بررسي تأثير عمليات سطحي و افزودن نانوذرات بر خواص مكانيكي چندلايه‌هاي اليافي فلزي با استفاده از روش رويه پاسخ

Investigating the Effects of Surface Treatment and Nanoparticles Addition on Mechanical Properties of FMLs Using the Response Surface Methodology

در اين مقاله، تأثير فرآيندهاي مختلف عمليات­ سطحي و افزودن نانورس بر خواص مكانيكي چندلايه هاي اليافي فلزي مورد بررسي قرار گرفته است. به اين منظور، آلياژ 3105 آلومينيوم تحت فرآيندهاي مختلف آماده ­سازي شامل چربي­زدايي، سايش مكانيكي، سونش شيميايي، كروماته ­كردن و تركيبي از اين فرآيندها مورد عمليات­ سطحي قرار گرفت. سپس چندلايه ­هاي اليافي فلزي با استفاده از ورق­ هاي آلومينيوم، رزين اپوكسي خالص و بهبوديافته با نانورس و الياف شيشه توسط روش لايه­ گذاري دستي توليد شدند. تأثير فرآيندهاي مختلف آماده­ سازي سطح و استفاده از نانوذرات بر خواص خمشي و ضرب ه­اي نمونه ­ها با بهره­ گيري از طراحي آزمايش­ها به روش رويه پاسخ مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به‌دست‌ آمده نشان داد كه كروماته ­كردن سطح فلز مؤثرترين نقش را در افزايش خواص مكانيكي نمونه ­ها دارد. درحالي‌كه چربي ­زدايي در بين فرآيندهاي مختلف آماده ­سازي سطوح، كمترين اثر را در بهبود خواص مكانيكي چندلايه­هاي اليافي فلزي دارا است. همچنين بررسي­ نتايج تحليل عوامل تأثيرگذار اصلي نشان داد كه به‌رغم نقش مفيد نانورس در بهبود خواص مكانيكي چندلايه­ هاي اليافي فلزي، نقش فرآيندهاي آماده ­سازي سطح مؤثرتر از افزودن نانوذرات است.

In this paper, the effect of various surface treatment processes and nanoclay addition on the mechanical properties of fiber metal laminates is investigated. For this purpose, the aluminum alloy 3105 was surface treated under different processes includes degreasing, mechanical abrasion, chemical etching, chromate conversion treatment and combinations of these processes. Then, the fiber metal laminates were manufactured by aluminum sheets, pure epoxy resin and modified resin with nanoclay and glass fiber using hand lay-up process. The effect of different processes of surface treatments and using nanoparticles on the flexural and impact properties of the specimens was investigated using response surface method. The results obtained indicted that the chromate conversion treatment of metal surface has a most effective role in increasing the mechanical properties of the specimens. While, among different processes of surface treatments, degreasing has a less effective role in enhancement of mechanical properties of fiber metal laminates. The result of main effects analysis also showed that despite the useful role of nanoclay in improvement of the mechanical properties of fiber metal laminates, the role of surface treatment processes is more effective than nanoparticles addition.