شماره راهنما :
1146 دكتري
پديد آورنده :
بروني، منصور
عنوان :
توسعه نانوكامپوزيت ريختگي پايه منيزيم تقويت شده با ذرات اكسيدي به صورت درجا با استفاده از نانو پودر اكسيدسيليسيم
محل تحصيل :
اصفهان: پرديس دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
سيزده، ۱۲۶ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
بهزاد نيرومند
توصيفگر ها :
نانوكامپوزيت , منيزيم , AZ91C , روش واكنشگر درجا , ريزساختار , نانوسيليكاي آمورف و بلوري , خواص مكانيكي
استاد داور :
سعيد شبستري، مهدي احمديان، محمود مرآتيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/12/12
كد ايرانداك :
ID1146 دكتري
چكيده فارسي :
1 چكيده در چند دهره اخير اسرتفاده از كامپوزيتهاي زمينه منيزيمي تقويت شده با ذرات سراميكي مورد توجه پژوهشگران و صراحبان صرنايع قررار گرفته است يكي از جديدترين روشهاي ذوبي ساخت اين كامپوزيتها روش واكنشگر درجا است از جمله ويژگي ايرن روش ايجراد فاز تقويتكننده در داخل مذاب در اثر واكنش بين عناصر و مواد تشكيل دهنده مذاب پايداري ترموديناميكي ذرات تقويتكننده و توزيع يكنواختتر آنها در زمينه و فصلمشترك پيوسته ذرات تقويتكننده با زمينه است پژوهشهاي انجام شده در اين زمينه بر روي آلياژهاي زمينه منيزيمي بسيار محدود است هدف از اين پژوهش توسعه يك نانوكامپوزيت زمينه منيزيمي از جنس آليراژ AZ91C تقويرتشرده برا ذرات اكسيدي بهصورت درجا با افزودن يك پودر فعالشده به مذاب است براي دستيابي به اين هدف ابتدا مخلوطي از پودر آلومينيروم و نانو پودر اكسيد سيليسيم در آسياب گلولهاي پر انرژي فعال شده و سپس بهمنظور انجام واكنش آلومينيوترمي و توليد تقويتكننده درجا به مذاب اضافه شد در مرحله فعالسازي مخلوط پودري 50wt Al 50wt SiO2 np در زمانهاي مختلف فعالسازي شده و زمان بهينه فعالسازي قبل از اضافه نمودن به مذاب توسط آناليز حرارتي و روش تفرق پرتو ايكس برابر با 5 ساعت برهدسرت آمرد همرراه برا افرزودن پودر فعال بهينهيابي شده به مذاب و انجام واكنشهاي درجا همزدن و پخش يكنواخت ذرات درجا در مذاب انجرام شرده و نهايترا مرذاب كامپوزيتي ريختهگري و تاثير مقدار پودر فعال شده افزوده شده به مذاب بر خصوصيات ساختاري و مكانيكي كامپوزيتهاي ساخته شده در دماي محيط و دماي باال بررسي شد نتايج بهدست آمده نشان داد كه برا افرزايش 5 2 ترا 0 درصرد وزنري نرانوذرات سريليكاي آمرورف خواص ريزساختاري و مكانيكي در دماي محيط بهبود يافته ولي با افزايش بيشتر كليه خرواص ريزسراختاري و مكرانيكي برهعلرت افرزايش تخلخل و تودهاي شدن نانوذرات تقويتكننده كاهش چشمگيري يافت مقدار سختي استحكام تسليم و استحكام كششي بهترتيب از 51 برينل 08 مگاپاسكال و 510 مگاپاسكال در نمونههراي بردون تقويرتكننرده بره 28 برينرل 200 مگاپاسركال و 290 مگاپاسرگال در نمونره كامپوزيتي بهينه افزايش يافت همچنين نانوكامپوزيت ساخته شده با افزودن 0 درصد وزني نانوذرات سيليكاي آمرورف بره مرذاب خرواص مكانيكي بهتري از آلياژ تقويت نشده در دماهاي باالتر از محيط داشت سهم افزايش استحكام تسليم مكانيزمهراي مختلرف در كامپوزيرت هاي ساخته شده در اين پژوهش براي مكانيزم هال پچ حدود 34 درصد براي مكانيزم اوراوان حدود 50 درصد و براي مكانيزم اخرتالف ضريب انبساط حرارتي حدود 19 درصد تخمين زده شد همچنين با فعالسرازي مخلروط پرودري آلومينيروم و نرانوپودر سريليكاي آمرورف تبديل نانوپودر سيليكاي آمورف به نانوپودر سيليكاي بلوري مشاهده شد به نظر ميرسد مكانيزم ايرن پديرده نفروذ اترمهراي آلومينيروم بره داخل شبكه سيليكاي آمورف در اثر تنشهاي وارد شده به شبكه آن و افزايش همزمان انرژي حرارتي ناشي از فعالسازي مكانيكي باشد با بررسي محصوالت باقيمانده پس از انحالل مخلوطهاي پودري 50wt Al 50wt SiO2 np در اسيد كلريدريك زمان بهينه فعالسازي مخلوط پودري جهت بلوري شدن نانوسيليكاي آمورف برابر 21 ساعت و اندازه متوسط نانوسيليكاي بلوري استخراج شده در ايرن شررايط حدود 29 نانومتر بهدست آمد نانوسيليكاي آمورف با حرارت دادن نيز به حالت بلوري تبرديل شرد مشرخص شرد كره در روش حرارتري تبلور نانوسيليكاي آمورف در دماي حدود 722 C شروع و در دماي حدود 0022 C كامل ميشود و پودر سيليكاي بلوري بهدست آمرده داراي اندازه متوسط ذرات حدود 220 نانومتر است كلمات كليدي نانوكامپوزيت منيزيم AZ91C روش واكنشگر درجا ريزساختار نانوسيليكاي آمورف و بلوري خواص مكانيكي
چكيده انگليسي :
