بررسی اتصال بین قطعات آلومینا با استفاده از نانوسوزن‌های بورات آلومینیوم سنتز شده به روش الکتروریسی - دانشکده فنی و مهندسی
بررسی اتصال بین قطعات آلومینا با استفاده از نانوسوزن‌های بورات آلومینیوم سنتز شده به روش الکتروریسی
نوع: Type: پایان نامه
مقطع: Segment: کارشناسی ارشد
عنوان: Title: بررسی اتصال بین قطعات آلومینا با استفاده از نانوسوزن‌های بورات آلومینیوم سنتز شده به روش الکتروریسی
ارائه دهنده: Provider: امیرحسین صراف - مهندسی مواد
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر حمید اصفهانی
اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر محسن شیخی
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر حسن علم خواه-دکتر مینو کرباسی
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 1402/12/20 ساعت 11:30
مکان ارائه: Place of presentation: دانشکده فنی و مهندسی کلاس71
چکیده: Abstract: اتصال قطعات سرامیکی هم جنس و ناهمجنس به یکدیگر مشکل جدی از دیرباز بوده است. تاکنون راه حل‌های متفاوتی پیشنهاد شده است، اما تاکنون استفاده از مواد نانوساختار کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، قابلیت اتصال قطعات پایه آلومینا به کمک نانوسوزن‌های بورات آلومینیوم حین فرایند کلسیناسیون داربست الکتروریسی مورد بررسی قرار گرفت. برای یافتن اثر ترکیب و ریخت‌شناسی نانوسوزن بورات آلومینیوم بر میزان اتصال بین دو قطعه، مقدار بور در محلول الکتروریسی و محصول آن، در سه سطح کم، متوسط و زیاد بررسی شد. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) از نانوالیاف الکتروریسی، آرایش تصادفی از الیاف صاف و بدون نقص را نشان داد. به منظور یافتن دمای مناسب برای کلسیناسیون و دمای لازم برای اتصال دو قطعه، رفتار حرارتی الیاف با محتوی بور زیاد از دمای محیط تا دمای1000 درجه سانتیگراد توسط آزمون وزن‌سنجی حرارتی (TGA) و گرما سنجی روبشی تفاضلی (DSC) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از وجود چندین پیک گرمازا بود که مربوط به اکسیداسیون و حذف پلیمر و تشکیل فازهای جدید بود و دمای 1000 درجه سانتیگراد را به عنوان دمای مناسب برای کلسیناسیون و تشکیل فاز سرامیکی پیشنهاد داد. ریزساختار شناسی داربست الکتروریسی با محتوی بور کم، نانوسوزن‌هایی با قطر کمتر از 50 نانومتر و طول بیشتر از ۱ میکرومتر را پس از کلسیناسیون نشان داد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش محتوی بور، نسبت طول به قطر نانوسوزن‌ها افزایش یافت. به منظور بررسی و شناسایی فازهای سنتز شده در نانوسوزن‌ها از آزمون پراش پرتو ایکس(XRD) استفاده شد. نتایج نشان داد که هر سه ترکیب نانوسوزن از دو فازاصلی B2O3 و Al18B4O33 تشکیل شده اند و فاز دیگری وجود ندارد. مشخص شد که با افزایش محتوی بور، نسبت فاز B2O3 به Al18B4O33 افزایش یافت. مقدار بور اضافی با اتم‌های آلومینیوم واکنش نداده و فاز زود ذوب B2O3را ایجاد می‌کند که در فرایند اتصال قطعات پایه آلومینا نقش مهمی ایفا می‌کنند. در این تحقیق از نانوکامپوزیت آلومینا-زیرکونیا (۱۵ درصد مولی زیرکونیا) به عنوان قطعات پایه آلومینا برای اتصال استفاده شد. فرایند اتصال‌دهی با قراردادن 0/065 گرم از داربست الکتروریسی بین دو دیسک سرامیکی بدون و با اعمال فشار 13 کیلوپاسکال در دمای 1000 درجه سانتیگراد به مدت ۱ ساعت انجام شد. به منظور بررسی میزان اتصال، قطعات متصل شده تحت آزمون برش با استاندارد ASTM-D905 قرار گرفتند و نمودار نیرو-جابه‌جایی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اعمال فشار حین فرایند اتصال موجب بهبود اتصال تا ۵ برابر می‌شود. همچنین مشخص شد که با افزایش محتوی بور در عامل اتصال از کم به زیاد، نیروی لازم برای شکستن اتصال از 77 نیوتن به 892 نیوتن افزایش یافت. نتایج ریزساختار شناسی از سطح مقطع شکست نشان داد که نانوسوزن‌های Al18B4O33به عنوان تقویت کننده در میان فاز سرامیکی B2O3 که نقش عامل اتصال را بازی می‌کند، توزیع شده است. نتایج این پژوهش تأیید کرد که با انتخاب مناسب ترکیب می‌توان با روش الکتروریسی-کلسیناسیون اتصال قطعات سرامیکی را ممکن ساخت.
فایل: ّFile: تنزيل فایل