ساخت و بررسي ريزساختار و خواص كامپوزيت Pb-W-Co3O4 توليدشده به روش نورد تجمعي پيوندي به عنوان آند كامپوزيتي در فرايند الكترووينينگ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

آندهاي سربي به‌طور گسترده در فرايند الكترووينينگ فلزاتي مانند مس و روي استفاده مي‌شوند، اما مشكلاتي نظير خواص مكانيكي ضعيف، انحلال سرب در الكتروليت و توليد لجن آندي، كارايي آن‌ها را محدود مي‌كند. به همين دليل، پژوهش‌هاي متعددي براي بهبود خواص مكانيكي و الكتروشيميايي آندهاي سربي انجام شده است. يكي از رويكردهاي اصلي براي بهبود اين خواص، افزودن عناصر آلياژي مانند كبالت، نقره و آنتيموان به آندهاست كه باعث كاهش انحلال سرب، بهبود مقاومت به خوردگي و افزايش طول عمر آند مي‌شود. در كنار آن، روش‌هاي ساخت مختلفي از جمله ريخته‌گري، پرس داغ و استفاده از پوشش‌هاي سراميكي نيز مورد بررسي قرار گرفته‌اند. با اين حال، چالش‌هايي مانند توزيع يكنواخت عناصر آلياژي و پايداري لايه‌هاي اكسيدي روي سطح آندها همچنان نيازمند تحقيقات بيشتري است. در اين تحقيق، از روش نورد تجمعي پيوندي (ARB)، كه يك فرآيند تغيير شكل پلاستيك شديد است، براي توليد آندهاي كامپوزيتي Pb-W-Co3O4 استفاده شد. هدف اين كار، بهينه‌سازي خواص مكانيكي آندها با ايجاد ساختارهاي ريزدانه بود. براي اين منظور، كامپوزيت‌هاي سربي تقويت‌شده با ذرات W/Co3O4 با درصدهاي وزني مختلف (25/0، 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد) توليد شدند و فرآيند ARB تا 10 چرخه انجام گرفت. خواص مكانيكي و مشخصات ريزساختاري اين كامپوزيت‌ها با آزمون‌هاي مختلفي مانند ريزسختي، كشش، سنبه برشي، پراش پرتو ايكس (XRD) و ميكروسكوپ‌هاي الكتروني ارزيابي شدند. همچنين، خواص الكتروشيميايي آندها با ولتامتري چرخه‌اي و طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي تحليل شد. نتايج نشان داد كه نمونه Pb-0.5%W-Co3O4 با 10 چرخه ARB داراي بهترين خواص مكانيكي و الكتروشيميايي بود. اين نمونه نسبت به سرب خالص، افزايش چشمگيري در استحكام كششي، تسليم، برشي و سختي نشان داد و ميزان ازدياد طول آن كاهش يافت. بهبود خواص مكانيكي با افزايش پايداري ابعادي، مقاومت در برابر خزش و طول عمر آند همراه بود. از نظر خواص الكتروشيميايي، با افزايش درصد پودر اين خواص بهبود يافت، اما به دليل محدوديت در خواص مكانيكي، بهينه‌ترين عملكرد در نمونه با 5/0 درصد افزودني با 10 چرخه ARB مشاهده شد. اين پژوهش نشان مي‌دهد كه روش ARB و تركيب بهينه مواد مي‌تواند به توليد آندهاي كامپوزيتي با عملكرد بالا و ويژگي‌هاي مكانيكي و الكتروشيميايي مطلوب منجر شود و به توسعه فناوري‌هاي پيشرفته در اين حوزه كمك خواهد كرد.

230213

شناسايي وانتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان