تاثير پوشش Al2O3-TiO2 نانوساختار بر عملكرد پارچه ‌هاي الياف كولار

Effect of nanostructured Al2O3-TiO2 Coating on performance of Kevlar Fabric

در اين تحقيق پوشش Al2O3- 13%wt.TiO2 از پودرهاي اوليه نانومتري بر روي پارچه با الياف كولار با استفاده از فرايند پاشش پلاسما اتمسفري (APS) رسوب داده شد. بررسي هاي ساختاري با استفاده از روشهاي XRD و FESEM معرف حضور دو ناحيه متفاوت در ساختار پوشش بود: يك ناحيه كاملا ذوب شده، عمدتا از دانه‌هاي با ميانگين اندازه 85 نانومتر با تركيبي از Al2O3- γ و تيتانيم حل شده و ناحيه ديگر شامل ذراتي نيمه ذوب كه از ساختار Al2O3- α پودر اوليه نيز برخوردار بود. بررسي آزمون هاي مكانيكي نشان دهنده بهبود خواص مكانيكي پارچه هاي پوشش يافته بود. نتايج بدست آمده از آزمون استحكام كششي پارچه، قبل و بعد از پوشش دهي نشان‌ داد كه اعمال فرايند پوشش دهي پاشش پلاسما اتمسفري مي تواند استحكام پارچه را به مقدار 60% افزايش دهد. نتايج آزمون ضربه سرعت بالا (V50) بر روي پارچه هاي پوشش يافته با الياف كولار نيز به خوبي نشان داد كه حد بالستيكي نمونه ها افزايش چشمگيري داشته است. نتايج اين آزمون نشان داد كه اعمال پوشش نانو ذرات سراميكي روي پارچه هاي الياف كولار مي تواند باعث حذف تعدادي از لايه هاي الياف بكار رفته و در نتيجه كاهش وزن صفحات زرهي با حفظ سطح تهديد مربوطه گردد.

Since woven fabrics have uniqe characteristrics such as light weight, flexibility, high strength, etc. and they are also capable to be improved for mechanical properties by nano thechnology, it is expectal to gain more efficient composite using intrinsic properties of the ceramic nanoparticles and proper coating method. The uniqe properties of the nanoparticles such as high elastic modulus, high strength to weight ratio etc. as well as participating in defeat mechanisms agains external loadings, can be of the factors reinforcing the textiles. Al2O3-13%TiO2 coatings were deposited on Kevlar Fabric substrates from nanostructured powders using atmospheric plasma spraying (APS). A complete characterization of the feedstock confirmed its nanostructured nature. Coating microstructures and phase compositions were characterized using SEM, and XRD techniques. The microstructure comprised two clearly differentiated regions. One region, completely fused, consisted mainly of nanometer-sized grains of α-Al2O3 with dissolved Ti+4. The other region, partly fused, retained the microstructure of the starting powder and was principally made up of nanometer -sized grains of γ-Al2O3, as confirmed by FESEM. Coatings were in average slightly lower than the values for nanostructured coating. The results of tensile testing on kevlar fabrics before and after coating showed that APS could improve tensile strength up to 60%. High velocity impact test (V50) performed on coated fabrics well indicated that their ballistic limit experienced a significant increase. In addition, the results of V50 showed revealed that APS can decrease final weight of new composite panel compared to plain polyetylen panel with identical protection level.