پديد آورنده :
چلمقاني، علي
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي آلومينيوم خالص با اندازه دانه دوگانه
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
يازده، 77ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد حسين عنايتي
استاد مشاور :
ابوذر طاهري زاده
توصيفگر ها :
آلومينيوم , مواد نانوساختار , اندازه دانه دوگانه , آسياب كاري مكانيكي , اكستروژن گرم , خواص مكانيكي
استاد داور :
محمد حسن عباسي، رحمت الله عمادي
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/10/22
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/10/23
چكيده فارسي :
چكيده در سال هاي اخير پژوهش هاي فراواني پيرامون مواد نانوساختار انجام شده است اين دسته از مواد داراي كاربردهاي فراواني در حوزه هاي مختلف نظير الكترونيك پزشكي و صنايع شيميايي مي باشند اهميت باالي آن ها به خاطر دارا بودن خواص منحصر به فردي است كه در مواد معمولي وجود ندارد و محققان دليل آن را كوچك شدن دانه ها و در نتيجه ايجاد چگالي بااليي از مرزدانه ها مي دانند در مواد معمولي درشت دانه تنها درصد بسيار كمي از اتم ها در مرزدانه ها قرار دارند ولي در مواد نانوساختار مقدار آن حتي به 05 درصد نيز مي رسد و باعث افرايش انرژي داخلي آن ها مي شود برخي از خواص مواد نظير استحكام و سختي در اين حالت افزايش مي يابد و در مقابل برخي از خواص نظير انعطاف پذيري كاهش چشمگيري دارند و اين مورد باعث ايجاد محدوديت هايي براي ساخت قطعات نانوساختار شده است پژوهش هاي فراواني توسط محققان به منظور بهبود انعطاف پذيري آن ها انجام شده است و در واقع ايجاد تركيب مناسبي از استحكام و انعطاف پذيري مد نظر قرار گرفته است يكي از روش هاي مناسب براي آن ايجاد ساختارهاي با اندازه دانه دوگانه مي باشد در اين حالت ساختار ماده شامل توزيعي از اندازه دانه هاي ريز و درشت مي باشد در حقيقت وجود همزمان دانه هاي نانومتري و ميكرومتري در ساختار ماده به ترتيب باعث بهبود استحكام و انعطاف پذيري مي شود در اين پژوهش به بررسي فلز آلومينيوم با اندازه دانه دوگانه پرداخته شد اين فلز به دليل چگالي پايين همواره مورد توجه بوده است و در صنايع مختلف استفاده مي شود يكي از ضعف هاي فلز آلومينيوم استحكام پايين آن مي باشد كه باعث محدوديت هايي در كاربرد آن مي شود اگر توزيع مناسبي از استحكام و انعطاف پذيري در اين فلز ايجاد شود قطعا باعث گسترده تر شدن كاربرد آن مي شود براي اين منظور ابتدا مقداري پودر آلومينيوم خالص با 1 درصد وزني پودر آلومينا مخلوط و سپس فرايند آسياب كاري به مدت 54 ساعت با نسبت گلوله به پودر 1 01 و سرعت 250 rpm در دماي محيط انجام شد آزمون طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس EDS بر روي نمونه وجود ناخالصي اي را نشان نداد پس از آن به كمك آزمون پراش پرتو ايكس XRD اندازه دانه تركيب 3 Al 1 wtAl2O در حدود 58 nm محاسبه شد براي ساخت نمونه با اندازه دانه دوگانه 05 درصد وزني پودر ريزدانه و 05 درصد وزني پودر آلومينيوم اوليه درشت دانه به صورت مكانيكي مخلوط شد و تحت فرايند پرس سرد هيدوراستاتيك و عمليات اكستروژن گرم در دماي 550 C با نسبت اكستروژن 9 قرار گرفت دو نمونه بالك ديگر نيز از پودر 3 Al 1 wtAl2O نانوساختار و پودر آلومينيوم اوليه درشت دانه به صورت مشابه و با فرايند پرس سرد و اكستروژن گرم براي مقايسه بهتر نتايج توليد شدند براي بررسي ريزساختار هر سه نمونه از ميكروسكوپ هاي نوري و الكتروني روبشي استفاده شد در نمونه آلومينيوم با اندازه دانه دوگانه توزيع مناسبي از دانه هاي ريز و درشت مشاهده شد براي بررسي ميزان استحكام و انعطاف پذيري نمونه ها از آزمون كشش تك محوري استفاده شد ميزان استحكام و انعطاف پذيري نمونه آلومينيوم با اندازه دانه دوگانه به ترتيب در حدود 185 MPa و 9 درصد گزارش شد كه ميزان استحكام و انعطاف پذيري آن در مقايسه با نمونه نانوساختار به ترتيب 24 درصد كاهش و 008 درصد افزايش و در مقايسه با نمونه ميكروساختار 46 درصد افزايش و 77 درصد كاهش داشت كلمات كليدي آلومينيوم مواد نانوساختار اندازه دانه دوگانه آسياب كاري مكانيكي اكستروژن گرم خواص مكانيكي
چكيده انگليسي :
