مدل سازي فرآيند تغيير شكل ذرات نانوكامپوزيت Al-CNT در حين فرآيند آسياب كاري پر انرژي

Modeling of AL-CNT powder particles deformation during mechanical milling

در اين تحقيق مخلوط پودري آلومينيم حاوي مقادير مختلف نانولوله هاي كربني (2 و 5 درصد وزني) با روش آسياب كاري تهيه شد. توزيع اندازه ذرات در مخلوط هاي پودري با استفاده از دستگاه اندازه گير اندازه ذرات بررسي شد. به منظور بررسي اندازه كريستال ها آزمايش تفرق اشعه X انجام شد. در ادامه يك مدل جديد به منظور تخمين ميزان كرنش و تنش وارده بر پودرها ارايه شد و نمودار تنش- كرنش پودرها رسم شده و ميزان كارسختي پودرها محاسبه گرديد. ميزان انرژي كسب شده توسط پودرها نيز با انتگرال گيري از سطح زير نمودار تنش- كرنش محاسبه شد. سپس ميزان انرژي كه توسط آسياب به پودرها وارد مي شود نيز بدست آمده و با تقسيم انرژي كرنش بر انرژي آسياب ميزان بازدهي آسياب بدست آمد. به منظور بررسي اندازه كريستال ها آزمايش تفرق اشعه X انجام شد. نتايج نشان داد كه با افزايش زمان آسياب كاري و همچنين درصد نانولوله هاي كربني، اندازه ريزتري از مخلوط پودرها حاصل مي شود. نمودارهاي تنش بدست آمده نشان داد كه با افزايش زمان آسياب كاري تنش وارد شده بر پودرها افزايش مي يابد همچنين تنش بيشتري به نمونه هاي كامپوزيتي وارد مي شود. بررسي ها نشان داد كه با افزايش ميزان آسياب كاري ميزان بازدهي آسياب بيشتر مي شود با اين وجود نرخ بازدهي آسياب كاهش مي يابد. مطالعات تفرق اشعه ايكس مخلوط هاي پودري نشان مي دهد كه در فرايند آسياب كاري مخلوط پودري، اندازه كريستال هاي كوچك-تري نسبت به پودرهاي خالص ايجاد مي شود.

In this paper Al-CNT powder mixtures with 2 and 5% CNT weight percent were synthesized by mechanical alloying. Particle size distribution was measured by laser particle size analyzer. Effect of milling time and carbon nanotube content was characterized on particle size. X-ray diffraction analysis was conducted for different samples and powder crystalline size was measured. A model was applied for evaluating powder particles strain and stress during mechanical alloying. Powder particles work hardening was calculated by stress-strain curve. In addition a model was used for calculating ball mill efficiency. Powder particle size analyzes showed that by increasing milling time and CNT content a decreased powder particle was obtained. The results of strain and stress curves showed that by increasing milling time and CNT content powder strain and stress increased. Work hardening results showed that increasing milling time result in decreased work hardening. The results showed that the maximum mill efficiency reached to 70% for Al-CNT (%5) and by increasing milling time the efficiency of mill increased. XRD results showed that by increasing milling time and CNT content, decreased crystalline size was obtained.