چكيده فارسي :
چكيده
كامپوزيت زمينه آلومينيومي Al-B4C وAl-BN به دليل خواص مطلوب وحفظ اين خواص در دماهاي بالا در صنايع مختلف نظير نظامي، هوافضا و هسته اي مورد توجه ويژه قرار گرفته است. در پژوهش پيش رو نمونه هاي كامپوزيتي Al-B4C با درصد هاي %5، %10و %20درصدكاربيد بور و نمونه هاي كامپوزيتي Al-BN با درصد هاي %1، %2 و%4 نيتريد بور تهيه گرديد و تغييرات خواص فيزيكي مختلفي از جمله خوردگي، سختي، دانسيته و توانايي اين كامپوزيت در جذب نوترون با دو روش شبيه سازي و تجربي به وسيله راديوگرافي نوتروني در راكتور مينياتوري MNSR مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات شبيه سازي با استفاده از كد هسته اي MCNP حاكي از آن است كه با افزايش فاز تقويت كننده كاربيد بور تا 50% وزني كاربيد بور در نمونه هاي كامپوزيتي Al-B4C، شار نوترون تا %50 محافظت مي شود. نتايج حاصل از راديوگرافي نوتروني حاكي از آن بود كه با افزايش فاز تقويت كننده كاربيد بور، شار نوترون فرودي به سمت فيلم راديوگرافي كاهش يافته و به عبارتي جذب نوترون توسط نمونه ها افزايش پيدا مي كند. مطالعات خوردگي نمونه هاي كامپوزيتي Al-B4C نشان داد با افزايش درصد فاز تقويت كننده از %5 تا %20 مقاومت به خوردگي نمونه كامپوزيتي Al-B4C از Ohm.cm2 745به Ohm.cm2 306 كاهش يافت. نتايج سختي سنجي ويكرز نشان داد با افزايش كسر جرمي B4C در نمونه كامپوزيتي سختي از HV 92 به HV 186 افزايش پيدا مي كند. نتايج مربوط به اندازه گيري چگالي نمونه هاي كامپوزيتي Al-B4C نشان داد كه چگالي نمونه ها با افزايش مقدار ذرات كاربيد بور، صرف نظر از اندازه آنها از VH2.68 به VH2.63 كاهش مي يابد.
مطالعات شبيه سازي با استفاده ازكد هسته اي MCNP حاكي از آن است كه با افزايش فاز تقويت كننده نيتريد بور تا 4% وزني در نمونه هاي نانوكامپوزيتي Al-BN، شار نوترون تا %73 محافظت مي شود. نتايج حاصل از راديوگرافي نوتروني حاكي از آن بود كه با افزايش فاز تقويت كننده نيتريد بور، شار نوترون فرودي به سمت فيلم راديوگرافي كاهش يافته و به عبارتي جذب نوترون توسط نمونه ها افزايش پيدا مي كند. مطالعات خوردگي نمونه هاي كامپوزيتي Al-BNنشان داد با افزايش درصد فاز تقويت كننده از %1 تا % 4مقاومت به خوردگي نمونه كامپوزيتي Al-BN از Ohm.cm2 1326به Ohm.cm2 772 كاهش يافت، همچنين مطالعات نشان مي دهد كه با انجام عمل آسياكاري روي نمونه آلومينيومي خالص باعث افزايش مقاومت به خوردگي آن مي شود. نتايج سختي سنجي ويكرز نشان داد با افزايش كسر جرمي BN در نمونه كامپوزيتي سختي از HV 40 در نمونه آلومينيومي خالص به HV 119 افزايش پيدا مي كند. نتايج مربوط به اندازه گيري چگالي نمونه هاي كامپوزيتي Al-BN نشان داد كه چگالي نمونه ها با افزايش فاز تقويت كننده نيتريد بور، VH2.69 به VH2.65 كاهش يافت.
چكيده انگليسي :
Abstract
Al-B4C and Al-BN aluminum matrix composites have received special attention in various industries such as military, aerospace and nuclear due to their desirable properties and preservation of these properties at high temperatures. In the present study, Al-B4C composite samples with percentages of 5%, 10% and 20% boron carbide were prepared and Al-BN composite samples with percentages of 1%, 2% and 4% boron nitride were prepared and various physical properties were changed, including corrosion. , Hardness, density and ability of this composite to absorb neutrons were studied by both simulation and experimental methods by neutron radiography in MNSR miniature reactor. MCNP nuclear code simulation studies indicate that neutron flux is protected by up to 50% by increasing the boron carbide amplifier phase to 50% by weight of boron carbide in Al-B4C composite samples. The results of neutron radiography showed that with increasing the boron carbide amplifier phase, the neutron flux descending towards the radiographic film decreases, in other words, the neutron absorption by the samples increases. Corrosion studies of Al-B4C composite specimens showed that the corrosion resistance of Al-B4C composite specimens decreased from 745 Ohm.cm2 to 306 Ohm.cm2 by increasing the percentage of reinforcing phase from 5% to 20%. Vickers hardness test results showed that with increasing B4C mass fraction in composite sample, the hardness increases from 92 HV to 186 HV. The results of measuring the density of Al-B4C composite samples showed that the density of the samples decreased from 2.68VH to 2.63VH with increasing amount of boron carbide particles, regardless of their size.
Simulation studies using the MCNP nuclear code indicate that the neutron flux is protected by up to 73% by increasing the boron nitride amplifier phase to 4% by weight in Al-BN nanocomposite samples. The results of neutron radiography showed that with increasing the amplifier phase of boron nitride, the neutron flux decreases towards the radiographic film, in other words, the neutron absorption by the samples increases. Corrosion studies of Al-BN composite samples showed that by increasing the percentage of amplifier phase from 1% to 4%, the corrosion resistance of Al-BN composite samples decreased from 1326 Ohm.cm2 to 772 Ohm.cm2, Studies also show that by grinding on a pure aluminum sample, it increases its corrosion resistance.Vickers hardness test results showed that by increasing the mass fraction of BN in the composite sample, the hardness increases from 40HV in the pure aluminum sample to 119HV.The results of measuring the density of Al-BN composite samples showed that the density of the samples decreased from 2.69 VH to 2.65 VH as the boron nitride amplifier phase increased.
