هدف................................................................................................ 2

مقدمه................................................................................................ 2

کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف............................................................... 3

انواع کامپوزیتهای ذره ای از لحاظ جنس زمینه و تقویت کننده............................ 6

کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف............................................................... 9

خواص کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف.................................................... 10

مقدار الیاف :.................................................................................... 13

خواص الیاف :.................................................................................. 14

الیاف آرامید :.................................................................................... 14

ویکسرها و الیاف سرامیکی :................................................................. 15

خواص زمینه کامپوزیت :..................................................................... 15

فصل مشترک و شکست :..................................................................... 16

تولید الیاف :..................................................................................... 17

آرایش الیاف :................................................................................... 17

تولید کامپوزیت :............................................................................... 18

پیچیدن رشته :................................................................................... 19

نتیجه گیری :.................................................................................... 19

منابع.............................................................................................. 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

موضوع تحقيق

كامپوزيت هاي تقويت شده با الياف

 

 

هدف:

سالهاست که تحقیقاتی برای دستیابی به مواد جدیدتر با خواص مکانیکی بهتر انجام گرفته و هنوز هم همگام با پیشرفت های سریع صنعتی دنبال می شود. هدف این تحقیقات غالباً تولید موادی با نسبت مناسب از استحکام کششی به چگالی ، استحکام حرارتی بالا و خواص ویژه سطح خارجی است .

 

مقدمه:

کامپوزیتها مخلوط یا ترکیبی از چند ماده یا جزء اصلی هستند . اجزای تشکیل دهنده هر کامپوزیت ازلحاظ شکل ترکیب شیمیایی و خواص با یکدیگر متفاوتند . کامپوزیتها در اصل به منظور دستیابی به ترکیبی از خواص که در هر یک ازمواد یا اجزای تشکیل دهنده آنها به تنهایی وجود ندارد تولید می شوند . بدین ترتیب می توان موادی با خواص جدید و بهتر با توجه به کاربردهای صنعتی مورد نظر تولید کرد .

 

 

 

 

 

 

کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف

مواد کامپوزینی معمولاً شامل یک ماده خالص یا ترکیبی از حداقل دو ماده به عنوان ماده زمینه و یک یا چند ماده دیگر موسوم به ماده تقویت کننده هستند .

کامپوزیتها از لحاظ شکل ماده تقویت کننده به سه گروه تقسیم بندی می شوند . ذره ای ، الیافی یا رشته ای (پیوسته یا ناپیوسته) و لایه ای .

سالهاست که تحقیقاتی برای دستیابی به مواد جدیدتر با خواص مکانیکی بهتر انجام گرفته و هنوز هم همگام با پیشرفت های سریع صنعتی دنبال می شود. هدف این تحقیقات غالباً تولید موادی با نسبت مناسب از استحکام کششی به چگالی ، استحکام حرارتی بالا و خواص ویژه سطح خارجی است .

کامپوزیتهای دارای ذرات ریز

این نوع کامپوزیتها شامل ذراتی از عنصر یا ترکیبی غیر از عنصر یا ترکیب فاز زمینه اند . ذرات فاز تقویت کننده می تواند به صورت نامنظم و غیر یکنواخت در مرز دانه ها ، یا تقریباً یکنواخت در تمامی زمینه ها و یا جهت دار پراکنده و توزیع شود . بدین صورت توزیع ذرات ماده تقویت کننده در ماده زمینه می تواند به گونه ای باشد که خواص ایجاد شده به صورت همسانگرد و یا ناهمسانگرد باشد. حالت توزیع غیر یکنواخت و جهت دار ماده تقویت کننده در کامپوزیتها ، اهمیت صنعتی ویژه ای دارد . برای مثال توزیع ذرات فاز در سوپر آلیاژهای پایه درسوپر آلیاژهای پایه نیکل در جهات > 100< . برای شکل گیری ذرات رسوب در جهات خاص امکانات مختلف زیر وجود دارد :

 

1-انجماد یوتکتیکی جهت دار

2-جدایش به کمک ایجاد میدان مغناطیسی

3-اتصال فازهایی که قبلاً به طور مصنوعی جهت دار شده است .

خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت به مقدار درصد ذرات فاز دوم ، اندازه و شکل ذرات و نحوه توزیع آنها در فاز زمینه بستگی دارد . اگر ذرات پراکنده شده در فاز زمینه به صورت ریز و تقریباً یکنواخت توزیع شده و با فاز زمینه تطابق ساختاری نداشته باشد ، مانع حرکت نابجاییها شده و موجب افزایش استحکام فاز زمینه می شود .

