بررسی ریزساختار وخواص مکانیکی کامپوزیت لوله‌ای زمینه آلومینیوم تقویت شده با الیاف کربن و شیشه

مهندسی متالورژی و مواد

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 19 دی 1401  

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2023.77877.1066

نویسندگان

علی علیزاده ¹؛ شهاب پلویی²؛ محمدرضا زحمتکش³؛ مهدی عبدالهی⁴

¹مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران، ایران

²دانشگاه صنعتی مالک اشتر

³همکار تحقیقاتی/گروه کامپوزیت - دانشگاه مالک اشتر تهران

⁴دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهرا ن، تهران، ایرا ن

چکیده

در این پژوهش، کامپوزیت‌های زمینه آلومینیومی با الیاف پیوسته کربن و شیشه با استفاده از آلیاژ آلومینیومی 356A به‌عنوان زمینه و الیاف کربن 300T و الیاف شیشه E-glassبه‌عنوان تقویت‌کننده طی فرآیند ریخته‌گری کوبشی تولید شدند. بدین منظور ابتدا الیاف کربن، با استفاده از روش الکترولس، به‌وسیله‌ی لایه‌ای از نیکل – فسفر پوشش‌دهی گردید. سپس لوله‌ی آلیاژی آلومینیوم 356A و لوله‌های کامپوزیتی با 30 درصد وزنی الیاف کربن پوشش‌دهی شده و بدون پوشش و 30، 40، 50 و 60 درصد وزنی الیاف شیشه در فشار 75 مگاپاسکال و دمای 500 درجه سانتی‌گراد ریخته‌گری شدند و پس از فرآیند ریخته-گری، ریزساختار نمونه‌های کامپوزیتی و خواص مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفتند. پوشش نیکل – فسفر بر روی الیاف کربن تأثیر بسزایی در ترشوندگی الیاف کربن با مذاب آلومینیومی و درنتیجه نفوذ بهتر مذاب آلومینیوم درون الیاف کربن داشت. سختی لوله‌های کامپوزیتی با 50 درصد وزنی الیاف شیشه حدوداً به 2 برابر لوله آلیاژی بود و چگالی با افزایش درصد وزنی الیاف تا 5/9 درصد کاهش پیدا کرد. بالاترین استحکام خمشی، Mpa 82/340 و مربوط به لوله‌ی کامپوزیتی تقویت‌شده با 40 درصد وزنی الیاف شیشه بود. استحکام کششی لوله‌ی کامپوزیتی با 30 درصد وزنی الیاف کربن با افزایش 76 درصدی نسبت به لوله آلیاژی، بیشترین استحکام کششی را داشت. مکانیزم غالب در شکست لوله‌ی کامپوزیتی تقویت‌شده با الیاف کربن، خروج الیاف و در شکست لوله‌های کامپوزیتی تقویت‌شده با الیاف شیشه، برش الیاف بود.

کلیدواژه‌ها

الیاف کربن؛ الیاف شیشه؛ پوشش نیکل-فسفر؛ ریخته‌گری کوبشی؛ آزمون نول