78 Isfahan University of Technology Department of Materials Engineering Fabrication and characterization of pure aluminium with bimodal grain size Ali Cholmaghani a cholmaghani@ma iut ac ir Date of submission 13 September 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language Farsi Supervisor Mohammad Hossein Enayati Professor ena78@cc iut ac irAbstractIn recent years much researches has been done about nanostructured materials This category of materials hasmany applications in various fields such as electronics medicine and chemical industries Their highimportance is due to their unique properties that are not present in ordinary materials and researchers believethat the reason of this is the shrinkage of the grains and high density of grain boundaries Only a very smallpercentage of atoms are in the grain boundaries in ordinary coarse grain materials but in nanostructuredmaterials the amount reaches even 50 and it causes to increase their internal energy Some properties ofmaterials such as strength and hardness increase in this case While some properties such as ductility aresignificantly reduced and this has led to restrictions on the producing of nanostructured parts Many researcheshave been done by researchers to improve their ductility and suitable combination of strength and ductility hasbeen considered Making structures with bimodal grain size is one of the suitable methods for this In this case the structure of the material consists of the distribution of fine and coarse grain size In fact the simultaneouspresence of nanometer and micrometer grains in the structure of the material improves the strength and ductilityrespectively Pure aluminum with bimodal grain size was investigated in this research This metal has alwaysbeen considered due to its low density and is used in various industries One of the weaknesses of aluminiumis low strength which causes limitations in use of it If a suitable distribution of strength and ductility is createdin this metal it causes to develop the application of it definitely For this purpose at the first some purealuminium powder was mixed with 1 wt alumina powder and then the milling process was performed for 45hours with ball to powder ratio of 10 1 and speed of 250 rpm at room temperature Energy dispersive X rayspectroscopy EDS test did not show any impurities in the sample Then the grain size of Al 1 wtAl2O3sample was calculated about 58 nm by using X ray diffraction XRD test To make bimodal grain size sample 50 wt fine grain powder and 50 wt coarse grain as received aluminium powder were mechanically mixedand subjected to hydrostatic cold pressing and hot extrusion at 550 C with extrusion ratio of 9 Two other bulksamples were produced as Al 1 wtAl2O3 nanostructured powder and coarse grain as received aluminumpowder in a similar manner by cold pressing and hot extrusion process for comparison of results Optical andscanning electron microscopes were used to examine the microstructure of these three samples In thealuminium sample with bimodal grain size was observed a good distribution of fine and coarse grains Uniaxialtensile test was used to evaluate the strength and ductility of the samples The strength and ductility ofaluminium with bimodal grain size was reported to be about 185 MPa and 9 respectively that amount ofstrength and ductility decreased 42 and increased 800 respectively in comparison with nanostructuredsample and increased 64 and decreased 77 respectively in comparison with microstructured sample Keywords Aluminium nanostructured materials bimodal grain size mechanical milling hot extrusion mechanical properties
استاد راهنما :
محمد حسين عنايتي
استاد مشاور :
ابوذر طاهري زاده
استاد داور :
محمد حسن عباسي، رحمت الله عمادي
