مطالعه رفتار تریبولوژیکی کامپوزیت‏های زمینه‏ی اپوکسی تقویت شده با الیاف آسیاب شده

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

سعید کریمی ¹ (فارغ التحصیل دکتری تخصصی مهندسی مواد، بخش مهندسی مواد ،دانشگاه شیراز)
سیروس جوادپور ² (استاد بخش و عضو هیئت علمی، مهندسی مواد، دانشگاه شیراز)

تاريخ الإرسال : 18 الأحد , ذو القعدة, 1437 تاريخ التأكيد : 18 الأحد , ذو القعدة, 1437 تاريخ الإصدار : 17 الجمعة , شوال, 1437

الکلمات المفتاحية: الیاف کربن, الیاف شیشه, آسیاب‏کاری, کامپوزیت زمینه‏ی اپوکسی, رفتار تریبولوژیکی,

ملخص المقالة :

در دهه‏ی گذشته، توجه محققان به کامپوزیت‏های نانویی و میکرونی برای بهبود خواص سایشی اپوکسی متمرکز شده است. پژوهش حاضر نیز به مطالعه‏ی خواص سایشی کامپوزیت‏های زمینه‏ی اپوکسی تقویت شده با الیاف آسیاب شده‏ی میکرونی شیشه E، شیشه S و کربنِ با استحکام بالا پرداخته است. برای این منظور، نخست الیافِ اولیه با استفاده از آسیاب ساینده به پودر تبدیل شدند و مورفولوژی آن‏ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. کامپوزیت‏های تولیدی، با مخلوط و اضافه کردن wt.%1 پودرِ حاصل از آسیاب‏کاری الیاف، به یک رزین اپوکسی تجاری تبدیل شدند. جهت ارزیابی خواص سایشی کامپوزیت‏های تولیدی، از آزمون پین بر روی دیسک استفاده و میزان ضریب اصطکاک و نرخ سایش آن‏‏ها تعیین شد. بر اساس تصاویر SEM سطح سایش نمونه‏ها، مکانیزم حاکم بر سایش نیز مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین از آزمون سختی‏سنجی برای مقایسه‏ی تغییرات سختی استفاده شد. با توجه به نتایج آزمون‏های یاد شده، از یک سو ضریب اصطکاک به گونه قابل ملاحظه از حدود 524_/0 مربوط به نمونه‏ی خالص، به میزان 066_/0 مربوط به کامپوزیت‏های زمینه‏ی اپوکسی تقویت شده با الیاف آسیاب شده‏ی شیشه S کاهش یافت و از سوی دیگر نیز با وجود سختی بالاتر این نمونه‏های کامپوزیتی، نرخ سایش آن‏ها مشابه با حالت خالص به دست آمد. هم چنین نرخ سایش کامپوزیت‏های زمینه‏ی اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن آسیاب شده، 13 درصد کمتر از حالت تعیین شد. ضریب اصطکاک کامپوزیت‏های زمینه‏ی اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه E، به میزان جزئی کمتر از نمونه‏ی خالص به دست آمد؛ اما نرخ سایش یکسانی با آن از خود نشان داد.

المصادر:

References:

1- ASM Handbook: Composites, p. 161-162, ASM International, 2001.

2- W. Jiang, F. L. Jin and S. J. Park, "Thermo-Mechanical Behaviors of Epoxy Resins Reinforced with Nano-Al₂O₃ Particles", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 18, pp. 594-496, 2012.

3- G. Akovali, Handbook of Composite Fabrication, p. 26-27, iSmithers Rapra Publishing, Ankara, 2001.

4- C. Lhymn and Y. Lhymn, "Friction and Wear of Rubber/Epoxy Composites", Journal of Materials Science, Vol. 24, pp. 1252-1256, 1989.

5- A. Haghighat Mesbahi, D. Semnani and S. N. Khorasani, "Performance Prediction of a Specific Wear Rate in Epoxy Nanocomposites With Various Composition Content of
Polytetrafluoroethylen (PTFE), Graphite, Short Carbon Fibers (CF) and Nano-TiO2 Using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS)", Composites: Part B, Vol. 43, pp. 549-558, 2012.