127 Development of in situ oxide particles reinforced magnesium matrix nano composite using nano silica powder Mansour Borouni m borouni@ma iut ac ir Materials Engineering group Pardis College Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan Iran Degree PhD Language FarsiDr Behzad Niroumand Prof Supervisor E mail behzen@cc iut ac Dr Ali Maleki Assist Prof Advisor E mail maleki110@cc iut ac irAbstractUse of magnesium matrix composites reinforced with ceramic particles has drawn the attention of researchersand industries in recent decades In situ reaction method is among the newest liquid based methods formaking these composites Features of this method include the formation of the reinforcing phases in the meltdue to reactions between the melt constituents thermodynamic stability and rather uniform distribution of thereinforcing particles in the matrix and continuous interface of the reinforcing particle with the matrix Researches on in situ synthesis of magnesium based composites are very limited The purpose of this studywas to develop an AZ91C magnesium matrix nanocomposite reinforced by in situ formed oxide particles byaddition of an activated powder to the melt To achieve this goal a mixture of aluminum and nano silicapowders was activated in a high energy ball mill and was added to the AZ91C melt in order to promote the insitu synthesis of the reinforcements through an aluminothermy reaction in the melt In the activation phase powder mixtures of 50wt Al 50wt SiO2 np were activated for different times and the optimal activationtime before melt addition was determined to be 5 hr by thermal analysis and X ray diffraction method Concurrent with addition of the optimized powder and in situ reactions in the melt in situ particles wereuniformly dispersed by mechanical mixing and the composite slurry was poured in a mold Subsequently theeffects of the activated powder content added to the melt on the structural and mechanical properties of theresultant composites at ambient and high temperatures were investigated The results showed that withaddition of 0 5 to 2 wt of the amorphous nano silica particles microstructural and mechanical properties atambient temperature were improved but with further addition all the microstructural and mechanicalproperties dropped dramatically due to increased porosity and agglomeration of reinforcing nanoparticles Hardness yield strength and tensile strength increased from 65 Brinel 82 MPa and 165 MPa in monolithicspecimens to 80 Brinel 120 MPa and 230 MPa in the optimal composite sample respectively Also thenanocomposite synthesized by addition of 2 wt of the amorphous nano silica particles to the melt hadbetter mechanical properties than the monolithic sample at high temperatures In the composites synthesizedin this study contribution of the Hall Patch Orawan and CET coefficient of thermal expansion mechanismsto increasing the yield strength were estimated to be about 49 15 and 36 respectively Crystallization ofamorphous silica nano powder was also observed with activation of aluminum and amorphous nano silicapowders It seems that the mechanism of this phenomenon is the diffusion of aluminum atoms into theamorphous silica network due to the stresses introduced into the network and the simultaneous increase of thethermal energy due to mechanical activation Analyses of the residual products of dissolution of50w Al 50wt SiO2 np powder in HCl acid revealed that the optimum activation time for crystallization ofamorphous nanosilica was 60 hrs and the average particle size of the crystalline nano silicate pwder wasabout 30 nm Amorphous nanosilica was also thermally crystallized It was found that in the thermal method crystallization of the amorphous nanosilica began at about 700 C and was completed at about 1200 C andthe synthesized crystalline silica powder had a mean particle size of about 200 nm Keywords Nanocomposite Magnesium AZ91C In situ reaction method Microstructure Amorphous andcrystalline
استاد راهنما :
بهزاد نيرومند
استاد داور :
سعيد شبستري، مهدي احمديان، محمود مرآتيان