کامپوزیتهایی که در دمای معمولی محیط استحکام آنها با پراکنده سازی ذرات فاز دوم افزایش یافته است می تواند از آلیاژهای پیر سختی شده ، که شامل رسوبهایی با تطابق ساختاری با فاز زمینه است ، ضعیفتر باشد . در هر صورت تا زمانی که در این نوع کامپوزیتها فعل و انفعالاتی مانند پیرسازی بیش از حد بازپخت بیش از حد ، رشد دانه ها ، رشد فاز دوم پراکنده شده در فاز زمینه که منجر به نرم شدن می شود انجام نگرفته است ، استحکام آنها بالاست .

اما زمانی که یکی از پدیده های اشاره شده انجام گیرد استحکام کامپوزیت به تدریج کاهش می یابد .

بنابراین در این آلیاژ با افزایش دما استحکام کاهش می یابد . علاوه بر آن مقاومت خزشی می تواند برتر از مقاومت خزشی فلزات و آلیاژها باشد .

حلالیت فاز پراکنده شده در فاز زمینه باید محدود و کم باشد و نباید با فاز زمینه واکنش شیمیایی دهد . مقدار کم حلالیت می تواند به بهبود اتصال بین فاز تقویت کننده و زمینه کمک کند . برای مثال اکسید مس در دماهای بالا در مس حل می شود به طوری که استحکام سیستم در دماهای بالا کاهش می یابد و موثر نخواهد بود. در مورد سیستم ، در فاز زمینه Al حل نمی شود بنابراین این سیستم یک سیستم کامپوزیتی با استحکام بخشی از طریق پراکنده سازی فاز در فاز زمینه Al است . جدول تعدادی از مواد کامپوزیتی زمینه فلزی را ارائه می دهد که با پراکنده سازی ذرات فاز دوم از طریق متالورژی پودر تولید شده اند.

خواص معینی از کامپوزیت ذره ای فقط به مقدار نسبی فازها و خواص هر یک از اجزای تشکیل دهنده آن بستگی دارد . قانون مخلوط کردن می تواند این خواص پیشگویی کند . برای مثال چگالی ذرات کامپوزیت از رابطه زیر به دست می آید :

 

در این رابطه چگالی کامپوزیت و و و... چگالی و f₁ و f₂ و ... f_n کسر حجمی هر یک از اجزا هستند .

فرض کنیم بخواهیم 2% وزنی برای افزایش استحکام نیکل به آن اضافه کنیم . در صورتی که قطر ذرات پودر100nm باشد چند ذره در هر میلیمتر مکعب وجود خواهد داشت ؟

حل : چگالی و Ni به ترتیب برابر و است . بنابراین کسر حجمی برابراست با :

 

بنابراین از در هر میلیمتر مکعب کامپوزیت وجود دارد . حجم هر ذره برابر است با :

mm³ ذره تعداد ذرات

انواع کامپوزیتهای ذره ای از لحاظ جنس زمینه و تقویت کننده

چرخهای سایشی و برشی شامل آلومینا ، سیلیکن کاربید و برنیتراید مکعبی ، از نوع کامپوزیتهای ساینده هستند. برای فراهم کردن تافنس مورد نیاز باید ذرات ساینده را به وسیله شیشه ای یا پلیمری به یکدیگر پیوند داد . الماسهای ساینده نیز نوعاً توسط زمینه فلزی اتصال داده می شوند .

موادی که برای اتصالات الکتریکی ، کلیدها ، تقویت کننده ها و انتقال دهنده ها به کار می روند باید ترکیب خوبی از مقاومت سایشی و هدایت الکتریکی داشته باشند . در غیر این صورت در نتیجه فرسایش و تضعیف اتصال ، قوسی الکتریکی ایجاد می شود . نقره تقویت شده با تنگستن ، یک کامپوزیت با چنین خاصیتی است . با استفاده از پودر متراکم شده تنگستن با فرایند متالورژی پودر می توان توده متخلخلی از تنگستن تولید کرد به گونه ای که حفره ها با یکدیگر در اتصال باشند . سپس نقره مذاب را در خلاء به داخل حفره های موجود در توده تنگستن نفوذ می دهند ، به طوری که تمامی حفره ها پر شوند . اکنون هر دو عنصر نقره و تنگستن در موقعیت پیوسته ای هستند . بنابراین نقره خالص به طور موثر جریان الکتریسیته را هدایت می کند .در حالی که تنگستن سخت مقاومت سایشی را افزایش می دهد .

کامپوزیتی از نقره – تنگستن برای اتصال الکتریکی با استفاده از متالورژی پودر با فرض اینکه چگالی تنگستن متراکم شده قبل از نفوذ دادن نقره به داخل حفره های آن و است .

 

 

 

شامل ورد 20 ص-فرمولها به درستی در سایت لود نشده اند که در فایل اصلی موجودند