فهرست مطالب

علوم و فناوری کامپوزیت - سال ششم شماره 3 (پیاپی 21، پاییز 1398)
  • سال ششم شماره 3 (پیاپی 21، پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 16
|
  • سید محمدرضا خلیلی، مریم ترابیان، رضا اسلامی فارسانی* صفحات 335-342

    مواد هدفمند، نوع جدیدی از کامپوزیت ها با ریزساختار ناهمگن هستند که خواص فیزیکی و مکانیکی آنها در راستای ضخامت ماده به صورت پیوسته تغییر می کند. تحقیقات زیادی در زمینه ساخت و تخمین خواص و همچنین تحلیل های سازه ای و حرارتی مواد هدفمند صورت گرفته است. با تغییر درصد حجمی مواد تشکیل دهنده می توان خواص مکانیکی، فیزیکی و ترمودینامیکی مختلف را از آنها انتظار داشت. در این پژوهش، کامپوزیت هدفمند پنج لایه مس- آهن با تغییر ترکیب لایه ها به صورت پله ای بین مس خالص و آهن خالص به کمک روش متالورژی پودر ساخته شد. ابتدا پودر فلزات به وسیله پرس در فشار بالا فشرده شد و پس از آن، قطعات خام اولیه برای اتصال بهتر لایه ها و افزایش استحکام در کوره مناسب، تفجوشی شدند. برای مقایسه نتایج از دو نوع پرس مختلف شامل پرس تک محوره و پرس ایزواستاتیک سرد برای ساخت قطعات استفاده شد. جهت مشاهده ریزساختار و چگونگی تغییر ترکیب لایه های ماده هدفمند، میکروسکوپ نوری بکار رفت. نتایج مطالعات میکروسکوپی، اتصال خوب لایه ها و ذرات فلز و میزان نسبتا کم حفره ها در هر لایه را نشان دادند. برای تعیین خواص مکانیکی کامپوزیت نیز، نمونه های مس- آهن هدفمند ساخته شده مورد آزمایش های خمش و کشش قرار گرفتند. نمودارهای تنش- کرنش به دست آمده از آزمایش، افزایش استحکام خمشی و کششی ماده هدفمند مس- آهن را در مقایسه با مس و آهن خالص ساخته شده به روش متالورژی پودر نشان دادند. همچنین پرس ایزواستاتیک سرد در افزایش استحکام قطعات نسبت به پرس تک محوره بسیار موثرتر واقع گردید.

    کلیدواژگان: ماده هدفمند، متالورژی پودر، ریزساختار، استحکام خمشی، استحکام کششی
  • ثریا شه بخش، حامد خسروی*، اسماعیل توحیدلو صفحات 343-350
    در تحقیق حاضر، به بررسی تاثیر درصد وزنی کربنات کلسیم و همچنین اصلاح سطحی آن بر استحکام برشی بین لایه ای و خواص خمشی کامپوزیت اپوکسی/الیاف کربن پرداخته شده است. در گام نخست، سطح نانوذرات کربنات کلسیم با استفاده از ترکیب تری گلیسیداکسی پروپیل تری متوکسی سیلان اصلاح شد که در ادامه با استفاده از آنالیز طیف سنج مادون قرمز روند اصلاح سطحی مورد تایید قرار گرفت. نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح شده در مقادیر مختلف (0.5، 1، 3 و 5 درصد وزنی زمینه) با استفاده از روش های همزدن و آلتراسونیک وارد ساختار کامپوزیت شدند. نتایج آزمون های مکانیکی نشان داد که افزودن 3 درصد وزنی نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح شده باعث بهبود به ترتیب 25، 36 و 27 درصدی استحکام برشی بین لایه ای، استحکام خمشی و مدول خمشی می شود. آنالیز سطح شکست نمونه ها موید بهبود استحکام فصل مشترک الیاف کربن و زمینه در حضور نانوذرات بود. استحکام برشی بین لایه ای، استحکام خمشی و مدول خمشی نمونه حاوی نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح سطحی شده مقادیر بالاتری را در مقایسه با نمونه حاوی نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح نشده از خود نشان دادند. نتایج حاصله نشان داد که اختلاط نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح شده سیلانی در زمینه کامپوزیت الیافی نقش کلیدی را در دستیابی به کامپوزیت با کارایی بالا دارد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت الیافی، نانوکربنات کلسیم، اصلاح سطحی، استحکام برشی بین لایه ای، خواص خمشی
  • غلامحسین رحیمی*، سروش معصومی اصل صفحات 351-362
    سازه های مشبک کامپوزیتی به عنوان سازه هایی سبک که استحکام و سفتی بالایی نسبت به وزنشان دارند، در صنایع مختلفی همچون هوافضا، خودروسازی و کشتی سازی رایج شده اند. از آنجا که بسیاری از موارد استفاده از سازه های کامپوزیتی در صنایع، به صورت انحنادار می باشد، نیاز است تا رفتار خمشی سازه های کامپوزیتی انحنادار تحت بررسی قرار گیرند. پنلهای ساندویچی کامپوزیتی، از دو پوسته کامپوزیتی نازک متصل به طرفین شبکه ریب های تقویت کننده کامپوزیتی تشکیل شده است. در این پژوهش، به بررسی تجربی و عددی رفتار خمشی پنلهای ساندویچی کامپوزیتی انحنادار با هسته مشبک تحت بارگذاری خمش سه نقطه پرداخته شده است. بدین منظور، دو نوع پنل ساندویچی با هسته تقویت کننده مربعی و مثلثی در نظر گرفته شده است. سازه ها به روش لایه چینی دستی و رشته پیچی الیاف ساخته شده اند. نمونه های ساخته شده، تحت آزمایش خمش سه نقطه ای قرار گرفتند. تمامی نمونه ها در نرم افزار اباکوس مدل سازی عددی شده اند. برای بدست آوردن خواص مکانیکی ریب ها و پوسته ها، تست کشش مطابق استاندارد صورت گرفته است. همچنین پیش بینی تخریب سازه ها، برای شبیه سازی عددی صورت گرفته است. همبستگی خوبی بین نتایج عددی و تجربی مشاهده شد. نتایج نشان دادند که پنل ساندویچی با هسته ریب مثلثی 7 درصد سفتی خمشی بیشتری نسبت به هسته مربعی از دارند. بار بیشینه قابل تحمل توسط پنل های ساندویچی با هسته ریب مثلثی تا لحظه واماندگی نیز نسبت به نمونه مربعی 5/7 درصد بیشتر می باشد.
    کلیدواژگان: پنل ساندویچی کامپوزیتی انحنادار، خمش سه نقطه ای، سفتی خمشی
  • مجتبی زادعلی محمدکوتیانی، خلیل رنجبر* صفحات 363-373
    در این مقاله، کامپوزیت هیبریدی سطحی Al 3003/Al3Zr + Al3Ti توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) به صورت درجای تولید شد. از ورق کارشده ی آلیاژ آلومینیم Al 3003-H14 به عنوان زیرلایه و از ذرات فلزی زیرکنیم و تیتانیم به عنوان تقویت کننده استفاده شد و تعداد شش پاس FSP اعمال گردید. سپس، بر روی نمونه های FSP شده یک مرحله عملیات حرارتی آنیل در دمای °C 500 و به مدت زمان 4 ساعت انجام شد. سختی و رفتار سایشی فلز پایه و نمونه های FSP شده در شرایط قبل و بعد از عملیات حرارتی آنیل مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری با استفاده از روش میکروسکوپی نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) و هم چنین آنالیز فازی توسط پراش پرتو ایکس (XRD) انجام شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که اعمال فرآیند FSP منجر به ریز و هم محور شدن دانه ها با توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده می گردد. هم چنین مشاهده شد که واکنش شیمیایی در فصل مشترک بین زمینه آلومینیم با ذرات فلزی افزوده شده اتفاق افتاده و ترکیبات آلومینایدی Al3Zr و Al3Ti تشکیل می شوند. انجام عملیات حرارتی آنیل باعث بهبود واکنش های شیمیایی حالت جامد شده و به تشکیل بیش تر ترکیبات آلومینایدی کمک می کند. هم چنین مشاهده شد که بیش ترین سختی و مقاومت به سایش در کامپوزیت هیبریدی و بعد از عملیات حرارتی آنیل حاصل می گردد.
    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، کامپوزیت هیبریدی درجای، آنیل، آلومینایدهای Al3Zr و Al3Ti، آلیاژ Al 3003
  • محمد آزادی*، نظام الدین رئیسی، سید اشکان موسویان، میثم شکوری صفحات 373-384
    در این مقاله، عیوب مختلف در کامپوزیت لایه ای پایه پلیمری تقویت شده با الیاف کربن تحت بارگذاری کششی، با استفاده از تحلیل ارتعاش، تشخیص داده شده است. لذا از آزمون کشش بر روی نمونه های استاندارد کامپوزیتی سوراخ دار، براساس استاندارد ASTM-D5766، استفاده شده است. حسگرهای شتاب سنج، بر روی نمونه های فوق، نصب شده و سیگنال های ارتعاشی، داده برداری شده اند. داده های تجربی مربوطه به نمونه های رزین خالص و الیاف خالص از روش تبدیل فوریه سریع و سیگنال های مربوط به نمونه های استاندارد کامپوزیتی سوراخ دار، از روش تبدیل بسته موجک تحلیل گردید. در انتها نشان داده شد که تحلیل ارتعاش می تواند ابزار مناسبی برای تشخیص سه نوع عیب مانند شکست الیاف، ترک ماتریسی و سایر خرابی ها در کامپوزیت ها باشد. بر این اساس، بیشترین درصد مکانیزم خرابی در نمونه های استاندارد کامپوزیتی، مربوط به خرابی های جدایش الیاف از ماتریس، تورق و بیرون زدگی الیاف از ماتریس شد. این نتایج، مطابقت مناسبی با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز داشت.
    کلیدواژگان: تشخیص عیوب، کامپوزیت لایه ای الیاف کربنی، بارگذاری کششی، تحلیل ارتعاش، تبدیل موجک
  • زهرا عیوضی، امیر عبدالله زاده*، حمید ضیایی، رجب علی سراج، فیروز کارگر صفحات 385-392

    با توسعه کاربرد قطعات منیزیمی در صنایع مختلف، ضرورت ایجاد لایه محافظ در برابر خوردگی و سایش روی این قطعات بیشتر احساس می‎شود. در این پژوهش پوشش کامپوزیتی Al-SiC با استفاده از فرایند پاشش سرد روی بستر آلیاژ منیزیم AZ31B ایجاد شد. برای این منظور پودر آلومینیم خالص و پودرهای کامپوزیتی با درصد وزنی 25، 50 و 75 از ذرات تقویت کننده SiC آماده‎سازی شد. پوشش دهی با استفاده از گاز نیتروژن در دمای 300ºC، فشار 30 بار و فاصله‎ی پاشش 20mm انجام شد. اثر افزودن درصدهای مختلف پودر SiC برکیفیت و خواص پوشش‎های حاصل بررسی شد. مشخصات ریزساختاری سطح مقطع پوشش‎ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون ریز‎سختی‎سنجی و نرم افزار تحلیل تصویر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش درصد ذرات تقویت‎کننده، به دلیل شکستن و خرد شدن ذرات بزرگ تر و هم-چنین عدم اتصال مناسب ذرات سخت تقویت کننده با زمینه، مقدار تخلخل پوشش افزایش می‎یابد. از طرف دیگر, با افزایش درصد وزنی پودر SiC در مخلوط پودر اولیه، توزیع این ذرات در پوشش یکنواخت‎تر شده و سختی پوشش افزایش می‎یابد. سختی پوشش حاصل از پودر کامپوزیتی Al-75wt%SiC حدود 90HV است که در مقایسه با پوشش آلومینیم خالص بیش از 80 درصد افزایش را نشان می‎دهد.

    کلیدواژگان: پاشش سرد، کامپوزیت Al-SiC، سختی، تخلخل، منیزیم AZ31B
  • علیرضا دادیان*، سعید رهنما، عباس ذوالفقاری صفحات 393-400
    با توجه به ترکیبات فیزیکی و خواص مکانیکی متفاوت فلزات و کامپوزیت ها، اتصال کارآمد آن ها یکی از چالش های مهم در صنایع مختلف به شمار می رود. شکست در اتصالات چسبی معمولا نتیجه ی توزیع غیریکنواخت تنش و کرنش است که با مقادیر بیشینه نزدیک دو انتهای هم پوشانی مشاهده می شود. در این مطالعه از الیاف کربن به عنوان المان تقویتی در لایه چسب استفاده شده و جهت بهبود توزیع تنش از درجه بندی خواص در طول هم پوشانی به صورت متقارن و به وسیله الیاف کربن و شیشه استفاده می شود. همچنین با استفاده از یک روش جدید، تاثیر وجود پله معکوس در استحکام اتصال بررسی شده است. علاوه بر این، مدل سازی المان محدود برای بیان نحوه توزیع تنش برشی و پوسته کنی در لایه چسب و همچنین تحلیل دلایل افزایش استحکام اتصال در نمونه های پله دار به کار گرفته می شود. استفاده از کربن در سطح مشترک اتصال، درجه بندی ناحیه پیوند با استفاده از کربن و همچنین ایجاد درگیری مکانیکی به وسیله ی پله معکوس، تاثیرات مثبتی بر استحکام اتصال دارند. به طوریکه با درجه بندی ناحیه هم پوشانی به وسیله کربن و شیشه، توزیع تنش برشی و پوسته کنی یکنواخت تر شده و بار و جابجایی شکست نسبت به نمونه مرجع که دارای استحکام برشی 1.92 کیلونیوتن است، 34% افزایش یافته است. ایجاد پله معکوس در چسبنده ها موجب تغییر مود شکست می شود. به طوریکه وجود یک پله، 40% و قرارگیری کربن در فصل مشترک آن، 112% استحکام را افزایش داده است. اما بیشترین افزایش استحکام و جابجایی شکست با استفاده از دو پله معکوس و همچنین الیاف کربن در فصل مشترک دو چسبنده، به میزان قابل توجه 172% به دست آمده است.
    کلیدواژگان: اتصال مدرج هدفمند، روش پخت و اتصال همزمان، اتصال لبه ای، درگیری مکانیکی، پله معکوس
  • مهدی هدایتیان، خداداد واحدی، علیرضا نظام آبادی*، امیر مومنی صفحات 401-410
    در این مقاله تاثیر افزودن نانو صفحات اکسید گرافن بر خواص بالستیکی و جذب انرژی کامپوزیت زمینه آلومینیومی Al6061 تولید شده به روش ریخته گری گردابی و نورد گرم بررسی شده است. برای ساخت نمونه ها، از اختلاط نانو صفحات اکسید گرافن به عنوان تقویت کننده در درصدهای وزنی 0.0، 0.2، 0.5 و 0.8 در مذاب آلیاژ آلومینیوم استفاده شد. سپس عملیات نورد گرم در دمای 530 درجه سانتی گراد روی قطعات ریختگی انجام گرفت. رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت با انجام آزمون کشش شبه استاتیکی بررسی شد. به علاوه آزمون نفوذ بر روی صفحات Al6061-GO با ابعاد 60 میلی متر و ضخامت 4.2 میلی متر با استفاده از پرتابه های سر تخت با نسبت منظری L/d>3، در سرعت های 100-300 متر بر ثانیه صورت گرفت. در 24 آزمایش، سرعت اولیه و باقیمانده پرتابه ها اندازه گیری شد و سرعت حد بالستیک برای نمونه های کامپوزیتی تعیین گردید. چقرمگی در آزمون کشش و همچنین مد شکست و میزان جذب انرژی نمونه ها در آزمون نفوذ مورد بحث قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزودن درصد وزنی نانو صفحات اکسید گرافن، سرعت حد بالستیک نمونه های کامپوزیتی تا 24 درصد نسبت به آلیاژ پایه بهبود یافته است. همچنین میزان جذب انرژی نمونه های کامپوزیتی در بارگذاری شبه استاتیکی و ضربه ای به ترتیب 116 و 107 درصد نسبت به آلیاژ آلومینیومی 6061 افزایش داشته است. این مشاهدات حاکی ازنقش بسیار خوب نانو صفحات اکسید گرافن بر روی جذب انرژی آلیاژ آلومینیومی دارد.
    کلیدواژگان: اکسید گرافن، نانو کامپوزیت، آلومینیوم 6061، حد بالستیک، جذب انرژی
  • حسین بشیری گودرزی، مهدی یارمحمد توسکی* صفحات 411-418
    با افزایش روز افزون کارایی مواد نانو و نانو کامپوزیت ها در زندگی روزمره و صنعت، تحقیقات گسترده ای در این زمینه آغاز شده است. به همین دلیل در راستای تحقیقات گذشته و تکمیل آن ها مواد نانو لوله کربنی و نانو گرافن به طور جداگانه با درصد وزنی های1/0، 3/0 و 5/0در فاز زمینه کامپوزیت متشکل از رزین اپوکسی و الیاف بازالت اضافه گردید و به روش لایه گذاری دستی نانو کامپوزیت های شش لایه الیاف بازالت ساخته شد. در ادامه نمونه های کامپوزیتی و نانو کامپوزیتی برای تعیین میزان تغییرات انرژی جذب شده شکست، تحت آزمون ضربه شارپی قرار گرفت و سطح شکست نمونه ها پس از انجام آزمون ضربه شارپی برای مطالعه دقیق و کامل، تحت عکس برداری الکترونی قرار گرفت. افزایش میزان انرژی ضربه جذب شده درحضور مواد نانو با تمامی درصد وزنی های متفاوت نسبت به نمونه کامپوزیتی مشاهده گردید. بیشترین میزان افزایش انرژی ضربه جذب شده در نمونه های نانو کامپوزیت نسبت به نمونه های کامپوزیت، در نمونه هایی استفاده شده از ذرات گرافن به میزان 1/0 درصد وزنی مشاهده گردید. بیشترین میزان افزایش انرژی ضربه جذب شده در نمونه های کامپوزیت های نانولوله کربنی، مربوط به استفاده از 3/0 درصد وزنی از نانو لوله کربنی در فاز زمینه می باشد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، نانو گرافن، نانو لوله کربنی، شارپی، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی
  • محمدرضا نخعی امرودی*، شهره محمدی، قاسم نادری، میر حمیدرضا قریشی صفحات 419-426
    در این تحقیق، ترموپلاستیک الاستومر بر پایه پلی آمید 6 (PA6) و لاستیک آکریلونیتریل بوتادین (NBR) تقویت شده با نانو صفحات گرافن (GNP) با مخلوط کن داخلی تولید شد. تاثیر درصد GNP (0.5، 1 و 2 درصد وزنی) بر روی خواص حرارتی، مکانیکی و ریزساختار سه ترکیب درصد نانوکامپوزیت PA6/NBR (90/10، 70/30 و 50/50) مورد بررسی قرار گرفت. آزمون پراش پرتو ایکس (XRD)، گرماسنجی تفاضلی روبشی (DSC)، آنالیز دینامیکی مکانیکی حرارتی (DMTA)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و تست های مکانیکی انجام شد تا ریز ساختار، خواص حرارتی و مکانیکی این نانو کامپوزیت ها مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان می دهد که خواص مکانیکی نانو کامپوزیت های PA6/NBR/GNP مثل استحکام و مدول کششی با افزایش GNP در مخلوط PA6/NBR افزایش می یابد، در حالی که با افزایش مقدار NBR این خواص کاهش می یابد. بررسی تاثیر درصد GNP و NBR بر روی رفتار بلورینگی نانوکامپوزیت های PA6/NBR/GNP نشان می دهد که دمای بلورینگی PA6 در حضور GNP افزایش می یابد درحالی که افزایش NBR باعث کاهش دمای بلورینگی می شود. مدول ذخیره PA6، در حضور GNP به مقادیر بالاتر تغییر می کند. بهبود مدول ذخیره در حضور نانو ذرات به دلیل سختی فوق العاده GPN و کاهش حرکت زنجیره های پلیمری است.
    کلیدواژگان: پلی آمید 6، لاستیک آکریلونیتریل بوتادین، نانو صفحات گرافن، نانو کامپوزیت، خواص مکانیکی
  • غلامحسین مجذوبی*، حسین ملک محمدی، جواد پاینده پیمان صفحات 427-434
    در این پژوهش، اثرات نانو رس اصلاح شده کلوزیت 20A و گرافن اکسید بر رفتار فشاری نانوکامپوزیت پلی کربنات مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها با روش تزریق تهیه گردیده و از روش مستربچ برای توزیع بهتر نانو در فاز زمینه استفاده شده است. مستربچ نانو رس از روش مستقیم به کمک دستگاه اکسترودر و مستربچ گرافن اکسید به کمک روش حلال ساخته شده است. نمونه های نانوکامپوزیت رس و گرافن اکسید به ترتیب در سه درصد وزنی 0.5%، 1% 3% و 0.3%، 0.6%، 0.9% ساخته شده اند. آزمون فشار در سه نرخ کرنش ε =〖10〗^(-3),〖10〗^(-2),〖10〗^(-1) s^(-1) در دمای محیط به کمک دستگاه یونیورسال سنتام انجام گرفته است. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ کرنش، تنش تسلیم افزایش می یابد. همچنین، بهترین درصد وزنی رس و گرافن اکسید 1% و 0.6% بود که به ترتیب باعث بهبود 7.6% و6.2% در تنش تسلیم فشاری گردید. در ادامه، مدلی به منظور پیش بینی منحنی تنش-کرنش فشاری در نرخ های مختلف بر اساس اصلاح مدل جی سل- جوناس ارائه گردید. مدل ارائه شده به خوبی منحنی تنش-کرنش را در نرخ های مختلف پیش بینی نمود. در پایان، بر اساس ترکیب مدل ارینگ و مدل میکرومکانیکی تورسانی و همکاران مدلی برای توصیف تنش تسلیم نانوکامپوزیت بر اساس درصد وزنی فیلر و نرخ کرنش ارائه شده است.
    کلیدواژگان: پلی کربنات، گرافن اکسید، رس، تنش تسلیم فشاری، منحنی تنش-کرنش
  • فاطمه آهنگران، امیرحسین نوارچیان* صفحات 435-450
    کامپوزیت های دندانی به دلیل داشتن ویژگی هایی نظیر حفظ زیبایی دندان، ماهیت غیر مهاجم و محافظه کارانه، خواص فیزیکی و مکانیکی بهبود یافته، به طور گسترده برای ترمیم دندان مورد استفاده قرار می گیرند. کامپوزیت های دندانی مستعد آسیب هایی نظیر ریزترک های ناشی از تنش های حرارتی و مکانیکی می باشند که این آسیب ها می توانند موجب تضعیف خواص این مواد شوند. تشخیص ریزترک ها در کامپوزیت های دندانی دشوار و در بسیاری از موارد غیر ممکن می باشد. همچنین در صورت تشخیص نمی توان این آسیب ها را به صورت درجا و با به کارگیری مواد و روش های مرسوم ترمیم نمود، از این رو ایجاد خاصیت خودترمیمی در کامپوزیت های دندانی ضرورت می یابد. در سال های اخیر ترمیم خودبخود آسیب هایی نظیر ترک خوردگی در مواد کامپوزیت دندانی بدون نیاز به مداخله بشر و جایگزینی قطعات جدید، توسعه یافته است. رایج ترین روش تهیه کامپوزیت های خودترمیم شونده دندانی، میکروکپسوله کردن عامل ترمیم در پوسته پلیمری و جاسازی میکروکپسول های تهیه شده در ماتریس آکریلاتی کامپوزیت دندانی می باشد. بررسی خاصیت خودترمیمی در این کامپوزیت های هوشمند دندانی با تعیین چقرمگی شکست کامپوزیت ها قبل و بعد از عمل ترمیم از طریق آزمون خمش شکاف تک لبه انجام می گیرد. در این پژوهش، مطالعاتی که تا کنون در زمینه کامپوزیت های دندانی هوشمند خودترمیم شونده انجام شده اند، مرور خواهد شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت دندانی، ریزترک، پوسیدگی دندان، پلیمر خودترمیم شونده، چقرمگی شکست
  • ابوالفضل درویزه*، احسان بزاز، مجید علی طاولی، مهدی یارمحمد توسکی صفحات 451-464
    بدست آوردن خواص مکانیکی به کمک نتایج حاصل از آزمایش، به عنوان یکی از عمده ترین چالش ها در زمینه تست های فروروی نانو مطرح است. استفاده از روش هیبرید بوسیله ترکیب نتایج تجربی فروروی نانو با آنالیز المان های محدود، یکی از راه حل های موثر در این زمینه می باشد. لذا به منظور استخراج خواص مکانیکی مواد به کمک نتایج تست فروروی نانو، یک روش صریح مبتنی بر روش اصلاح شده آنالیز ابعادی در این مقاله توسعه داده شده است. مزیت عمده استفاده از این روش نسبت به روش های موجود در ارائه جواب های منحصر به فرد بدون نیاز به روش های تکرار و همچنین کاهش قابل توجه در حجم محاسبات می باشد. در این مقاله با اعمال این روش در مورد تیتانیوم خالص، خواص حالت پلاستیک (تنش تسلیم و مدول سخت شوندگی کرنشی) برای یک نمونه محاسبه شده است. برای اولین بار آنالیز ابعادی برای الگوی معادله ساختاری دو خطی (با دو پارامتر بی بعد) مورد استفاده قرار گرفت و در تحلیل المان محدود، فرم کلی معادله جانسون-کوک بکار رفت و مهمترین خاصیت حالت پلاستیک یعنی تنش تسلیم با تطابق بسیار خوبی با مقادیر مرجع استخراج گردید. در جریان حل، روش جدیدی در آنالیز خطا بر مبنای محاسبه برآیند خطای کلی و بدست آوردن اکسترمم خطاها در بازه تمام فضای پارامتری با موفقیت توسعه داده شده و به کار گرفته شد. همچنین برای کالیبره نمودن حل به تنظیم شرایط مهم مسئله مانند شعاع نوک فرورونده اقدام شده و نتیجه گیری شده است که استفاده از شعاع بالاتر از 200 نانومتر منجر به جواب منطبق تری با واقعیت می شود.
    کلیدواژگان: روش هیبریدی، آنالیز ابعادی، آنالیز ابعادی اصلاح شده، مینیمم برآیند خطا، خواص تیتانیوم
  • پوریا پوستان، رسول عبدالله میرزایی، فرامرز آشنای قاسمی*، القار عبداللهی صفحات 465-472

