تاثير افزودن نانو صفحات اكسيد گرافن و نانو لوله هاي كربني چند ديواره بر بهبود رفتار چند لايه هاي فلز – الياف در برابر ضربه سرعت بالا

كارشناسي ارشد

يكي از پركاربردترين سازه هاي ساندويچي، چند لايه هاي فلز – الياف مي باشند كه به سبب مقاومت خوبي كه در بارگذاري هاي خستگي و ضربه اي از خود نشان داده اند، در صنايع مختلفي از جمله هوافضا و صنايع نظامي كاربرد پيدا كرده اند. در همين راستا، چند لايه فلز الياف مورد استفاده در اين پژوهش شامل دو رويه آلومينيوم 2024 و يك هسته كامپوزيتي متشكل از 6 لايه الياف شيشه بافته شده مي باشد. رزين مورد استفاده در فرايند لايه چيني، از نوع اپوكسي بوده است. به منظور بررسي تاثير افزودن نانو ذرات بر بهبود خواص مكانيكي و به خصوص ضربه اي چند لايه هاي فلز الياف، نمونه هاي ساخته شده در حالت هاي 0، 25/0، 5/0و 1 درصد وزني نانو صفحات اكسيد گرافن بوده اند. نمونه ها ابتدا تحت آزمون ضربه با گلوله كروي و با سرعت ورودي 235 متر بر ثانيه قرار گرفتند و نتايج سرعت خروجي، به وسيله يك كرنوگراف ثبت شد. نتايج حاكي از آن بوده است كه با افزودن نانو گرافن در رزين، در درصدهاي وزني 25/0 و 5/0 ، بهبود خواص مشاهده شده است و بيشينه اين افزايش خواص در حالت 5/0 درصد وزني گزارش شده است كه ميزان جذب انرژي را به مقدار 23 درصد نسبت به نمونه بدون نانو گرافن افزايش داده است. البته درحالت 1 درصد وزني نسبت به نمونه بدون نانو گرافن، افت خواص مشاهده شده است. نتايج حاصل از آزمون كشش نيز همانند آزمون ضربه، گوياي اين موضوع بوده كه بيشينه افزايش خواص در حالت 5/0 درصد وزني از نانو گرافن و با افزايش 57 درصدي استحكام همراه بوده است. پس از مشاهده بيشينه بهبود خواص در حالت 5/0 درصد وزني از نانو گرافن، پا را فراتر گذاشته و در حالت 5/0 درصد وزني و در حالت تركيبي، علاوه بر افزودن نانو گرافن با نسبت 1 به 1 ، نانو لوله كربني چند ديواره نيز افزوده شد. نتايج حاكي از نزديكي خروجي ها در حالات 5/0 درصد وزني نانو گرافن و 5/0 درصد وزني نانو لوله كربني/گرافن بوده است و فقط 3 درصد افت خواص در حالت تركيبي نسبت به حالت نانو گرافنِ تنها مشاهده شد. با بررسي هايي كه توسط ميكروسكوپ الكتروني صورت گرفت، مشخص شد كه با افزودن نانو ذرات در رزين، ميزان چسبندگي الياف و رزين افزايش يافته ولي ميزان چسبندگي بين آلومينيوم و كامپوزيت كاهش پيدا كرده است و همچنين مكانيزم جذب انرژي بهبود يافته است. اما در حالت 1 درصد وزني، به دليل ايجاد كلوخگي، اين مكانيزم، افت داشته است. همچنين با افزودن نانو ذرات، ميزان لايه لايه شدگي و ترك در ماتريس كاهش پيدا كرده است. با افزودن نانو ذرات در رزين، وسعت آسيب در لايه كامپوزيتي متصل به آلومينيوم پشت هدف كاهش پيدا كرده ولي ميزان جدايش لايه آلومينيومي از هسته كامپوزيتي افزايش پيدا كرده است. واژه هاي كليدي: چند لايه فلز- الياف، نانو گرافن اكسايد، مكانيزم جذب انرژي، ضربه بالستيك

192789

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر هادي خرمي شاد