کامیابی تنها در این است که بتوانی زندگی را به شیوه خودسپری کنی.
خانه » پروژه » عمران » دانلود مقاله صنعت کامپوزیت
دانلود مقاله صنعت کامپوزیت

دانلود مقاله صنعت کامپوزیت

دانلود مقاله صنعت کامپوزیت

فهرست مطالب

چکيده 6
مقدمه 8
فصل دوم: 11
مروري بر منابع 11
شكل 2-1- فرم هاي مختلف ساختارهاي كامپوزيت دو فاز ي. 12
شكل 2-2- مقايسة‌بين استحكام تسليم كامپوزيت 14
جدول 2-1 – مثالها و كاربردهايي از كامپوزيت هاي استحكام يافته 15
1-1-2- خواص كامپوزيت هاي ذره اي 15
نمودار2-2- تأثير خاك رس برخواص پلي اتيلن 18
شكل 2-2- فرآيند ريخته گري كامپوزيت . 19
نمودار (2-3) : 21
شكل 2-3- نمايش شماتيكي تنش هاي كششي 22
طول و قطر الياف : 22
شكل 2-4- الف ) ساختار كامپوزيت لايه اي تك جهتي . 25
شكل 2-5- كامپوزيت هاي تقويت شده با الياف به صورت سه بعدي 25
جدول (2-3) تأثير مكانيزمهاي استحكام بخشي در آلومينيوم و آ‌لياژهاي آن . 31
جدول (2-4)- خواص مكانيكي تعدادي از سراميك هاي پيشرفته 32
شكل (2-6) نمونه آزمون كشش به صورت بالا است: 36
2-5-3- آزمون تخلخل سنجي 36
روش انجام آزمايش 38
مرحله اول: 46
مرحله دوم: 48
مرحله سوم: 48
مرحله چهارم: 49
مرحله پنجم: 49
شكل (3-1) نمونه آزمون كشش 52
تحليل نتايج 55
جدول (4-1 ) درصد وزني SiC 55
جدول (4-2 ) سرعت همزن ( دور در دقيقه ) 55
مرحله اول: نتايج حاصل آزمون كشش 57
نمودار (4-1) آزمون كشش نمونه AX 57
شكل (4-1) ساختار AX 58
مرحله دوم: بررسي سختي 58
جدول (4-3) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونه AX 58
مرحله سوم: ميزان تخلخل 58
نمودار (4-2) آزمون كشش نمونه BX 59
جدول (4-4) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونه BX 60
مرحله سوم : ميزان تخلخل 60
شكل (4-3) ساختار CX 62
جدول (4-6 ) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونه DX 64
نمونه (4-5) آزمون كشش EX 65
شكل (4-5) ساختار EX 66
مرحله سوم : ميزان تخلخل 66
مرحله اول :نتايج حاصل از آزمون كشش 67
نمودار (4-6) آزمون كشش نمونه AY 67
شكل (4-6) ساختار AY 68
نمودار (4-7) آزمون كشش نمونه BY 69
شكل (4-7) ساختار  BY 70
جدول (4-9 ) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونه BY 70
شكل (4-3) ساختار CY 72
جدول (4-10 ) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونه CY 72
نمودار (4-9) آزمون كشش نمونه DY 73
شكل (4-9) ساختار DY 74
جدول (4-11 ) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونه DY 74
مرحله اول: نتايج حاصل از آزمون كشش 75
نمودار (4-10) آزمون كشش نمونه EY 75
شكل (4-10) ساختار EY 76
جدول (4-12 ) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونه EY 76
مرحله سوم : ميزان تخلخل 76
شكل (4-11) ساختار AZ 78
جدول (4-13 ) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونهAZ 78
نمودار (4-12) آزمون كشش BZ 79
شكل (4-12) ساختار BZ 80
جدول (4-14 ) ميزان سختي در نواحي مختلف نمونه BZ 80
مرحله اول :نتايج حاصل از آزمون كشش CZ 81
نمودار (4-13) آزمون كشش CZ 81
شكل ( 4-13) ساختار CZ 82
جدول (4-15) ميزان سخاتي در نواحي مختلف نمونه CZ 82
مرحله اول: نتايج حاصل از آزمون كشش 83
نمودار (4-14) آزمون كشش DZ 83
مرحله سوم : ميزان تخلخل 84
مرحله اول : نتايج حاصل از آزمون كشش 85
نمودار (4-16) سختي بر حسب درصد SiC ( سرعت همزن 400 دور در دقيقه) 87
جدول (4-20) درصد تغييرات سختي (سرعت همزن  400 دور در دقيقه) 88
نمودار (4-18) سختي بر حسب درصد SiC (سرعت همزن 1200 دور در دقيقه) 91
جدول (4-25) درصد تغييرات سختي (سرعت همزن 1200 دور در دقيقه) 92
جدول (4-28) درصد تغييرات تنش  (سرعت همزن  400 دور در دقيقه) 94
نمودار (4-21) تنش بر حسب درصد وزني SiC (سرعت همزن  1200 دور در دقيقه) 97
نمودار (4-22)  انرژي شكست بر حسب درصد وزني 99
جدول (4-40) درصد تغييرات انرژي  (سرعت همزن  800 دور در دقيقه) 102
جدول (4-43) درصد تغييرات انرژي  (سرعت همزن  1200 دور در دقيقه) 104
فصل پنجم : 105
تفسير نتايج 105
نتيجه گيري 113
پيشنهادات 114