    صفحات دوقطبی از پرکاربردترین و اجزای اصلی یک پیل سوختی پلیمری است. در این مقاله ابتدا صفحات دوقطبی کامپوزیتی طبق استاندارد دپارتمان انرژی (DOE) ساخته شده و سپس میزان هدایت الکتریکی و رفتار مکانیکی آنها تعیین و بررسی شده است. صفحات دوقطبی کامپوزیتی به روش ریخته گری تحت فشار و حرارت ساخته شدند. برای ساخت این صفحات از رزین فنولیک به عنوان زمینه کامپوزیت، از گرافیت انبساط یافته جهت افزایش هدایت الکتریکی، از گرافیت به عنوان پرکننده و از پارچه کربنی جهت افزایش استحکام خمشی و بهینه کردن هدایت الکتریکی استفاده شد. آزمون های تجربی نیز مطابق معیار DOE انجام پذیرفت. میزان هدایت الکتریکی در بهترین حالت، نسبت به معیار استاندارد به میزان بیش از 40 درصد افزایش یافت. میزان استحکام خمشی و استحکام ضربه نمونه های اندازه گیری شده نسبت به معیار استاندارد، در بهترین حالت، به ترتیب تا 11 و 170 درصد افزایش یافت. با توجه به تصاویر SEM و نتایج آزمون ها مشخص شد که هدایت الکتریکی با استفاده از گرافیت انبساط یافته افزایش می یابد. نیز مشخص شد که افزایش درصد وزنی گرافیت انبساط یافته تاثیری در رفتار مکانیکی کامپوزیت ندارد و تنها هدایت الکتریکی کامپوزیت را افزایش میدهد.

    کلیدواژگان: صفحات دوقطبی، پیل سوختی، گرافیت انبساط یافته، کامپوزیت، هدایت الکتریکی
  • حمید ضیایی، امیر عبدالله زاده*، زهرا عیوضی، رجب علی سراج، فیروز کارگر صفحات 473-480

    در این پژوهش پوشش کامپوزیتی Al-Al2O3 با استفاده از فرایند پاشش سرد روی ورق آلیاژ Al-7075-T6 ایجاد شد. برای این منظور پودر آلومینیوم خالص و پودرهای Al2O3 با درصد وزنی 25، 50 و 75 مخلوط شدند. پوشش دهی با استفاده از گاز نیتروژن در دمای C°300، فشار 30 بار و فاصله‎ی پاشش mm 20 انجام شد. اثر افزودن درصدهای مختلف پودر Al2O3 برکیفیت و خواص پوشش‎های حاصل بررسی شد. مشخصات ریزساختاری پوشش‎ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی، ریز‎سختی‎سنجی، پراش سنجی پرتو ایکس و نرم افزار تحلیل تصویر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش درصد ذرات تقویت‎کننده، به دلیل شکستن و خرد شدن ذرات بزرگ تر و هم-چنین عدم اتصال مناسب ذرات سخت تقویت کننده با زمینه، مقدار تخلخل پوشش افزایش می‎یابد. از طرف دیگر، با افزایش درصد وزنی پودر Al2O3 در مخلوط پودر اولیه، توزیع این ذرات در پوشش یکنواخت‎تر شده و سختی پوشش افزایش می‎یابد. سختی پوشش حاصل از پودر کامپوزیتی Al-75wt.%Al2O3 برابر با HV 104 است که در مقایسه با پوشش آلومینیوم خالص بیش از 85 درصد افزایش را نشان می‎دهد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نمایانگر ریزدانه شدن ساختار و عدم اکسیداسیون و تبدیل فازی در پوشش های خالص و کامپوزیتی است.

    کلیدواژگان: پاشش سرد، کامپوزیت Al-Al2O3، سختی، تخلخل، آلیاژ Al-7075-T6
  • مردعلی یوسف پور*، معمد سلطانی، زهرا طاهریان صفحات 481-490
    هیدروکسی آپاتیت به دلیل زیست سازگاری و داشتن ترکیب شیمیایی مشابه ماتریس معدنی استخوان، به عنوان ماده جایگزین استخوان مورد توجه قرار گرفته است. علی رغم برخورداری هیدروکسی آپاتیت از خواص زیستی مناسب، این ماده از خواص مکانیکی ضعیفی برخوردار است. فلوئورهیدروکسی آپاتیت به علت دارا بودن پایداری حرارتی بالاتر نسبت به هیدروکسی آپاتیت، خواص مکانیکی بهتری دارد و ترکیب آن با آلژینات به صورت داربست کامپوزیتی، ضمن بهبود خواص بیولوژیکی می تواند آن را به جایگزینی مناسب برای هیدروکسی آپاتیت تبدیل کند. در این پژوهش فلوئورهیدروکسی آپاتیت با استفاده از روش هم رسوبی تهیه شد و سپس کامپوزیت های آلژینات- فلوئورهیدروکسی آپاتیت با 40، 50 و 60 درصد وزنی فلوئورهیدروکسی آپاتیت به روش خشکایش انجمادی ساخته شدند. به منظور مشخصه یابی داربست های ساخته شده آزمون های میزان سمیت سلولی با روش غیر مستقیم (MTT)، آلکالین فسفاتاز (ALP)، طیف سنجی فوریه فروسرخ (FTIR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف نگاری فلوئورسانس اشعه ایکس (XRF)، آنالیز حرارتی (TG-DSC) و آزمون های فشاری استفاده شدند. ریخت شناسی سطحی و همچنین نحوه اتصال و رشد سلول های استخوانی روی سطح داربست، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. تجزیه تحلیل داده ها با استفاده از آنوا یک طرفه انجام گرفت. نتایج نشان داد که داربست کامپوزیتی سدیم آلژینات- 60% فلوئورهیدروکسی آپاتیت در مقایسه با دو داربست دیگر از نظر خواص بیولوژیکی و مکانیکی دارای شرایط مناسب و بهینه می باشد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، هیدروکسی آپاتیت، فلوئورهیدروکسی آپاتیت، آلژینات
|
  • Reza eslami farsani* Pages 335-342

    Functionally graded materials (FGM) are a new type of composites with non-homogenous microstructure, which their physical and mechanical properties vary in the thickness direction continuously. Many researches in the field of property estimation, structural and thermal analysis of materials have been targeted. Different mechanical, physical and thermo-dynamical properties can be expected from these materials by changing the containing materials volume fraction. In this research, five layered Cu-Fe FGM specimens were fabricated with changing stepwise in the layers composition between pure copper and pure iron by powder metallurgy method. First the metal powders were compressed by press in high pressures and then the green specimens were sintered in a proper furnace was used to improve the layers connection and to increase the strength of the specimens. Two press systems containing uniaxial press and cold iso-static press were used in the fabrication of specimens to compare the results. Optical microscope was used to observe the microstructure and the combination of FGM layers. The results of microscopic investigations showed fine connectivity of the layers and powders and low density of pores in each layer. The produced Cu-Fe FGM specimens were tested in bending and tension to achieve their mechanical properties. The obtained stress-strain curves of these specimens showed enhancement in flexural and tensile strength of Cu-Fe FGM compared with the existing curves for pure copper and iron made by powder metallurgy method. Also cold iso-static press was highly more effective than uniaxial press in increasing the strength of specimens.

