ترین زمان

کیفیت علمی و نگارشی بسیار بالا

تحویل بصورت تایپ شده و آماده     

استفاده از منابع علمی معتبر         

بیشتر

سوالات رایج در مصاحبه حضوری178صفحه-1472سوال

سوالات عمومی آزمون های استخدامی با پاسخنامه112صفحه-742سوال

سوالات هوش و استعداد تحصیلی◄10صفحه-50سوال

سوالات تخصصی آزمون استخدامی شرکت ملی گاز4دفترچه سوال تخصصی

رساله آموزشی ویژه آزمون های استخدامی◄53 صفحه

سوالات تخصصی آزمون استخدامی مواد و متالورژی در شرکت ملی گاز

نمونه سوال آزمون استخدامی آمار با پاسخنامه29صفحه

سوالات تخصصی و عمومی آزمون استخدامی شرکت نفت برای گروه شغلی بازرسی فنی و حفاظت فنی رشته مهندسی مواد و متالورژی

طیف نگاری جرمی یون ثانویه، روش SIMS

میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی STEM

بررسی نابجایی ها در شبکه کریستالی

طیف سنجی نوری بر اساس نشر نور

آزمایشگاه شیمی تجزیه دستگاهی

مطالعه و سنتز نانو ذرات سیلیکا

شیمی فیزیک و ترمودینامیک

الکتروشیمی صنعتی

TEM

SEM

AFM

تهیه و تدوین پروپوزال در کوتاه ترین زمان

تحویل بصورت تایپ شده و آماده     

استفاده از منابع علمی معتبر         

پشتیبانی واقعی تا تصویب پروژه      

انجام کلیه پروژه های دانشجویی


کیفیت علمی و نگارشی بسیار بالا


تحویل بصورت تایپ شده و آماده


مطابق استانداردهای علمی کشور


پشتیبانی واقعی تا تحویل پروژه

نحوه مقاله نویس در یک درس21صفحه - فایلpdf

نحوه نگارش و ارسال مقاله با فرمت آی اس آی25 صفحه - فایل pdf

اصول مقاله نویسی در 20 دقیقه ◄ 32 صفحه-فایل pdf

تحقیق روشهای تولید فومهای فلزی◄ 32 صفحه-فایل Word

تحقیق نانو تکنولوژی ◄37 صفحه-فایل word

تحقیق بررسی ساختار و عملکرد آلیاژهای حافظه دار در پزشکی◄ 17 صفحه-فایل word

تحقیق چدن نشکن روشهای عملیات کروی سازی و ...◄ 47 صفحه-فایل word

تحقیق: فناوری نانو در کشاورزی و صنایع غذایی ◄ 27صفحه-فایلword

تحقیق متالوگرافی:مطالعه میکروسکوپی ساختار یک فلز◄96 صفحه-فایل word

99 تحقیق و پروژه آماده مهندسی مواد

مژده به پژوهشگران کشور!!!

متن کامل (Full Text) مقالات ISI مورد نیازتان را از ما بخواهید...

عنوان کامل مقاله آی اس آی مورد نظرتان را ارسال نمائید و متن کامل مقاله را دریافت نمائید.