اثر گرافن بر خواص فشاری نانوکامپوزیت مس گرافن |
2-5- روند تحقیقات انجام شده برروی گرافن……………………….. 13
2-6- خواص گرافن………………………………… 14
2-6-1- چگالی………………………………… 14
2-6-2- رسانایی گرمایی………………………………… 14
2-6-3- رسانایی الکتریکی………………………………… 14
2-6-4- مساحت سطحی ویژه……………………………….. 14
2-6-5- مقاومت مکانیکی………………………………… 14
2-6-6- مدول یانگ………………………………….. 15
2-6-7- مقامت در برابر شكست…………………………………. 15
2-7- كاربرد های گرافن………………………………… 15
2-8- روش های تولید گرافن………………………………… 16
2-8-1- روش پوسته پوسته کردن میکرومکانیکی………………………… 18
2-8-2- روش رشد همبافته……………………………….. 19
2-8-3- روش رسوب نشانی بخار شیمیایی (CVD)……………………… 20
2-8-4- روش تهیه گرافن از اکسید گرافیت………………………………. 21
2-9- نانوكامپوزیت ها……………………………….. 22
2-10- آلیاژسازی مكانیكی………………………………… 22
2-11- انواع فرایند های آلیاژسازی مكانیكی………………………. 23
2-11-1- آسیاب كاری مکانیکی (سایش مكانیكی)………………… 23
2-11-2- آسیاب كاری واكنشی (مكانوشیمیایی)……………………… 23
2-11-3- آسیاب كاری تبریدی………………………………… 23
2-12- انواع آسیاب های مورد استفاده در آلیاژسازی مكانیكی………… 24
2-12-1-آسیاب گلوله ای سیاره ای………………………………… 24
2-21-2- آسیاب های گلوله ای ارتعاشی………………………………… 24
2-12-3- آسیاب های گلوله ای غلتشی………………………………… 25
2-12-4- آسیاب های گلوله ای شافتی………………………………… 26
2-12-5- آسیاب های گلوله ای مغناطیسی………………………………… 26
2-13- برخی از مهمترین كاربردهای روش آلیاژسازی مکانیکی…………. 27
2-14- متغییرهای فرآیند روش آلیاژسازی مکانیکی………………. 27
2-14-1- نوع آسیاب…………………………………. 27
2-14-2- زمان آسیاب كاری………………………………… 28
2-14-3- نسبت وزنی گلوله به پودر……………………………….. 28
2-14-4- میزان پر شدن محفظه آسیاب………………………….. 28
2-14-5- اتمسفر درون محفظه آسیاب…………………………………. 29
2-14-6- درجه حرارت…………………………………. 29
2-14-7- جنس، اندازه و توزیع اندازه گلوله های آسیاب…………… 29
2-15- مبانی فرآیند آلیاژسازی مكانیكی………………………………… 30
2-15-1- مخلوط شدن ذرات پودر مواد اولیه…………………………. 31
2-15-2- افزایش قابل ملاحظه نواقص كریستالی…………………. 31
2-15-3- انتقال جرم بین ذرات پودر………………………………… 33
2-16- تحقیقات انجام شده بر کامپوزیت های تقویت شده با گرافن…… 33
2-16-1- نانو کامپوزیت آلومینیوم/گرافن……………………………… 33
2-16-2- نانو کامپوزیت مس/گرافن و نیکل/گرافن………………….. 35
2-16-3- نانو کامپوزیت اپوکسی/گرافن………………………………. 36
فصل سوم : روش تحقیق (مواد و روش کار)
3-1- مواد اولیه……………………………….. 39
3-2- طراحی آزمون به روش تاگوچی………………………………… 39
3-3- آلیاژسازی و آسیاب کاری مکانیکی………………………………… 41
3-3-1- دستگاه آسیاب…………………………………. 41
3-3-2- مراحل آلیاژسازی مکانیکی………………………………… 41
3-3-3- قالب…………………………………. 42
3-4- آزمایش بررسی و ارزیابی فازی ذرات پودری توسط پراش اشعهX……..
