دانلود تحقیق کاربرد کامپوزیت جهت آب بندهای مکانیکی

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق کاربرد کامپوزیت جهت آب بندهای مکانیکی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:48

فهرست مطالب:

1- مقدمه
2- مطالعات مروری
2-1- فرآیند آلیاژ سازی مکانیکی 
2-1-1- متغیرهای فرآیند آلیاژسازی مکانیکی 
2-2- کامپوزیتها
2-3- کامپوزیتهای تحت بررسی برای کاربرد در آب بند های مکانیکی 
TiB-Ti2-3-1- کامپوزیت.
شکل(2-1 .( a ) سلول واحد TiB b) منشور تریگونال از6 اتمTi اطراف اتمB (c
ساختار TiB [4]
در شکل2-2 دباگرام تعادلی Ti و B نشان داده شده است. فاز TiB2 و فاز TiB است.
3- روش انجام تحقیق
3-1- تولید کامپوزیت
3-1-1- مواد اولیه
شکل(3-1- ب). آنالیز EDS پودر تیتانیم
شکل(3-1- ج). آنالیز EDS پودر سیلیسیم
شکل(3-1- د).آنالیز EDS پودر بور
جدول(3-2). اندازه پودرهای مورد استفاده
شکل(3-2- الف). توزیع اندازه پودر Si
شکل (3-2- ب). توزیع اندازه پودر Ti
شکل(3-2- ج). توزیع اندازه پودر بور
شکل(3-2- د). توزیع اندازه پودر کربن
3-1-2- تهیه نمونه خام
3-1-2-1- آلیاژ سازی مکانیکی
شکل(3-3). آلیاژ سازی مکانیکی پودرها در آسیاب غلتشی
شکل(3-4 ). قالب پرس برای تهیه نمونه خام
3-1-3- احتراق نمونه
شکل(3-5). (a . سنتز احتراقی تراکمی b). محفظه احتراقی
3-1-4- عملیات تکمیلی 
3-2- بررسی قطعات (آب بندی های مکانیکی)
3-2-1- فاز شناسی محصولات
جدول(3-4) پارامترهای عملیاتی دستگاه پراش پرتو ایکس در فازیابی نمونه‌ها
3-2-2- بررسی ساختار میکروسکوپی و آنالیز شیمیایی ساختار محصولات
3-2-3- بررسی رفتار و نوع سایش در آب بندی های مکانیکی
جدول(3-5) ترکیب شیمیایی پین فولاد
3-2-3-1- نحوه انجام آزمون روانکاری
شکل(3-6). دستگاه تست سایش(پین روی دیسک)
3-2-4- بررسی سختی آب بندهای مکانیکی
شکل(3-7). a). دستگاه سختی سنج شور مدلPSH-3 .(b میکرو سختی(مقیاس ویکرز)
3-2-5- زبری سنجی
شکل(3-8). دستگاه زبری سنج مدل SM7
3-2-6- آزمون خوردگی
شکل(3-9). آزمون غوطه وری نمونه ها داخل محلول اسید و باز مناسب و با
استفاده از همزن 
3-2-7- بررسی عملکرد آب بند
شکل(3-10). تصاویری از پمپ ها 
4- یافته ها
4-1- خواص متالورژیکی آب بند مکانیکی کاربید سیلیسیم 
4-1-1- فاز شناسی، آنالیز شیمیایی و بررسی ساختار میکروسکوپی 
شکل(4-1). تصویر SEM نمونه SiC
شکل(4-2). تصویر میکروسکوپ نوری نمونه SiC
شکل(4-3). آنالیز شیمیایی نمونهSiC توسط دستگاه EDS
شکل(4-4). فاز یابی نمونه SiC
4-1-2- سختی سنجی 
جدول (4-1)، سختی نمونه SiC
4-1-3- زبری سنجی
4-2- نمونه برید تیتانیم-تیتانیم
4-2-1- فاز شناسی، آنالیز شیمیایی و بررسی ساختار میکروسکوپی
شکل(4-6). تصویر میکروسکوپ نوری نمونه TiB-Ti
شکل(4-7). آنالیز شیمیایی نمونه TiB-Ti
شکل(4-8). فازیابی نمونه TiB-Ti
شکل (4-9). تصاویر نمونه TiB-Ti
4-2-2- سختی سنجی
4-3 - بررسی آب بند ها پس از عملکرد در پمپ
4-3-1- بررسی سطوح 
شکل (4-10). تصویر سطوح نمونه SiC پس از کار در پمپ
شکل(4-11). تصویر سطوح نمونه TiB-Ti پس از کار در پمپ
شکل های 4-12 و4-13 تصاویر میکروسکوپ نوری نمونه ها را نشان می دهد.
شکل(4-12). تصویر میکروسکوپ نوری نمونهSiC 
شکل(4-13). تصویر میکروسکوپ نوری نمونه TiB-Ti
4-3-2- آنالیز شیمیایی نمونه ها پس از کار در پمپ 
شکل(4-14). ترکیب شیمیایی سطح نمونه SiC
شکل(4-15). ترکیب شیمیایی سطح نمونه TiB-Ti پس از کار در پمپ
4-3-3- فاز شناسی
شکل(4-17). فاز های موجود روی سطح نمونه TiB-Ti
4-4- بررسی سطوح سایش پین روی دیسک در نمونه ها
شکل(4-18). تصویر SEMسطح نمونه SiC
شکل(4-19). تصویر SEM سطح نمونه TiB-Ti
شکل(4-20). ترکیب شیمیایی سطح نمونه SiC
شکل(4-21). ترکیب شیمیای سطح نمونه TiB-Ti
4-5- بررسی رفتار روانکاری
شکل( 4-22 ). نمودار ضریب اصطکاک بر حسب عمر سایشی در نیروی Kg 24 و سرعت
خطیm/s 07/0
الف)SiC ب)TiB-Ti 
شکل(4-24). نمودار ضریب اصطکاک بر حسب عمر سایشی در نیروی Kg 28 و سرعت
خطیm/s 07/0 الف)SiC ب) TiB-Ti
4-6- بررسی رفتار سایشی
4-7- بررسی رفتار خوردگی
5- بحث
5-1- مکانیزم فرآیند آلیاژسازی مکانیکی 
5-2- تغییرات ساختار داخلی ذرات پودر 
5-3- روش سنتز احتراقی برای تولید TiB-Ti
شکل(5-1). a ). تغییرات دمای آدیاباتیک(Tad ) b). تغییرات دمای بحرانی(TC)
شکل(5-2). آنتالپی تشکیل فاز های TiB2 و TiB توسط واکنشهای (1، 2 و 3).
5-4- سایش پین روی دیسک TiB-Ti
5-5- خوردگی در نمونه TiB-Ti
6- نتایج
7- پیشنهادات
8- مراجع

