صنعت كامپوزیت

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- كامپوزیت های دارای ذرات ریز ................................................................................................... 5

1-1-2- خواص كامپوزیت های ذره ای ................................................................................................ 9

 2-1-2- انواع كامپوزیت های ذره ای از لحاظ جنس تقویت كننده .................................................. 9

2-2- كامپوزیت های تقویت شده با الیاف ............................................................................................ 11

1-2-2- خواص كامپوزیت های تقویت شده با الیاف ......................................................................... 13

2-2-2- خصوصیات كامپوزیت های تقویت شده ............................................................................... 15

3-2- مختصر در مورد آلومینیوم .......................................................................................................... 24

4-2- سرامیك های پیشرفته .................................................................................................................... 26

5-2- توضیحات مختصر در مورد آزمون مكانیكی ............................................................................ 27

1-5-2- آزمون سختی .............................................................................................................................. 27

2-5-2- آزمون كشش................................................................................................................................ 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 شكل ها:

2-1- فرم های مختلف ساختارهای كامپوزیت ...................................................................................... 5

2-2- فرآیند ریخته گری كامپوزیت ........................................................................................................ 12

2-3- نمایش تنش كششی و برشی ........................................................................................................ 15

2-4- ساختار كامپوزیت لایه ای .............................................................................................................. 19

2-5- كامپوزیت تقویت كننده شده با الیاف .......................................................................................... 19

2-6- نمونه آزمون كشش ......................................................................................................................... 30

3-1- نمونه آزمون كشش ......................................................................................................................... 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 استحكام تسیلم .......................................................................................................... 7

2-2- تأثیر خاك رس برخواص................................................................................................................ 11

2-3- نمودار تنش – كرنش........................................................................................................................ 14

2-4- ازدیاد طول شیشه ........................................................................................................................... 16

4-1- نمودار كشش AX .......................................................................................................................... 52

4-2- نمودار كشش BX ........................................................................................................................... 54

4-3- نمودار كشش CX ........................................................................................................................... 56

4-4- نمودار كشش DX .......................................................................................................................... 58

4-5- نمودار كشش EX ........................................................................................................................... 60

4-6- نمودار كشش AY .......................................................................................................................... 62

4-7- نمودار كشش BY............................................................................................................................ 64

4-8- نمودار كششCY ............................................................................................................................ 66

4-9- نمودار كششDY ............................................................................................................................ 68

4-10- نمودار كششEY .......................................................................................................................... 70

4-11- نمودار كشش AZ.......................................................................................................................... 72

4-12- نمودار كششBZ .......................................................................................................................... 74

4-13- نمودار كششCZ .......................................................................................................................... 76

4-14- نمودار كششDZ .......................................................................................................................... 78

4-15- نمودار كشش 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 كاربردهای كامپوزیت .................................................................................................... 8

2-2- خواص الیاف .................................................................................................................................... 22

2-3- تأثیر مكانیزم های استحكام بخش در آلومینیوم ....................................................................... 25

2-4- خواص سرامیك 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 كمترین سختی سرعت 400 ................................................................................... 83

4-20- تغییرات سختی............................................................................................................................... 83

4-21- سختی بر حسب SiC سرعت 800 ............................................................................................ 84

4-22- بیشترین و كمترین 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 شكست بر حسب SiC سرعت 400 ................................................................................. 88

4-27- بیشترین و كمترین 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 كمترین تنش .............................................................................................................. 91

4-31- تغییرات تنش سرعت 800............................................................................................................ 91

4-32- تنش بر حسب درصد SiC سرعت 1200 ................................................................................ 92

4-33- بیشترین و كمترین تنش............................................................................................................... 93

4-34- تغییرات تنش سرعت 1200......................................................................................................... 93

4-35- انرژی بر حسب SiC سرعت 400 ............................................................................................. 94

4-36- بیشترین و كمترین تنش............................................................................................................... 95

4-37- تغییرات تنش سرعت 400 ........................................................................................................... 95

4-38- انرژی بر حسب SiC سرعت 800 ............................................................................................. 96

4-39- بیشترین و كمترین تنش............................................................................................................... 97

4-40- درصد تغیرات انرژی سرعت 800.............................................................................................. 97

4-41- انرژی بر حسب SiC سرعت 1200 ........................................................................................... 98

4-42- بیشترین و كمترین تنش............................................................................................................... 99

4-43- تغییرات انرژی سرعت 1200....................................................................................................... 99