文摘
在这个研究中,试图探讨水生植物废料的磨料和侵蚀耐磨性水葫芦纤维增强聚合物复合材料转换。从一个新颖的方法,设计新的纤维提取机提取亲本植株的风信子纤维并加强环氧矩阵为摩擦材料生产天然纤维复合应用程序。提取的纤维是在开放的阳光下干区22到35天去除水分和外部的尘埃颗粒。然后,不同的重量百分比(15 20 25、30、35)复合样品生产的帮助下热压压缩成型技术。改善风信子综合摩擦学性能测试利用磁盘上的针机。这个设置包括各种工艺参数如负载(10、20和30 N)、速度(1、2和3 m / s)、速度(160、320和479 rpm),和持续滑动距离条件下,和侵蚀的设置也会影响基本参数影响角度(30、45、60°),侵蚀的速度(1、2.5和3.3 m / s),和放电率(28日,41岁和72 g / m)。阶乘的技术被用来识别重要的设计因素。最终结果代表了减肥,体积损失,和风信子纤维复合侵蚀率。利用SEM(扫描电子显微镜),磨损表面形貌不同重量百分比的风信子纤维样品进行了分析。升级风信子增强复合材料的使用不同的工业应用,磨损和腐蚀研究与不同参数条件下进行。
1。介绍
近年来,研究人员专注于回收材料的概念方面的全球影响,因为环境问题。以前,在聚合物复合材料领域,合成纤维玻璃、碳,和一些其他的纤维。但所有合成纤维有一些缺点像再利用和非降解高成本和高能源消耗方面。如今,生物可降解材料需求的增加(1]。通常,使用天然纤维聚合物复合材料领域的持续增加和创造了一个巨大的影响。世界各地,因此许多研究人员和工业专家使用天然纤维作为增强材料,因为很多积极的优势和应用程序相比,合成纤维。一般来说,天然纤维成本较低,是可生物降解的,非常便宜,方便,环保。天然纤维增强复合材料具有很好的机械强度和良好的热稳定性2]。剑麻、椰壳、香蕉、麻、黄麻、亚麻、和红麻纤维中用作强化常规聚合物复合材料。自然复合材料摩擦学行为的方面没有适当的介绍和阐述。这些复合材料用于建筑材料、商业应用、汽车和建筑行业。天然纤维的主要缺点是存在外部尘埃颗粒在纤维表面,可怜的小学和中学阶段粘连钢筋和矩阵材料阶段,和尺寸稳定性3]。然而,发达与纤维和填料复合强化的矩阵是产品开发的良好结合。天然和合成纤维有严重的缺点4]。一般来说,纤维的主要阶段和基体材料相结合增加和减少的主要原因是样本的属性。但是很少有表面处理的纤维稍稍增加钢筋之间的债券和矩阵相结合必然扩大材料的强度。联锁的结合方面,碱处理是有效的方法之一5]。基于碱性的化学结构和效果的解决方案,它溶解纤维素和半纤维素纤维表面的内容。这种治疗增加了颤过程去除的外层纤维。同时,海水治疗也提高了纤维复合材料的界面粘结。它会导致改善力学性能。的摩擦学行为,大部分文献调查覆盖了合成复合具。少种文学只能给天然纤维复合材料的摩擦学行为的细节。戒指通常,BOR机(块)是用来干滑动复合的考验。最后结果表明天然纤维复合材料的磨损行为。作者的一些研究和评估天然纤维复合材料的磨损和腐蚀行为剑麻、椰壳、棕榈纤维增强复合材料。
机械降解是指固体颗粒侵蚀的使用不同的腐蚀药(6]。许多行业报告材料损失,因为这种侵蚀行为。固体粒子侵蚀传统过程中发现材料的固体颗粒的逐步丧失。很少有文献调查进行天然纤维复合侵蚀方面的研究。大多数情况下,纤维复合材料的侵蚀率高于金属。相关的侵蚀行为是速度,影响角度,侵蚀的类型,和粒度参数(7]。
在这工作,水葫芦天然纤维从亲本植株中提取,然后是纤维增强环氧树脂基体材料的不同重量的百分比,和风信子纤维复合试样产生的帮助下热压压缩成型机。水葫芦是自由浮动的水生植物,主要提供在当地水体特别是在热带和亚热带地区(8]。温度在水葫芦植物生长中起着非常重要的作用的生活。15°C是最低,精神分裂症一般在20°C是一个最佳水平,最高温度是36°C以上的水葫芦植物(9]。水葫芦的良好品格,它可以在任何表面水体快速增长。所以,即使太阳光线不会穿透水下面。风信子植物的行为是一个严重的威胁到整个环境(10]。所有国家投资了大量的钱从水体中删除风信子植物。目前的工作将鼓励研究人员使用天然(浪费)材料作为一个有用的材料有效利用率。
2。材料
水葫芦的植物的水体Trichy区,泰米尔纳德邦,印度。种植植物后,分离过程就完成了。植物茎与亲本植株分离。正常情况下,所有的水生植物纤维被沤麻提取。水葫芦植物纤维不能有效地提取沤麻。利用机械的方法提取过程,风信子植物中提取的纤维。去除杂质和外部尘埃粒子,风信子纤维由自来水和蒸馏水清洗。然后,在开放的阳光下纤维干区3天直到他们的颜色从绿色变成深棕色。干燥过程是常用的去除纤维的水分含量。环氧树脂作为基质材料的联合硬化剂等特定标准LY556 HY951混合比为10:1 (11]。表1解释了风信子纤维的基本性质和环氧基体材料。天然纤维复合材料,环氧树脂,具有较高的热稳定性,主要是用作基质材料能够承受高温,提高钢筋的力学性能。这些矩阵材料买来Covai Seenu & Company,哥印拜陀,泰米尔纳德邦,印度。图1清楚地描述了水葫芦植物纤维的提取工艺。
2.1。制备的复合材料