3-4-1- محاسبه اندازه دانه و کرنش شبکه……………………………….. 43
3-5- دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی………………………………… 44
3-6- دستگاه طیف سنجی رامان……………………………….. 44
یک مطلب دیگر :
3-7- آزمایش اندازه گیری چگالی و درصد تخلخل…………………………. 44
3-8- سختی سنجی………………………………… 45
3-9- آزمایش استحکام فشاری………………………………… 46
فصل چهارم : نتایج
4-1- بررسی مورفولوژی ذرات پودر آسیاب کاری شده………………………. 48
4-2- مطالعه پودرهای آسیاب شده با آنالیز پراش اشعه……………………. 52
4-2-1- تغییرات فازی در حین آلیاژسازی مکانیکی……………………….. 52
4-2-2- اندازه دانه و میکرو کرنش شبکه……………………………….. 54
4-3- طیف سنجی رامان………………………………… 56
4-4- بررسی چگالی نمونه ها……………………………….. 57
4-5- بررسی نتایج سختی سنجی………………………………… 60
4-6- بررسی نتایج استحکام فشاری………………………………… 63
4-7- بررسی سطح شکست نمونه ها توسط………………………………… 66
4-8- بررسی نتایج بدست آمده توسط نرم افزار کوآلتک……………….. 68
4-8-1 بررسی نتایج استحکام فشاری………………………………… 68
4-8-1-1- تاثیر درصد گرافن بر استحکام فشاری…………………….. 68
4-8-1-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر استحکام فشاری……………….. 69
4-8-1-3- تاثیر فشار پرس بر استحکام فشاری……………………….. 69
4-8-1-4- تاثیر دمای زینتر بر استحکام فشاری………………………….. 70
4-8-1-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر استحکام فشاری…………… 71
4-8-1-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای استحکام فشاری……………. 71
4-8-2 بررسی نتایج سختی………………………………… 72
4-8-2-1- تاثیر درصد گرافن بر سختی………………………………… 72
4-8-2-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر سختی………………………………… 72
4-8-2-3- تاثیر فشار پرس بر سختی………………………………… 73
4-8-2-4- تاثیر دمای زینتر بر سختی………………………………… 74
4-8-2-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر سختی…………….. 74
4-8-2-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای سختی………………. 75
4-8-3- بررسی نتایج چگالی………………………………… 75
4-8-3-1- تاثیر درصد گرافن بر چگالی………………………………… 75
4-8-3-2- تاثیر زمان آسیاب کاری بر چگالی………………………………… 76
4-8-3-3- تاثیر فشار پرس بر چگالی………………………………… 76
4-8-3-4- تاثیر دمای زینتر بر چگالی………………………………… 77
4-8-3-5- میزان تاثیر پارامتر های چهار گانه بر چگالی………………… 77
4-8-3-6- نمونه بهینه پیشنهادی تاگوچی برای چگالی………………… 78
فصل پنجم : نتیجه گیری
5-1- نتیجه گیری………………………………… 80
5-2- پیشنهادها……………………………….. 82
فهرست منابع
منابع………………………………… 84
چکیده:
گرافن یکی از مواد کریستالی دو بعدی است که در سال های اخیر شناسایی و تحلیل شده است. این ماده جدید ویژگی های منحصر به فرد زیادی دارد از جمله استحکام، هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار بالا می باشد. از گرافن بعنوان ماده ای برای افزایش استحكام، سختی، هدایت الكتریكی و نیز هدایت حرارتی در نانو كامپوزیت های مس استفاده می شود. در این پژوهش از گرافن بعنوان فاز تقویت کننده در نانو کامپوزیت مس/گرافن جهت بهبود خواص مکانیکی استفاده شده است.
در این پروژه برای تهیه نانو کامپوزیت مس/گرافن از روش آلیاژسازی مكانیكی استفاده شده است که متغییرهای موجود در این پروژه شامل درصد گرافن، زمان آسیاب كاری، دمای زینتر و فشار پرس می باشد كه برای جلوگیری از انجام آزمونهای تکراری از طراحی آزمون به روش تاگوچی استفاده شد تا تعداد آزمونهای لازم برای رسیدن به جواب بهینه مشخص گردد. برای ساخت نمونه های مناسب از پودر، از روش فشرده سازی گرم تا دمای دمای ℃ 500 استفاده شده است و بعد از آن نمونه ها در کوره زینتر شدند. نتایج آزمایش ها حاکی از افزایش استحکام و سختی با افزایش درصد گرافن تا میزان 5/0 درصد وزنی می باشد و بیشترین مقدار سختی و استحکام فشاری برای نمونه حاوی 5/0 درصد وزنی گرافن، 15 ساعت آسیاب کاری، فشار Mpa600 و دمای ℃ 700 می باشد.
فصل اول: کلیات پژوهش
فرم در حال بارگذاری ...
[پنجشنبه 1399-08-08] [ 03:55:00 ق.ظ ]
|