علوم و فناوری کامپوزیت
سال:1401 | دوره:9 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

فرآیند اصطکاکی اغتشاشی روشی برای پردازش حالت جامد آلیاژهای فلزی می باشد. جهت انجام فرآیند از ماشین فرز FP4M و ابزار دوار غیرمصرفی برای ایجاد حرارت لازم و اختلاط بیشتر مس با پودر دی-اکسید تیتا نیم استفاده گردید. ورق پایه از جنس مس با خلوص 9/99 % است. حرارت ایجاد شده در طی فرآیند بر روی قطعه مسی و نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم موجود در شیار، منجر به تغییرات متالوژیکی در ریزساختار فلز پایه شده و منجر به تغییر اندازه دانه ها و شکل آنها می گردد. نمونه ها تحت عملیات متالوگرافی و بررسی های ریزساختی توسط میکروسکوپ نوری، XRD، آزمون های خوردگی و سایش قرار داده شدند. نتایج نشان می دهد که در ناحیه HAZ نزدیک به فرآیند، دانه ها بصورت ساختار ریز دانه محلول جامد مس، حاوی نواحی دوقلویی با میانگین اندازه دانه 14 بوده اما در ناحیه فرآیند، دانه ها بصورت ساختار اعوجاج و اغتشاش یافته محلول جامد مس تشکیل گردیدند. میانگین ضریب اصطکاک در نمودار سایش مس پایه، کمتر از یک است. با انطباق نمودار خوردگی نمونه مس پایه و نمونه مس اصطکاکی اغتشاشی، مشخص گردید که نمونه مس پایه از مقاومت به خوردگی بهتری برخوردار است.

باتری های سرب-اسید بخش قابل توجهی از بازار جهانی باتری ها هستند که با توجه به عمر کوتاه آن ها، با چالش های زیست محیطی جدی مرتبط با ضایعات باتری های سرب-اسید مواجه هستیم. یکی از اجزای این باتری ها جداکننده های آن ها است، که علاوه بر پلی اتیلن، سیلیکا و مقادیری از ترکیبات سرب نیز دارند. در این پژوهش از جداکننده باتری سرب اسید و پلی اتیلن به عنوان زمینه برای تهیه کامپوزیتی استفاده شد که به دلیل حضور سیلیکا می تواند خواص مکانیکی پلی اتیلن را بهبود بخشد. نمونه هایی با زمینه پلی اتیلن پرچگالی و خطی کم چگالی به همراه 5 تا 15 درصد وزنی جداکننده ی باتری سرب-اسید تهیه شده و خواص مکانیکی و حرارتی آن ها مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. با تجزیه و تحلیل نتایج آزمون گرماسنجی تفاضلی روبشی، نوع پلی اتیلن در جداکننده باتری پلی اتیلن پرچگالی تعیین شد. با افزودن جداکننده ی باتری به زمینه پلی اتیلن پرچگالی مدول کشسانی حدود %22 و مدول خمشی حدود %55 افزایش یافت. این بهبود برای مدول کشسانی پلی اتیلن خطی کم چگالی تقریباً %35 بود. برای نمونه با زمینه پلی اتیلن پرچگالی حاوی 15 درصد جداکننده استحکام تسلیم از 1. 25 مگاپاسکال به 28 مگاپاسکال و برای نمونه با زمینه پلی اتیلن کم چگالی حاوی 15 درصد جداکننده استحکام تسلیم از 9. 11 مگاپاسکال به 7. 13 مگاپاسکال افزایش یافته است. سختی و مدول برای 15 درصد جداکننده در بیشینه مقدار را دارند. بنابراین 15 درصد جداکننده مقداری بهینه برای بهبود خواص مکانیکی نمونه ها است.

فومهای پلی یورتانی سخت، یکی از پرمصرف ترین فومهای پلیمری بوده، که بعنوان عایق های حرارتی استفاده می شوند. مصرف بسیار زیاد این مواد و نیز ماندگاری طولانی مدت آنها در محیط، یکی از دغدغه های بشر در زمینه حفظ محیط زیست می باشد. راههای متفاوتی برای بهبود خواص زیست تخریب پذیری پلیمرها وجود دارد. یکی از این راهها استفاده از مواد طبیعی زیست تخریب پذیر در بستر پلیمرها می باشد. در اینجا برای اولین بار از پوسته برنج که یکی از ضایعات کشاورزی فراوان در کشور است، در فومهای عایق پلی یورتانی استفاده گردیده است. ابتدا پوسته های برنج آسیاب و غربال گردید. سپس این مواد، به دو گروه تقسیم شدند. یک گروه از این مواد، تحت آمایش قلیایی قرار گرفته، گروه دیگر بهمان صورت خام استفاده شد. سپس، هر دو گروه آمایش قلیایی شده، و نشده، تحت اصلاح ایزوسیاناتی قرار گرفتند. برای اصلاح ایزوسیاناتی، از 20 درصد وزنی ترکیبات ایزوسیاناتی استفاده شد. با استفاده از آزمون طیف سنجی مادون قرمز هر دو روش آمایش قلیایی و اصلاح ایزوسیاناتی مورد بررسی قرار گرفت. آنگاه، پوسته های برنج اصلاح شده، به میزان5 درصد وزنی به فومهای پلی یورتان اضافه شدند. سپس خواص مکانیکی و عایقی فومها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر دو گروه پوسته برنج اصلاح ایزوسیاناتی پیش آمایش قلیایی شده و نشده، باعث بهبود خواص مقاومت فشاری تا میزان 89 درصد گردید. این در حالیست که خواص عایقی فومها نیز بهبود می یابد.

