Skip to main content
SUPERVISOR
Peiman Mosaddegh,Mehdi Karevan
پیمان مصدق (استاد راهنما) مهدی کاروان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Khaleghi Khoozani
علی خالقی خوزانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Study of mechanical and structural properties of PLA/GNP and Aluminum joints
The development of new materials and composites manufacturing has encouraged designers to use them in different industries such as traortation and medicine, and placed polymers, polymer based composites and polymer-metal structures among their major productions because of their light weight and special mechanical properties. Due to the different physical and chemical properties of polymer-metal composites, the most important issue in their manufacturing process is to create a bonding between polymers or composites with the metals. The bonding methods include mechanical, chemical and welding, while using mechanical methods are appropriate since they could lead in stress concentration, composite lamina destruction and poor sealing. The present work investigates the connection of a single edge of a polymer/nano-composite to the aluminum substrate using a mechanical method. In order to gain a higher quality connection between the polymer and the aluminum, nano cavities are dug onto the aluminum surface. The anodizing method was used to create the cavities. The aluminum is sunk in an acid electrolyte and, by connecting it to the anode, an anode oxide layer (AAO) is created on the surface. Injecting the polymer/nano-composite on the featured surface results in polymer chains penetrated into the aluminum surface and, thus, the polymer chains are trapped resulting in the creation of a mechanical bonding with the aluminum. The single edge mechanical tension test results show a very good connection in the interacting surfaces: no fractures or tearing are witnessed. The results of structural characterization such as X-ray (XRD) show an increase in the size of crystallites. The Differential Scanning Calorimetry (DSC) analysis indicates the reduction in the number of crystals in the polymer confirming the better penetration of amorphous phase within the aluminum surface cavities. In cases when a good mechanical connection with the aluminum substrate is observed, the glass transition temperature increases leading to the limited movement of the amorphous phase polymer chains and higher stiffness inside the cavities, which is correlated to a better mechanical connection. The nanocomposite fabricated could be utilized in production of food dishes, drug coatings, automobile bumpers and aerial industries. The present research offers a methodology for material selection, manufacturing method and identification of the properties of such connections which could be helpful in hybrid connection of other polymers to metals with the ability of creating nano-structure tissues such as bone scaffolds. Keywords: Hybrid, polymer metal connection, Aluminium, composite, anodizing, hybrid coating, laminate
توسعه مواد جدید و ساخت کامپوزیت ها طراحان را ترغیب به استفاده از این مواد در صنایع مختلف مانند حمل‌ونقل و پزشکی کرده است و موجب گشته پلیمرها، کامپوزیت های پایه پلیمری و سازه های پلیمر-فلز را به دلیل سبک وزن بودن و خواص مکانیکی ویژه در دسته اصلی تولیدهای خود قرار دهند. مهم‌ترین مسئله در ساخت کامپوزیت های پلیمر-فلز به دلیل تفاوت در ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها توانایی ایجاد اتصال بین دو جزء پلیمر یا کامپوزیت با فلز است. روش های ایجاد اتصال شامل روش های مکانیکی، شیمیایی و جوش دسته بندی می شود و استفاده از روش های مکانیکی به دلیل ایجاد تمرکز تنش، تخریب لایه های کامپوزیت و عدم آب بندی مناسب نیستند. در پژوهش حاضر اتصال تک لبه پلیمر/نانوکامپوزیت به آلومینیوم مورد بررسی قرار گرفته است. برای اتصال بین پلیمر/نانوکامپوزیت به آلومینیوم از روش مکانیکی استفاده شده است. در این روش با ایجاد نانو حفراتی بر روی سطح آلومینیوم بستر اتصال بهتر پلیمر با آلومینیوم فراهم می شود ، [M1] روش آندایزینگ در ایجاد نانوحفرات بر روی سطح استفاده شد، در این روش با قرار دادن آلومینیوم در الکترولیت اسیدی و اتصال آن به آند لایه ی اکسید آندی (AAO) روی سطح تشکیل می شود و با تزریق پلیمر/نانوکامپوزیت بر روی آن زنجیره های پلیمری به درون حفرات سطح آلومینیوم نفوذ کرده و به‌طور مکانیکی ضمن محبوس شدن تحرک زنجیره های پلیمری گرفته شده [M2] و باعث ایجاد اتصال مکانیکی با آلومینیوم می شود. نتایج حاصل از آزمون‌های مکانیکی کشش تک لبه به دلیل عدم شکست و برش در ناحیه اتصال، اتصال بسیار خوب در فصل [M3] مشترک را نشان می دهد؛ نتایج آزمون‌های ساختاری نظیر پراش پرتو ایکس (XRD ) از افزایش اندازه بلور ها [M4] و آزمون حرارتی (DSC) از کاهش مقدار بلور ها در پلیمر حکایت دارد [M5] که نشان از نفوذ بهتر فاز آمورف در حفرات آلومینیوم دارد و در نمونه هایی که اتصال مکانیکی خوبی با آلومینیوم داشت دمای انتقال شیشه ای افزایش پیدا کرده بود [M6] و این باعث سخت تر شدن حرکت زنجیره های پلیمری فاز آمورف می شود و صلبیت بیشتر درون حفرات ایجاد شده بر روی آلومینیوم و در نتیجه اتصال مکانیکی [M7] بهتر پلیمر با آلومینیوم می شود. از نانوکامپوزیت ساخته شده برای ساخت ظروف غذا، روکش های [M8] دارویی، ضربه گیر خودرو و صنایع هوایی می توان استفاده نمود، تحقیق صورت گرفته یک متدولوژی برای انتخاب مواد، روش ساخت و مشخصه یابی این نوع اتصالات را ارائه داده که می‌تواند در اتصالات هیبرید دیگر پلیمرها به فلزات با قابلیت ایجاد بافت نانوساختار نظیر داربست های استخوانی از آن می‌توان بهره برد. کلمات کلیدی هیبرید،‌ اتصال فلز پلیمر، آلومینیوم، کامپوزیت، آندایزینگ، پوشش هیبرید،

ارتقاء امنیت وب با وف بومی