 

چکيده
مواد مرکب به خاطر داشتن وزن سبک ، همچنين حجمي مساوي با حجم آلياژهاي ديگر و خواص مکانيکي منحصر به فردي که ارائه مي کنند در دهه هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. از اين مواد بيشتر در سازه هاي فضاي  و صنايع هوايي استفاده مي شود. مواد مرکب از دو جزء اصلي تشکيل شده اند: 1- فلز پايه 2- عامل تقويت کننده
بصورت کلي از فلزات با وزن کم به عنوان فلز پايه و همچنين از مواد سراميکي به عنوان تقويت کننده استفاده مي شود از مهمترين و معروفترين مواد مرکب مي توان به ماده مرکب با زمينه آلومينيومي و تقويت کننده ذره اي کاربيدسيليکون اشاره کرد آلومينيوم و کاربيدسيليکون به علت نزديک بودن دانسيت هايشان به يکديگر مي توانند خصوصيات عالي مکانيکي را در وزن کم بوجود بياورند در اين تحقيق نحوه ساخت اين ماده مرکب از روش ريخته گري در قالب فلزي مورد بررسي قرار مي گيرد و تأثير دو فاکتور مختلف ، يک درصد وزني تقويت کننده و ديگري سرعت هم زدن مخلوط مذاب بر روي خواص مکانيکي از جمله سختي و استحکام مورد بحث و بررسي قرار مي گيرد نتايج حاصل شده به ما نشان مي دهد که با اضافه کردن مواد سراميکي به فلز پايه تغييرات اي در رفتار مکانيکي فلز پايه ايجاد مي شود که در اين پايان نامه به تفصيل به بررسي اين رفتار مي پردازيم .

سپاس‏گذاري
با سپاس و قدرداني از استاد گرامي  جناب آقاي مهندس زهير سراجان و جناب آقاي مهندس حاجي صفري كه از راهنمائيهاي خالصانه ايشان درانجام اين پروژه بهره‏مندشديم و نيز مديريت محترم گروه مهندسي مواد جناب آقاي مهندس حسين زاده كه در طي دوران تحصيل اينجانب را ياري نمودند.