    Keywords: Functionally graded material, Powder Metallurgy, Microstructure, bending strength, Tensile strength
  • Soraya Shahbakhsh, Hamed Khosravi *, Esmaeil Tohidlou Pages 343-350
    In the presen study, the effect of carbonate calcium (CaCO3) loading and CaCO3 modification on the interlaminar shear strength (ILSS) and flexural properties of carbon fiber/epoxy composite was investigated. Firstly, CaCO3 was functionalized with 3-glycidoxypropyltrimetoxysilane (3-GPTMS), which was confirmed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The CaCO3 nanoparticles were infused into carbon fiber/epoxy composite at various contents (0.5, 1, 3, and 5 wt.% with respect to the matrix) using ultrasonication and standard mixing routes. The results of mechanical tests showed that adding 3 wt.% silanized-CaCO3 improved the ILSS, flexural modulus, and flexural strength of the carbon fiber/epoxy composite by 25%, 36%, and 27%, respectively. Micrographs of fracture surface analysis confirmed that the carbon fiber/matrix interfacial bonding can be improved significantly by incorporating the silanized CaCO3 nanoparticles. The ILSS, flexural modulus, and flexural strength of the silanized CaCO3/carbon fiber/epoxy composite were greater than that of unmodified CaCO3/carbon fiber/epoxy composite. These results indicated that the silane-modified CaCO3 dispersion within the matrix of fibrous composites plays a key role to achieve high performance composites.
    Keywords: Fiber-reinforced composite, Nano-carbonate calcium, Surface modification, Interlaminar shear strength, Flexural properties
  • Gholamhossein Rahimi *, Soroush Masoumiasl Pages 351-362
    Sandwich panels have become popular in various industries like aerospace, marine and automotive as a lightweight structure that has high stiffness and strength to weight ratio. Since many of composite structures that been used in these industries has curvature, there is a desire to investigate the effect of curvature on flexural behavior of these structures. Composite Sandwich panel with lattice core are made from thin composite shell connected to both sides of a series of composite ribs. In this research, the flexural behavior of curved composite sandwich panels under three point bending, has been investigated experimentally and numerically. For this purpose, two types of sandwich panels with core of square and isogrid ribs were considered. Grids are fabricated by filament winding method. Samples were subjected to three point bending test. The test has been numerically simulated by FEM in Abaqus. Tension tests are conducted on grids and shells in order to obtain mechanical property of them. Also, structure failure were predicted for numerical simulations. Good correlation between experimental and FEM analysis was obtained. Results show that sandwich panel with isogrid shape of core has 7% more bending stiffness compared to square-shaped core sandwich panel. Results also indicate that the ultimate strength of sandwich panel with isogrid core is 7.5% higher than the sandwich panel with square shape of core.
    Keywords: Curved composite sandwich panel, Three point bending, Bending stiffness
  • Mojtaba Zadali Mohammad Kotiyani, Khalil Ranjbar * Pages 363-373
    In this article, in-situ formed hybrid surface composite of Al 3003/Al3Zr + Al3Ti was fabricated by friction stir processing (FSP). A rolled Al 3003-H14 aluminum alloy sheet and zirconium and titanium metal powders were used as reinforcements and six passes of FSP were applied. Then, FSPed samples were subjected to annealing heat treatment at 500 ºC for 4 hours. Wear behavior and the hardness of the base metal as well as FSPed samples before and after annealing was measured. Microstructural observation was performed using optical (OM) and scanning electron microscope (SEM), and phase formation was identified with X-Ray diffraction (XRD). Microstructural examination revealed that applying the FSP, resulted in fine and equiaxed grains with more uniform distribution of reinforcing particles. It was also observed that chemical reaction occurred at the interface between the aluminum matrix and the metallic powders, to form aluminides of Al3Zr and Al3Ti. The post annealing heat treatment activated these solid state reactions and more aluminides were formed. It was also found that, the maximum hardness and wear resistance were obtained by the FSPed and annealed hybrid composite sample.
    Keywords: Friction stir processing (FSP), In-situ hybrid composite, Annealing, Al3Zr, Al3Ti Aluminides, Al 3003 alloy
  • Mohammad Azadi *, Nezamoddin Raeisi, Seyed Ashkan Moosavian, Meysam Shakouri Pages 373-384
    In this article, different defects in the carbon fiber reinforced polymer matrix laminated composite under tensile loading have been detected by the vibration analysis. For this objective, the tensile test on open-hole composite standard specimens was performed based on the ASTM-D5766 standard. The tensile loading was considered as 2 mm/min, based on the mentioned standard. Acceleration sensors was installed on standard specimens and vibration signals were acquired during tensile loading. In order to detect different defects, in addition to composite standard samples, pure resin and pure fiber specimens were also tested under tensile loading. Signals for pure resin and pure fiber samples were analyzed by the Fourier transform method and signals for open-hole composite standard specimens were analyzed by the wavelet transform approach. Obtained results from the signal analysis showed that the vibration analysis could be a proper method to detect three types of defects in the carbon fiber reinforced polymer matrix laminated composite, including the fiber breakage, matrix cracking and other failures. These other failures were debonding, the delamination and the pull-out. Then also, the maximum percentage of failure mechanisms in the open-hole composite standard samples was due to debonding of fibers from the matrix, the delamination and the pull-out failure. Such these results had an agreement with images from the scanning electron microscopy, which obtained from the fracture surface of standard specimens, after tensile testing.
    Keywords: Defects detection, Carbon fiber laminated composite, Tensile loading, Vibration Analysis, Wavelet transform
  • Zahra Eyvazi, Amir Abdollah Zadeh *, Hamid Ziaei, Rajabali Seraj, Firooz Kargar Pages 385-392

    With the development of the applications of magnesium components in many industries, relatively low corrosion and wear resistance of this alloy leads to the development of different protective layers. In this paper, the effect of SiC reinforcement on the cold spraying behavior of Al-SiC powder on a magnesium alloy substrate is addressed. The pure Al powder is blended with different amount of SiC powder including 25, 50 and 75 wt.%. The feedstock is sprayed on sand blasted AZ31B substrate. The process is carried out with 30bar pressure and 300°C temperature of process gas (Nitrogen). A 20mm standoff distance is used for spraying. The effect of different values of SiC on the deposition behavior of the Al-SiC powders are investigated. The coatings cross-section is evaluated by scanning electron microscopy, image analysis software and microhardness test. The results showed that the high velocity reinforcement particles leads to the SiC particle breaking during the process. This phenomenon increases the porosity of the coating. Furthermore, the higher value of reinforcement in initial powder leads to the homogenous distribution of them and the higher coating hardness. The hardness of the Al-75wt% SiC coating is about 90 HV, which is increased by 80% compared to pure Al coating microhardness.

