پایان نامه ساخت ماده مرکب به روش ریخته گری در قالب فلزی و بررسی تاثیر دو فاکتور مختلف (یک درصد وزنی تقویت کننده و سرعت هم زدن مخلوط مذاب) بر روی خواص مکانیکی از جمله سختی و استحکام

– فصل اول: مقدمه  ۱

 ۲- فصل دوم: مروری بر منابع ۴

۱-۲- کامپوزیت های دارای ذرات ریز ۵

۱-۱-۲- خواص کامپوزیت های ذره ای ۹

 ۲-۱-۲- انواع کامپوزیت های ذره ای از لحاظ جنس تقویت کننده ۹

۲-۲- کامپوزیت های تقویت شده با الیاف ۱۱

۱-۲-۲- خواص کامپوزیت های تقویت شده با الیاف ۱۳

۲-۲-۲- خصوصیات کامپوزیت های تقویت شده  ۱۵

۳-۲- مختصر در مورد آلومینیوم ۲۴

۴-۲- سرامیک های پیشرفته ۲۶

۵-۲- توضیحات مختصر در مورد آزمون مکانیکی  ۲۷

۱-۵-۲- آزمون سختی ۲۷

۲-۵-۲- آزمون کشش ۲۹

۲-۵-۳- آزمون تخلخل سنجی۳۰

۳- فصل سوم: روش انجام آزمایش ۳۲

 ۴- فصل چهارم: تحلیل نتایج ۵۰

۱-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه AX 52

۲-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه BX 54

۳-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه CX………………………………………………………………………………………. 56

۴-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه DX …………………………………………………………………………………….. 58

۵-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه EX………………………………………………………………………………………. 60

۶-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه AY …………………………………………………………………………………….. 62

۷-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه BY………………………………………………………………………………………. 64

۸-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه CY………………………………………………………………………………………. 66

۹-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه DY …………………………………………………………………………………….. 68

۱۰-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه EY……………………………………………………………………………………. 70

۱۱-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه AZ …………………………………………………………………………………… 72

۱۲-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه BZ …………………………………………………………………………………… 74

۱۳-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه CZ…………………………………………………………………………………….. 76

۱۴-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه DZ……………………………………………………………………………………. 78

۱۵-۴- نتایج حاصل از آزمون نونه EZ…………………………………………………………………………………….. 80

۵- فصل پنجم: تفسیر نتایج…………………………………………………………………………………………………….. ۱۰۰

نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۰۹

پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………… ۱۱۰

منابع…………………………………………………………………………………………………………………………………………… ۱۱۱

فهرست شکل ها

عنوان ………………………………………………………………………………………………………………………………………… صفحه

۲-۱- فرم های مختلف ساختارهای کامپوزیت ………………………………………………………………………….. ۵

۲-۲- فرآیند ریخته گری کامپوزیت ………………………………………………………………………………………….. ۱۲

۲-۳- نمایش تنش کششی و برشی ………………………………………………………………………………………….. ۱۵

۲-۴- ساختار کامپوزیت لایه ای ……………………………………………………………………………………………….. ۱۹

۲-۵- کامپوزیت تقویت کننده شده با الیاف ……………………………………………………………………………… ۱۹

۲-۶- نمونه آزمون کشش …………………………………………………………………………………………………………. ۳۰

۳-۱- نمونه آزمون کشش …………………………………………………………………………………………………………. ۴۷

۴-۱- ساختار AX ……………………………………………………………………………………………………………………. 53

۴-۲- ساختار BX …………………………………………………………………………………………………………………….. 55

۴-۳- ساختار CX …………………………………………………………………………………………………………………….. 57

۴-۴- ساختار DX ……………………………………………………………………………………………………………………. 59

۴-۵- ساختار EX …………………………………………………………………………………………………………………….. 61

۴-۶- ساختارAY ……………………………………………………………………………………………………………………… 63

۴-۷- ساختارBY ……………………………………………………………………………………………………………………… 65

۴-۸- ساختارCY ……………………………………………………………………………………………………………………… 67

۴-۹- ساختارDY ……………………………………………………………………………………………………………………… 69

۴-۱۰- ساختار EY ………………………………………………………………………………………………………………….. 71

۴-۱۱- ساختار AZ ………………………………………………………………………………………………………………….. 73

۴-۱۲- ساختارBZ ……………………………………………………………………………………………………………………. 75

۴-۱۳- ساختار CZ …………………………………………………………………………………………………………………… 77

۴-۱۴- ساختار DZ ………………………………………………………………………………………………………………….. 79

۴-۱۵- ساختارEZ ……………………………………………………………………………………………………………………. 81

فهرست نمودارها

عنوان…………………………………………………………………………………………………………………………………………. صفحه

 ۲-۱- مقایسه بین استحکام تسیلم ……………………………………………………………………………………………. ۷

۲-۲- تأثیر خاک رس برخواص…………………………………………………………………………………………………. ۱۱

۲-۳- نمودار تنش – کرنش………………………………………………………………………………………………………… ۱۴

۲-۴- ازدیاد طول شیشه …………………………………………………………………………………………………………… ۱۶

۴-۱- نمودار کشش AX ………………………………………………………………………………………………………….. 52

۴-۲- نمودار کشش BX …………………………………………………………………………………………………………… 54

۴-۳- نمودار کشش CX …………………………………………………………………………………………………………… 56

۴-۴- نمودار کشش DX ………………………………………………………………………………………………………….. 58

۴-۵- نمودار کشش EX …………………………………………………………………………………………………………… 60

۴-۶- نمودار کشش AY ………………………………………………………………………………………………………….. 62

۴-۷- نمودار کشش BY……………………………………………………………………………………………………………. 64

۴-۸- نمودار کششCY ……………………………………………………………………………………………………………. 66

۴-۹- نمودار کششDY ……………………………………………………………………………………………………………. 68

۴-۱۰- نمودار کششEY ………………………………………………………………………………………………………….. 70

۴-۱۱- نمودار کشش AZ………………………………………………………………………………………………………….. 72

۴-۱۲- نمودار کششBZ ………………………………………………………………………………………………………….. 74

۴-۱۳- نمودار کششCZ ………………………………………………………………………………………………………….. 76

۴-۱۴- نمودار کششDZ ………………………………………………………………………………………………………….. 78

۴-۱۵- نمودار کشش EZ………………………………………………………………………………………………………….. 80

۴-۱۶- منحنی بر حسب SiC  در سرعت ۴۰۰…………………………………………………………………………… ۸۲

