Бидний тухай
Багш ажилтан
Энэхүү төслийн зорилго нь механохимийн аргаар зэс (Cu), төмөр (Fe)-ийн холимог нунтгийг нүүрстөрөгчийн нанохоолой (Carbon Nanotube, CNT)-той хамтатган боловсруулж, өндөр үзүүлэлттэй Cu–Fe/CNT нано-композит материал гарган авах, бүтэц-шинж чанарын хамаарлыг тогтоох, үйлдвэрлэлийн хэрэглээний боломжийг үнэлэхэд оршино. Зэс нь өндөр цахилгаан ба дулаан дамжуулалттай, төмөр нь бат бэх, элэгдэлд тэсвэртэй, харин CNT нь маш өндөр бат бэх, уян харимхай чанар, дулаан болон цахилгаан дамжуулах чадвартай тул эдгээрийг нано түвшинд хослуулснаар уламжлалт хайлш, композитоос илүү давуу шинжтэй шинэ материал боловсруулах боломжтой. Судалгаанд өндөр энергийн бөмбөлөгт тээрэм ашиглан Cu–Fe нунтагт тодорхой жингийн хувьтай CNT нэмэн механохимийн боловсруулалт хийнэ. Энэ процессын явцад нунтаг ширхэглэлийн хэмжээ буурч, CNT нь метал матрицад жигд тархах, фазуудын хооронд нягт холбоо үүсэх, талст бүтцийн гажилт нэмэгдэх зэрэг өөрчлөлт явагдана. Улмаар боловсруулсан нунтгийг спарк плазма синтеринг (SPS) ашиглан нягтруулан биет хайлш гарган авна. SPS технологи нь богино хугацаанд өндөр нягтралтай хайлш гаргах, CNT-ийн бүтцийг хамгаалах давуу талтай. Гарган авсан материалын фазын бүтэц, морфологи, ширхэгийн хэмжээ, CNT-ийн тархалт, интерфейсийн холбоог рентген дифракц (XRD), сканнинг электрон микроскоп (SEM), филд эмишн сканнинг электрон микроскоп (FESEM) зэрэг аргуудаар тодорхойлно. Мөн хатуулаг, элэгдэлд тэсвэрлэл зэрэг механик шинж чанарыг судална. Судалгааны үр дүнд CNT-ийн нэмэлт нь Cu–Fe матрицын ширхэгийг нарийсгах, дислокацын хөдөлгөөнийг саатуулах, ачаалал дамжуулах механизмаар бат бэхийг нэмэгдүүлэх, өөрөө тослогч нөлөөгөөр элэгдлийг бууруулах, дулаан дамжуулалтыг сайжруулах боломжтойг тогтооно. Мөн CNT-ийн оновчтой агууламж, тээрэмдэх хугацаа, SPS-ийн температур ба даралтын горимыг тогтоож хамгийн сайн үзүүлэлттэй нано-композит материалыг гарган авах нөхцөлийг боловсруулна. Хүлээгдэж буй үр дүнд өндөр нягтралтай, бат бөх, элэгдэлд тэсвэртэй, цахилгаан ба дулаан дамжуулалт сайтай Cu–Fe/CNT нано-композит материал гарган авах технологийн үндэс тавигдана. Энэхүү материал нь автомашины холхивч, араа, цахилгаан контакт, дулаан солилцуур, электроникийн эд анги, эрчим хүчний төхөөрөмж зэрэг салбарт өргөн хэрэглэгдэх боломжтой. Төслийн шинэлэг тал нь механохимийн арга болон SPS технологийг хослуулан Cu–Fe үл уусах системд CNT-ээр бэхжүүлсэн нано бүтэцтэй композит гарган авч, уламжлалт аргаар боловсруулахад хүндрэлтэй материалыг өндөр үр ашигтайгаар үйлдвэрлэх боломжийг судалж буйд оршино. Энэ нь импортын өндөр үнэтэй инженерийн материалыг орлох, дотоодын түүхий эдэд тулгуурласан нэмүү өртөг шингэсэн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх шинжлэх ухаан, эдийн засгийн ач холбогдолтой юм.
