توليد نانو كامپوزيت زمينه مسي با ذرات تقويت كننده اكسيد تيتانيم به روش آلياژسازي مكانيكي/ روش درجا و بررسي خواص فيزيكي ومكانيكي آن

Fabrication of insitu Copper based Nanocomposite with TiO2 particles as Reinforcement by Internal oxidation with Mechanical Alloying and Evaluation its Physical and Mechanical Properties

در اين پژوهش با استفاده از آسياب سياره اي و با به كارگيري فرآيند اكسيداسيون داخلي، سنتز نانو كامپوزيت زمينه مسي با ذرات تقويت كننده اكسيد تيتانيم (Cu/Tio2) انجام شد. در ابتدا به منظور تشكيل محلول جامد پودر مس با مقادير 2،1 و 3درصد وزني پودر تيتانيم، به مدت 60 ساعت تحت گاز محافظ خنشي آسياب كاري شد و سپس پودر اكسيد مس به عنوان عامل اكسيد كننده اضافه و پروسه آسياب كاري 10 ساعت ديگر ادامه يافت. در ادامه به منظور چگال كردن پودرها در فرايندي دو مرحله اي پرس شد. زينتر نمونه ها در 800 درجه سانتيگراد به مدت يك ساعت انجام شد. مورفولو ژ ي ذرات پودرها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد وزمان بهينه آلياژسازي مكانيكي با استفاده از آناليز طرح پراش اشعه X بررسي گرديد . دانسيته نمونه ها بعد از اكسيداسيون داخلي به روش ارشميدوس طبق استاندارد ASTM B328-96 اندازه گيري شد. آزمايش سايش مطابق با استاندارد ASTM-G99 توسط دستگاه پين بر ديسك در نيروهاي اعمالي 20 نيوتن و سرعت لغزشي ثابت 0/25 در سه مسافت لغزشي مختلف انجام شد. بر اساس نتايج با افزايش مسافت لغزشي، مقدار كاهش حجم ماده افزايش يافته و با افزايش درصد فاز تقويت كننده، نرخ سايش نانو كامپوزيت كاهش مي يابد.

Basically, it is required that the materials used as electrical contacts should have good thermal and electrical conductivity and certain strength. The copper base nano composites with fine Tio2 particles as reinforcement have almost identical electrical and thermal conductivity with copper; in addition, they have the advantage over pure copper in high strength owing to the dispersion of the fine Tio2 particles, which improve copper matrix strength through impeding dislocation movement. In this present work, at the initial stage, Cu and Ti powders were mechanically alloyed for 60h under Argon atmosphere, and then added Cu2O powders as oxidant. The specimens, containing different amounts of TiO2, depending on the content of 1, 2 and3 wt. % Ti, were produced by in-situ oxidation of Cu-Ti pre-alloyed powders. For compacting at the first step powders pressed under 30MPa pressure at 400°C then pressed at 400MPa in room temperature after that sintered at 800 °C for 1h under argon atmosphere .the microstructure of specimens were studied before and after internal oxidizing using SEM and Chemical composition of produced nanoparticles was examined by EDAX analysis. density and wearing resistance of specimens were evaluated according to ASTM G-99 standard using pin-on-disk equipment at a sliding speed of 0.25m/s and normal load 20N, in distances of 1000, 2000 and 3000m. The results indicated that the wear rate of Cu matrix reinforced with TiO2 nano-particles decreased with increasing the amount of Ti in Cu-Ti pre-alloyed powder.