مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

مورفولوژی سطوح کشش و سایش نانوکامپوزیت رزین/آلومینا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
حسین ملکی 1
پرویز اسدی 2
مصطفی اکبری 3
حسین رحیمی آسیابرکی 3
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
2 عضو هیئت‌علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
3 عضو هیئت‌علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
10.22034/ijme.2024.458104.1962
چکیده
در این مطالعه با افزودن مقادیر مختلف نانو پودر اکسید آلومینیوم به رزین و تولید نمونه‌های نانوکامپوزیت رزین/آلومینا با استفاده از فرایند پردازش نور دیجیتال (DLP)، تأثیر محتوای مختلف نانو پودر روی خواص مکانیکی نمونه‌ها ازجمله استحکام کششی و مقاومت به سایش بررسی شد. سپس مورفولوژی سطوح کشش و سایش نانوکامپوزیت رزین/آلومینا تولیدشده بررسی گردید. با افزایش محتوای آلومینا تا 2 درصد وزنی استحکام کششی به علت اجتماع نانو پودر و ایجاد نقاط تمرکز تنش و شروع شکست، کاهش یافت. ادامه افزایش مقدار ذرات تقویت‌کننده، سبب پدیده انحراف ترک شد و استحکام کششی بهبود یافت؛ به‌طوری‌که در نهایت با 8 درصد وزنی آلومینا استحکام کششی نزدیک به 16 درصد نسبت به نمونه رزین خالص افزایش یافت. کمترین استحکام کششی نانوکامپوزیت‌ آلومینا در نمونه 1.5 درصد وزنی آلومینا مشاهده شد. علاوه بر این، با افزایش درصد وزنی آلومینا در نانوکامپوزیت، ابتدا نیروی ضعیف فصل مشترک بین رزین و نانو پودر، منجر به کاهش مقاومت به سایش شد و سپس با افزایش محتوای تقویت‌کننده، بهبود یافت. نهایتاً در 8 درصد وزنی، نرخ سایش ویژه نزدیک به 62 درصد نسبت به نمونه رزین خالص کاهش یافت.
کلیدواژه‌ها
پردازش نور دیجیتال
شکل ظاهری
نانوکامپوزیت آلومینا
خواص مکانیکی
رزین

عنوان مقاله English

Morphology of tensile and wear surfaces of resin / alumina nanocomposite

نویسندگان English

Hossein Maleki 1
Parviz Asadi 2
Mostafa Akbari 3
Hossein Rahimi Asiabaraki 3
1 MSc Student, Department of Mechanical Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
3 Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, National University of Skills (NUS), Tehran, Iran
چکیده English

In this study, by adding different amounts of aluminum oxide nano powder to the resin and producing resin / alumina nanocomposite samples using digital light processing (DLP), the effect of different nano powder content on the mechanical properties of the samples, including tensile strength and wear resistance, was investigated. Then, the morphology of the tensile and wear surfaces of the produced resin / alumina nanocomposite was investigated. By increasing the alumina content up to 2% by weight, the tensile strength decreased due to the clustering of nano powders and the creation of stress concentration points and the initiation of failure. Continuing to increase the amount of reinforcing particles caused the phenomenon of crack deviation and the tensile strength improved, so that finally with 8 wt% alumina, the tensile strength increased by nearly 16% compared to the pure resin sample. The lowest tensile strength of alumina nanocomposite was observed in the sample of 1.5% by weight of alumina. In addition, with an increase in the weight percentage of alumina in the nanocomposite, firstly, the weak force of the interface between the resin and the nano powder led to a decrease in wear resistance, and then it improved with the increase of the reinforcing content. finally, at 8 wt%, the specific wear rate was close to It decreased to 62% compared to the pure resin sample.

