عنوان
مطالعه تجربي خواص مكانيكي و اتصالي نانوكامپوزيت پلي‌استر/نانوكلي/كربن سياه بر روي زيرلايه فلزي
نويسنده اصلي
شجاعي، احمدرضا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
در بسياري از كاربردي هاي صنعتي نظير ساخت ضربه گيرها و يا بدنه خودرو و پرنده ها خواص همزمان انعطاف پذيري و شكل پذيري از سوي فاز پليمري از يك سو و از سوي ديگر خواص بالاتر استحكام مكانيكي توسط مشاركت فاز فلزي يك ضرورت است. با اين وجود، بررسي خواص اتصال پليمر به فلز به ويژه نوع تقويت شده پليمري به دليل چالش هايي نظير انتخاب مواد، ساخت و مكانيزم هاي انتقال نيرو، چسبندگي و فصل مشترك فلز/پليمر به ويژه در تركيبات جديد مواد متشكله يك چالش است. در اين پژوهش، به بررسي اثر تقويت‌كننده‌هاي در مقياس نانو و ميكرو بر خواص مكانيكي و اتصالي نانوكامپوزيت‌هاي پليمري پايه رزين پلي‌استر با زيرلايه آلومينيومي پرداخته شد. هدف اصلي، ارتقاي استحكام و كيفيت پيوند در سامانه‌هاي فلز-پليمر بوده است كه نقش كليدي در كاربردهاي صنعتي و مهندسي ايفا مي‌كنند. براي اين منظور، ذرات كربن در درصدهاي وزني 1، 3، 5 و 10 درصد و همچنين نانوذرات رس در درصد وزني 5 درصد در زمينه پليمري پراكنده شدند. فرآيندهاي مختلف آماده‌سازي سطح آلومينيوم شامل نورد گرم، سنباده‌كاري و آنودايزينگ به‌كار گرفته شد تا تأثير ريخت¬شناسي و توپوگرافي سطح بر كيفيت اتصال مورد ارزيابي قرار گيرد. آزمون‌هاي مكانيكي شامل آزمون ضربه، برش لبه و خمش سه‌نقطه براي بررسي رفتار مكانيكي و اتصالي نمونه‌ها طراحي و اجرا شدند. نتايج نشان داد افزودن ذرات تقويت‌كننده تا درصد وزني 5 درصد، بهبود قابل توجهي در خواص مكانيكي ايجاد مي‌كند، اما افزايش بيشتر (10 درصد وزني) به دليل تجمع ذرات، افزايش گرانروي و حضور حباب‌هاي داخلي منجر به افت خواص شد. مقايسه بين تقويت‌كننده‌ها نشان داد كه نانوذرات رس به دليل نسبت سطح به حجم بالا و رفتار رئولوژيكي مناسب، فاز مياني قوي‌تري با زمينه پليمري ايجاد كرده و در نتيجه خواص مكانيكي و اتصالي بهتري نسبت به ذرات كربن ارائه دادند. تحليل‌هاي ميكروسكوپ الكتروني (FESEM) از سطح مقطع شكست و سطح زيرلايه پس از جدايش در آزمون برش لبه، توزيع يكنواخت‌تر و درهم‌تنيدگي مكانيكي قوي‌تر نانوذرات رس را نسبت به ذرات كربن تأييد كرد. نتايج پراش پرتو ايكس (XRD) نيز نشان داد كه در غلظت‌هاي پايين‌تر، افزايش درصد وزني ذرات موجب بهبود نسبي بلورينگي و انتقال بار مي‌شود، اما در غلظت‌هاي بالا، تشكيل فازهاي كلوخه‌اي عامل اصلي افت خواص است. علاوه بر اين، آزمون زاويه تماس آب به‌عنوان شاخصي مكمل، تغيير رفتار سطحي و نقش آماده‌سازي سطح را در بهبود سازگاري شيميايي و فيزيكي بين فازها آشكار ساخت. در مجموع، مي‌توان نتيجه گرفت كه انتخاب درصد وزني مناسب تقويت‌كننده‌ها، همراه با آماده‌سازي بهينه سطح زيرلايه، كليد دستيابي به خواص مكانيكي و اتصالي برتر در سامانه‌هاي فلز-پليمر است. يافته‌هاي اين پژوهش علاوه بر ارائه‌ي ديدگاه‌هاي بنيادي در زمينه‌ي نقش فاز مياني و مورفولوژي سطح، مي‌تواند مبنايي كاربردي براي توسعه مواد كامپوزيتي پيشرفته در صنايع مختلف فراهم سازد.
شماره ركورد
236098
گرايش رشته تحصيلي
ساخت و توليد
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان