18099

15787

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي- فرايندهاي ساخت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1396

ت، 76ص.: مصور، جدول، نمودار

احسان فروزمهر، جمشيد پرويزيان

1401/09/14

كتابنامه

مهندسي مكانيك

مهندسي مكانيك

1401/09/14

2556637

توسعه مواد جديد و ساخت كامپوزيت¬ها طراحان را ترغيب به استفاده از اين مواد در صنايع مختلف مانند حمل‌ونقل و پزشكي كرده است و موجب گشته پليمرها، كامپوزيت¬هاي پايه پليمري و سازه¬هاي پليمر-فلز را به دليل سبك وزن بودن و خواص مكانيكي ويژه در دسته اصلي توليدهاي خود قرار دهند. مهم‌ترين مسئله در ساخت كامپوزيت¬هاي پليمر-فلز به دليل تفاوت در ويژگي¬هاي فيزيكي و شيميايي آن¬ها توانايي ايجاد اتصال بين دو جزء پليمر يا كامپوزيت با فلز است. روش¬هاي ايجاد اتصال شامل روش¬هاي مكانيكي، شيميايي و جوش دسته¬بندي مي¬شود و استفاده از روش¬هاي مكانيكي به¬دليل ايجاد تمركز تنش، تخريب لايه¬هاي كامپوزيت و عدم آب¬بندي مناسب نيستند. در پژوهش حاضر اتصال تك لبه پليمر/نانوكامپوزيت به آلومينيوم مورد بررسي قرار گرفته است. براي اتصال بين پليمر/نانوكامپوزيت به آلومينيوم از روش مكانيكي استفاده شده است. در اين روش با ايجاد نانو حفراتي بر روي سطح آلومينيوم بستر اتصال بهتر پليمر با آلومينيوم فراهم مي¬شود، روش آندايزينگ در ايجاد نانوحفرات بر روي سطح استفاده شد، در اين روش با قرار دادن آلومينيوم در الكتروليت اسيدي و اتصال آن به آند لايه¬ي اكسيد آندي (AAO) روي سطح تشكيل مي¬شود و با تزريق پليمر/نانوكامپوزيت بر روي آن زنجيره¬هاي پليمري به درون حفرات سطح آلومينيوم نفوذ كرده و به‌طور مكانيكي ضمن محبوس شدن تحرك زنجيره¬هاي پليمري گرفته شده و باعث ايجاد اتصال مكانيكي با آلومينيوم مي¬شود. نتايج حاصل از آزمون‌هاي مكانيكي كشش تك لبه به دليل عدم شكست و برش در ناحيه اتصال، اتصال بسيار خوب در فصل مشترك را نشان مي¬دهد؛ نتايج آزمون‌هاي ساختاري نظير پراش پرتو ايكس (XRD ) از افزايش اندازه بلور¬ها و آزمون حرارتي (DSC) از كاهش مقدار بلور¬ها در پليمر حكايت دارد كه نشان از نفوذ بهتر فاز آمورف در حفرات آلومينيوم دارد و در نمونه¬هايي كه اتصال مكانيكي خوبي با آلومينيوم داشت دماي انتقال شيشه¬اي افزايش پيدا كرده بود و اين باعث سخت¬تر شدن حركت زنجيره¬هاي پليمري فاز آمورف مي¬شود و صلبيت بيشتر درون حفرات ايجاد شده بر روي آلومينيوم و در نتيجه اتصال مكانيكي بهتر پليمر با آلومينيوم مي¬شود. از نانوكامپوزيت ساخته شده براي ساخت ظروف غذا، روكش¬هاي دارويي، ضربه¬گير خودرو و صنايع هوايي مي¬توان استفاده نمود، تحقيق صورت گرفته يك متدولوژي براي انتخاب مواد، روش ساخت و مشخصه يابي اين نوع اتصالات را ارائه داده كه مي‌تواند در اتصالات هيبريد ديگر پليمرها به فلزات با قابليت ايجاد بافت نانوساختار نظير داربست¬هاي استخواني از آن مي‌توان بهره برد.

The development of new materials and composites manufacturing has encouraged designers to use them in different industries such as transportation and medicine, and placed polymers, polymer based composites and polymer-metal structures among their major productions because of their light weight and special mechanical properties. Due to the different physical and chemical properties of polymer-metal composites, the most important issue in their manufacturing process is to create a bonding between polymers or composites with the metals. The bonding methods include mechanical, chemical and welding, while using mechanical methods are appropriate since they could lead in stress concentration, composite lamina destruction and poor sealing. The present work investigates the connection of a single edge of a polymer/nano-composite to the aluminum substrate using a mechanical method. In order to gain a higher quality connection between the polymer and the aluminum, nano cavities are dug onto the aluminum surface. The anodizing method was used to create the cavities. The aluminum is sunk in an acid electrolyte and, by connecting it to the anode, an anode oxide layer (AAO) is created on the surface. Injecting the polymer/nano-composite on the featured surface results in polymer chains penetrated into the aluminum surface and, thus, the polymer chains are trapped resulting in the creation of a mechanical bonding with the aluminum. The single edge mechanical tension test results show a very good connection in the interacting surfaces: no fractures or tearing are witnessed. The results of structural characterization such as X-ray (XRD) show an increase in the size of crystallites. The Differential Scanning Calorimetry (DSC) analysis indicates the reduction in the number of crystals in the polymer confirming the better penetration of amorphous phase within the aluminum surface cavities. In cases when a good mechanical connection with the aluminum substrate is observed, the glass transition temperature increases leading to the limited movement of the amorphous phase polymer chains and higher stiffness inside the cavities, which is correlated to a better mechanical connection. The nanocomposite fabricated could be utilized in production of food dishes, drug coatings, automobile bumpers and aerial industries. The present research offers a methodology for material selection, manufacturing method and identification of the properties of such connections which could be helpful in hybrid connection of other polymers to metals with the ability of creating nano-structure tissues such as bone scaffolds.

پيمان مصدق , مهدي كاروان

احسان فروزمهر، جمشيد پرويزيان