1- مقدمه
کامپوزیت  نامی کلی برای مواد یا قطعاتی که از مواد و اجسام متفاوت با حفظ ساختار و نمای عمومی هر یک ساخته می شود است. به بیان دیگر برای هر نوع جسمی که از مخلوط دو یا چند ماده، با ترکیب و خواص معین ساخته شده است بطوریکه در مجموعه سیستم هر کدام با مشخصات فیزیکی و مکانیکی خاص خود ظاهر می شود. مهمترین اختلاف بین کامپوزیتها و آلیاژها، یا مواد ترکیبی از همین ویژگی حاصل می شود. در آلیاژها یا مواد ترکیبی، هر جزء در مجموعه سیستم ضمن اینکه اثرگذاری کامل را دارد، از ویژگیهای خاص خود جدا شده است و به عبارت دیگر در مقیاس های بزرگتر از فازی، قابل تشخیص نیست. از این رو مناسبتر به نظر می رسد که کامپوزیتها به عنوان (مواد چند سازه) تعریف می شوند. تا در مقابل مواد معین و آلیاژها که ترکیباتی تکسازه هستند، متمایز می شوند.
مواد تک سازه به طور معمول دارای محدودیتهایی از نظر تلفیق خواص مختلف مانند استحکام، چقرمگی، قابلیت روانکاری، مقاومت به سایش، مقاومت در دمای بالا، ضریب انبساط حرارتی، چگالی و غیره می باشند. برای ایجاد تلفیقهایی خاص از این خواص مختلف، انواع کامپوزیتها طراحی و تولید شده اند. کامپوزیتهایی که در آب بند مکانیکی استفاده می شوند باید دارای قابلیت روانکاری، مقاومت به سایش، ضریب انبساط حرارتی کم، سختی، استحکام بالا و مقاومت به خوردگی بالا باشند[1].

