صنعت کامپوزیت
چکیده
مواد مرکب به خاطر داشتن وزن سبک ، همچنین حجمی مساوی با حجم آلیاژهای دیگر و خواص مکانیکی منحصر به فردی که ارائه می کنند در دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از این مواد بیشتر در سازه های فضای و صنایع هوایی استفاده می شود. مواد مرکب از دو جزء اصلی تشکیل شده اند: 1- فلز پایه 2- عامل تقویت کننده بصورت کلی از فلزات با وزن کم به عنوان فلز پایه و همچنین از مواد سرامیکی به عنوان تقویت کننده استفاده می شود از مهمترین و معروفترین مواد مرکب می توان به ماده مرکب با زمینه آلومینیومی و تقویت کننده ذره ای کاربیدسیلیکون اشاره کرد آلومینیوم و کاربیدسیلیکون به علت نزدیک بودن دانسیت هایشان به یکدیگر می توانند خصوصیات عالی مکانیکی را در وزن کم بوجود بیاورند در این تحقیق نحوه ساخت این ماده مرکب از روش ریخته گری در قالب فلزی مورد بررسی قرار می گیرد و تأثیر دو فاکتور مختلف ، یک درصد وزنی تقویت کننده و دیگری سرعت هم زدن مخلوط مذاب بر روی خواص مکانیکی از جمله سختی و استحکام مورد بحث و بررسی قرار می گیرد نتایج حاصل شده به ما نشان می دهد که با اضافه کردن مواد سرامیکی به فلز پایه تغییرات ای در رفتار مکانیکی فلز پایه ایجاد می شود که در این پایان نامه به تفصیل به بررسی این رفتار می پردازیم .
فهرست مطالب:
1- فصل اول: مقدمه ................................................................................................................................... 1
2- فصل دوم: مروری بر منابع .............................................................................................................. 4
1-2- کامپوزیت های دارای ذرات ریز ................................................................................................... 5
1-1-2- خواص کامپوزیت های ذره ای ................................................................................................ 9
2-1-2- انواع کامپوزیت های ذره ای از لحاظ جنس تقویت کننده .................................................. 9
2-2- کامپوزیت های تقویت شده با الیاف ............................................................................................ 11
1-2-2- خواص کامپوزیت های تقویت شده با الیاف ......................................................................... 13
2-2-2- خصوصیات کامپوزیت های تقویت شده ............................................................................... 15
3-2- مختصر در مورد آلومینیوم .......................................................................................................... 24
4-2- سرامیک های پیشرفته .................................................................................................................... 26
5-2- توضیحات مختصر در مورد آزمون مکانیکی ............................................................................ 27
1-5-2- آزمون سختی .............................................................................................................................. 27
2-5-2- آزمون کشش................................................................................................................................ 29
2-5-3- آزمون تخلخل سنجی................................................................................................................... 30
3- فصل سوم: روش انجام آزمایش ..................................................................................................... 32
4- فصل چهارم: تحلیل نتایج ................................................................................................................. 50
1-4- نتایج حاصل از آزمون نونه AX .................................................................................................. 52
2-4- نتایج حاصل از آزمون نونه BX .................................................................................................. 54
3-4- نتایج حاصل از آزمون نونه CX.................................................................................................... 56
4-4- نتایج حاصل از آزمون نونه DX .................................................................................................. 58
5-4- نتایج حاصل از آزمون نونه EX.................................................................................................... 60
6-4- نتایج حاصل از آزمون نونه AY .................................................................................................. 62
7-4- نتایج حاصل از آزمون نونه BY.................................................................................................... 64
8-4- نتایج حاصل از آزمون نونه CY.................................................................................................... 66
9-4- نتایج حاصل از آزمون نونه DY .................................................................................................. 68
10-4- نتایج حاصل از آزمون نونه EY................................................................................................. 70
11-4- نتایج حاصل از آزمون نونه AZ ................................................................................................ 72
12-4- نتایج حاصل از آزمون نونه BZ ................................................................................................ 74
13-4- نتایج حاصل از آزمون نونه CZ.................................................................................................. 76
14-4- نتایج حاصل از آزمون نونه DZ................................................................................................. 78
15-4- نتایج حاصل از آزمون نونه EZ.................................................................................................. 80
5- فصل پنجم: تفسیر نتایج.................................................................................................................... 100
نتیجه گیری.................................................................................................................................................... 109
پیشنهادات...................................................................................................................................................... 110
منابع............................................................................................................................................................... 111
فهرست شکل ها:
2-1- فرم های مختلف ساختارهای کامپوزیت ...................................................................................... 5
2-2- فرآیند ریخته گری کامپوزیت ........................................................................................................ 12
2-3- نمایش تنش کششی و برشی ........................................................................................................ 15
2-4- ساختار کامپوزیت لایه ای .............................................................................................................. 19
2-5- کامپوزیت تقویت کننده شده با الیاف .......................................................................................... 19
2-6- نمونه آزمون کشش ......................................................................................................................... 30
3-1- نمونه آزمون کشش ......................................................................................................................... 47
4-1- ساختار AX ..................................................................................................................................... 53
4-2- ساختار BX ...................................................................................................................................... 55
4-3- ساختار CX ...................................................................................................................................... 57
4-4- ساختار DX ..................................................................................................................................... 59
4-5- ساختار EX ...................................................................................................................................... 61
4-6- ساختارAY ....................................................................................................................................... 63
4-7- ساختارBY ....................................................................................................................................... 65
4-8- ساختارCY ....................................................................................................................................... 67
4-9- ساختارDY ....................................................................................................................................... 69
4-10- ساختار EY ................................................................................................................................... 71
4-11- ساختار AZ ................................................................................................................................... 73
4-12- ساختارBZ ..................................................................................................................................... 75
4-13- ساختار CZ .................................................................................................................................... 77
4-14- ساختار DZ ................................................................................................................................... 79
4-15- ساختارEZ ..................................................................................................................................... 81
فهرست نمودارها:
2-1- مقایسه بین استحکام تسیلم .......................................................................................................... 7
2-2- تأثیر خاک رس برخواص................................................................................................................ 11
2-3- نمودار تنش – کرنش........................................................................................................................ 14
2-4- ازدیاد طول شیشه ........................................................................................................................... 16
4-1- نمودار کشش AX .......................................................................................................................... 52