6- Q. B. Guo, K. T. Lau, B. F. Zheng, M. Z. Rong and M. Q. Zhang, "Imparting Ultra-Low Friction and Wear Rate to Epoxy by the Incorporation of Microencapsulated Lubricant", Macromolecular Materials and Engineering, Vol. 294, pp. 20-24, 2009.

7- N. L. McCook, B. Boesl, D. L. Burris and W. G. Sawyer, "Epoxy, ZnO, and PTFE Nanocomposite: Friction and Wear Optimization", Tribology Letters, Vol. 22, pp. 253-257, 2006.

8- B. Sureshaa, G. Chandramohan, P. R. S. Rao, P. Sampathkumaran, S. Seetharamu and V. Venkateswarlu, "Friction and Slide Wear Characteristics of Glass-Epoxy and Glass-Epoxy Filled with SiCp Composites", Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, Vol. 13, pp. 535-541, 2006.

 

9- J. Stabik and A. Dybowska, "Electrical and Tribological Properties of Gradient Epoxy-Graphite Composites", Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol, 27, pp. 39-42, 2008.

10- G. Pan, Q. Guo, J. Ding, W. Zhang and X. Wang, "Tribological Behaviors of Graphite/Epoxy Two-Phase Composite Coatings", Tribology International, Vol. l43, pp. 1318-1325, 2010.

11- X.S. Xing and R. K. Y. Li, "Wear Behavior of Epoxy Matrix Composites Filled with Uniform Sized Sub-Micron Spherical Silica Particles", Wear, Vol. 256, pp. 21-26, 2004.

12- P. V. Vasconcelos, F. J. Lino, A. M. Baptista and R. J. L. Neto, "Tribological Behaviour of Epoxy Based Composites for Rapid Tooling", Wear, Vol. 260, pp. 30-39, 2006.

13- N. Chand and A. M. Naik, "Development and High Stress Abrasive Wear Behavior of Milled Carbon Fiber-Reinforced Epoxy Gradient Composites", Polymer Composites, Vol. 29, pp. 736-744, 2008.

14- N. Chand and M. K. Sharma, "Development and Sliding Wear Behaviour of Milled Carbon Fibre Reinforced Epoxy Gradient Composites", Wear, Vol. 264, pp. 69-74, 2008.

15- A. K. Kaw, Mechanics of Composite Materials, 2ed, p.207, Taylor & Francis Group, New York, 2006.

16- ASM Handbook: Friction, Lubrication, and Wear Technology, p. 320-628, ASM International, 2004.

17- K. K. Chawla, Fibrous materials, p. 25-204, Cambridge University Press, London, 1998.

18- B. Dong, Z. Yang, Y. Huang and H. L. Li, "Study on Tribological Properties of Multi-Walled Carbon Nanotubes/Epoxy Resin Nanocomposites", Tribology Letters, Vol. 20, pp. 251-254, 2005.

19- M. N. D. Santos, C. V. Opelt, S. H. Pezzin, S. C. Amico, C. E. D. Costa, J. C. Milan, F. H. Lafratta and L. A. F. Coelho, "Nanocomposite of Photocurable Epoxy-acrylate Resin and Carbon Nanotubes: Dynamic-mechanical, Thermal and Tribological Properties", Materials Research, Vol. 16, pp. 367-374, 2013.

20- O. Jacobs, W. Xu, B. Schadel and W. Wu, "Wear Behaviour of Carbon Nanotube Reinforced Epoxy Resin Composites", Tribology Letters Vol. 23, pp. 65-75, 2006.

21- M. C. Romanes, N. A. D. Souza, D. Coutinho, K. J. Balkus and T. W. Scharf, "Surface and Subsurface Characterization of Epoxy-Mesoporous Silica Composites to Clarify Tribological Properties", Wear, Vol. 265, pp. 88-96, 2007.