فصل اول:
مقدمه
استفاده از مواد كامپوزيت طبيعي، بخشي از تكنولوژي بشر از زماني كه اولين بناهاي باستاني، كاه را براي تقويت كردن آجرهاي گلي به كار بردند بوده است. مغولهاي قرن دوازدهم، سلاح هاي پيشرفته اي را نسبت به زمان خودشان با تير و كمان هايي كه كوچكتر و قوي تر از ديگر وسايل مشابه بودند ساختند. اين كمانها سازه هاي كامپوزيني اي بودند كه به وسيله تركيب زردپي احشام (تاندون)، شاخ، خيزران (بامبو) و ابريشم ساخته شده بودند كه با كلوفون طبيعي  پيچيده مي شد.اين طراحان سلاح هاي قرن دوازدهم، دقيقاً اصول طراحي كامپوزيت را مي فهميدند. اخيراً بعضي از اين قطعات موزه اي 700 ساله كشيده و آزمون شدند. آنها از نظر قدرت حدود %80 كمانهاي كامپوزيتي مدرن بودند. در اواخر دهه 1800، سازندگان كانو قايق هاي باريك و بدون بادبان و سكان، تجربه مي كردند كه با چسباندن لايه هاي كاغذ محكم كرافت   با نوعي لاك به نام شلاك ، لايه گذاري كاغذي را تشكيل مي دهند. در حالي كه ايده كلي موفق بود، ولي مواد به خوبي كار نمي كردند. چون مواد در دسترس، ترقي نكرد، اين ايده محو شد. در سالهاي بين 1870 تا 1890 انقلابي در شيمي به وقوع پيوست. اولين رزين هاي مصنوعي (ساخت بشر) توسعه يافت به طوري كه
مي توانست به وسيله پليمريزاسيون از حالت مايع به جامد تبديل شود. اين رزين هاي پليمري از حالت مايع به حالت جامد توسط پيوند متقاطع مولكولي تبديل مي شوند. رزين هاي مصنوعي اوليه شامل، سلولوئيد، ملامين و باكليت  بودند.در اوايل دهه 1930 دو شركت شيميايي كه روي توسعه رزين هاي پليمري فعاليت مي كردند، عبارت بودند از ” American Cyanamid ” و ” Dupont ” .
در مسير آزمايشاتشان هر دو شركت به طور مستقل و در يك زمان به فرمول ساخت رزين پلي استر دست يافتند. هم زمان، شركت شيشه ” Owens – lllinois ” شروع به ساخت الياف شيشه به همان صورت بنيادي بافت پارچه هاي نساجي نمود. در طي سال هاي 1943 و 1936 محققي به نام ” Ray Green ” در اوهايو اين دو محصول جديد را تركيب كرد و شروع به قالب گيري قايق هاي كوچك نمود. اين زمان را شروع كامپوزيت هاي مدرن مي شناسند. در حين جنگ جهاني دوم، توسعه رادار به محفظه هاي غير فلزي نياز پيدا كرد و ارتش آمريكا با تعداد زيادي پروژه هاي تحقيقاتي، تكنولوژي نوپاي كامپوزيت ها را توسعه بخشيد. فوراً، به دنبال جنگ جهاني دوم، كامپوزيت به عنوان يك ماده مهندسي اصلي پديدار شد. صنعت كامپوزيت در اواخر دهه 1940 با علاقه شديد به آن شروع شد و به سرعت در دهه 1950 توسعه يافت. بيشتر روش هاي امروزي قالبگيري و فرايند انجام كار روي كامپوزيت ها در سال 1955 گسترش يافت. قالبگيري باز (لايه گذاري دستي)، قالبگيري فشاري، استفاده از پاشش الياف سوزني، قالبگيري به روش انتقال رزين، روش فيلامنت وايندينگ، استفاده از كيسه خلاء و روش پاشش در خلاء همگي بين سالهاي 1946 و 1955 توسعه يافتند و در توليد استفاده شدند. محصولات ساخته شده از كامپوزيت ها در طي اين دوره شامل اين موارد بودند: قايق ها، بدنه
اتومبيل ها، قطعات كاميون ها، قطعات هواپيماها، مخازن ذخيره زير زميني،
ساختمان ها و بسياري ديگر از محصولات مشابه.
امروزه صنعت كامپوزيت به رشد خود ادامه مي دهد چرا كه به دنبال افزايش قدرت، سبكي، دوام و زيبايي محصولات مي باشيم.

