التحقيق التجريبي في الخواص الميكانيكية والهيكلية لمادة متدرجة وظيفيًا عن طريق إضافة جزيئات الألومينا النانوية باستخدام تقنية الطرد المركزي
DOI:
https://doi.org/10.21123/bsj.2023.7070الكلمات المفتاحية:
خصائص الانحناء، المواد المتدرجة وظيفيًا (FGM)، اختبار الصدمة، الصب بالطرد المركزي.الملخص
في هذا العمل، تم تصنيع المواد المتدرجة وظيفيًا بتقنية الطرد المركزي عند أجزاء حجم مختلفة 0.5، 1، 1.5، و2 Vf %بسرعة دوران 1200 دورة في الدقيقة وزمن دوران ثابت T = 6 دقائق . تم تمييز الخواص الميكانيكية لدراسة المركبات النانوية المتدرجة وغير المتدرجة والمواد الايبوكسية النقية. أظهرت الاختبارات الميكانيكية أن جزيئات الألومينا النانوية المضافة المتدرجة وغير المتدرجة عززت مقاومة الصدمة أكثر من الايبوكسي النقي. حدث الاختلاف الأقصى في قوة التأثير عند (FGM)، والذي تم تحميله من الجانب الغني من الألومينا النانوية حيث تكون القيمة القصوى عند 1٪ Vf بنسبة 133.33٪ من جانب الإيبوكسي. تم تحسين مقاومة الانحناء ومعامل يونك للعينات المتدرجة وظيفيًا بنسبة 43.69٪ و 52.74٪ على التوالي، إذا تم تحميلها من الجانب الغني بالألومينا. من ناحية أخرى عند التحميل FGM)) من جانب الايبوكسي كان مقدار الانخفاض في مقاومة الانحناء 122.4٪ بينما كان التحسن في معامل الانحناء 81.11٪ مقارنة بالايبوكسي النقي. كشف الفحص المجهري الإلكتروني SEM) ) عن سطح الكسر لعينات التأثير والتشتت التدريجي للجسيمات النانوية في ارضية الإيبوكسي. يمكن استخدام العديد من التطبيقات لتصنيع المواد المتدرجة وظيفيًا عن طريق طريقة الصب بالطرد المركزي، بما في ذلك تصنيع التروس وجميع تطبيقات الانحناء مثل النوابض الورقية.
Received 18/2/2022
Revised 3/9/2022
Accepted 4/9/2022
Published Online First 20/2/2023
المراجع
Singh AK, Siddhartha, Yadav S. Mechanical and Fracture Peculiarities of Polypropylene-Based Functionally Graded Materials Manufactured via Injection Molding. Int Polym Process. 2019; 34(5): 573–585. https://dx.doi.org/10.3139/217.3784
Amirova L, Andrianova K, Amirova L. Processing method, properties and application of functionally graded polymer materials based on the mixtures of poorly compatible epoxy resins. Polym. Polym. Compos. 2021; 29(9): 611–621. https://dx.doi.org/10.1177/09673911211014763
Eterigho-Ikelegbe O, Yoro KO, Bada S. Coal as a Filler in Polymer Composites: A Review. Resour. Conserv. Recycl. 2021; 174: 105756. https://dx.doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.105756
Sharshin VN, Sukhorukov DV, Sukhorukova EV. Development of gradient polymer composite and technology for its production for revolved parts with increased surface wear resistance. IOP Conf. Ser.: Mater Sci Eng. 2021; 1047(1): 012063. https://dx.doi.org/10.1088/1757-99x/1047/1/012063
Saleh B, Jiang J, Fathi R, Al-hababi T, Xu Q, Wang L, et al. 30 Years of functionally graded materials: An overview of manufacturing methods, Applications and Future Challenges. Compos B Eng. 2020; 201: 108376. https://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108376
Singh S, Dwivedi UK, Chandra Shukla S. Recent advances in polymer based functionally graded Composites. Mater Today Proc. 2021; 47: 3001–3005. https://dx.doi.org/10.1016/j.matpr.2021.05.324
Siddhartha, Singh AK. Mechanical and dry sliding wear characterization of short glass fiber reinforced polyester-based homogeneous and their functionally graded composite materials. Proc Inst Mech Eng L: J Mater : Des Appl. 2015; 229(4): 274–298. https://dx.doi.org/10.1177/1464420713511429
Singh AK, Siddhartha. A Novel Technique for Manufacturing Polypropylene Based Functionally Graded Materials . Int Polym Process. 2018; 33(2): 197–205. https://dx.doi.org/10.3139/217.3449
Kumar MS, Kumar SD, Kumar PR. Flexural Properties of Functionally Graded Epoxy-Alumina Polymer Nanocomposite. Mater Today Proc. 2018; 5(2): 8431–5. https://dx.doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.538
Shareef M, Al-Khazraji A, Amin S. Flexural Properties of Functionally Graded Polymer Alumina Nanoparticles. ETJ. 2021; 39(5A): 821–35. https://dx.doi.org/10.30684/etj.v39i5A.1949
Shamsuyeva M, Hansen O, Endres H-J. Review on Hybrid Carbon/Flax Composites and Their Properties. Int J Polym Sci. 2019; 1–17. https://dx.doi.org/10.1155/2019/9624670
Najim AS, Hadi NJ, Mohamed DJ. Study the Effect of CaCO3 Nanoparticles on the Mechanical Properties of Virgin and Waste Polypropylene. Adv Mat Res. 2014; 1016: 23–33. https://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1016.23
Mishra SK, Shukla DK, Patel RK. Effect of particle morphology on flexural properties of functionally graded epoxy-alumina polymer nanocomposite. Mater. Res. Express. 2020; 6(12): 1250i9. https://dx.doi.org/10.1088/2053-1591/ab70e2
Khalid R Al-rawi, Noor Husian Majeed. Mechanical and Thermal Properties of Epoxy-Graphite Composites. Baghdad Sci J. 2015; 12(1): 40-45.