This project aims to produce high-performance Cu–Fe/CNT nanocomposite materials by mechanochemical processing of mixed copper (Cu) and iron (Fe) powders together with carbon nanotubes (CNTs), to investigate the relationship between structure and properties, and to evaluate their potential industrial applications. Copper possesses high electrical and thermal conductivity, iron provides high strength and wear resistance, while CNTs exhibit exceptional mechanical strength, elasticity, and excellent thermal and electrical conductivity. Therefore, combining these materials at the nanoscale offers the possibility of developing advanced materials with superior properties compared with conventional alloys and composites. In this study, Cu–Fe mixed powders with a specific weight percentage of CNTs will be processed using a high-energy ball mill through a mechanochemical route. During this process, powder particle size decreases, CNTs become uniformly dispersed within the metal matrix, strong interfacial bonding is formed between phases, and lattice distortion increases. The processed powders will then be consolidated into bulk alloys using Spark Plasma Sintering (SPS). SPS technology offers the advantages of producing highly dense materials in a short time while preserving the structure of CNTs. The phase composition, morphology, particle size, CNT distribution, and interfacial bonding of the fabricated materials will be characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and field emission scanning electron microscopy (FESEM). In addition, mechanical properties such as hardness and wear resistance will be investigated. The expected results of the study are to determine that the addition of CNTs can refine the grain size of the Cu–Fe matrix, hinder dislocation movement, improve strength through load-transfer mechanisms, reduce wear due to their self-lubricating effect, and enhance thermal conductivity. Furthermore, the optimum CNT content, milling time, SPS temperature, and pressure conditions will be established to obtain nanocomposite materials with the best overall performance. As an outcome, a technological basis for producing highly dense, strong, wear-resistant, and thermally/electrically conductive Cu–Fe/CNT nanocomposites will be developed. These materials have promising applications in automotive bearings, gears, electrical contacts, heat exchangers, electronic components, and energy-related equipment. The novelty of this project lies in combining mechanochemical processing with SPS technology to fabricate CNT-reinforced nanostructured composites in the immiscible Cu–Fe system, which is difficult to process by conventional methods. This research has both scientific and economic significance, as it may provide an alternative to expensive imported engineering materials and support the production of high value-added products based on domestic raw materials.
Түлхүүр үгс:Монгол орны эрдэс, металлыг нэмүү өртөг шингээсэн бүтээгдэхүүн болгох шаардлага улс орны хэмжээнд чухал шаардлагатай ажил юм. Монгол улс нь зэсийн төрлийн түүхий эдээр баялаг бөгөөд одоогоор зэсийн баяжмал болон катодын зэс гэсэн хоёр хэлбэрээр эдгээр түүхий эдийг гадагш экспортолж байна. Мөн катодын зэсийг амжилттайгаар үйлдвэрлэж байгаагаас гадна катодын зэсийг ашиглан дотооддоо зэс нунтгийг үйлдвэрлэн гарган авч байна. Тухайн гарган авч буй нунтаг металл зэсийг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлж, нэмүү өртөг шингэсэн бүтээгдэхүүн болгон үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх, экспортын шинэ бүтээгдэхүүн бий болох боломжтой юм. болон хэрэглээг ахисан түвшинд судалгаа хийж гүйцэтгэнэ. Зэс нь маш сайн дулаан болон цахилгаан дамжуулах шинж чанартай бөгөөд зэврэлтэд тэсвэртэй, соронзон бус, өөрийгөө цэвэрлэгч антибактериал шинж чанартай учраас үйлдвэрлэлийн хэрэгцээ өндөртэй байдаг. Нунтаг зэс металл нь бүхэл (bulk) зэсээс үйлдвэрлэлийн процесст ашиглахад илүү хялбар химийн, дулааны болон масс солилцооны процесст орох хурд өндөртэй нь гол давуу тал юм. Энэхүү төслийн хүрээнд Монгол орны баялаг болох зэс металлыг нунтаг зэсээс хэрхэн үйлдвэрлэлийн процесст шилжүүлэх, нунтаг металл материалын давуу тал болон хэрэглээг ахисан түвшинд судалгаа хийж гүйцэтгэнэ.
The country needs to turn Mongolia's minerals and metals into value-added products is important for the country. Mongolia is rich in copper raw materials and currently exports these raw materials in two forms: copper concentrate and copper cathode. In addition to the successful production of cathode copper, copper powder is produced domestically using cathode copper. It is possible to introduce the extracted powdered metal copper into production, introduce it into production as a value-added product, and create new export products. Copper is in high industrial demand due to its excellent thermal and electrical conductivity, corrosion resistance, non-magnetic and self-cleaning antibacterial properties.The main advantage of powder copper metal is that it undergoes chemical, thermal and mass transfer processes, which are easier to use in production processes than bulk copper.Within the framework of this project, how to transfer copper metal, which is the wealth of Mongolia, from copper powder to the production process, the advantages and applications of powder metal materials will be carried out at an advanced level.
Түлхүүр үгс:
