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 SiO۲ 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 SiO۲ با ساختارآمورف و با سطح ويژهي m۲/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 تقويتكنندهيSiO۲ ، 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 SiO۲nanoparticles with amorphous structure and with 220 m۲/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