تاثير تعداد مراحل نورد تجمعي و درصد گرافن بر ريزساختار، خواص مكانيكي و خواص الكتريكي نانو كامپوزيت مس/گرافن توليد شده به روش اتصال نورد تجمعي (ARB)

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق با استفاده از فرآيند اتصال نورد تجمعي (ARB) و تكرار آن تا شش سيكل، نمونه¬هاي مس خالص و نانو كامپوزيت مس-گرافن توليد شد. هدف از انجام اين تحقيق توليد نانو كامپوزيت مس-گرافن و مقايسه¬ي ريزساختار، خواص مكانيكي و الكتريكي آن با مس خالص ARB شده، است. كامپوزيت¬هاي زمينه مس در صنايع مختلف از جمله اتومبيل سازي، ميكروالكترونيك، هوافضا و غيره كاربرد دارد. به‌منظور بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ نوري و پراش پرتوي ايكس استفاده شد. اتصال لايه¬ها و فصل مشترك بين آنها با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. همچنين تعداد و اندازه¬ي حفره¬ها در سطح مقطع طولي نمونه¬ها به كمك نرم‌افزار Image J مورد ارزيابي قرار گرفت. با استفاده از نتايج حاصل از تجزيه و تحليل XRD و به كمك نرم‌افزار MAUD و روش ريت¬ولد، چگالي نابجايي¬ها و اندازه¬ي دانه¬هاي فرعي هر يك از نمونه‌ها محاسبه شد. بيشترين چگالي نابجايي¬ها پس از سيكل چهارم حاصل مي¬شود و مربوط به نمونه¬ي نانو كامپوزيت مس-گرافن است. كوچك‌ترين اندازه¬ي دانه¬ي فرعي نيز پس از سيكل چهارم به دست آمد كه مقدار آن 95 نانومتر و مربوط به نمونه¬ي نانو كامپوزيت است. براي ارزيابي خواص مكانيكي، آزمايش كشش تك محوري در دماي اتاق انجام شد. استحكام كششي نهايي ورق مس آنيل شده 204 MPa بود كه پس از انجام شش سيكل فرآيند ARB براي نمونه¬ي مس خالص به 442 MPa و براي نمونه¬ي نانو كامپوزيت به 447 MPa رسيد. پس از آزمايش كشش، سطح شكست نمونه¬ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. با بررسي سطوح شكست مشخص شد كه شكست در تمامي نمونه¬ها به‌صورت نرم رخ داده است. شكست در بعضي از مناطق به‌وسيله‌ي تشكيل حفره، برخي ديگر به‌صورت برشي و مناطقي هم به‌صورت تركيبي از اين دو حالت مشاهده شد. براي بررسي خواص الكتريكي نمونه¬ها از دستگاه ميكرو اهم¬متر استفاده شد. مقاومت ويژه¬ي الكتريكي مس خالص و نانو كامپوزيت مس-گرافن حاوي يك و دو درصد پودر پس از سيكل ششم به ترتيب 1.98×〖10〗^(-8)، 1.67×〖10〗^(-8) و 1.77×〖10〗^(-8) اهم در متر اندازه¬گيري شد؛ كه نشانگر تأثير مثبت افزودن گرافن در كاهش مقاومت الكتريكي است. واژه‌هاي كليدي: اتصال نورد تجمعي (ARB)، نانو كامپوزيت مس-گرافن، خواص مكانيكي، مقاومت ويژه¬ي الكتريكي.

193340

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر حميدرضا جعفريان

شكل دادن فلزات

دكتر عليرضا ايواني - دكتر محمدتقي صالحي