    Keywords: Cold spray, Al-SiC Composite, Hardness, Porosity, Magnesium AZ31B
  • Alireza Dadian *, Saeed Rahnama, Abbas Zolfaghari Pages 393-400
    Effectively joining metals and composites in an efficient manner is challenging due to their dissimilar physical compositions and mechanical properties. Failure of bonded joints is generally strongly influenced by the non-uniform distribution of stresses and strains that usually with the maximum value, commonly located near the ends of the overlaps. In this study, carbon is used as a reinforcing element in the adhesive layer and to improve the distribution of stress, properties are graded by fibers along the overlap. Also, using a new method, the effect of the reverse step on joint strength has been investigated. In addition, finite element modeling is used to express the distribution of shear and peel stresses in the adhesive layer and also to analyze the reasons for increasing joint strength in stepped specimens. Use of carbon at the joint surface, grading of the joint area and mechanical interference through reverse steps, have positive effects on strength. By grading the overlap by carbon and glass, the distribution of shear and peel stress have become more uniform and load and displacement of failure compared to the base specimen, which has a shear strength of 1.92 kN, increased by 34%. Creating the reverse step changes the failure mode. The presence of one step 40%, and the placement of carbon at the joint interface of that, has increased 112% of strength. But the greatest increase in strength and displacement failure is achieved using two reverse steps and carbon in the joint surface, by a significant amount of 172%.
    Keywords: Functionally graded joint, Co-cured method, Lap joint, Mechanical interference, Reverse step
  • Mahdi Hedayatian, Khodadad Vahedi, Alireza Nezamabadi *, Amir Momeni Pages 401-410
    In this paper, the effect of graphene oxide (GO) nano-plates on the ballistic properties and energy absorption of Al6061 aluminum matrix composites produced by stir casting and hot rolling was investigated. The Al6061-Go nano-composites were fabricated by mixing GO nano-plates with weight percentages of 0.0, 0.2, 0.5 and 0.8, in the molten aluminum. Then, hot rolling was carried out at 530 °C on the cast samples. Mechanical behavior of nano-composites was investigated by performing quasi-static tensile tests. The perforation tests on the Al6061-GO plates, with the dimension of 60604.2 mm, was carried out using flat head projectiles with the aspect ratio of L/d >3, at the speeds of 100-300 m/s. The initial and residual velocity of projectiles was measured through 24 experiments, and the ballistic limit velocity was calculated for the fabricated nano-composites. The toughness, the fracture mode and energy absorption of the samples, were evaluated through the tensile and perforation tests, respectively. The results showed that by adding GO nano-plates, the ballistic limit velocity of the composite specimens improves by 24 % with respect to the base alloy. Also, the energy absorption of composite specimens in quasi-static and impact loading was respectively ameliorated by 116 % and 107 %. These results indicated that GO nano-plates are very effective on the energy absorption of 6061 aluminum alloy.
    Keywords: Graphene Oxide (GO), Nano-composite, Al 6061, Ballistic limit, energy absorption
  • Hossein Bashiri Goodarzi, Mehdi Yarmohammad Tooski * Pages 411-418
    As the nanoscale materials and nano-composites are increasingly used in everyday life and industrial applications, extensive research has begun into this field. For this reason, in the course of previous research, carbon nanotubes and nano-graphene materials were added separately with weight percentages of 0.1, 0.3 and 0.5 in the composite phase consisting of epoxy resin and basalt fiber, and nano-composites laminates with 6 layers of basalt fiber were made through hand layup. In order to determine the amount of energy absorbed during impact, composite and nanocomposite samples were subjected to Charpy impact test, and the specimen deformations were studied under electron microscopy. An increase in the energy absorbed by samples containing nanoscale materials with all weight percentages was observed in comparison with conventional composite specimens. The highest increase in absorbed energy in nanocomposite samples with regard to the composite specimens was observed in samples containing 0.1% graphene particles by weight. The highest increase in absorbed energy in carbon nanotubes composites was detected in samples consisting of 0.3% carbon nanotubes in the matrix.
    Keywords: nano composite, Nano graphene, Carbon Nano tubes, Charpy, Field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM)
  • Mohammad Reza Nakhaei *, Shohreh Mohammadi, Ghasem Naderi, Mir Hamid Reza Ghoreshi Pages 419-426
    In this study, thermoplastic elastomer (TPE) nanocomposites based on polyamide-6 (PA6) and acrylonitrile butadiene rubber (NBR) reinforced by Graphene nanoparticle (GNP) were prepared via a Haake internal mixer. The effects of GNP content (0.5, 1 and 2 wt %) on the thermal, mechanical, and microstructure properties of three composition ratios of PA6/NBR (90/10, 70/30 and 50/50) nanocomposites were investigated. X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), scanning electron microscopy (SEM) and mechanical (tensile and impact) test were performed to determine the morphology and mechanical and thermal properties of this nanocomposite. The results showed that the mechanical characteristics of the PA6/NBR/GNP nanocomposites such as the tensile and modulus strength increased with increasing of GNP content in PA6/NBR blends, while these properties decreased when NBR content increased. Investigating the effect of GNP and NBR content on the crystallization behavior of PA6/NBR/GNP nanocomposites show that the crystallization temperature of PA6 increased with the presence of GNP whereas the increase in NBR phase content leads to reduction of crystallization temperature. The storage modulus of PA6 shifts to higher value with the presence of GNP. The improvement of the storage modulus, with the introduction of nanoparticles was the result of the extraordinary stiffness of GNPs and the restricted mobility of the polymer chains.
    Keywords: Polyamide 6, Acrylonitrile Butadiene Rubber, Graphene nano-platelets, Nanocomposite, Mechanical properties
  • Gholamhossein Majzoobi *, Hossein Malekmohammadi, Javad Payandehpeyman Pages 427-434
    In this study, the effects of Cloisite 20A modified nanoclay and graphene oxide on the compression behavior of polycarbonate nanocomposite were examined by experiment. Samples were prepared based on injection and the masterbatch method was used for a better dispersion of nano particles in the matrix phase. The masterbatch of nanoclay was prepared through the direct method using an extruder, and the masterbatch of graphene oxide was prepared using the solvent method. The clay reinforced nanocomposite were prepared for three weight percentages of 0.5%, 1%, 3%, and samples of graphene oxide nanocomposites were produced for 0.3%, 0.6%, 0.9%. The compression test was performed at three strain rates of ε ̇=〖10〗^(-3),〖10〗^(-2),〖10〗^(-1) s^(-1) at ambient temperature using a universal testing machine, Santam. The results showed that, by increasing the strain rate, the yield stress is increased. Moreover, the best weight percentage of clay and graphene oxide was 1% and 0.6%, respectively, which made improvement of 7.6% and 6.2% in the compression yield stress, respectively. Additionally, a model was proposed for predicting the compressive stress-strain curve at various strain rates based on a modified G’sell-Jonas model. The proposed model could reasonably predict the stress-strain curves at the applied strain rates. Finally, based on the combination of Eyring model and the micromechanical model of Turcsanyi, a model was proposed for describing the yield stress of the nanocomposite based on volume percentage of filler and strain rate.
    Keywords: Polycarbonate, Graphene oxide, Nanoclay, Compressive yield stress, diagram Stress-Strain
  • Fatemeh Ahangaran, Amir H. Navarchian * Pages 435-450
    Dental composites are widely used for dental restorations due to features such as maintaining the beauty of the teeth, non-invasive and conservative nature, and improving the physical and mechanical properties. Dental composites are susceptible to damages such as micro-cracking caused by thermal and mechanical stresses, which can weaken the properties of these materials. In dental composites, the detection of micro-cracks is very difficult and in some cases impossible. In addition, it is not possible to repair these damages in situ by using conventional materials and methods. Therefore, the self-healing ability in dental composites is necessary. In recent years, the spontaneous repair of damages such as micro-cracking in dental composite materials has been developed without any type of human intervention and the replacement of new components. The most common method for the preparation of self-healing dental composites is microencapsulation of healing agent in polymeric shell and dispersion of the prepared microcapsules in the acrylate matrix of dental composite. The self-healing properties of dental composites can be investigated by determining the fracture toughness of composites before and after healing performance using single edge V-notch beam test. In the present study, the studies on self-healing smart dental composites will be reviewed.
    Keywords: Dental composite, micro-crack, Dental caries, Self-healing polymer, Fracture toughness
  • Abolfazl Darvizeh *, Ehsan Bazzaz, Majid Alitavoli, Mehdi Yarmohammad Tooski Pages 451-464
    One of the main challenges in nanoindentation tests is to work-out a method in order to obtain the material properties through the test results. Using a hybrid method which combines the experimental results of nanoindentation tests with FEM analysis is considered as one of the main solutions for this problem. In order to calculate the mechanical properties, an explicit method was developed on the basis of modified dimensional analysis method. The main advantage of this method is to provide unique answers without any need for iteration so that it would minimize the calculations significantly. In this paper, the mechanical properties of Titanium in plastic phase (yield stress and strain hardening Module) are calculated by utilizing this method. For the first time, the dimensional analysis was used for the bilinear constitutive equation (with two dimensionless parameters), and in the finite element analysis, the general form of the Johnson-Cook equation was utilized. The most important property of plastic state, namely, the yield stress, was extracted in proper agreement with reference values. In the process of solving, a new method for error analysis based on calculating the resultant errors and determining the extremum error in the entire range of parameters was successfully developed and applied. Finally, in order to calibrate the solution, it was also proposed to set up the critical conditions of the problem, such as the indenter tip radius. It was concluded that the use of a radius more than 200 nm leads to a more consistent response to the experiment.
    Keywords: Hybrid method, Dimensional analysis, Modified dimensional analysis, Minimum resultant error, Titanium properties
  • Poorya Poostan, Rasool Abdullah Mirzaie, Faramarz Ashenai Ghasemi *, Elghar Abdullahi Pages 465-472

