بخشی از مقاله
چکیده
هدف از انجام این تحقیق ساخت کامپوزیت زمینه آلومینیومی با تقویت کننده نانورسی است که نسبت به سایر کامپوزیتها دارای خواص مناسب و در عین حال کم هزینهتر ودارای صرفه اقتصادی میباشد. در این پژوهش اختلاط زمینه با 2 درصد تقویت کننده به صورت آسیاب مکانیکی به مدت دو ساعت و در حضور گاز آرگون صورت گرفته است. این کامپوزیت به روش متالورژی پودر با زمینه آلومینیومی و تقویت کنندهی مونت موریلنت تهیه شد. ذرات مونت موریلنت از روی هم قرار گرفتن چندین لایه بلور تشکیل شدهاند که دارای ساختار ساندویچی است. در تولید نانوکامپوزیتها با رس بهترین راهبرد این است که افزایش فاصله بین لایه ها در چند مرحله صورت گیرد و این افزایش فاصله جهت ایجاد پیوند مناسب بین ذرات رس و ماتریس زمینه میباشد.
نمونهها با فشار 200 مگاپاسکال فشرده سازی شد و زینتر در دمای 610 درجه سانتیگراد به مدت 1ساعت انجام گرفت و در نهایت نمونهها اکسترود گردید. پس از تهیه کامپوزیت و نمونه شاهد آلومینیوم خالص به روش متالورژی پودر و بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی آن بهبود چشمگیری در خواص محصول مشاهده شد که از جمله آن میتوان به افزایش سختی32 درصدی و افزایش ماکزیمم تنش کششی 18درصدی کامپوزیت تقویت شده نسبت به نمونه شاهد اشاره کرد. از نتایج بدست آمده انتظار میرود که میتوان کامپوزیتی کم هزینه با خواص مطلوب تولید کرد که کاربرد زیادی در صنعت دارد و میتواند جایگزین کامپوزیتهای پرهزینه شود.
مقدمه
امروزه به منظور صرفه جویی در هزینهها همچنین کاهش مصرف سوخت و آلودگیها محققین و مهندسین به دنبال ساخت مواد با وزن کمتر و استحکام بالاتر هستند که جایگزین مواد مورد استفاده شود. در میان انواع مواد پیشرفته مورد استفاده کامپوزیتها به علت داشتن تلفیقی از خواص مناسب با توجه به مواد تشکیل دهنده آن، دارای جایگاه ویژهای هستند که در این بین کامپوزیتهای زمینه فلزی از نوع آلومینیومی بسیار مورد توجه است، که علت آن داشتن خواص منحصربفردی از جمله استحکام بالا، دانسیته پایین، مقاومت به خوردگی و خستگی مناسب و... میباشد.[1]
یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده کامپوزیت، تقویت کنندهی آن میباشد که چگونگی شکل، اندازه و میزان افزودن آن، تاثیر بسیار مهمی بر خواص آن دارد. تقویت کنندهی نانو رس دارای خواصی از جمله دردسترس بودن و قیمت مناسب میباشد که برای تولید نانوکامپوزیت مورد توجه قرار گرفته است1] و .[2 نانو رسها انواع مختلفی دارند از جمله: مونت موریلنت، هکتوریت، بنتونیت، هالوسیت و... میباشند. در این بین مونت موریلنت به علت داشتن قابلیت تعلیق، انتشار و پراکندگی خوب دارای کاربرد گستردهتری میباشد. مونت موریلنت با اندازه ذرات میکرونی و نانو، که ذرات آن از روی هم قرار گرفتن چندین لایه بلور تشکیل شده-اند - شکل. - 1 ساختار مونت موریلنت ساندویچی میباشد که فاصله این لایه نیز با اصلاح کردن مونت موریلنت قابل تغییر و تنظیم هست.
این ماده را برای جلوگیری از آگلومره شدن، آسیاب کاری مکانیکی میکنند.[3] از آنجا که ایجاد پیوند مناسب بین ذرات رس و ماتریس جهت حصول به خواص مطلوب الزامی است، برای حل این مشکل لازم است تا رس با مواد آلی به گونهای اصلاح گردد تا سازگار گردد. بنابراین در تولید نانو کامپوزیت از آنجا که ایجاد پیوند مناسب بین ذرات رس و ماتریس جهت حصول به خواص مطلوب الزامی است، برای حل این مشکل لازم است تا رس با مواد آلی به گونهای اصلاح گردد تا سازگار گردد.
بنابراین در تولید نانو کامپوزیت با رس بهترین راهبرد این است که افزایش فاصله بین لایهها در چند مرحله صورت گیرد. به علت آب دوستی و جذب رطوبت بالای رس، تولید نانو کامپوزیت از رس کمی مشکل است بنابراین لازم است در انتخاب روش تولید نیز دقت شود4] و .[5 روش مورد نظری که انتخاب شده است متالورژی پودر میباشد که در آن پودر آلیاژ یا فلز خالص با نانو ذرات مخلوط میکردند و سپس با پرس کردن ذرات پودر در داخل قالب و تف جوشی، ذرات پودری به یکدیگر متصل میشوند و با کاهش درصد حفرهها، چگالی افزایش پیدا پیدا میکند. از جمله مزایای این روش این است که واکنش فاز دوم و زمینه به حداقل مقدار میرسد، امکان کنترل دقیق حجم فاز دوم ممکن است، البته این روش نیز مانند بسیاری از روشهای دیگر دارای معایبی نیز میباشد.[6] هدف از این پژوهش بررسی اثر تقویت کنندگی نانو رس بر روی خواص از جمله سختی، مقاومت کششی و فشاری کامپوزیت زمینه آلومینیومی میباشد.
مواد و روش تحقیق
در این پژوهش پس از تهیه نانو رس، آن را با پودر آلومینیوم خالص با مخلوط کرده که میزان نانو رس آن 2درصد میباشد. پس از آن برای اختلاط کامل تقویت کننده با فاز زمینه، بر روی آن آسیاب کاری مکانیکی - بال میل - انجام گردید. بال میل با نسبت گلوله به پودر 10 به 1 به مدت 2 ساعت با سرعت 250 و در حضور گاز آرگون انجام گرفت. سپس باید فشرده سازی این مخلوط صورت گیرد که برای این کار از جک مکانیکی ساخته شده استفاد گردید - شکل. - 2 فشار جک 700 بار و فشار وارد بر نمونه 200 مگاپاسکال و نمونه حاصل از این فشرده سازی دارای قطر 20 میلیمتر و ارتفاع 5 سانتیمتر میباشد.
