سجاد نیکفر- Sajad Nikfar

عنوان : ساخت درجاي نانوكامپوزيت آلومينيوم تقويت شده با نانو ذرات سيليكا از طريق پيروليز سيليكون آرتي وي

TITLE : In-situ synthesis of aluminum nano-composite reinforced with Silica nano particles by pyrolysis of RTV silicone

چكيده

كامپوزيت­هاي زمينه آلومينيومي به­دليل برخورداري از خواص مطلوبي مانند چگالي كم، مقاومت در برابر خوردگي و نسبت استحكام به­وزن بالا، كاربرد زيادي در صنايع مختلف دارند. روش­هاي مختلفي براي ساخت كامپوزيت­هاي زمينه آلومينيومي وجود دارد كه در بين آنها، فرايندهاي حالت مايع معمول­تر از روش­هاي ديگر محسوب مي­شوند. هدف از پژوهش حاضر ساخت درجاي نانوكامپوزيت زمينه آلومينيومي تقويت شده با ذرات SiO_۲ از طريق پيروليز سيليكون آرتي ­وي است. اين پژوهش در دو مرحله انجام گرفت. در مرحله­ي اول، به­منظور مشخصه­يابي پودر حاصل از پيروليز پليمر RTV ، مقداري از پليمر پس از افزودن يك درصد وزني كاتاليزور پلاتينيومي، در اتمسفر هوا از دماي محيط تا دماي 700 درجه سانتي­گراد گرم و به­مدت 30 دقيقه در اين دما نگه­داري شد. پس از كامل شدن فرايند پيروليز، محصول واكنش به­وسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) و روش BET بررسي شد. براساس نتايج به­دست آمده، ماده حاصل نانوذرات SiO_۲ با ساختارآمورف و با سطح ويژه­ي m^۲/g­220 بود. در مرحله­ي دوم نانوكامپوزيت زمينه آلومينيومي با استفاده از فرايند ريخته­گري گردابي به­روش درجا و از طريق پيروليز پليمر آلي RTV   در مذاب ساخته شد. در اين مرحله با اضافه كردن درصدهاي مختلف پليمرRTV به مذاب، تاثير افزودن اين ماده به مذاب بر خصوصيات ساختاري و مكانيكي كامپوزيت­هاي ساخته­شده مورد بررسي قرار گرفت. بررسي­هاي ريزساختاري وجود يك پيوند مناسب را بين ذرات تقويت­كننده و زمينه نشان داد. به­نظر مي­رسد خروج گاز حاصل از پيروليز پليمر در مذاب، تاثير مناسبي بر توزيع همگن ذرات تقويت­كننده در زمينه داشته است. ذرات تقويت­كننده­يSiO_۲ ­، با به­تاخير انداختن حركت نابجايي­ها، باعث شده تا خواص مكانيكي نمونه ­هاي كامپوزيتي نسبت به نمونه­  hy;ي شاهد افزايش يابد. نتايج حاصل از آزمون­هاي مكانيكي افزايش­46 درصدي سختي براي نمونه­ي حاوي سه درصد وزني سيليكون RTV نسبت به نمونه­ي شاهد را نشان مي­داد. براي اين نمونه، استحكام برشي، استحكام تسليم و استحكام نهايي نسبت به نمونه­ي شاهد، به­ترتيب 7/52، 1/37 و 3/39 درصد افزايش يافت. نتايج اين پژوهش، راهگشاي استفاده­ي بيشتر از مواد آلي ارزان قيمت براي ساخت كامپوزيت­هاي زمينه فلزي ريختگي با استحكام بالا خواهد بود.

واژه­هاي كليدي: نانوكامپوزيت زمينه آلومينيومي، پيروليز، پليمر آلي RTV، روش درجا، ريخته­گري گردابي، نانوذرات

Abstract

Current research was performed in two steps. In the first step, in order to characterization of powder obtained from RTV Polymer pyrolysis, first amount of 1­Wt% hardener was added to 30­gr of polymer and then was heated from room temperature to 700?C and was kept in this temperature for 30 minutes. After completing of pyrolysis process, the product of reaction was investigated with Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), and its specific surface was investigated by BET method. According to obtained results, material was SiO_۲nanoparticles with amorphous structure and with 220 m^۲/g specific area. In the second step, Aluminum matrix nanocomposite was produced by stir casting with in-situ method and via pyrolysis of RTV organic polymer in melt. In order to improve wettability, 2% magnesium was added to matrix alloy. In this step, effect of addition of RTV polymer to melt in amount of 1, 2, 3, 4% on the structure and mechanical properties was studied. Microstructure investigations, showed presence of a suitable bond between reinforce particles and matrix. The results of mechanical analysis showed 46% increase in hardness for A3 sample rather to instance sample. For this sample, shear strength, yield strength and Ultimate strength rather to instance sample, was increased to 52.7, 37.1 and 39.3% respectively.  

Key words: Aluminum matrix nanocomposite, pyrolysis of RTV organic polymer, in situ method, stir