纤维提取过程完成后,不同重量的百分比混合样品准备(30岁的15 20 25和35%)。不同重量百分比的纤维加固材料与环氧树脂混合矩阵通过压缩成型机。在热压压缩成型机,上盘温度设置为110°C和低板温度为120°C。个人板温度被用来减少复合试样的固化时间。在特定温度下是固定在两个盘子,1500 psi液压应用于两个顶部和底部的盘子。固化的时间和压缩载荷,提出了300×125×3毫米复合板,是固定的30分钟。图2清楚地解释了风信子增强纤维复合材料的制造工艺。
2.2。磨损试验装置
盘上的销(POD)试验机用于检查水葫芦纤维复合材料的干滑动行为(12]。简单的可用性、低成本和快速处理方法是使用这个设备的原因通常穿聚合物基复合材料的应用。初步验证和磁盘上的表面处理材料提前进行试验(13]。非常薄和锋利的刷子是用来清洁复合前后样品测试。图3显示了销盘装置。
磨损试验结束后,样品的平均粗糙度与不同地区的计算。天然纤维复合材料磨损试样的体积损失测量之前和之后的测试利用电子重量平衡机(14,15]。初始重量分配为W1,最后重量分配W2,然后测量体积损失,,和五个读数在每个样品确认。体积损失计算通过使用以下方程:
2.3。腐蚀仪器和实验过程
水葫芦天然纤维复合试样测试与DUCOM TR470模型冲蚀磨损试验机与喷嘴直径1.5毫米。3。µ米氧化铝粉末作为侵蚀的材料。复合测试样品切按ASTM标准(G76(2013))的维度25×25×3毫米(16]。图4显示了喷气侵蚀试验装置。
在进行实验之前,样品是完全由高压空气和干布清洗。输出响应以克/分钟。侵蚀的速率是由以下方程:
侵犯表面硬度测量,利用显微维氏硬度测试。从不同的影响区域,五观测的进行计算17]。天然纤维复合材料的密度与阿基米德原理的帮助测试。复合样品的理论密度和实验密度也测量(18]。
2.4。实验设计
输出结果的结合过程干滑动磨损和侵蚀损耗是由利用实验方法的设计(19]。通常,完整的阶乘技术用于发现不同因素的影响n的水平。这个实验方法操作序列,找出磨损和侵蚀的最小数量的样本。在一个完整的阶乘的方法,输出响应参与所有的因素水平组合(20.]。在干滑动磨损,三个因素应用负载(A)、(B)滑动时间,滑动速度(C)控制。角(A),同样,影响粒子速度(B),侵蚀的放电率(C)是用于设计因素侵蚀实验。表2显示的控制因素和水平用于水葫芦的干滑动磨损复合材料。表3表明侵蚀损耗的控制因素和水平用于水葫芦复合材料。
2.5。形态分析
磨损表面的形态研究复合与扫描电子显微镜显示。Ziess SEM是用来捕捉高分辨率图像后标准的工作条件。
3所示。结果和讨论
3.1。容积损失
当使用天然纤维强化的聚合物基复合材料摩擦学性能增加。这工作简要地讨论了最影响工艺参数得到最少的穿像减肥和体积损失。增加负载的最大高度影响了材料磨损率达到最大值,与现有的文献和相同的证明。田口正交阵列的实验是基于完整的阶乘的技术。用阶乘技术、滑动速度、负载和影响时间参数确定。在这样干燥的滑动实验中,上述三个参数是最有效的参数。干滑动技术用于确定主要影响,交互作用,他们的阴谋。提高耐磨性的水hyacinth-based复合在某些条件参数。环氧树脂基质材料很容易穿透风信子纤维强化,它会导致强烈的联锁。这干滑动实验减少的联锁属性强化和复合试样的基体材料。 Tables4和5描述了实验设计及其观察通过方差分析(21]。
环氧材料起着至关重要的作用在提高机械强度和粘结的天然纤维(生物)。但更高数量的纤维含量降低了力学性能和内部联系的两个国家。基于实验,磨损率变化对纤维的重量百分比的增加。因此,它已被证实,30% (wt)。具有良好的耐磨性比其他组合。一般来说,当一个更高的负载行为很长一段时间,它会导致磨损,因为一个特定的热量生成表面的样本矩阵和纤维增强。图5显示主要影响块干滑动的输出手段和风信子的SN比纤维样品。
然而,材料去除率较高,导致了体重和体积混合样品的损失。从文献调查,与其他天然纤维相比,水葫芦纤维与epoxy-based综合测试样品提供了积极的影响。图6清楚地显示了干燥的剩余土地站输出频率和标准的残余。
3.2。磨损机制
一般来说,磨损过程发生的counter-face盘的啮合面销。几种类型的高原。一般来说,高原分为两个阶段:尘土飞扬的高原和粗糙的高原。在摩擦学系统中,摩擦膜的摩擦学性能影响。的初始滑动过程与风信子天然纤维增强环氧聚合物复合材料,碎片的形式fibre-matrix大部分发现从撤军后的复合材料由于滑动摩擦机制。有证据表明纤维捕获的滑动面附近盘和摩擦层。干滑动磨损系统的摩擦层是层的摩擦学性能影响最大的销盘。机器表面的摩擦层分离时,负载参数高。率高的材料去除最后的残骸和碎片,它附着在盘摩擦层。由于高摩擦,这部电影在测试期间顺利转移。 It is apparent from this smooth transfer that the material has the least friction. A high volume loss at the test site is also one of the reasons for the loss.
