عنوان پایان‌نامه
ساخت و بررسی خواص مکانیکی پنل های ساندویچی با هسته فوم آلومینیومی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-شکل‌دادن فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1068;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60661
- تاریخ دفاع
- ۱۷ آذر ۱۳۹۲
- دانشجو
- علی شکیبا
- استاد راهنما
- محمد قمبری
- چکیده
- به طور معمول، هسته¬ی پنل¬های ساندویچی را می¬توان از مواد متخلخل فومی در نظر گرفت. فوم‌های فلزی با روش پخش کردن حباب‌های گازی درون مذاب تولید می‌شوند. از جمله کاربردهای مهم این فوم‌ها می‌توان به موارد فراوانی اشاره کرد، صلبیت و استحکام مکانیکی بالا، آن¬ها را برای استفاده گسترده در صنایع هوایی و دریایی مناسب کرده است، وزن مخصوص پایین و سبکی و قابلیت جذب انرژی ضربه¬ای که آن‌ها را برای استفاده به عنوان مواد جاذب انرژی انفجار و لرزه گیرها مورد توجه قرار داده است. مقاومت در برابر شعله و حرارت بالا، عدم تولید گازهای سمی در این شرایط، قابلیت بازیافت سریع و ارزان، کاربردهای خاص در صنایع ساختمانی، قابلیت استفاده به عنوان کاتالیست در فرایندهای مختلف، قابلیت استفاده در مبدل‌های حرارتی، کاربرد در صنایع نفت و انرژی و کاربردهای فراوان دیگر. فوم‌های فلزی، اغلب در ترکیب با ساختارهای فلزی چگال مرسوم مانند ورق‌ها، ستون‌ها یا سازه‌های فلزی تو خالی یا سازه¬هایی پیچیده‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آلومینیوم شاید اولین و اصلی‌ترین ماده‌ای باشد که فوم آن ساخته شده است. فوم آلومینیومی امروزه کاربرد بسیاری در صنایع مختلف از جمله خودروسازی و هوافضا دارد. اما تولید فوم‌های تیتانیومی، فولاد زنگ نزن، منیزیم و غیره هم به طور گسترده انجام می‌شود. در این پژوهش، پیش ماده‌ی فومی شامل مخلوط پودری فشرده‌شده (پرس سرد در دمای محیط) از فلز آلومینیوم با عامل فوم زای کربنات کلسیم (CaCO3) و ذرات پایدارکننده‌ی آهن (Fe) با مقادیر 5 و 7 درصد وزنی و در نمونه¬های دیگر، پودر TiB2 با مقادیر 1 و 5 و 10 درصد وزنی در مخلوط پودری اولیه، داخل پوسته‌ی فولادی قرار می‌گیرند. از آنجا که فولاد، ماده‌ای ارزان و در دسترس است برای این منظور انتخاب شده است. سپس با اعمال حرارت در دمایی بالاتر از نقطه ذوب فلز پایه (که در اینجا آلومینیوم است)، عامل فوم زا تجزیه‌شده و در نتیجه¬ی متصاعد شدن گاز حاصل از واکنش عامل فوم¬زا، ساختار فومی مورد نظر را درون پوسته¬ی فولادی ایجاد می¬کند. در فرایند تولیدی که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت، پودر فلزی (آلومینیوم) با عامل فوم¬زا و ذرات پایدارکننده مخلوط و فشرده شده و سپس اعمال حرارت در دمای 850 درجه سانتیگراد به مدت ده دقیقه، صورت گرفته است. ساختار و خواص مکانیکی پنل¬های تولیدشده بررسی شدند و نتایج مورد تحلیل قرارگرفتند. در نهایت پنل¬های تولید شده با 7 درصد وزنی آهن و یک درصد وزنی TiB2 در مخلوط پودری اولیه، خواص فشاری و خمشی بهتری از خود نشان دادند.
- Abstract
- Typically, core of sandwich panels can be made of porous foam like materials. Metallic foams are produced by generating gas bubbles into the metallic matrix. Foams have many important applications such as energy absorbers in explosions and earthquakes, flame and high temperature resistance applications, specific applications in the construction industry, the ability to serve as a catalyst in various processes used in heat exchangers, applications in oil and energy industries and many other applications. Metallic foams are often used in combination with conventional dense metallic structures such as plates or hollow steel structures. Aluminum is perhaps the first and the most important metal that has been foamed. The aluminum foam is used in many different industries including automotive and aerospace. But, the production of titanium, stainless steel and magnesium foams is also widely performed. In this study, a powder metallurgy rout has been employed to make aluminium based foam. The foam precursor containing compressed mixture of aluminum powder, foaming agent calcium carbonate (CaCO3) and stabilizers, (iron powder) of 5 and 7 wt%, and TiB2 powder in quantities of 1, 5 and 10 wt% in the initial powder mixture, were placed inside a steel shell. Because steel is a cheap and available material, it has been selected for this case. Aluminium metal powder with foaming agent and the stabilizer particles were cold pressed and the product was extruded at 380 °C. Then, the foaming process on each precursor was carried out at 850 °C for ten minutes. The mechanical properties of sandwich panels were analyzed and the results were compared with each other. Key words: Sandwich panels, Aluminium foam, CaCO3, TiB2