2- مطالعات مروری
2-1- فرآیند آلیاژ سازی مکانیکی  
در این فرآیند اجزاء سازنده پودر کامپوزیتی با همدیگر در یک مدت زمان مشخص، آسیاب می شوند تا به صورت همگن در آیند . در طی این فرآیند اندازه ذرات مخلوط شده در اثر پهن شدن و شکستن کاهش می یابد. نیروهای برشی و فشاری که در اثر برخورد گلوله ها به پودر وارد می شود، باعث آگلومره شدن ذرات می گردد. زمان آسیاب می بایست تا حد امکان کوتاه در نظر گرفته شود تا اندازه ذرات بیش از حد کاهش نیابد. از این رو در آسیاب هایی با انرژی بالا معمولاً زمان آسیاب کمتر از 1 ساعت است. در نتیجه پودرهای کامپوزیتی تولید شده از این طریق، اندازه ای تقریباً برابر اندازه ذرات اولیه خواهند داشت.
روش آلیاژ سازی مکانیکی اولین بار توسط Benjamin و همکارانش در اواخر دهه 1960 معرفی شد. آنها این روش را به منظور تولید سوپر آلیاژهای پایه نیکلی استحکام یافته با ذرات اکسیدی (ODS)  بکار بردند. روش آلیـــاژســازی مکانیکی تا مدتها تنها به منظور تهیه پودر آلیاژهای ODS مورد استفاده قرار می گرفت . تا اینکه در اوایل دهه 1980 مشخص گردید که روش آلیاژسازی مکانیکی می تواند برای ایجاد ساختارهای آمورف نیز استفاده گردد. پس از این کشف روش آلیاژسازی مکانیکی می تواند به عنوان روشی که در حالت جامد امکان ساخت مواد و آلیاژهای مختلف را فراهم می ساخت، مورد توجه بسیار زیاد محققین و مهندسین مواد قرار گرفت و زمینه های تحقیقاتی جدیدی را در پیش روی آنان باز کرد. روش آلیاژسازی مکانیکی با تسریع کینتیک بسیاری از واکنش های شیمیایی و تغییر حالت های متالورژیکی، وقوع آنها را در دمای محیط امکان پذیر می سازد؛ در نتیجه با این روش بسیاری از مواد و ساختارها در حالت جامد قابل تولید می باشند. تجهیزات ساده، عدم نیاز به درجه حرارت های بالا و انجام عملیات تولید تنها در طی یک مرحله، از ویژگیهای روش آلیاژسازی مکانیکی است که می تواند تولید بسیاری از مواد و آلیاژها را با کمک این فرآیند، مقرون به صرفه تر از روش های متداول سازد. به علاوه محصول نهایی در روش آلیاژسازی مکانیکی ساختاری ریز لا یکنواختی آسیاب ها پر انرژی نظیر آسیاب های گلوله ای سیاره ای ، آسیاب های گلوله ای ارتعاشی ، آسیاب های گلوله ای یا میله ای غلتشی ، آسیاب های گلوله ای شافتی  و آسیاب مغناطیسی  قابل استفاده در این روش هستند. تفاوت این آسیاب ها عمدتاً در ظرفیت، راندمان و امکانــات اضـــافی آنها برای گرم یا خنک کردن محفظه است.

2-1-1- متغیرهای فرآیند آلیاژسازی مکانیکی
آلیاژسازی مکانیکی فرآیند پیچیده ای است و برای حصول فاز یا ریزساختار مورد نظر، متغیرهای گوناگونی بـاید بهینه شوند. بـرخی از مهمترین متغیـرهـا که روی نوع و ساختار محصول نهایی تاثیر می گذارند عبارتند از
 - نوع آسیاب
- جنس ، اندازه و توزیع اندازه گلوله های آسیاب
- نسبت وزنی گلوله ها به پودر
- میزان پر شدن محفظه
- زمان آسیاب کردن
- درجه حرارت[2]

دانلود مقاله عیوب ظاهری و علت ایجاد آنها در کامپوزیت ها

اختصاصی از یارا فایل دانلود مقاله عیوب ظاهری و علت ایجاد آنها در کامپوزیت ها دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:32

چکیده:

عیوب ظاهری و علت ایجاد آنها در کامپوزیت ها

نام عیب               علل ایجاد عیب

1-چین و چروک سطح(Wrinkling)     اثر حلال روی سطح لایه ژلی و پخت ناقص لایه ژلی

2-حباب حباب شدن(Pinholing)      -بالابودن ویسکوزیته (گرانروی) رزین

                          مقدار پر کننده زیاد است

                  عدم خیس شدن لایه فیلم توسط لایه ژلی

3-چسبندگی لایه ژلی         عدم پخت لایه ها

                      -خشک شدن زیاد لایه ژلی

4-ترک ریز(Crazing)          -ضخیم بودن لایه ژلی-

                      -عدم استفاده از این مناسب-

                      -مناسب نبودن لایه ژلی

                      -عدم پخت مناسب رزین

                      -زیاد بودن قید(پرکننده)

5-ترک های ستاره ای        -ضخیم بودن لایه ژلی

                      (این لایه ها از mm 5/0 بیشتر نباشد)

                      -قطعه از پشت مورد ضربه قرار گرفته

6-نقاط خشک داخلی      -همزمانی آغشته سازی دو لایه از الیاف

7-حل شدن رزین (Leaching) -در معرض رطوبت بودن

                  -عدم پخت مناسب رزین

                  -عدم انتخاب رزین مناسب

8-تاول زدن(Blister)      -عدم مناسب بودن کاتالیزور(MEKE)

           -عدم خیس شدن خوب الیاف خوب الیاف با رزین در طی

                                 آغشته سازی

9-زرد شدن کامپوزیت(Yellowing)   -جذب تشعشعات ماورای بنفش نور خورشید                (مواد UV در کامپوزیت که جاذب هستند به میزان قابل توجهی سرعت زرد شدن را کاهش می دهند)

بازرسی نهایی کامپوزیت ها (Final inspection)

تفاوت اساسی قطعات کامپوزیتی با دیگر قطعات رایج فلزی این است که سازنده نقش قابل توجهی در آنها دارد. به این عبارت است که سازنده مواد را به گونه ای که خود اصلاح می داند می سازد. لذا باید دقت های لازم را در جهت هرگونه حذف تغییرات ناخواسته انجام داد. و اطمینان کامل از مواد وفرایندهای ساخت را داشت.

نکات مهم در هنگام بازرسی عبارتند از:

1)نقص های سطحی و کیفیت ظاهری

2)حبابهای احتمالی هوا که ممکن است در قطعه محبوس شده باشد. که البته در صورت استفاده از رزین های غیر رنگی این بررسی به سادگی میسر خواهد بود.

3)ابعاد

4)آزمون های مربوط

این دسته از آزمون ها را به دو گروه آزمون های خواص مکانیکی و شیمیایی طبقه بندی نمود. که مهمترین آنها آزمون ها زیر هستند.

-استحکام کششی

-مدول خمشی

-استحکام خمشی

-استحکام ضربه

درجه پخت قطعه کامپوزیتی

بسیاری از تغییرات خواص قطعات کامپوزیتی ناشی از پخت قطعه می باشد. اگر قطعه خیلی کم پخت شده باشد. می توان آنرا به راحتی از روی صدای زدن یک سکه به آن تشخیص داد زیرا قطعه نرم است و صدای خاصی را ایجاد می کند. از نقطه نظر کاربردی در شرایط کارگاهی راحت ترین راه جهت تعیین وضعیت پختی قطعه انجام آزمون سختی است. البته بهترین روش تعیین سختی روش بارکول (Barkol) است. اگرچه آزمون سختی بارکول بیانگر معیار کافی جهت تعیین حالت پخت نیست. اما جهت تعیین قطعات سالم از ناسالم مناسب است. به همین منظور قطعاتی که سختی بارکول کمتر از 25 را دارند قطعه اسقاطی و معیوب منظور می شوند.

رشته پیچی کامپوزیت ها (Filament Winding)

این روش که یکی از روش های شکل دهی کامپوزیت ها است تابع روش قالب باز(Open mold) می باشد. در این روش الیاف به شکل نواری یا تک رشته پس از آغشته شدن به رزین بر روی یک مندل (قطعه فلزی یا غیر فلزی) پیچانده می شوند.

این روش در پایان منجر به تولید قطعه ای با استحکام ویژه بسیار بالایی می شود. این خود بدین سبب است که در حدود 80 درصد وزن یک قطعه (کامپوزیتی ) رشته پیچی شده از الیاف تشکیل شده است.

موارد کاربردی این روش برای ساخت قطعات با محور متقارن مثل لوله ها، سیلندرها، قطعات گنبدی، مخروطی و ... بکار می رود.

از موارد کاربرد این قطعات تولیدی با این روش می توان به تانک های ذخیره مواد، لوله ها، موشکها ظروف تحت فشار، وسایل الکتریکی و ... اشاره کرد.

این روش به دلیل مزایایی که دارد از قبیل وزن سبک تر، منابع نگهداری کمتر، مقاومت بیشتر در برابر عوامل خوردگی محیط، ارزان بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. شکل الف نشان دهنده نهایی از این روش است.

• تقویت کننده ها در این روش عبارتند از:

1-الیاف شیشه-الیاف کربن-الیاف آرامید(کولار)-سیم های فولادی بُرن برلیوم، پلی آمیدها پلی استرها، آزبست

• رزین های اصلی این روش عبارتند از:

اپوکسی-پلی استر، وینیل استر، پلی ایمید، سیلیکون

روش های آغشته سازی الیاف به رزین به دو طریق زیراست:

1)روش لایه زنی مرطوب ( Wet Process)

در این روش آغشته کردن الیاف با رزین مایع قبل از پیچاندن دور مندرل صورت می پذیرد.

2)روش خشک (Dry Process)

در این روش از الیاف از پیش آغشته شده استفاده می شود که با رزین هایی که به طور جزیی پخت شده اند و خشک گردیده اند. این روش هم اکنون بیشتر متداول است.

دانلود تحقیق کامپوزیت و فرآیندهای ساخت آنها

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق کامپوزیت و فرآیندهای ساخت آنها دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:18

فهرست مطالب:
عنوان
فصل 1- کامپوزیت ها و فرآیند های ساخت آنها
1-1- تعریف یک ماده کامپوزیت
2-1- دلائل استفاده از کامپوزیت ها
3-1- طبقه بندی کامپوزیت ها
1-3-1- کامپوزیت های لیفی
2-3-1- کامپوزیت های ذره ای
4-1- انواع فازهای زمینه و خواص آن در کامپوزیت ها
5-1- کامپوزیت ها زمینه پلیمری
فصل 2- نانوسرامیکها و کاربردهای آنها
1-2- تعریف نانو سرامیک
2-2- تقسیم بندی نانو سرامیک ها باتوجه به نانو ساختارهای ایجاد شده
1-2-2- پوششها و دیسپرژن ها
2-2-2- سرامیکهای سازه ای
3-2-2- سرامیکهای تقویت شده
4-2-2- سرامیکهای با سطح ویژه بالا
3-2- کاربردهای نانوسرامیکها
4-2- ویژگیهای نانو سرامیکها
5-2- ساخت بدنه های نانوسرامیکها
6-2- برخی خواص نانو سرامیکها
فصل 3- تعریف نانو کامپوزیت
2-3- تقسیم بندی نانو کامپوزیت بر اساس زمینه
3-3- مهمترین تأثیر نانوکامپوزیت ها در آینده
4-3- تقسیم بندی نانوکامپوزیت از لحاظ نوع ماده
1-4-3- نانو کامپوزیت های سرامیک – سرامیک
1-1-4-3- نانو کامپوزیتها با ماتریکس آلومینا
2-2-4-3- نانو کامپوزیت ها با ماتریکس Si3 Nc1
3-2-4-3- تراکم و سینترینگ پودرهای نانو سایز در نانو کامپوزیتها
2-4-3- نانو کامپوزیت های سرامیک – فلز
3-4-3- نانو کامپوزت های پلیمر – سرامیک
نتیجه گیری
مراجع

فصل 1- کامپوزیت و فرآیندهای ساخت آنها

1-1- تعریف یک ماده کامپوزیت

با توجه به نبودن یک بیان جامع کلی در خصوص تعریف یک ماده کامپوزیت ، در تعریفها سعی شده است که همه جوانب مربوط به یک ماده کامپوزیت مهندسی مورد بررسی قرار گیرد (1-2 ) .

به ماده ای متشکل از اجزای مختلف که مشخصات زیر را دارا باشد یک کامپوزیت گفته می شود :

1- سیستم مخلوط یا ترکیبی از دو یا چند جز باشد که از نظر فیزیکی مشخص و قابل تفکیک باشند .

2- این اجزا باید در مقیاس میکرو یا ماکرو باشند .

3- اجزا باید از نظر شکل متفاوت باشند.

4- ترکیب شیمیائی اجزا می بایست مختلف باشند .

5- قابلیت انحلال اجزا در داخل یکدیگر باید صفر و یا خیلی کم باشد.( در یک درجه حرارت خاص )

6- خواص ماده کامپوزیت باید بهتر و درمواقعی منحصر بفرد نسبت به تک تک اجزا باشند.

2-1- دلائل استفاده از کامپوزیت ها

در طی دهه های اخیر تلاش عمده طراحان مواد کامپوزیت در جهت افزایش استحکام مخصوص و مدول مخصوص بوده است.

اما به غیر از این دو مورد مزایا و همچنین معایبی نیز برای کامپوزیت ها وجود دارد:

- مزایای کاربرد کامپوزیت ها

1- استحکام مخصوص و مدول مخصوص بالا

2- قابلیت کنترل خواص فیزیکی و مکانیکی از طریق کنترل ترکیب شیمیائی

3- مقاومت به خوردگی بالا

4- استفاده از روش های متدوال کار بر روی فلزات جهت شکل دادن آن ها

5- هزینه های تولید نسبتاً پایین 0 اقتصادی بودن )

6- افزایش ( یا کاهش ) رسانائی الکتریکی یا حرارتی

- معایب کامپوزیت ها :

1- قیمت بالای مواد اولیه و ساخت

2- مشکلات باز یافت

3- مشکلات عملیاتی نظیر عمل اتصال جوشکاری و برشکاری

3-1- طبقه بندی کامپوزیت ها : کامپوزیت ها را جهات مختلف می‌توان طبقه بندی کرد

هدف از تهیه بسیاری از کامپوزیت ها بهبود خواص مکانیکی نظیر استحکام ، سفتی (مدول) چقرمگی (toughness) و کارآیی در دمای بالا می باشد. لذا طبیعی است که مطالعه آنها بر اساس مکانیسم تقویت کنندگی مشترک صورت پذیرد. مکانیسم تقویت کنندگی بستگی به شکل هندسی (geometry) تقویت کننده دارد، بنابراین بهتر است که طبقه بندی آنها بر این اساس صورت پذیرد. این طبقه بندی در شکل 1-4 نشان داده شده است .

در برخی موارد، کامپوزیت ها را از نظر نوع زمینه آنها نیز طبقه بندی می نمایند. از این دیدگاه ، کامپوزیت ها به سه دسته کامپوزیت های پلیمری (Polymer Matrix (‍Composite ، کامپوزیت های فلزی ( Metal Matrix Composites) و کامپوزیت‌های سرامیکی (Ceramic Matrix Coposites) تقسیم می شوند در این میان، کامپوزیت‌های پلیمری (PMC) بیشترین حجم استفاده را دارند، در این دسته از کامپوزیت ها هدف اصلی از کامپوزت کردن بهبود خواص مکانیکی است. در کامپوزیت‌های فلزی بهبود قابلیت فرآورش نظیر ماشینکاری و در کامپوزیت های سرامیکی عمدتاً افزایش چقر مگی هدف اصلی است.

دانلود تحقیق کاربرد کامپوزیت FRP در سازه بتن آرمه و بررسی دوام آنها

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق کاربرد کامپوزیت FRP در سازه بتن آرمه و بررسی دوام آنها دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:33

 فهرست مطالب:
    خلاصه
    1- مقدمه
    2- راه حل مساله
    3- ساختار مصالح FRP
    3-1-  الیاف شیشه
    3-2- الیاف کربن
    3-3- الیاف آرامید
    4- انواع محصولات FRP
    5- میله‌های کامپوزیتی FRP
    6- مشخصات اساسی محصولات کامپوزیتی FRP
    6-1- مقاومت در مقابل خوردگی
    6-2- مقاومت
    6-3- مدول الاستیسیته
    6-4- وزن مخصوص
    6-5- عایق بودن
    6-6- خستگی
    6-7- خزش
    6-8- چسبندگی با بتن
    6-9- خم شدن
    6-10- انبساط حرارتی
    7- دوام کامپوزیت‌های FRP
    7-1- پیر شدگی فیزیکی ماتریس پلیمر
    7-2- تأثیر رطوبت
    الف- تأثیر رطوبت بر ماتریس پلیمری
    ب - تأثیر رطوبت بر فایبر‌ها
    ج- رفتار عمومی کامپوزیت‌های اشباع شده با آب
    7-3- تأثیرات حرارتی – رطوبتی
    7-4- محیط قلیایی
    7-5- تأثیر دمای پائین
    7-6- تأثیرات سیکل‌های حرارتی در دمای پایین (یخ‌زدن- ذوب شدن)
    7-7- تأثیر تشعشع امواج ماوراء بنفش (UV)
    8- استفاده از مواد FRP به عنوان مسلح‌ کنندة خارجی در سازه‌ها
    مقاوم ‌سازی سازه‌های بتن آرمه با مواد FRP
    9- خلاصه و نتیجه ‌گیری
     مراجع

خلاصه

خوردگی قطعات فولادی در سازه‌های مجاور آب و نیز خوردگی میلگردهای فولادی در سازه‌های بتن آرمه ای که در معرض محیط‌های خورندة کلروری و کربناتی قرار دارند، یک مسالة بسیار اساسی تلقی می‌شود. در محیط‌های دریایی و مرطوب وقتی که یک سازة بتن‌آرمة معمولی به صورت دراز مدت در معرض عناصر خورنده نظیر نمک‌ها، اسید‌ها و کلرورها قرار گیرد، میلگردها به دلیل آسیب دیدگی و خوردگی، قسمتی از ظرفیت خود را از دست خواهند داد. به علاوه فولادهای زنگ زده بر پوستة بیرونی بتن فشار می‌آورد که به خرد شدن و ریختن آن منتهی می‌شود. تعمیر و جایگزینی اجزاء فولادی آسیب دیده و نیز سازة بتن آرمه‌ای که به دلیل خوردگی میلگردها آسیب دیده است، میلیون‌ها دلار خسارت در سراسر دنیا به بار آورده است. به همین دلیل سعی شده که تدابیر ویژه‌ای جهت جلوگیری از خوردگی اجزاء فولادی و میلگرد‌های فولادی در بتن اتخاذ گردد که از جمله می‌توان به حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود برای حذف کامل این مساله، توجه ویژه ای به جانشینی کامل اجزاء و میلگردهای فولادی با یک مادة جدید مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است. از آن‌جا که کامپوزیت‌های FRP (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) بشدت در مقابل محیط‌های قلیایی و نمکی مقاوم هستند که در دو دهة اخیر موضوع تحقیقات گسترده‌ای جهت جایگزینی کامل با قطعات و میلگردهای فولادی بوده‌اند. چنین جایگزینی بخصوص در محیط‌های خورنده نظیر محیط‌های دریایی و ساحلی بسیار مناسب به نظر می‌رسد. در این مقاله مروری بر خواص، مزایا و معایب مصالح کامپوزیتی FRP صورت گرفته و قابلیبت کاربرد آنها به عنوان جانشین کامل فولاد در سازه‌های مجاور آب و بخصوص در سازة بتن آرمه، به جهت حصول یک سازة کاملاً مقاوم در مقابل خوردگی، مورد بحث قرار خواهد گرفت.

1 – مقدمه

بسیاری از سازه‌های بتن آرمة موجود در دنیا در اثر تماس با سولفاتها، کلریدها و سایر عوامل خورنده، دچار آسیب‌های اساسی شده‌اند. این مساله هزینه‌های زیادی را برای تعمیر، بازسازی و یا تعویض سازه‌های آسیب ‌دیده در سراسر دنیا موجب شده است. این مساله و عواقب آن گاهی نه تنها به عنوان یک مسالة مهندسی، بلکه به عنوان یک مسالة اجتماعی جدی تلقی شده است ]1[. تعمیر و جایگزینی سازه‌های بتنی آسیب‌دیده میلیون‌ها دلار خسارت در دنیا به دنبال داشته است. در امریکا، بیش از 40 درصد پلها در شاهراهها نیاز به تعویض و یا بازسازی دارند ]2[. هزینة بازسازی و یا تعمیر سازه‌های پارکینگ در کانادا، 4 تا 6 میلیارد دلار کانادا تخمین زده شده است ]3[. هزینة تعمیر پلهای شاهراهها در امریکا در حدود 50 میلیارد دلار برآورد شده است؛ در حالیکه برای بازسازی کلیة سازه‌های بتن آرمة آسیب‌دیده در امریکا در اثر مسالة خوردگی میلگردها، پیش‌بینی شده که به بودجة نجومی 1 تا 3 تریلیون دلار نیاز است ]3[ !

از مواردی که سازه‌های بتن آرمه به صورت سنتی مورد استفاده قرار می‌گرفته، کاربرد آن در مجاورت آب و نیز در محیط‌های دریایی بوده است. تاریخچه کاربرد بتن آرمه و بتن پیش‌تنیده در کارهای دریایی به سال 1896 بر می‌گردد ]4[. دلیل عمدة این مساله، خواص ذاتی بتن و منجمله مقاومت خوب و سهولت در قابلیت کاربرد آن چه در بتن‌ریزی در جا و چه در بتن پیش‌تنیده بوده است. با این وجود شرایط آب و هوایی و محیطی خشن و خورندة اطراف سازه‌های ساحلی و دریایی همواره به عنوان یک تهدید جدی برای اعضاء بتن آرمه محسوب گردیده است. در محیط‌های ساحلی و دریایی، خاک، آب زیرزمینی و هوا، اکثراً حاوی مقادیر زیادی از نمکها شامل ترکیبات سولفور و کلرید هستند.

در یک محیط دریایی نظیر خلیج فارس، شرایط جغرافیایی و آب و هوایی نامناسب، که بسیاری از عوامل خورنده را به دنبال دارد، با درجة حرارت‌های بالا و نیز رطوبت‌های بالا همراه شده که نتیجتاً خوردگی در فولادهای به کار رفته در بتن آرمه کاملاً تشدید می‌شود. در مناطق ساحلی خلیج فارس، در تابستان درجة حرارت از 20 تا 50 درجة سانتیگراد تغییر می‌کند، در حالیکه گاه اختلاف دمای شب و روز، بیش از 30 درجة سانتیگراد متغیر است. این در حالی است که رطوبت نسبی اغلب بالای 60 درصد بوده و بعضاً نزدیک به 100 درصد است. به علاوه هوای مجاور تمرکز بالایی از دی‌اکسید گوگرد و ذرات نمک دارد [5]. به همین جهت است که از منطقة دریایی خلیج فارس به عنوان یکی از مخرب‌ترین محیط‌ها برای بتن در دنیا یاد شده است [6]. در چنین شرایط، ترک‌ها و ریزترک‌های متعددی در اثر انقباض و نیز تغییرات حرارتی و رطوبتی ایجاد شده، که این مساله به نوبة خود، نفوذ کلریدها و سولفاتهای مهاجم را به داخل بتن تشدید کرده، و شرایط مستعدی برای خوردگی فولاد فراهم می‌آورد [7-9]. به همین جهت بسیاری از سازه‌‌های بتن مسلح در نواحی ساحلی ایران نظیر سواحل بندرعباس، در کمتر از 5 سال از نظر سازه‌ای غیر قابل استفاده گردیده‌اند.

نظیر این مساله برای بسیاری از سازه‌های در مجاورت آب، که در محیط دریایی و ساحلی قرار ندارند نیز وجود دارد. پایه‌های پل، آبگیرها، سدها و کانال‌های بتن آرمه نیز از این مورد مستثنی نبوده و اغلب به دلیل وجود یون سولفات و کلرید، از خوردگی فولاد رنج می‌برند.

2 – راه حل مساله

تکنیک‌هایی چند، جهت جلوگیری از خوردگی قطعات فولادی الحاقی به سازه و نیز فولاد در بتن مسلح توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته است که از بین آنها می‌توان به پوشش اپوکسی بر قطعات فولادی و میلگردها، تزریق پلیمر به سطوح بتنی و حفاظت کاتدیک میلگردها اشاره نمود. با این وجود هر یک از این تکنیک‌ها فقط تا حدودی موفق بوده است [10]. برای حذف کامل مساله، توجه محققین به جانشین کردن قطعات فولادی و میلگردهای فولای با مصالح جدید مقاوم در مقابل خوردگی، معطوف گردیده است.

مواد کامپوزیتی (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) FRP موادی بسیار مقاوم در مقابل محیط‌های خورنده همچون محیط‌های نمکی و قلیایی هستند. به همین دلیل امروزه کامپوزیتهای FRP، موضوع تحقیقات توسعه‌ای وسیعی به عنوان جانشین قطعات و میلگردهای فولادی و کابلهای پیش‌تنیدگی شده‌اند. چنین تحقیقاتی به خصوص برای سازه‌های در مجاورت آب و بالاخص در محیط‌های دریایی و ساحلی، به شدت مورد توجه قرار گرفته‌اند.

3 – ساختار مصالح FRP

مواد FRP از دو جزء اساسی تشکیل می‌شوند؛ فایبر (الیاف) و رزین (مادة چسباننده). فایبرها که اصولاً الاستیک، ترد و بسیار مقاوم هستند، جزء اصلی باربر در مادة FRP محسوب می‌شوند. بسته به نوع فایبر، قطر آن در محدودة 5 تا 25 میکرون می‌باشد [11].