کلیدواژه‌ها English

Digital Light Processing
Appearance
Alumina Nanocomposite
Mechanical Properties
Resin
[1] Khosravani MR, Reinicke T. On the environmental impacts of 3D printing technology. Applied Materials Today. 2020 Sep 1;20:100689. doi: 10.1016/j.apmt.2020.100689
[2] Kabir SF, Mathur K, Seyam AF. A critical review on 3D printed continuous fiber-reinforced composites: History, mechanism, materials and properties. Composite Structures. 2020 Jan 15;232:111476. doi: 10.1016/j.compstruct.2019.111476
[3] Li Y, Mao Q, Li X, Yin J, Wang Y, Fu J, Huang Y. High-fidelity and high-efficiency additive manufacturing using tunable pre-curing digital light processing. Additive Manufacturing. 2019 Dec 1;30:100889. doi: 10.1016/j.addma.2019.100889
[4] Ligon SC, Liska R, Stampfl J, Gurr M, Mülhaupt R. Polymers for 3D printing and customized additive manufacturing. Chemical reviews. 2017 Aug 9;117(15):10212-90. doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00074
[5] Halimi F, Golzar M, Asadi P, Beheshty MH. Core modifications of sandwich panels fabricated by vacuum-assisted resin transfer molding. Journal of composite materials. 2013 Jul;47(15):1853-63. doi: 10.1177/0021998312451763
[6] Jeong G, Park CH, Kim BY, Kim J, Park SD, Yang H, Lee WS. Photocurable elastomer composites with SiO2-mediated cross-links for mechanically durable 3D printing materials. ACS Applied Polymer Materials. 2020 Sep 16;2(11):5228-37. doi: 10.1021/acsapm.0c00966
[7] Zhao J, Li Q, Jin F, He N. Digital light processing 3D printing Kevlar composites based on dual curing resin. Additive Manufacturing. 2021 May 1;41:101962. doi: 10.1016/j.addma.2021.101962
[8] Joo H, Cho S. Comparative studies on polyurethane composites filled with polyaniline and graphene for DLP-type 3D printing. Polymers. 2020 Jan 2;12(1):67. doi: 10.3390/polym12010067
[9] Sano Y, Matsuzaki R, Ueda M, Todoroki A, Hirano Y. 3D printing of discontinuous and continuous fibre composites using stereolithography. Additive Manufacturing. 2018 Dec 1;24:521-7. doi: 10.1016/j.addma.2018.10.033
[10] Cortés A, Sánchez-Romate XF, Jiménez-Suárez A, Campo M, Ureña A, Prolongo SG. Mechanical and strain-sensing capabilities of carbon nanotube reinforced composites by digital light processing 3D printing technology. Polymers. 2020 Apr;12(4):975. doi: 10.3390/polym12040975
[11] Hanon MM, Ghaly A, Zsidai L, Szakál Z, Szabó I, Kátai L. Investigations of the mechanical properties of DLP 3D printed graphene/resin composites. Acta Polytech. Hung. 2021 Jan 1;18(8):143-61. doi: 10.12700/APH.18.8.2021.8.8
[12] Huang T, Xin Y, Li T, Nutt S, Su C, Chen H, Liu P, Lai Z. Modified graphene/polyimide nanocomposites: reinforcing and tribological effects. ACS applied materials & interfaces. 2013 Jun 12;5(11):4878-91. doi: 10.1021/am400635x
[13] Maleki H, Asadi P, Karimi Z, Sedghi A. Effect of weight percentage of alumina on mechanical properties of nanocomposite produced by additive manufacturing method of digital light processing. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2023 Jul 23;10(5):57-67. doi: 10.22034/IJME.2023.419202.1854 [In Persian]
[14] Lim SH, Zeng KY, He CB. Morphology, tensile and fracture characteristics of epoxy-alumina nanocomposites. Materials Science and Engineering: A. 2010 Aug 20;527(21-22):5670-6. doi: 10.1016/j.msea.2010.05.038
[15] Shah WA, Luo X, Guo C, Rabiu BI, Huang B, Yang YQ. Preparation and mechanical properties of graphene-reinforced alumina-matrix composites. Chemical Physics Letters. 2020 Sep 1;754:137765. doi: 10.1016/j.cplett.2020.137765