فصل دوم:
مروري بر منابع
كامپوزيت ها  مخلوط يا تركيبي از چند ماده ( حداقل دو ماده ) يا جزء اصلي هستند . اجزاي تشكيل دهندة  هر كامپوزيت از لحاظ شكل ، تركيب شيميايي و خواص با يكديگر متفاوتند . كامپوزيت ها در اصل به منظور دستيابي به تركيبي از خواص ، كه درهريك از مواد يا اجزاي تشكيل دهندة آنها به تنهايي وجود ندارد توليد مي شوند بدين ترتيب مي توان موادي با  خواص جديد وبهتر با توجه به كاربردهاي صنعتي مورد نظر توليد كرد .
مواد كامپوزيتي معمولاً شامل يك مادة خالص يا تركيبي از حداقل دو ماده به عنوان مادة زمينه  و يك يا چند مادة ديگر موسوم به مادة تقويت كننده هستند. كامپوزيت ها از لحاظ شكل مادة تقويت كننده به سه گروه تقسيم بندي مي شوند ذره‌اي ، اليافي يا رشته اي ( پيوسته يا ناپيوسته  ) و لايه اي . شكل(2-1) نمونه هايي از سه نوع ساختار كامپوزيتي را نشان مي دهد. سالهاست كه تحقيقاتي براي دستيباي به مواد جديدتر با خواص مكانيكي بهتر انجام گرفته و هنوز هم همگام با پيشرفت هاي سريع صنعتي دنبال مي شود هدف اين تحقيق غالباً توليد موادي  با نسبت مناسب از استحكام كششي به چگالي ، استحكام حرارتي بالا و خواص ويژه سطح خارجي (مانند مقاومت سايشي  بالا ) است

شكل 2-1- فرم هاي مختلف ساختارهاي كامپوزيت دو فاز ي( الف ) ذره اي كروي شكل ،( ب ) اليافي به صورت ميله هايي در جهتz  (ج) لايه اي به صورت صفحاتي در جهت yz، (د) پوشش سطحي .
1-2- كامپوزيت هاي داراي ذرات ريز
اين نوع كامپوزيت ها شامل ذراتي از عنصر يا تركيبي غير از عنصر يا تركيب فاز
زمينه اند. ذرات فاز تقويت كننده مي تواند به صورت نامنظم و غيريكنواخت در مرزدانه ها ، يا تقريباً ‌يكنواخت در تمامي زمينه و يا جهت دار پراكنده و توزيع شود بدين صورت توزيع ذرات مادة تقويت كننده در مادة زمينه مي تواند به گونه اي باشد كه خواص ايجاد شده به صورت همسانگرد و يا ناهمسانگرد باشد. حالت توزيع
غير يكنواخت و جهت دار مادة تقويت كننده در كامپوزيت ها ، اهميت صنعتي ويژه اي دارد. براي مثال توزيع ذرات فاز  (Ni3 AL) در سوپر آلياژهاي پاية‌نيكل در جهات <100>. براي شكل گيري ذرات رسوب در جهات خاص امكانات مختلف زير وجود دارد :
1- انجماد يوتكتيكي جهت دار ( در سوپر آلياژهاي دماي بالا)
2-  جدايش به كمك ايجاد ميدان مغناطيسي (مورد استفاده براي مغناطيس هاي دائمي)
3-  اتصال فازهايي كه قبلاً به طورمصنوعي جهت دار شده است ( مواد تقويت شده با الياف ) رشد طبيعي فازهاي مخلوط ( مانند چوب ).
خواص فيزيكي  و مكانيكي كامپوزيت  به مقدار درصد ذرات فاز دوم ، اندازه و شكل ذرات و نحوة توزيع آنها در فاز زمينه بستگي دارد اگر ذرات پراكنده شده در فاز زمينه به صورت ريز و تقريباً يكنواخت توزيع شده و با فاز زمينه  تطابق ساختاري نداشته باشد، مانع حركت نابجايي ها شده و موجب افزايش استحكام فاز زمينه مي شود. كامپوزيت هايي كه در دماي معمولي محيط استحكام آنها با پراكنده سازي ذرات فاز دوم افزايش يافته است مي تواند از آلياژهاي پيرسختي شده، كه شامل رسوب هايي با تطابق ساختاري با فاز زمينه است، ضعيفتر باشد. در هر صورت تا زماني كه در اين نوع كامپوزيت ها فعل و انفعالاتي مانند
پير سازي بيش از حد، بازپخت بيش از حد ، رشد دانه ها، رشد فاز دوم پراكنده شده در فاز زمينه كه منجر به نرم شدن مي شود انجام نگرفته است ، استحكام آنها بالاست. اما زماني كه يكي از پديده هاي اشاره شده انجام گيرد ، استحكام كامپوزيت به تدريج كاهش مي يابد . بنابراين  در اين آلياژ با افزايش دما استحكام كاهش مي يابد شكل (1-2) علاوه بر ان مقاومت خزشي مي تواند برتر از مقاومت خزشي فلزات و آلياژها باشد .