    Bipolar plates are one of the most important components in a PEM fuel cell. In this study, a bipolar plate made of stamping method is developed to increase electrical conductivity and mechanical behavior and manufacturing productivity of the fuel cell and to decrease electrical resistance according to DOE. For fabrication these plates, phenolic resins were used as matrix and expanded graphite to increase electrical conductivity and graphite to filler and carbon fiber to increase flexural strength and optimize electrical conductivity. The electrical conductivity increased up to 40 percent respect to the DOE. The flexural strength and impact strength of the measured specimens were improved respect to the DOE about 11 and 170 percent, respectively. The experimental results are in accordance with DOE. According to SEM images and test curves, electric conductivity increases with expanded graphite filler. Finally, the results showed that expanded graphite weight gain did not affect the mechanical behavior of the composite and increased the electrical conductivity.

    Keywords: Bipolar Plate, Fuel cell, Expanded graphite, Composite, Electrical conductivity
  • Hamid Ziaei, Amir Abdollah Zadeh *, Zahra Eyvazi, Rajabali Seraj, Firooz Kargar Pages 473-480

    In this study, Al-Al2O3 composite coating produced by cold spray method on Al-7075-T6 sheet. The pure Al powder is blended with different amount of Al2O3 powder including 25, 50 and 75 wt. %. The feedstock is sprayed on sand blasted substrate using nitrogen gas at a constant temperature of 300 °C, pressure of 30 bar and the stand-off distance of 20 mm. The effect of different values of Al2O3 on the deposition behavior of the Al-Al2O3 powders are investigated. Microstructural characteristics of the coatings are evaluated by scanning electron microscopy, image analysis software, microhardness and X-ray diffraction tests. The results showed that the high velocity of particles leads to the Al2O3 particle breaking during the process. This phenomenon increases the porosity of the coatings Furthermore, the higher value of reinforcement in the initial powder leads to the homogenous distribution of them and the higher coating hardness. The hardness of the Al-75Al2O3 coating is 104 HV, which is increased by 85% compared to pure Al coating. X-ray diffraction test indicated the fine-grained structure, no-oxidation and no phase transformation in the pure and composite coatings.

    Keywords: Cold spray, Al-Al2O3 Composite, Hardness, Porosity, Al-7075-T6
  • Mardali Yousefpour *, Mohammad Soltani, Zahra Taherian Pages 481-490
    Hydroxyapatite has been studied intensively as an alternative to bone due to its biocompatibility and the chemical composition of the bone mineral matrix. Despite the good biological properties of hydroxyapatite, this material has poor mechanical properties. Flourhydroxyapatite due to its higher thermal stability than hydroxyapatite, has better mechanical properties and its combination with with alginate as an composite scaffold, while improving its biological properties, can be used as a substitute for hydroxyapatite. In this study, flourohydroxyapatite was prepared using a co-precipitation method, and then Alginate- Flourohydroxyapatite composites with 40, 50 and 60 wt% flourohydroxyapatite were synthesized by freeze-drying technique. In order to characterize the scaffolds, MTT, ALP, FTIR, XRD, XRF, TG/DSC and compressive tests were used. Surface morphology, as well as the connection and growth of bone cells on the scaffold surface, were studied using SEM. Data analysis were performed using one-way ANOVA. The results showed that Alginate-60wt% flourhydroxyapatite composite scaffold has sutble and optimal conditions for bio-mechanical and biologiical properties. in comparison with two other scaffolds tha prepared in this study.
    Keywords: Composite, Hydroxyapatite, Flourohydroxyapatite, Alginate