پديد آورنده :
بني طبا، محمدرضا
عنوان :
ساخت و مشخصهيابي كامپوزيت زمينه منيزيمي تقويت شده با نانوذرات كربني به روش درجا با دمش گاز دياكسيدكربن در مذاب
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نه، 109ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
كامپوزيت زمينه فلزي , منيزيم , گرافن , مواد كوويتيك , دمش گاز CO2 , ريزساختار , سختي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/11/03
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/11/06
چكيده فارسي :
كامپوزيتهاي تقويتشده با تقويتكنندههاي كربني از جمله انواع مهم كامپوزيتهاي زمينه فلزي هستند كه در آنها فاز تقويتكننده ميتواند بهصورتهايي مانند ذرات گرافن، كربن فعال، گرافيت، فلورين يا نانولولههاي كربني باشد. يكي از انواع كامپوزيتهاي زمينه فلزي جديد با تقويتكننده كربني، موادي موسوم به مواد كوويتيك ميباشدكه در آنها كربن با اعمال فرايندهاي خاص الكتريكي يا دمش گاز دياكسيدكربن بر مذاب، بهطور مستقيم از مذاب رسوب ميكند. كربن رسوب كرده در بهترين حالت بهصورت گرافن يا نانولولههاي كربن بوده و پيوند قوي آن با اوربيتالهاي فلزي، زمينه را براي افزايش سختي، استحكام، هدايت الكتريكي و هدايت حرارتي فراهم ميكند. هدف از اين پژوهش، بررسي پارامترهاي موثر براي ساخت كامپوزيت كوويتيك منيزيم-گرافن با دمش گاز كربندياكسيد در مذاب منيزيم با دماي 720 درجه سانتيگراد و يافتن پارامتر¬هاي فرايندي براي سنتز كربن به صورت گرافن در مذاب منيزيم و سرباره آن است. به اين منظور از آلياژهاي منيزيم خالص تجاري با و بدون اضافه كردن كلسيم به مذاب استفاده شد. نتايج به دست آمده تشكيل گرافن در برخي از نمونههاي ريخته شده و سربارههاي آنها را نشان داد. ميزان گرافن تشكيل شده در اين نمونهها با افزايش زمان دمش گاز كربندياكسيد افزايش يافت و بيشترين ميزان تشكيل گرافن در زمان دمش گاز كربندياكسيد برابر 750 ثانيه و در حضور كلسيم در مذاب منيزيم مشاهده شد. همچنين نتايج آزمون طيفسنجي رامان و آزمون ميكروسكوپي الكتروني روبشي نشر ميداني نشاندهنده حضور بيشتر گرافن در سربارهها نسبت به شمشهاي ريختگي بود. به نظر ميرسد كه تفاوتهاي ساختاري، شيميايي و حرارتي بين سربارهها و شمشها ميتواند منجر به تشكيل بيشتر گرافن در سربارهها شود. فرايند انجام شده باعث ريزتر شدن دانهها و افزايش سختي شمشهاي ريختگي بهخصوص در حضور كلسيم شد. اين يافتهها به افزايش تعداد هستههاي جوانهزني، كاهش ناخالصيها، تشكيل ذرات پراكنده گرافن، تشكيل فازهاي بين فلزي مانند Mg2Ca و استحكام بخشي محلولي در مذاب مرتبط دانسته شد. حضور كلسيم باعث نشكيل بهتر كربن در آلياژ بهدليل تشكيل فازهاي اكسيدي و كاهش تشكيل لايههاي محافظ پايدار ميشود.
چكيده انگليسي :
Composites reinforced with carbon reinforcements are an important type of metal matrix composites in which the reinforcing phase can be in the form of graphene particles, activated carbon, graphite, fluorine, or carbon nanotubes. One type of new metal matrix composites with carbon reinforcement is the so-called cavitation materials, in which carbon is deposited directly from the melt by applying special electrical processes or blowing carbon dioxide gas on the melt. The deposited carbon is best in the form of graphene or carbon nanotubes, and its strong bonding with metal orbitals provides the basis for increasing hardness, strength, electrical conductivity, and thermal conductivity. The aim of this study is to investigate the effective parameters for the fabrication of magnesium-graphene cavity composite by blowing carbon dioxide gas into molten magnesium at 720°C and to find process parameters for the synthesis of carbon as graphene in molten magnesium and its slag. For this purpose, commercial pure magnesium alloys with and without adding calcium to the melt were used. The results obtained showed the formation of graphene in some cast samples and their slags. The amount of graphene formed in these samples increased with increasing carbon dioxide gas blowing time, and the highest amount of graphene formation was observed at a carbon dioxide gas blowing time of 750 seconds and in the presence of calcium in molten magnesium. Also, the results of Raman spectroscopy and field emission scanning electron microscopy indicated a higher presence of graphene in the slags than in the cast ingots. It seems that the structural, chemical and thermal differences between slags and ingots can lead to the formation of more graphene in the slags. The process performed resulted in finer grains and increased hardness of cast ingots, especially in the presence of calcium. These findings were related to an increase in the number of nucleation nuclei, a decrease in impurities, the formation of dispersed graphene particles, the formation of intermetallic phases such as Mg2Ca and solution strengthening in the melt. The presence of calcium causes better carbon formation in the alloy due to the formation of oxide phases and a decrease in the formation of stable protective layers.
استاد راهنما :
بهزاد نيرومند
استاد داور :
مسعود پنجه پور , مريم كرباسي