شكل 2-2- مقايسة‌بين استحكام تسليم كامپوزيت پودر آلومينيوم زينتر شده با ذرات پراكنده شده   و دو آلياژ آلومينيوم دو فازي (كامپوزيت در دماي بالاتر از C º 300 مفيد است) و كامپوزيت آلومينيوم تقويت شده با SiC  (پوشش SiC از واكنش بين آلومينيوم,B در حين فرآيند توليد جلوگيري مي كند)

حلاليت فاز پراكنده شده در فاز زمينه بايد محدود و كم  باشد و نبايد با فاز زمينه واكنش شيميايي دهد. مقدار كم حلاليت مي تواند به بهبود اتصال بين فاز تقويت كننده و زمينه كمك كند. براي مثال فاز اكسيد مس ( Cu2O) در دماهاي بالا در مس حل مي شود، به طوري كه استحكام سيستم Cu2O-Cu در دماهاي بالا كاهش مي يابد و موثر نخواهد بود. در مورد سيستم   در فاز زمينه آلومينيوم حل نمي شود. بنابراين اين سيستم، يك سيستم كامپوزيتي با استحكام بخشي از طريق پراكنده سازي فاز   در فاز زمينة آلومينيوم است. جدول (2-1) تعدادي از مواد كامپوزيتي زمينة فلزي را ارائه مي دهد كه با پراكنده سازي ذرات فاز دوم از طريق متالورژي پودر توليد شده‌اند .

جدول 2-1 – مثالها و كاربردهايي از كامپوزيت هاي استحكام يافته از طريق پراكنده سازي فاز دوم
سيستم كاربردها
Ag_CdO مواد اتصال الكتريكي
Al_Al2O3 كاربرد در راكتورهاي هسته اي
Be_BeO هوا_ فضا و راكتورهاي هسته اي
‍CO_ThO2,Y2O3 مواد مغناطيسي مقاوم به خزش
Ni_Cr_ThO2 اجزايي از موتور توربين ها
Pb_PbO سيخ هاي باطري
Pt_ThO2 قطعات الكتريكي، فيلامنت ها
W_ThO2, ZrO2 فيلامنت ها، دستگاه هاي توليد گرما