3.3。侵蚀损耗
喷气的侵蚀,个人的反应工艺参数进行了较为详细的试验研究。认识到个人的影响参数,图形是由一个参数是恒定的。增加放电率(博士)导致更高的侵蚀的测试样品22]。在90度角,侵蚀的罢工的表面材料对速度的影响。撞击后,粒子的行为变化对计数器的材料。在软矩阵、材料粘着和坚硬的表面侵蚀断裂。这与表面的反应反应。此外,侵蚀的速度会影响磨损率的反应。表6和7解释WH的试验和方差分析观测样本侵蚀测试。图7表示的意思是影响块输出和SN比WH复合侵蚀测试。
在45度,粒子幻灯片在最大速度,剪切速率增加。它有最大的材料去除角(相对于其他影响23]。图8清楚地表明风信子的正态概率图和直方图情节纤维复合侵蚀测试频率和标准的残余。
3.4。侵蚀损耗机制
水葫芦复合样品评估通过侵蚀损耗喷气机侵蚀。有蜡的高速率放电,导致侵蚀损耗。双重侵蚀率,占用侵蚀的速度增量的一半。我们的工作重点确定风信子的侵蚀率复合试样基于侵蚀率等参数侵蚀的速度,影响角度,和放电率。除了一系列影响角度(30°、45°和60°),侵蚀的速度变化(28日,41岁,72)和放电率在于的范围(1、2.5和3.3)。
3.5。表面形态的研究
磨损表面的磨损形态和扫描电子显微镜研究了不同的工艺参数。很清楚确认撤离等常见的磨损机理,纤维弯曲、断裂在基质材料中,由于滑动粒子相剥离,和转换注意到(24]。从磨损实验的观察,良好的纤维和基体之间的界面锁定阶段导致自然复合材料的磨损性能好。磨损表面的测试样品如图9。
(一)
(b)
(c)
图9(一个)显示一个非常接近的扫描电子显微镜图像和纤维拔出在矩阵阶段通过展示这么多漏洞。在图9 (b)、环氧树脂矩阵相结合是清晰可见。有很强的纤维和环氧树脂之间的界面粘结矩阵因为这个。综合性能极大地受到这个键属性的影响。数据9(一个)- - - - - -9 (c)说明负载30 N应用在一段20分钟摩擦高于10 N同期应用的负载。速度降低,表面上的摩擦增加。由于外加负载,材料容易高剪切和导致最大表面损伤(25- - - - - -28]。数据10 ()- - - - - -10 (d)显示不同的影响角度(30°、45°和60°)以及侵蚀的速度和放电率随着每一个裂缝,乳沟模式,角撞击,和编织模式在陨石坑表面以适当角度的影响。
(一)
(b)
(c)
(d)
4所示。结论
压缩成型是用来准备干滑动和侵蚀测试标本。以下的结论来自水葫芦的磨损试验和腐蚀测试植物纤维复合材料:(我)水葫芦天然纤维增强了fibre-matrix界面结合各自的百分比:30 > 35 > 25 > 20 > 15。(2)风信子的体积损失综合指数下降了26%。(3)当喷嘴角度同时下降,磨损率增加。(iv)从方差分析,确定各个参数的影响。空气喷射冲蚀粒子速度的最大贡献58%对表面穿后跟侵蚀的排放(20%)和影响角度(11%)。同样,在滑动磨损,外加负载的滑动速度和滑动时间最大的贡献。(v)表面缺陷的腐蚀测试是找出45°,和穿样本高度影响速度30 N 479 rpm。(vi)纤维撤离和表面裂缝的常见故障通过扫描电子显微镜观察。
数据可用性
没有数据被用来支持本研究。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。