For Better Performance Please Use Chrome or Firefox Web Browser

رامين جمشيدي الاشتي- Ramin Jamshidi Alashti


عنوان : بررسي امكان توليد فوم حفره باز نانوكامپوزيتي A356/CNT به روش فشردن مخلوط مذاب و نمك

TITLE : Investigating the feasibility of producing A356/CNT open-cell nanocomposite foam by melt squeezing technique


در اين تحقيق، امكان ساخت فوم حفره باز نانوكامپوزيتي A356/CNT به روش فشردن مخلوط مذاب و نمك مورد بررسي قرار گرفت. فوم‌هاي حفره باز آلومينيومي به دليل خواص ويژه ساختاري و مكانيكي، كاربردهاي مهمي در صنايع مختلف بدست آورده‌اند. موفقيت در توليد فوم‌هاي حفره باز آلياژ آلومينيوم با تقويت كننده CNT بر پايه ريخته­گري، مي‌تواند امكان استفاده از آنها در كاربردهاي حساس‌تر و ساخت آنها در حجم بالا را فراهم سازد. براي اين منظور، اين پروژه در سه بخش انجام شد. در بخش اول، پارامترهاي موثر بر توليد فوم‌هاي غيركامپوزيتي حفره باز آلياژ آلومينيوم A356 با تكنيك فشردن مخلوط مذاب و نمك بهينه­يابي شده و تأثير پارامترهاي موثر بر فومسازي بر روي خواص مكانيكي فوم‌هاي نهايي مورد بررسي قرار گرفت. همچنين تأثير اندازه حفره و فشار پيستون بر تخلخل و خواص مكانيكي فوم نهايي با استفاده از سيستم شبكه عصبي مدلسازي شد. در بخش دوم، روش‌هاي مختلفي براي توليد كامپوزيت‌هاي غيرفومي (بالك) با زمينه آلياژ آلومينيوم A356 و درصدهاي مختلفي از CNT بررسي و روش بهينه انتخاب شد. در بخش آخر، با استفاده از پارامترهاي بهينه دو مرحله قبلي، توليد فوم آلومينيومي نانوكامپوزيتي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بدست آمده حاكي از آنست كه فوم‌هايي با اندازه حفرات درشت و ريز، به ترتيب بيشترين استحكام و قابليت جذب انرژي را با خود به همراه مي‌آورند. توليد نانوكامپوزيت­هاي غيرفومي تنها با اعمال سرعت‌هاي هم زدن بالاي rpm 2000 بر روي مذاب تحقق يافت. از بين درصدهاي وزني مختلفي از تقويت كننده كه در اين تحقيق مورد بررسي قرار گرفت، كامپوزيتي با 1 درصد وزني CNT و 1 درصد وزني Ti بيشترين خواص مكانيكي،شامل استحكام فشاري، خمشي و برشي، را از خود نشان داد، بطوريكه استحكام خمشي اين نانوكامپوزيت نسبت به نمونه شاهد حدوداً 75 درصد افزايش يافت. اما به هر حال، به دليل عدم سازگاري پارامترهاي بهينه توليد فوم با پارامترهاي بهينه توليد نانوكامپوزيت­هاي غيرفومي، توليد فوم‌هاي نانوكامپوزيتي، به عنوان هدف نهايي اين تحقيق، ميسر نشد. از دلايل مهم اين مسأله مي‌توان به عدم امكان استفاده از سرعت‌هاي بالاي هم زدن و همچنين فقدان سرعت انجمادي بالا در فرايند فوم سازي اشاره نمود كه منجر به جدايش نانولوله­هاي كربني مي‌شود. اين دو عامل براي توليد موفق نانوكامپوزيت­هاي غيرفومي A356/CNT لازم شناخته شد.

كلمات كليدي: فوم حفره باز آلومينيومي، نانوكامپوزيت A356-CNT، فوم نانوكامپوزيتي، ريخته‌گري گردابي، خواص مكانيكي، ريزساختار، سيستم شبكه عصبي


In this research, feasibility of producing A356/CNT nanocomposite open-cell foam via melt squeezing technique was investigated. Open-cell aluminum foams have gained some significant applications in various industries because of their specific structural and mechanical characteristics. Success in producing CNT-incorporated open-cell aluminum alloy foams based on casting approach can ascertain their usage in more critical applications and also their mass-production. To achieve this goal, this project was conducted in three sections. At the first section, the influential parameters for production of open-cell A356 aluminum alloy foams via the melt squeezing procedure was optimized and effects of foam making variables on mechanical properties of the resultant foams were assessed. The influence of cell size and piston pressure on the porosity and mechanical properies of final foams was also simulated using artificial neural network (ANN). At the second section, various techniques for producing aluminum alloy-based nanocomposites containing different CNT weight percentages were utilized and the optimal one was selected. Finally, the possibility of producing aluminum-based nanocomposite foam using the optimal parameters of the two preceding stages was investigated. The results showed that foams comprising coarse and fine cell sizes yielded the highest strength and the highest energy absorption capacity, respectively. Production of bulk nanocomposites were only materialized by applying melt stirring speeds of more than 2000 rpm. Among variant amounts of the reinforcement incorporated into the melt, the composite containing 1 wt% CNT and 1 wt% Ti showed the best mechanical properties (including shear, bending and compressive strengths) among which the bending strength was improved by about 27% in comparison with the monolithic casting. However, due to the inconsistencies amongst the foam optimum production parameters and those of the bulk nanocomposite, production of nanocomposite foam, as the ultimate purpose of this thesis, was not feasible. The non-practicability of using high stirring speed as well as lack of rapid solidification condition in the foam making procedure, which results in CNT segregation, were recognized as the most important reasons for this failure.

Key Words: Open-cell aluminum foam, A356-CNT nanocomposite, nanocomposite foam, vortex casting, mechanical properties, microstructure, artificial neural network

تحت نظارت وف بومی

رامين جمشيدي الاشتي- Ramin Jamshidi Alashti | Dr. Behzad Niroumand


The website encountered an unexpected error. Please try again later.

تحت نظارت وف بومی