پژوهش حاضر به مطالعه اثر افزودن نانوذرات پرلیت و لاستیک طبیعی با درصد های وزنی مختلف بر مدول کششی و استحکام ضربه ای پلی پروپیلن پرداخته است. برای این منظور، نمونه های مختلف با استفاده از دستگاه مخلوط کن داخلی بر اساس استانداردهای آزمون های کشش و ضربه تولید و تست شدند. همچنین با کمک روش بهینه سازی پاسخ سطح (RSM)، نقش پارامتر های ورودی بر پاسخ ها در جهت دست یابی به خواص مکانیکی بهینه و پیش بینی این خواص با مدل های ریاضی در قالب طرح پنج سطحی مرکب مرکزی (CCD) مورد بررسی قرار گرفت. بعلاوه، از آزمون-SEM به جهت مشاهده تغییرات ایجاد شده در ریز ساختار نمونه ها بهره گرفته شد. نتایج نشان داد، افزودن7 wt. % از نانوذرات پرلیت به ماتریس حاوی20 wt. % از لاستیک طبیعی، مقدار مدول کششی را 11. 27% افزایش و استحکام ضربه ای را 52. 01% نسبت به افزودن 3 wt. % از نانوذرات پرلیت به همان ماتریس کاهش می دهد. نتایج بهینه سازی چند متغیره اثبات کرد که درصد وزنی بهینه نانوذرات پرلیت و لاستیک طبیعی به ترتیب 4. 04 و 35. 26 wt. % بود. در این صورت بیشترین مقدار حاصل شده برای مدول کششی 508. 04 MPa و استحکام ضربه ای 108. 52 J/m تعیین شد. با مشاهده تصاویر SEM استنباط شد که تغییر در اندازه فاز الاستومری به جهت استفاده از درصد های وزنی گوناگون تقویت کننده، باعث متفاوت شدن نتایج خواص مکانیکی نمونه ها با یکدیگر شد.

در مقاله حاضر به تحلیل پارامتری ضربه بر روی پوسته های استوانه ای ساندویچی با رویه FML و هسته مدرج تابعی با استفاده از یک تئوری پوسته جدید پرداخته شده است. در این پژوهش دو مدل جدید، ساده و مهندسی برای پیش گویی تاریخچه نیروی تماس ناشی از برخورد عرضی شبه استاتیکی توسط ضربه زننده الاستیک و ایزوتروپیک به شکل کره، با سرعت پایین به پوسته استوانه ای کامپوزیتی ارائه شده است. این دو مدل عبارتند از: مدل نیم سینوسی (یا H-S) و مدل جرم و فنر بهبود یافته با دو درجه آزادی (یا IS-M). در مدل H-S حداکثر نیروی تماس و مدت زمان تماس به روش تحلیلی استخراج شده اند. در مدل IS-M، ابتدا جرم و سفتی مؤثر پوسته در محل تماس به روش تحلیلی محاسبه شده، سپس با استفاده از روش تکرار و رسیدن به همگرایی، سفتی تماس اصلاح شده به دست آمده است. اعتبارسنجی نتایج پژوهش حاضر با مقایسه با نتایج تئوری و تجربی سایر محقّقین و نتایج حاصل از نرم افزار ABAQUS صورت پذیرفته و تطابق خوبی حاصل شده است. نتایج نشان می دهند که هر چه اثر عبارت های (z/R + 1) دقیق تر محاسبه شوند، دقت محاسبه پاسخ ضربه افزایش می یابد. همچنین، نتایج عددی نشان می دهند که برخی پارامترها از جمله ساختار، جنس و زاویه لایه ها و کسر حجمی فلز (MVF) و نسبت ضخامت هسته به ضخامت کل پوسته در پوسته های ساندویچی FML/Core/FML با هسته FGM، اثر قابل ملاحظه ای بر روی پاسخ ضربه این پوسته ها می گذارند.

اتصال چسبی در مقایسه با روش-های اتصال مکانیکی دارای توزیع تنش یکنواخت، عملکرد خستگی مناسب تر و اثر کاهش وزن بهتر می باشد. برخی از خرابی ها در اتصال چسبی به دلیل وجود آلودگی و زبری نامناسب در سطوح اتصال ایجاد می شوند. در این مطالعه تاثیر عملیات سطحی مختلف بر رفتار مکانیکی اتصال چسبی کامپوزیت/آلومینیوم مود اول شکست و با استفاده از نمونه تیریکسرگیردار دولبه بررسی می-شوند. عملیات سطحی با سه روش پوسته کنی، سنباده زنی و لیزر برای چسبنده های کامپوزیتی و دو روش سنباده زنی و لیزر برای چسبنده-های آلومینیومی انجام شده است. در روش عملیات سطحی لیزری فاصله عرضی شیارها و قطره دایره لیزر ثابت و سرعت اسکن و توان دستگاه متغیر در نظر گرفته شده است. زبری سنجی سطح چسبنده ها نشان دهنده افزایش زبری سطح تا مقدار مشخصی از چگالی انرژی لیزر می باشد، اما بعد از آن بدلیل ذوب شدن سطح چسبنده ها زبری کاهش یافته است. بررسی نتایج نشان دهنده افزایش 13. 43% نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود اول شکست با استفاده از روش عملیات سطحی لیزر نسبت به روش سنباده زنی و افزایش7. 46% نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود اول شکست نسبت به روش پوسته-کنی می باشد. همچنین بررسی سطح شکست اتصال نشان دهنده افزایش حالت شکست پارگی الیاف در سطح اتصال با انتخاب درست پارامترهای لیزر می باشد که باعث بهبود استحکام اتصال شده است.