[1]عنوان مقاله: تخمين طول عمر و بررسی خواص مکانيکی نمونههای GRP پير شده در محيط اسيدی HCl 33%
هدف تحقیق:
بررسی اثر محیط اسیدی (HCl 33%) در دماهای مختلف (۳۵، ۵۰ و ۷۵ درجه سانتیگراد) روی خواص مکانیکی کامپوزیتهای پلیاستر تقویت شده با الیاف شیشه (GRP) که به مدت ۱۵ سال در انبار نگهداری شدهاند، و تخمین عمر باقیمانده آنها با استفاده از روش برهمنهش زمان – دما.
مواد، روش و آزمونها:
- نمونهها:
- کامپوزیتهای GRP تقویتشده با الیاف شیشه نوع E، رزین پلیاستر فنولی.
- تهیهشده با روش پیچش فیلامنتی، مطابق استاندارد ISO 527-4.
- بخشی از آنها بهعنوان نمونه مرجع استفاده شدند.
- شرایط آزمایش:
- غوطهوری در HCl 33% در دماهای ۳۵، ۵۰ و ۷۵ درجه سانتیگراد به مدت ۱، ۲ و ۳ هفته.
- آزمونهای کشش و خمش برای تعیین مدول یانگ (E) و استحکام نهایی (UTS و FS).
- تحلیل سطح شکست توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM).
- تحلیل عمر باقیمانده:
- با استفاده از روش Time-Temperature Superposition، منحنی مادر از دادههای مختلف دما/زمان رسم شد.
- از طریق این منحنی، عمر باقیمانده قطعه محاسبه گردید.
نتایج کلیدی:
- خواص مکانیکی:
- مدول الاستیسیته و استحکام کششی نمونههای پير شده نسبت به نمونههای تازه بهشدت کاهش یافت.
- استحکام کششی از 138 MPa به 63 MPa
- مدول یانگ از 12.8 GPa به 4.67 GPa
- استحکام خمشی از 215 MPa به 184 MPa
- 2. اثر دما و زمان:
- افزایش دما و مدت غوطهوری در اسید باعث کاهش پیوسته خواص مکانیکی شد.
- بیشترین افت در دمای 75°C و بعد از 3 هفته مشاهده شد.
- 3. تحلیل سطح شکست (SEM):
- تخریب شدید فصل مشترک الیاف و ماتریس.
- الیاف از زمینه جدا شدهاند؛ پیوستگی ضعیف بین فازها تأیید شد.
- 4. تخمین عمر باقیمانده:
- با استفاده از روش برهمنهش زمان – دما:
- عمر باقیمانده قطعات GRP برابر با حدود 4.5 سال تخمین زده شد.
- استفاده از این قطعات پس از سال پنجم توصیه نمیشود.
- دلایل افت خواص مکانیکی:
- نفوذ اسید و رطوبت به داخل ماتریس پلیمری.
- هیدرولیز پیوندهای استری در زنجیرههای پلیاستر.
- کاهش استحکام فصل مشترک الیاف/زمینه.
- اکسیداسیون و تشکیل رادیکالهای آزاد ناشی از نور و گرما.
- تفاوت ضریب انبساط حرارتی الیاف و رزین باعث جدایش فازی شده است.
نتیجهگیری نهایی:
- نگهداری بلندمدت قطعات GRP در انبار باعث پيرشدگی و کاهش محسوس خواص مکانیکی میشود.
- قرارگیری در محیطهای اسیدی تخریب را تسریع میکند.
- عمر مفید باقیمانده این قطعات حدود ۴.۵ سال برآورد شد.
- برای کاربردهای طولانیمدت در محیطهای خورنده، باید جایگزینی بهموقع قطعات GRP در نظر گرفته شود.
بدون دیدگاه