معدل التقشر ومتانة الانحناء لمتراكبات ثنائي هيدروكسي بنزين (هيدروكوينون) المدعمة بالالياف == Ablative Rate and Bending Strength of Fibers Reinforced Dihydroxy - Benzene(Hydroquinone) Composites
Author name:
علي زامل منشد
Supervisor name:
بهجت بهلول كاظم
General topic:
Physics
Specific topic:
Physics
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University - College Of Science
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1880 - p.pdf
Abstract:
تم دراسة معدل التقشر ، التوصيلية الحرارية، متانة الانحناء،و صلادة فيكرز لمتراكبات الفينول نوع ثنائي هيدروكسي بنزين مدعمة بالياف مختلفة (الياف زجاجية نوع E على شكل حصيرة والياف كاربونية مستمرة)،وبنسب حجمية(0%،20%،40%،60%،70%) بدلالة الخواص الحرارية والميكانيكية لتغيرات الكسر الحجمي للالياف.المتراكبات التي خضعت للاختبار كانت مجموعتين هي EGFC، CFC، بالاضافة لمادة الفينول نوع هيدروكوينون(ثنائي هيدروكسي بنزين)HQR. تم استخدام تقنية الكبس الحار لتحضير المتراكبات باستخدام القوالب المارقة تحت الظروف القياسية.استعملت تقنية قرص لي لقياس التوصيلية الحرارية حسب المواصفة البريطانية القياسية لشركة جورج وكرفيه المحدودة. استخدمت تقنية الشعلة الا وكسي - استيلينية لتحديد معدل التقشر وكذلك معامل العزل الحراري حسب المواصفة القياسية ASTM - E285 - 80. وتم استخدام ماكنة Instron لحساب متانة الانحناء حسب المواصفة القياسية ASTM D - 790.واستعمل جهاز الصلادة المجهرية لفيكرز لحساب الصلادة وحسب المواصف القياسية ASTM E92 - 82 . نفذت المحاكاة لحساب معدل التقشر بثلاث ابعاد باستخدام طريقة الفروقات المحددة. اظهرت النتائج بان التوصيلية الحرارية تزداد تصاعديا بتعاقب النسبة المئوية الحجمية للالياف. من خلال النتائج النظرية لاختبار التوصيلية الحرارية التي حسبت من خلال مود يل micro structures وعند مقارنتها مع النتائج العملية تبين القيم النظرية ان هناك تقارب مع النتائج العملية. يسلك معدل التقشر سلوك معاكس حيث يكون اوطا قيمة عند اعلى نسبة مئوية حجمية للالياف ، وتبين العلاقة بين التوصيلية الحرارية ومعدل التقشر اليتين متزاملتين، الاولى مع بداية الاختبار والمميزة بتوزيع مثالي للالياف الذي يدل على الية التشتيت الحراري بالالياف بسبب تكون شبكة من مسارات التوصيلية الحرارية، والثانية التي ترافق اختبار التقشر والمميزة بمظهر تكون الشروخ القصية التي تدل على الية تكون الفحم المبكرة.كما تبين بان متانةالانحناء تزداد تزايديا خطيا بتعاقب النسبة المئوية الحجمية للالياف ، وتعرض العلاقة بين الكسر الحجمي ومتانة الانحناء بروز الية pull - out ، وقد تبين وجود نوعين من الربط بين المادة الاساس والمضافات هما : الربط الضعيف والربط القوي، كما تبين بان الصلادة تزداد تزايديا خطيا بتعاقب النسبة المئوية الحجمية للالياف.جاءت قيم النتائج للمحاكاة لمعدل التقشر اعلى من قيم النتائج العملية، وقد فسر ذلك على ان درجة حرارة لهب شعلة الاختبار (الاوكسي _ استيلينية) العملية لم تصل الى درجة الحرارة الشعلة المستخدمة نظريا، بالاضافة الى تاثير السطح البيني للمتراكبات الذي كان ذو متانة وقوة ارتباط عالية، وقيم الكثافة للمتراكبات تدل على ذلك. وظفت الصور الفوتوغرافية بالاقتران مع الصور المجهرية والكثافة للمساعدة في تفسير النتائج.يتضح من النتائج العملية بان المتراكبات المستخدمة في هذا البحث ذات الكسور الحجمية العالية يمكن استخدامها في التطبيقات التي تحتاج الى تشتت حراري كبير، مقاومة عالية للتهرئة، متانةانحناء وصلادة عالية. | In this work, thermal conductivity, K, ablation rate, Ar, bending strength, σf, and Vickers hardness VHs for phenolic (phenol - formaldehyde) resin, PFR type hydroquinone HQR reinforced with different fibers (,E - glass, as mat , and carbon fibers, as continuous) have been studied, in terms of thermal and mechanical properties, which are subject to change in different fibers volume fraction.The composites candidates for this work were two groups; E - glass fibers composites (EGFC), carbon fibers composites (CFC), besides, pure matrix phenolic resin PFR type HQR. Hot - press technique was used to prepare the composites as well as hydroquinone specimens using flash molds at standard conditions.Lee’s disk technique was used to measure thermal conductivity. Oxy - acetylene flame technique was used to determine ablation rate as well as thermal insulator index according to ASTM - E285 - 80. Instron machine was used to measure bending strength according to ASTM - D790.Microhardness Vickers machine was used to determine the hardness according to ASTM - E92 - 82. Simulation programs of heat transfer in three dimensions of ablative test for hydroquinone and hydroquinone composites specimens were carried out using finite difference method.Thermal conductivity results show that K values increase progressively by succession of volume fraction of fibers. Ablation rate behaves inversely, where it drops at high volume fraction of fibers. The thermal conductivity - ablation rate relationship displays two mechanisms. First, associated with the starting of test is recognized by ideal distribution of additives, which leads to thermal dispersion due to the formation of segregated network of thermal conducting paths. Second mechanism is associated with ablation test recognized by shearing cracks appearance, which leads to earlier char production mechanism.Bending strength results show, that σf increases progressively by succession of volume fraction of fibers. The bending strength - volume fraction relationship displays two mechanisms according to the kind of fibers. Where, it can be observed, pullout mechanism with respect to fibers composites. It is shown that there are two kinds of bonding between the matrix and the fibers; weak - bond and strong - bond. The composites were broken through tension down the specimen and compression upper the specimen and shearing fracture mechanism. Hardness Vickers results show that HVs increases progressively by succession of volume fraction of fibers.Ablation simulation results values coming higher than experimental results value. This could be explained as the interface affect of composites, which had high strength and strong bond force, and density values evidence to that.Optical micrographs, coupled with auxiliary microscopy, and densities were employed to aid interpretation of results. The composites under the study can be used in applications, which need high thermal dispersion, high ablation resistance, and high bending strength
