پديد آورنده :
رهنما فلاورجاني، بهرام
عنوان :
ارزيابي ريزساختار و خواص مكانيكي كامپوزيت مس - نانولوله كربني توليد شده توسط فرايند نورد تجمعي پيوندي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب و روش ساخت مواد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مواد
صفحه شمار :
سيزده، 92ص.: مصور
استاد راهنما :
محمدرضا طرقي نژاد
استاد داور :
احمد رضائيان، ابوذر طاهري زاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/05/30
چكيده فارسي :
چكيده خواص منحصربهفرد نانولولههاي كربني ازجمله استحكام كششي بالا چگالي كم و هدايت الكتريكي و حرارتي عالي باعث شده است كه اين مواد گزينهي خوبي بهعنوان فاز تقويتكننده در توليد كامپوزيتهاي زمينه فلزي باشند هدف از انجام پژوهش حاضر توليد كامپوزيت مس نانولولهكربني توسط فرايند نورد تجمعي و نيز بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي آن بوده است ابتدا استحكام پيوند بين ورقها و پارامترهاي مهم تاثيرگذار روي آن مانند مقدار كاهش ضخامت و مقدار ذرات مورد ارزيابي قرار گرفت براي اين منظور ورقهاي مسي كه بين آنها مقادير مختلف نانولولهكربني توزيع شده بود در كاهش ضخامتهاي مختلف نورد شدند و سپس نيروي لايهكني و استحكام پيوند ورقها توسط آزمون لايهكني دولايه به دست آمد در ادامه كامپوزيتهاي مس نانولولهكربني با مقادير مختلف ذرات تقويتكننده به كمك فرايند نورد تجمعي چهارلايه در دماي محيط توليد شدند بررسيهاي ريزساختاري توسط ميكروسكوپهاي نوري الكتروني روبشي و الكتروني روبشي گسيلميداني انجام شد پارامترهاي ريزساختاري نمونهها مانند ميكروكرنش و اندازهي دانه فرعي نيز با ارزيابي دادههاي پراش پرتوايكس و بهكارگيري روش ريتولد محاسبه شدند بهمنظور ارزيابي خواص مكانيكي از آزمونهاي كشش تكمحوري و سختي سنجي استفاده گرديد نتايج آزمون لايهكني نشان داد كه با افزايش مقدار ذرات نانولولهكربني ميزان تغيير شكل آستانهاي افزايش مي يابد همچنين با افزايش مقدار كاهش ضخامت و نيز كاهش مقدار ذرات نانولولهكربني نيروي لايهكني ميانگين و استحكام پيوند ورقها افزايش مييابد مشاهده ريزساختار به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني نشان داد كه با افزايش تعداد سيكل نورد تجمعي توزيع ذرات درون زمينه يكنواختتر ميشود و پيوند بين نانولولههاي كربني و زمينه بهبود مييابد متوسط اندازه دانهي فرعي براي نمونهها ي مس خالص و كامپوزيت به ترتيب از 5 72 و 21 7 nm بعد از سيكل اول به 7 98 و 66 2 nm بعد از سيكل پنجم كاهش يافت نتايج مربوط به آزمونهاي مكانيكي حاكي از آن بود كه با افزايش تعداد سيكل استحكام كششي بهطور مداوم افزايش مييابد بهطوريكه پس از سيكل پنجم استحكام كششي مس خالص و كامپوزيت 1 1 درصد حجمي از 995 2 MPa براي نمونهي اوليه به ترتيب به 6 624 و 185 1 MPa بعد از سيكل پنجم ميرسد همچنين با افزايش مقدار نانولولهكربني تا 1 1 درصد حجمي استحكام كششي نمونهي نهايي افزايش و سپس كاهش يافت بهطوريكه بيشترين و كمترين مقدار استحكام كششي به ترتيب مربوط به كامپوزيت 1 1 و 5 درصد حجمي بود پس از مرحلهي اول فرايند نورد تجمعي سيكل دوم مقدار ازدياد طول نمونهها افت كرد ولي مرحلهي دوم سيكل سوم چهارم و پنجم منجر به بهبود ازدياد طول نمونهها شد همچنين بعد از سيكل اول نورد تجمعي افزايش قابلتوجهي در مقادير سختي تمامي نمونهها مشاهده شد ولي با ادامهي فرايند تغييرات چندان زيادي در سختي نمونهها صورت نگرفت سطح شكست ميكروسكوپي نمونهي اوليه شامل حفرات عميق و هممحور بود كه نشاندهندهي شكست نرم است با افزايش تعداد سيكل نورد تجمعي قطر و عمق حفرهها كاهش يافت و حفرات كشيده شدهاي روي سطح مشاهده شد كه نشاندهندهي مكانيزم شكست نرم برشي بود كلمات كليدي كامپوزيت مس نانولولهكربني نورد تجمعي پيوندي ريزساختار خواص مكانيكي
چكيده انگليسي :
The investigation of microstructure and mechanical properties of Cu CNT composite fabricated by accumulative roll bonding process Bahram Rahnama Falavarjani b rahnama@ma iut ac ir June 18 2016 Department of materials engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Reza Toroghinejad Prof Email toroghi@cc iut ac irAbstractDue to the excellent properties of carbon nanotubes CNT such as their high tensile strength low density good electrical and thermal conductivity they are an ideal reinforcementmaterial for metal matrixes One major aim of this study was hence to fabricate the CNTreinforced Cu matrix CNT Cu composites by accumulative roll bonding ARB Prior tothe application of ARB processing the behavior of CNTs at the interface and also the effectof the degree of thickness reduction and CNT content on the bond strength were evaluatedby the peeling test The microstructure and mechanical properties of the obtained compositeswere also studied Microstructural investigations were performed by optical microscopy OM scanning electron microscopy SEM and energy dispersive X ray spectroscopy EDX The microstructural parameters such as microstrain and sub grain size werecalculated using the Rietveld method Uniaxial tensile and hardness tests were conducted toevaluate the mechanical properties of the composites The results of the peeling testdemonstrated that the bond strength increase by increasing the thickness reduction anddecreasing the CNT content between the strips With increase in the number of ARB cycles a better distribution of CNTs was obtained in the copper matrix and also the bonding betweenCNTs and matrix improved The results indicate that the average sub grain size of the pureCu and composite reduced from 97 1 and 90 7 nm after the first cycle to 82 7 and 66 9 nm after the fifth cycle respectively With increasing the number of ARB cycles the tensilestrength and hardness of the ARB processed pure Cu and Cu 0 5vol CNT compositeshowed a great improvement but their elongation decreased at first step and then increasedat second step The tensile strength of pure Cu and Cu 0 5vol CNT composite increasedfrom 221 9 MPa for the annealed sample to 496 6 and 581 5 MPa for five cycle ARB processed sample respectively In addition by increasing the volume fraction of CNT s thetensile strength and hardness increased and then decreased The SEM fractographicinvestigations revealed that the fracture mode after the first cycle for pure Cu and compositeare combination of ductile and shear ductile fracture However with increasing the numberof ARB cycles the dimple size and the dimple depth decreased Keywords CNT Cu composite Accumulative roll bonding Microstructure Mechanicalproperties
استاد راهنما :
محمدرضا طرقي نژاد
استاد داور :
احمد رضائيان، ابوذر طاهري زاده