رزین اصولاً به عنوان یک محیط چسباننده عمل می‌کند، که فایبرها را در کنار یکدیگر نگاه می‌دارد. با این وجود، ماتریس‌های با مقاومت کم به صورت چشمگیر بر خواص مکانیکی کامپوزیت نظیر مدول الاستیسیته و مقاومت نهایی آن اثر نمی‌گذارند. ماتریس (رزین) را می‌توان از مخلوط‌های ترموست و یا ترموپلاستیک انتخاب کرد. ماتریس‌های ترموست با اعمال حرارت سخت شده و دیگر به حالت مایع یا روان در نمی‌آیند؛ در حالیکه رزین‌های ترموپلاستیک را می‌توان با اعمال حرارت، مایع نموده و با اعمال برودت به حالت جامد درآورد. به عنوان رزین‌های ترموست می‌توان از پلی‌استر، وینیل‌استر و اپوکسی، و به عنوان رزین‌های ترموپلاستیک از پلی‌وینیل کلرید (PVC)، پلی‌اتیلن و پلی پروپیلن (PP)، نام برد [3].

دانلود تحقیق کامپوزیت ها و کاربرد آنها

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق کامپوزیت ها و کاربرد آنها دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:25

فهرست مطالب:

عنوان    صفحه
کامپوزیت چیست؟    2
کامپوزیت‌ها یا چندسازه‌های مصنوعی    3
برتری ها و کاستی های نانو کامپوزیت ها    5
پلیمرها    11
شیمی رزین‌ها    15
منابع    18

کامپوزیت چیست؟

      کامپوزیت ماده ای است که از چند ماده متمایز ساخته شده است (البته از لحاظ ماکروسکوپیک نه میکروسکوپیک) یکی از کامپوزیت های آشنا بتون است که از سیمان و ماسه ساخته می شود.بسیاری از مواد می توانند در گروه کامپوزیت ها قرار گیرند اما در این جا کمی در مورد کامپوزیت هایی از نوع فیبر های استحکامی پلیمری می نویسیم.

     کامپوزیت های پلیمری پلاستیک هایی هستند که درون آن ها رشته ها و ذرات قرار داده شده اند.که این نوع پلاستیک به عنوان یک ماتریس است که فیبرها و ذرات برای بخشیدن استحکام به آن درون آن پراکنده شده اند.

     معمولا استحکام ماتریس شامل ذرات و رشته ها بیشتر است از اتریس(پلاستیک) خالص از این رو کامپوزیت ها را شکل می دهند.معمولا مواد استحکام بخش در جهت های مخصوصی در ماتریس(پلاستیک) قرار می گیرند.قرار گرفتن مواد استحکام بخش در جهت های مختلف کامپوزیت هایی با خواص متفاوت را نتیجه می دهد.که به واسطه این خصوصیات معمولا طرح های خاص به بهره برداری می رسند.

     کامپوزیت های با ماتریس پلیمری (PMCها) موادی هستند که از یک صمغ پلیمری به عنوان ماتریس کامپوزیت در آن ها استفاده می شود که با قرار دادن فیبرها و ذرات در آن به استحکام آن افزوده می شود.هم پلیمرهای ترموست(غیر قابل ارتجاع با حرارت) و هم پلیمرهای ترموپلاستیک(قابل ارتجاع با حرارت) می توانند به عنوان ماتریس مورد استفاده قرار گیرند.از کامپوزیت های پلیمری معمولی با ماتریس ترموست می توان پلی استر . وینیل استر و اپوکسی را نام برد.و از کامپوزیت های پلیمری ترمو پلاستیک می توان  PEEK.PEI و PPS را نام برد.استحکام بخش ها عبارتند از: شیشه.کربن و فیبر های آرامید.

کامپوزیت‌ها یا چندسازه‌های مصنوعی

مقدمه

از اولین کامپوزیت‌ها یا همان چندسازه‌های ساخت بشر می‌توان به کاه گل اشاره کرد. قایق‌هایی که سرخ‌پوست‌ها با قیر و بامبو می‌ساختند و تنورهایی که از گل ، پودر شیشه و پشم بز ساخته می‌شدند و در نواحی مختلف کشورمان یافت شده است، از کامپوزیت‌های نخستین هستند. بسیاری از نیازهای صنعتی صنایعی مانند صنایع فضایی ، راکتورسازی ، الکترونیکی و غیره نمی‌تواند با استفاده از مواد معمولی شناخته شده ، برآورده شود. اما قسمتی از آن نیازها ، می‌تواند با استفاده از چندسازه‌ها یا کامپوزیت‌ها برآورده گردد. چندسازه‌ها به موادی گفته می‌شود که از مخلوطی از دو یا چند عنصر ساخته شده باشند.

در حالیکه در چندسازه‌ها ، نه فقط خواص هر یک از اجزاء آن برجا باقی می‌ماند، بلکه در نتیجه پیوستن آنها با یکدیگر ، خواص جدیدتر و بهتر هم بدست می‌آید. مواد مختلط همیشه ناهمگن می‌باشد. بررسیها و تحقیقات برای دست یافتن به مواد جدیدتر با خواص مکانیکی بهتر ، همواره انجام می‌گرفته و هنوز هم همگام با پیشرفت صنایع دنبال می‌گردد. در این بررسیها ، اغلب این هدف دنبال می‌شود که به موادی با نسبت مناسب از استحکام کششی به چگالی ، استحکام حرارتی بالا و خواص ویژه سطح خارجی دست یابند.