Reem A. Effect of Al2O3 Powder on Some Mechanical and Physical Properties for Unsaturated Polyester Resin Hybrid Composites Materials Reinforced by Carbon and Glass Fibers. E T J. 2016; 34(1): 2371-2371.
Naguib HM, Ahmed MA, Abo-Shanab ZL. Silane. Coupling agent for enhanced epoxy-iron oxide nanocomposite. J Mater Res Technol. 2018; 7(1): 21–8. https://dx.doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.03.002
Sathishkumar TP, Navaneethakrishnan P, Maheskumar P. Thermal Stability and Tribological Behaviors of Tri-fillers Reinforced Epoxy Hybrid Composites. Appl Sci Eng Prog. 2021; 14(4): 727–737. https://dx.doi.org/10.14416/j.asep.2021.08.002
Siddhartha, Singh AK, Yadav S. Exploring the Possibility of Utilization of Red Mud Epoxy Based Functionally Graded Materials as Wear-Resistant Materials Using Taguchi Design of Experiment. Adv Polym Technol 2015; 36(1): 5–22. https://doi.org/10.1002/adv.21567
Gangil B, Gupta MK, Ranakoti L, Singh T. Thermal and Thermo-Mechanical Analysis of Vinyl-Ester-Carbon/CBPD Particulate-Filled FGMS and Their Homogenous Composites. Lect Notes Mech Eng. 2021; 159–167. https://dx.doi.org/10.1007/978-981-33-4018-3_15
Singh T, Gangil B, Singh B, Verma SK, Biswas D, Fekete G. Natural-synthetic fiber reinforced homogeneous and functionally graded vinylester composites: Effect of bagasse-Kevlar hybridization on wear behavior. J Mater Res Technol. 2019; 8(6): 5961–5971. https://dx.doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.09.071
Albooyeh A, Bayat M, Rafieian P, Dadrasi A, Khatibi MM. Silica aerogel/epoxy nanocomposites: Mechanical, vibrational, and morphological properties. J Appl Polym Sci. 2020; 137(43): 49338. https://dx.doi.org/10.1002/app.49338
Bazrgari D, Moztarzadeh F, Sabbagh-Alvani AA, Rasoulianboroujeni M, Tahriri M, Tayebi L. Mechanical properties and tribological performance of epoxy/Al2O3 nanocomposite. Ceram. Int. 2018; 44(1): 1220–4. https://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.10.068
Karthikeyan P, Babu B, Siva K, Chellamuthu, S. Experimental investigation on mechanical behavior of carbon nanotubes -alumina hybrid epoxy nanocomposites. Dig J Nanomater Bios. 2016; 11(2): 625 – 632.
Khalid R. Al-Rawi, Sarah Kh. Taha. The effect of nano particles of TiO2-Al2O3 on the mechanical properties of epoxy hybrid nanocomposites. Baghdad Sci J. 2015; 12(3): 597-602.
Kumar P, Srinivas J. Study on mechanical and viscoelastic behavior of carbon nanotube (CNT) reinforced Epofine1564 nanocomposite. J Met Mater Miner. 2019; 29(4). https://dx.doi.org/10.55713/jmmm.v29i4.512
Ali A, Zainab R. Hardness and Impact Strength of Functionally Graded Nanocomposites. Indian. J Nat Sci. 2019; 9(52): 16683-16688.
Gangil B, Kukshal V, Sharma A, Patnaik A, Kumar S. Development of hybrid fiber reinforced functionally graded polymer composites for mechanical and wear analysis. AIP Conf Proc. 2019; https://dx.doi.org/10.1063/1.5085630
Prasad L, Singh G, Yadav A, Kumar V, Kumar A. Properties of functionally gradient composites reinforced with waste natural fillers. Acta Period Techn. 2019; 50:250–259. https://dx.doi.org/10.2298/apt1950250p
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2023 مجلة بغداد للعلوم
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