۴-۱۷- منحنی بر حسب SiC  در سرعت ۸۰۰…………………………………………………………………………… ۸۴

۴-۱۸- منحنی بر حسب SiC  در سرعت ۱۲۰۰………………………………………………………………………… ۸۶

۴-۱۹- تنش بر حسب SiC  در سرعت ۴۰۰……………………………………………………………………………… ۸۸

۴-۲۰- تنش بر حسب SiC  در سرعت ۸۰۰……………………………………………………………………………… ۹۰

۴-۲۱- تنش بر حسب SiC  در سرعت ۱۲۰۰…………………………………………………………………………… ۹۲

۴-۲۲- انرژی بر حسب SiC  در سرعت ۴۰۰…………………………………………………………………………… ۹۴

۴-۲۳- انرژی بر حسب SiC  در سرعت ۸۰۰…………………………………………………………………………… ۹۶

۴-۲۴- انرژی بر حسب SiC  در سرعت ۱۲۰۰…………………………………………………………………………. ۹۸

فهرست جداول

عنوان…………………………………………………………………………………………………………………………………………. صفحه

 ۲-۱- مثالها و کاربردهای کامپوزیت ………………………………………………………………………………………. ۸

۲-۲- خواص الیاف …………………………………………………………………………………………………………………… ۲۲

۲-۳- تأثیر مکانیزم های استحکام بخش در آلومینیوم …………………………………………………………….. ۲۵

۲-۴- خواص سرامیک ها ………………………………………………………………………………………………………….. ۲۷

۴-۱- درصد وزنی SiC ……………………………………………………………………………………………………………. 50

۴-۲- سرعت همزن …………………………………………………………………………………………………………………… ۵۱

۴-۳- سختی نمونه AX ……………………………………………………………………………………………………………. 53

۴-۴- سختی نمونه BX ……………………………………………………………………………………………………………. 55

۴-۵- سختی نمونه CX……………………………………………………………………………………………………………… 57

۴-۶- سختی نمونه DX…………………………………………………………………………………………………………….. 59

۴-۷- سختی نمونه EX……………………………………………………………………………………………………………… 61

۴-۸- سختی نمونه AY…………………………………………………………………………………………………………….. 63

۴-۹- سختی نمونه BY……………………………………………………………………………………………………………… 65

۴-۱۰- سختی نمونه CY…………………………………………………………………………………………………………… 67

۴-۱۱- سختی نمونه DY…………………………………………………………………………………………………………… 69

۴-۱۲- سختی نمونه EY…………………………………………………………………………………………………………… 71

۴-۱۳- سختی نمونه AZ…………………………………………………………………………………………………………… 73

۴-۱۴- سختی نمونه BZ……………………………………………………………………………………………………………. 75

۴-۱۵- سختی نمونه CZ……………………………………………………………………………………………………………. 77

۴-۱۶- سختی نمونه DZ…………………………………………………………………………………………………………… 79

۴-۱۷- سختی نمونه EZ……………………………………………………………………………………………………………. 81

۴-۱۸- سختی بر حسب SiC سرعت ۴۰۰ ……………………………………………………………………………….. ۸۲

۴-۱۹- بیشترین و کمترین سختی سرعت ۴۰۰ ……………………………………………………………………….. ۸۳

۴-۲۰- تغییرات سختی………………………………………………………………………………………………………………. ۸۳

۴-۲۱- سختی بر حسب SiC سرعت ۸۰۰ ……………………………………………………………………………….. ۸۴

۴-۲۲- بیشترین و کمترین سختی سرعت ۸۰۰ ……………………………………………………………………….. ۸۵

۴-۲۳- تغییرات سختی………………………………………………………………………………………………………………. ۸۵

۴-۲۴- سختی بر حسب SiC سرعت ۱۲۰۰ ……………………………………………………………………………… ۸۶

۴-۲۵- درصد تغییرات سختی…………………………………………………………………………………………………… ۸۷

۴-۲۶- تنش شکست بر حسب SiC سرعت ۴۰۰ ……………………………………………………………………… ۸۸

۴-۲۷- بیشترین و کمترین تنش سرعت ۴۰۰ …………………………………………………………………………… ۸۹

۴-۲۸- تغییرات تنش سرعت ۴۰۰ …………………………………………………………………………………………….. ۸۹

۴-۲۹- تنش بر حسب درصد SiC سرعت ۸۰۰ ……………………………………………………………………….. ۹۰

۴-۳۰- بیشترین و کمترین تنش ……………………………………………………………………………………………….. ۹۱

۴-۳۱- تغییرات تنش سرعت ۸۰۰……………………………………………………………………………………………… ۹۱

۴-۳۲- تنش بر حسب درصد SiC سرعت ۱۲۰۰ …………………………………………………………………….. ۹۲

۴-۳۳- بیشترین و کمترین تنش………………………………………………………………………………………………… ۹۳

۴-۳۴- تغییرات تنش سرعت ۱۲۰۰…………………………………………………………………………………………… ۹۳

۴-۳۵- انرژی بر حسب SiC سرعت ۴۰۰ ………………………………………………………………………………… ۹۴

