واحد ساوه

دانشکده فنی و مهندسی-گروه مواد

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی‌ارشد “M.Sc”
در رشته مهندسی مواد – شناسایی و انتخاب مواد مهندسی
عنوان :
اثر گرافن بر خواص فشاری نانوکامپوزیت مس-گرافن

استاد راهنما:
دکتر محمد ذاکری

استاد مشاور:
دکتر علی نظری

تیر1392

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده 1

فصل اول : کلیات پژوهش

1-1- مقدمه 3

فصل دوم : مروری بر منابع تحقیقاتی

2-1- مشخصات مس 6

2-2- پنج روش اساسی برای تولید پودر مس وجود دارد که عبارتند از. 7

2-2-1- رسوب الکترولیتی پودر مس.. 7

2-2-2- احیای گازی اکسید مس.. 8

2-2-3- اتمیزه کردن. 9

2-2-4- رسوب پودر مس از محلول سولفات مس با آهن. 10

2-3- تاریخچه گرافن. 10

2-4- معرفی گرافن. 11

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 شکست.. 15

2-7- کاربرد 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

عنوان صفحه

2-8-3- روش رسوب نشانی بخار شیمیایی (CVD) 20

2-8-4- روش تهیه گرافن از اکسید گرافیت.. 21

2-9- نانوکامپوزیت ها 22

2-10- آلیاژسازی مکانیکی. 22

2-11- انواع فرایند های آلیاژسازی مکانیکی. 23

2-11-1- آسیاب کاری مکانیکی (سایش مکانیکی) 23

2-11-2- آسیاب کاری واکنشی (مکانوشیمیایی) 23

2-11-3- آسیاب کاری تبریدی. 23

2-12- انواع آسیاب های مورد استفاده در آلیاژسازی مکانیکی. 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 کاربردهای روش آلیاژسازی مکانیکی. 27

2-14- متغییرهای فرآیند روش آلیاژسازی مکانیکی. 27

2-14-1- نوع آسیاب.. 27

2-14-2- زمان آسیاب کاری. 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 مکانیکی. 30

2-15-1- مخلوط شدن ذرات پودر مواد اولیه 31

2-15-2- افزایش قابل ملاحظه نواقص کریستالی. 31

2-15-3- انتقال جرم بین ذرات پودر. 33

2-16- تحقیقات انجام شده بر کامپوزیت های تقویت شده با گرافن. 33

عنوان صفحه

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.. 43

3-4-1- محاسبه اندازه دانه و کرنش شبکه 43

3-5- دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی. 44

3-6- دستگاه طیف سنجی رامان 44

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

عنوان صفحه

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

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل(2-1) : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از ذره پودر مس الکترولیتی، 2800X. 8

شکل(2-2) : تصویر میکروسکوپی از ذرات مس احیا شده، 525X . 9

شکل (2-3) : تصویر میکروسکوپی از ذرات پودر مس اتمیزه شده، 450X. 9

شکل (2-4) : طول پیوند کربن ـ کربن در گرافن. 11

شکل (2-5) : حالات مختلف کربن : فلورین ها ، نانو لوله های کربنی و گرافیت.. 12

شکل(2-6) : شکافتن نانو لوله‌های کربنی برای تولید نانو نوارهای گرافنی. 16

شکل (2-7) : (الف) تصویر گرافن واقعی(ب) تصویر گرافن ایده آل. 18

شکل(2-8) : تولید گرافن به روش لایه برداری میکرومکانیکی. 18

شکل(2-9) : اولین تصویر میکروسکوپ نوری منتشر شده از گرافن تهیه شده به روش پوسته پوسته کردن میکرومکانیکی 19

شکل (2-10) : (a) مراحل تهیه GO از گرافیت طی فرآیند اکسایش و سپس کاهش. (b) مراحل تهیه گرافن به روش رسوب سازی با بخار (П) و سولووترمال(Ш) 21

شکل (2-11) : آسیاب گلوله ای سیاره ای. 24

شکل (2-12) : آسیاب گلوله ای ارتعاشی. 25

شکل (2-13) : آسیاب گلوله ای غلتشی. 25

شکل (2-14) : آسیاب گلوله ای شافتی. 26

شکل (2-15) : آسیاب گلوله ای مغناطیسی. 27

شکل (2-16) : طرح ساده ای از ذرات پودر حین برخورد گلوله ها. 30

شکل (2- 17) : (a) تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از صفحات گرافن که تا خوردن آن صفحات را نشان می دهد.قسمت مشخص شده روی تصویر طرح تفرق سلول شش وجهی یا هگزاگونال گرافن می باشد. (b) آنالیز رامان (Raman) برای صفحات گرافن رسوب یافته برروی قرص های سیلیکونی در پودر بدون استفاده از حلال 35

شکل (2-18) : (a) تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از سطح شکست نانوکامپوزیت اپوکسی-گرافن با 3/0 درصد وزنی نانو نوارهای گرافن که نشان دهنده آگلومره شدن و خوشه ای شدن نانو نوارهای گرافن احاطه شده با زمینه می باشد. (b) نمودار استحکام کششی نانوکامپوزیت اپوکسی-گرافن. 37

شکل(3-1) : تصویر آسیاب گلوله ای سایشی. 41

عنوان صفحه

شکل(3-2) : تصویر قالب، المنت و ترمومتر. 42

شکل (4-1) : تصویر مخلوط پودر Cu-0/5wt% Graphene با بزرگنمایی X500 (الف) : پس از 10 ساعت آسیاب کاری (ب) : پس از 15 ساعت آسیاب کاری (ج) : پس از 20 ساعت آسیاب کاری. 50

شکل (4-2) : تصویر مخلوط پودر Cu-0/5wt% Graphene با بزرگنمایی X2000 (الف) : پس از 10 ساعت آسیاب کاری (ب) : پس از 15 ساعت آسیاب کاری (ج) : پس از 20 ساعت آسیاب کاری. 55

شکل (4-3) : سطح شکست نمونه های (الف) :4N و (ب) : 6N با ترکیب Cu-0/5wt% Graphene با 10 و 20 ساعت آسیاب کاری و (ج) : 7N با ترکیب Cu-1wt% Graphene با 10 ساعت آسیاب کار

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید