امیر عطریان افیانی

امیر عطریان افیانی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

دانشکده مهندسی

گروه آموزشی مکانیک

 

جلسه دفاع از رساله­ دکتری تخصصی (Ph.D) در رشته مهندسی مکانیک، گرایش طراحی کاربردی

 

عنوان:

ساخت نانوکامپوزيت پايه آلومينيوم سري 7000 به روش فشرده سازي پودر

و مشخصه يابي خواص مکانيکي آن

 

 

 

استاد راهنما:

دکتر غلامحسین مجذوبی

استاد مشاور:

دکترمحمدحسین عنایتی (دانشگاه صنعتی اصفهان)

 

اساتید داور:

دکتر علی علوی نیا (دانشگاه بوعلی سینا)

دکتر غلامحسین فرهی (دانشگاه صنعتی شریف)

دکتر محمدحسین یاس (دانشگاه رازی)

 

 

پژوهش­گر:

امیر عطریان

09132108799

amiratrian@gmail.com

دانلود رزومه

 

یکشنبه 6 مهرماه 93، ساعت 10 صبح، سالن آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

 

چكيده :

آلومینیوم یکی از فلزات سبکی است که کاربرد گسترده­ای در صنایع مختلف دارد. با افزودن عناصر مختلف می­توان به آلیاژهای این فلز با خواص برتر دست پیدا کرد. آلیاژ Al7075 یکی از انواع این آلیاژهاست که درکاربردهای خودرو و هوافضا مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. هدف این تحقیق، تقویت آلیاژ Al7075 توسط نانوذرات و میکروذرات سرامیکی و ساخت نمونه­های نانوکامپوزیت و کامپوزیت می­باشد. برای ساخت نمونه­ها از روش­های متالورژی پودر با تمرکز بر روش­های تراکم دینامیکی، استفاده شده است. در این راستا برای مطالعه تاثیر نرخ بارگذاری حین ساخت، نمونه­ها با سه روش پرس گرم شبه استاتیک، تراکم دینامیکی با وزنه سقوطی (انرژی kJ 2) و تراکم دینامیکی با تفنگ گازی (انرژی حدود kJ 8) ساخته شدند. سپس، تعیین خواص مکانیکی و مطالعات ریزساختاری نمونه­های ساخته شده به منظور بررسی تاثیر پارامترهای مختلف نظیر دما، پیش تراکم و کسر حجمی و نوع ذرات تقویت کننده انجام پذیرفت. بیشترین چگالی نسبی برابر %98 در تراکم دینامیکی و %100 در پرس شبه استاتیک اندازه گیری گردید. بررسی­ها نشان داد با افزودن نانوذرات چگالی ماده کاهش، استحکام فشاری تا %50 افزایش و میکروسختی افزایش %20 را تجربه نموده است. همچنین، مشخص شد که مقاومت سایشی نمونه­های متراکم شده دینامیکی با افزودن درصد حجمی نانوذرات، کاهش داشت که می­تواند به دلیل پیوندهای ضعیف بین ذرات ناشی از روش ساخت مورد استفاده باشد. رفتار کششی تعدادی از نمونه­های نانوکامپوزیت ساخته شده به کمک تفنگ گازی نیز با استفاده از نتایج آزمون دندانه زنی و به کار گیری شبیه سازی­های عددی و شبکه عصبی تعیین گردید.

تعیین ضرایب مدل کپ دراکر- پراگر که برای مدل­سازی ماکرومکانیک مواد پودری مورد استفاده قرار می­گیرد، بخش دیگری از مطالعات انجام گرفته در این پژوهش می­باشد. جهت تعیین این ضرایب، آزمون­های تجربی متعددی نیاز است که بسیار زمان­بر و پر هزینه می­باشد. در تحقیق حاضر، با استفاده هم­زمان از نتایج آزمایش تراکم تک محوره ساده، شبیه سازی­های اجزاء محدود در ABAQUS و شبکه عصبی، این ضرایب به همراه ضریب اصطکاک بین پودر و دیواره قالب، با صرف کمترین وقت و هزینه به دست آمدند. 

واژه­های کلیدی: آلومینیوم، نانوکامپوزیت، کاربید سیلیکون، کاربید بور، تراکم دینامیکی، متالورژی پودر، مدل کپ دراکر- پراگر

 

Abstract:

Aluminum is one of the light metals widely used in different industries. Adding different elements to aluminum can produce aluminum alloys with sophisticated properties. Al7075 is one of these alloys which is extensively used by automotive and aerospace applications. The objective of this work is to reinforce of Al7075 alloy using nano and micro particles to fabricate nanocomposite and composite samples. Powder metallurgy techniques focusing on methods of dynamic comaction are used for fabrication of the samples. In order to study the effect of laoding rate and synthesis process, three methods including hot quasi-static pressing, dynamic compaction using drop hammer device, and dynamic compaction using gasgun are employed. Mechanical behavior and microstructural evaluation of fabricated samples are examined to study the effects of different parameters such temperature, precompaction and volume fraction and type of reinforcing particles. The highest relative density achieved in the experiments was 98% and 100% for dynamic compaction and quasi-static pressing, respectively. The results indicate that by increasing nano particles content, relative density reduces, compressive strength enhances up to 50%, and microhardness rises about 20%. Also, wear resistance of the dynamically compacted samples reduces as nano particles volume percentage increases. This can be due to weak bonding of particles caused by the fabrication technique employed in this investigation. Tensile behavior of some gasgun compacted nanocomposite samples were also evaluated using indentation test and utilizing FE simulations and neural networks.

 Powder compaction is modeled using Drucker-Prager Cap yield criterion in this study. The constants of the model are determined using a combined experimental, numerical and neural network technique. The numerical simulations are performed using ABAQUS software and the constants are obtained using neural network.

Keywords: Aluminum, Nanocomposite, Silicon Carbide, Boron Carbide, Dynamic Compaction, Powder Metallurgy, Drucker-Prager Cap Model