۴-۳۶- بیشترین و کمترین تنش………………………………………………………………………………………………… ۹۵

۴-۳۷- تغییرات تنش سرعت ۴۰۰ …………………………………………………………………………………………….. ۹۵

۴-۳۸- انرژی بر حسب SiC سرعت ۸۰۰ ………………………………………………………………………………… ۹۶

۴-۳۹- بیشترین و کمترین تنش………………………………………………………………………………………………… ۹۷

۴-۴۰- درصد تغیرات انرژی سرعت ۸۰۰…………………………………………………………………………………. ۹۷

۴-۴۱- انرژی بر حسب SiC سرعت ۱۲۰۰ ………………………………………………………………………………. ۹۸

۴-۴۲- بیشترین و کمترین تنش………………………………………………………………………………………………… ۹۹

۴-۴۳- تغییرات انرژی سرعت ۱۲۰۰…………………………………………………………………………………………. ۹۹

فصل اول

مقدمه

استفاده از مواد کامپوزیت طبیعی، بخشی از تکنولوژی بشر از زمانی که اولین بناهای باستانی، کاه را برای تقویت کردن آجرهای گلی به کار بردند بوده است. مغولهای قرن دوازدهم، سلاح های پیشرفته ای را نسبت به زمان خودشان با تیر و کمان هایی که کوچکتر و قوی تر از دیگر وسایل مشابه بودند ساختند. این کمانها سازه های کامپوزینی ای بودند که به وسیله ترکیب زردپی احشام (تاندون)، شاخ، خیزران (بامبو) و ابریشم ساخته شده بودند که با کلوفون طبیعی[۱] پیچیده می شد.این طراحان سلاح های قرن دوازدهم، دقیقاً اصول طراحی کامپوزیت را می فهمیدند. اخیراً بعضی از این قطعات موزه ای ۷۰۰ ساله کشیده و آزمون شدند. آنها از نظر قدرت حدود %۸۰ کمانهای کامپوزیتی مدرن بودند. در اواخر دهه ۱۸۰۰، سازندگان کانو قایق های باریک و بدون بادبان و سکان، تجربه می کردند که با چسباندن لایه های کاغذ محکم کرافت[۲]  با نوعی لاک به نام شلاک[۳]، لایه گذاری کاغذی را تشکیل می دهند. در حالی که ایده کلی موفق بود، ولی مواد به خوبی کار نمی کردند. چون مواد در دسترس، ترقی نکرد، این ایده محو شد. در سالهای بین ۱۸۷۰ تا ۱۸۹۰ انقلابی در شیمی به وقوع پیوست. اولین رزین های مصنوعی (ساخت بشر) توسعه یافت به طوری که
می توانست به وسیله پلیمریزاسیون از حالت مایع به جامد تبدیل شود. این رزین های پلیمری از حالت مایع به حالت جامد توسط پیوند متقاطع مولکولی تبدیل می شوند. رزین های مصنوعی اولیه شامل، سلولوئید، ملامین و باکلیت[۴] بودند.در اوایل دهه ۱۹۳۰ دو شرکت شیمیایی که روی توسعه رزین های پلیمری فعالیت می کردند، عبارت بودند از ” American Cyanamid ” و ” Dupont ” .

در مسیر آزمایشاتشان هر دو شرکت به طور مستقل و در یک زمان به فرمول ساخت رزین پلی استر دست یافتند. هم زمان، شرکت شیشه ” Owens – lllinois ” شروع به ساخت الیاف شیشه به همان صورت بنیادی بافت پارچه های نساجی نمود. در طی سال های ۱۹۴۳ و ۱۹۳۶ محققی به نام ” Ray Green ” در اوهایو این دو محصول جدید را ترکیب کرد و شروع به قالب گیری قایق های کوچک نمود. این زمان را شروع کامپوزیت های مدرن می شناسند. در حین جنگ جهانی دوم، توسعه رادار به محفظه های غیر فلزی نیاز پیدا کرد و ارتش آمریکا با تعداد زیادی پروژه های تحقیقاتی، تکنولوژی نوپای کامپوزیت ها را توسعه بخشید. فوراً، به دنبال جنگ جهانی دوم، کامپوزیت به عنوان یک ماده مهندسی اصلی پدیدار شد. صنعت کامپوزیت در اواخر دهه ۱۹۴۰ با علاقه شدید به آن شروع شد و به سرعت در دهه ۱۹۵۰ توسعه یافت. بیشتر روش های امروزی قالبگیری و فرایند انجام کار روی کامپوزیت ها در سال ۱۹۵۵ گسترش یافت. قالبگیری باز (لایه گذاری دستی)، قالبگیری فشاری، استفاده از پاشش الیاف سوزنی، قالبگیری به روش انتقال رزین، روش فیلامنت وایندینگ، استفاده از کیسه خلاء و روش پاشش در خلاء همگی بین سالهای ۱۹۴۶ و ۱۹۵۵ توسعه یافتند و در تولید استفاده شدند. محصولات ساخته شده از کامپوزیت ها در طی این دوره شامل این موارد بودند: قایق ها، بدنه
اتومبیل ها، قطعات کامیون ها، قطعات هواپیماها، مخازن ذخیره زیر زمینی،
ساختمان ها و بسیاری دیگر از محصولات مشابه.

امروزه صنعت کامپوزیت به رشد خود ادامه می دهد چرا که به دنبال افزایش قدرت، سبکی، دوام و زیبایی محصولات می باشیم.