1-1-2- خواص كامپوزيت هاي ذره اي
خواص معيني از كامپوزيت ذره اي فقط به مقدار نسبي فازها وخواص هريك از اجزاي تشكيل دهندة‌آن بستگي دارد. قانون مخلوط كردن مي تواند اين خواص را پيشگويي كند براي مثال چگالي ذرات كامپوزيت از رابطة زير به دست مي آيد :
( 2-1)
در اين رابطه   چگالي كامپوزيت و   چگالي    كسر حجمي هريك از اجزا هستند
2-1-2- انواع كامپوزيت هاي ذره اي از لحاظ جنس زمينه وتقويت كننده
چرخ هاي سايشي وبرشي شامل آلومينا ( ) سيليكن  كاربيد (‌SiC) و برنيترايد (BN) مكعبي ، از نوع كامپوزيت هاي ساينده هستند. براي فراهم كردن تافنس مورد نياز بايد ذرات ساينده را به وسيلة‌ شيشه اي يا پليمري به يكديگر پيوند داد. الماس هاي ساينده نيز نوعاً توسط زمينه فلزي اتصال داده
مي شوند. موادي كه براي اتصالات الكتريكي ، كليدها ( سويچ ها )، تقويت كننده‌ها و انتقال دهنده ها به كار مي روند، بايد تركيب خوبي از مقاومت سايشي وهدايت الكتريكي داشته باشند . در غير اين صورت درنتيجه فرسايش و تضعيف اتصال، قوسي الكتريكي ايجاد مي شود. نقرة تقويت شده با تنگستن، يك كامپوزيت باچنين خاصيتي است. با استفاده از پودر متراكم شدة تنگستن با فرآيند متالورژي پودر مي توان تودة متخلخلي از تنگستن توليد كرد، به گونه اي كه حفره ها با يكديگر در اتصال باشند . سپس نقرة مذاب را در خلاء به داخل حفره هاي موجود در تودة تنگستن نفوذ مي دهند، به طوري كه تمامي حفره ها
پر شوند، اكنون هر دوعنصر نقره وتنگستن در موقعت پيوسته اي هستند. بنابراين نقرة خالص به طور موثر جريان الكتريسيته را هدايت مي كند، در حالي كه تنگستن سخت مقاومت سايشي را افزايش مي دهد .
بسياري از پليمرهاي مهندسي شامل پركننده ها و مواد بسط دهنده مانند پودر زغال در لاستيك ولكانيزه شده از كامپوزيت هاي ذره اي به شمار مي روند. ذرات پودر زغال شامل گوي هاي كربن بسيار ريز به قطر 5 نانومتر تا 500 نانومتر هستند اين پودر زغال پراكنده شده در لاستيك  استحكام سفتي ، سختي ، مقاومت فرسايشي ومقاومت حرارتي آن را بهبود مي بخشد. بسط دهنده ها ، مانند كربنات كلسيم ، ذرات كروي شكل شيشه اي جامد و خاكهاي مختلف رس به منظور كاهش قيمت پليمر به آن اضافه مي شود. مواد افزودني  مي تواند پليمر را سفت تر كرده ، سختي و مقاومت فرسايشي آن را افزايش دهد ،يا مقاومت خزشي آن را بهبود بخشد. در عوض استحكام كششي و انعطاف پذيري آن كاهش
مي يابد، نمودار (2-2) اضافه كردن ذرات شيشه كروي شكل تو خالي مي تواند همان تغييرات را در خواص ايجاد كند ، درحالي كه وزن كامپوزيت را به اندازة قابل توجهي كاهش مي دهد .

 

فرمت : ورد | صفحات: 117

***********************************

نکته : فایل فوق قابل ویرایش می باشد

برای خرید اطلاعات خود را وارد کنید
  • کلیه پرداخت های سایت از طریق درگاه بانک سامان انجام می گیرد.هر مرحله از خرید می توانید مشکل خود را با پشتیبان و فرم تماس با ما در جریان بگذارید در سریعترین زمان ممکن مشکل برطرف خواهد شد
  • پس از پرداخت وجه ، فایل محصول هم قابل دانلود می باشد و هم به ایمیل شما ارسال می گردد .
  • آدرس ایمیل را بدون www وارد نمایید و در صورت نداشتن ایمیل فایل به تلگرام شما ارسال خواهد شد .
  • در صورت داشتن هرگونه سوال و مشکل در پروسه خرید می توانید با پشتیبانی سایت تماس بگیرید.
  • پشتیبان سایت با شماره 09383646575 در هر لحظه همراه و پاسخگوی شماست
  • 0

    User Rating: نفر اول باشید!
    اشتراک گذاری مطلب

    راهنما

    » فراموش نکنید! بخش پشتیبانی مقاله آنلاین ، در همه ساعات همراه شماست

    اطلاعات ارتباطی ما پست الکترونیکی: Article.university@gmail.com

    تماس با پشتیبانی 09383646575

    برای سفارشتان از سایت ما کمال تشکر را داریم.

    از اینکه ما را انتخاب نمودید متشکریم.

    معادله فوق را حل نمایید *

    تمام حقوق مادی , معنوی , مطالب و طرح قالب برای این سایت محفوظ است