4-2- نمودار کشش BX ........................................................................................................................... 54
4-3- نمودار کشش CX ........................................................................................................................... 56
4-4- نمودار کشش DX .......................................................................................................................... 58
4-5- نمودار کشش EX ........................................................................................................................... 60
4-6- نمودار کشش AY .......................................................................................................................... 62
4-7- نمودار کشش BY............................................................................................................................ 64
4-8- نمودار کششCY ............................................................................................................................ 66
4-9- نمودار کششDY ............................................................................................................................ 68
4-10- نمودار کششEY .......................................................................................................................... 70
4-11- نمودار کشش AZ.......................................................................................................................... 72
4-12- نمودار کششBZ .......................................................................................................................... 74
4-13- نمودار کششCZ .......................................................................................................................... 76
4-14- نمودار کششDZ .......................................................................................................................... 78
4-15- نمودار کشش EZ.......................................................................................................................... 80
4-16- منحنی بر حسب SiC در سرعت 400....................................................................................... 82
4-17- منحنی بر حسب SiC در سرعت 800....................................................................................... 84
4-18- منحنی بر حسب SiC در سرعت 1200.................................................................................... 86
4-19- تنش بر حسب SiC در سرعت 400.......................................................................................... 88
4-20- تنش بر حسب SiC در سرعت 800.......................................................................................... 90
4-21- تنش بر حسب SiC در سرعت 1200....................................................................................... 92
4-22- انرژی بر حسب SiC در سرعت 400....................................................................................... 94
4-23- انرژی بر حسب SiC در سرعت 800....................................................................................... 96
4-24- انرژی بر حسب SiC در سرعت 1200..................................................................................... 98
فهرست جداول
عنوان............................................................................................................................................................. صفحه
2-1- مثالها و کاربردهای کامپوزیت .................................................................................................... 8
2-2- خواص الیاف .................................................................................................................................... 22
2-3- تأثیر مکانیزم های استحکام بخش در آلومینیوم ....................................................................... 25
2-4- خواص سرامیک ها .......................................................................................................................... 27
4-1- درصد وزنی SiC ............................................................................................................................ 50
4-2- سرعت همزن .................................................................................................................................... 51
4-3- سختی نمونه AX ............................................................................................................................ 53
4-4- سختی نمونه BX ............................................................................................................................ 55
4-5- سختی نمونه CX.............................................................................................................................. 57
4-6- سختی نمونه DX............................................................................................................................. 59
4-7- سختی نمونه EX.............................................................................................................................. 61
4-8- سختی نمونه AY............................................................................................................................. 63
4-9- سختی نمونه BY.............................................................................................................................. 65
4-10- سختی نمونه CY........................................................................................................................... 67
4-11- سختی نمونه DY........................................................................................................................... 69
4-12- سختی نمونه EY........................................................................................................................... 71
4-13- سختی نمونه AZ........................................................................................................................... 73
4-14- سختی نمونه BZ............................................................................................................................ 75
4-15- سختی نمونه CZ............................................................................................................................ 77
4-16- سختی نمونه DZ........................................................................................................................... 79
4-17- سختی نمونه EZ............................................................................................................................ 81
4-18- سختی بر حسب SiC سرعت 400 ............................................................................................ 82
4-19- بیشترین و کمترین سختی سرعت 400 ................................................................................... 83
4-20- تغییرات سختی............................................................................................................................... 83
4-21- سختی بر حسب SiC سرعت 800 ............................................................................................ 84
4-22- بیشترین و کمترین سختی سرعت 800 ................................................................................... 85
4-23- تغییرات سختی............................................................................................................................... 85
4-24- سختی بر حسب SiC سرعت 1200 .......................................................................................... 86
4-25- درصد تغییرات سختی.................................................................................................................. 87
4-26- تنش شکست بر حسب SiC سرعت 400 ................................................................................. 88
4-27- بیشترین و کمترین تنش سرعت 400 ....................................................................................... 89
4-28- تغییرات تنش سرعت 400 ........................................................................................................... 89
4-29- تنش بر حسب درصد SiC سرعت 800 ................................................................................... 90
4-30- بیشترین و کمترین تنش .............................................................................................................. 91
4-31- تغییرات تنش سرعت 800............................................................................................................ 91
4-32- تنش بر حسب درصد SiC سرعت 1200 ................................................................................ 92
4-33- بیشترین و کمترین تنش............................................................................................................... 93
4-34- تغییرات تنش سرعت 1200......................................................................................................... 93
4-35- انرژی بر حسب SiC سرعت 400 ............................................................................................. 94
4-36- بیشترین و کمترین تنش............................................................................................................... 95
4-37- تغییرات تنش سرعت 400 ........................................................................................................... 95
4-38- انرژی بر حسب SiC سرعت 800 ............................................................................................. 96
4-39- بیشترین و کمترین تنش............................................................................................................... 97
4-40- درصد تغیرات انرژی سرعت 800.............................................................................................. 97
4-41- انرژی بر حسب SiC سرعت 1200 ........................................................................................... 98
4-42- بیشترین و کمترین تنش............................................................................................................... 99
4-43- تغییرات انرژی سرعت 1200....................................................................................................... 99