Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết đề cập tới việc khảo sát thanh composite gia cường của thảm chống lầy của Hà Lan, là bộ phận chính làm nên kết cấu của thảm chống lầy, có ý nghĩa quyết định đến chịu tải trọng của thảm. Các phương pháp nghiên cứu sơ bộ về tính chất nhiệt, cấu trúc tế vi và tính chất cơ lý cơ bản của thanh composite.
Hóa học Kỹ thuật mơi trường KHẢO SÁT THANH COMPOSITE GIA CƯỜNG THẢM CHỐNG LẦY HEAVY TRACKWAY CỦA HÀ LAN Phạm Quang Thuần*, Nguyễn Trần Hùng, Đỗ Đình Trung Tóm tắt: Bài báo đề cập tới việc khảo sát composite gia cường thảm chống lầy Hà Lan, phận làm nên kết cấu thảm chống lầy, có ý nghĩa định đến chịu tải trọng thảm Các phương pháp nghiên cứu sơ tính chất nhiệt, cấu trúc tế vi tính chất lý composite Từ khóa: Thảm chống lầy; Heavy trackway MỞ ĐẦU Vật liệu composite có nhiều tính ưu việt so với vật liệu truyền thống như: độ bền học cao, khối lượng riêng bé; chịu môi trường ẩm mặn, xạ mặt trời, không bị tác động sinh vật biển hàu, hà, loại vi sinh vật khác; có khả kết hợp với loại vật liệu khác gỗ, kim loại,… để vừa tăng sức bền vừa giảm giá thành; dễ tạo dáng, độ bóng bề mặt cao, kín nước tuyệt đối; dễ thi công, dễ sữa chửa, thiết bị thi công đơn giản; tuổi thọ cao 20 năm; chi phí bảo dưỡng thấp Do vậy, vật liệu composite sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, đặc biệt gần ứng dụng lĩnh vực chế tạo vũ khí trang bị quân loại vật liệu cao cấp nhiều lĩnh vực công nghệ cao Thảm chống lầy Heavy trackway Hà Lan quân đội Nato sử dụng tác chiến vùng đất yếu vùng ven biển cho xe công binh trực thăng loại nhỏ Bộ phận kết cấu lên thảm chống lầy gồm ba phần chính: gia cường, sợi cáp kim loại, sợi polime bện Trong kết cấu định nên khả chịu tải trọng làm việc thảm chống lầy composite Bài báo khảo sát phân tích composite để có phương hướng chế tạo thay điều kiện Việt Nam PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Kính hiển vi điện tử quét SEM, phổ phân tán lượng tia X EDX, phân tích thay đổi khối lượng theo nhiệt độ TGA, phân tích nhiệt vi sai DSC, phổ hồng ngoại, tính chất lý theo ASTM D 4476 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 3.1 Khảo sát hình dạng tỷ trọng composite Thanh composite có dạng màu đen, hình trụ dài theo chiều rộng thảm chống lầy (thảm chống lầy có chiều rộng 4,2 mét) Đường kính 11,7 mm; khối lượng riêng 14,5 g/cm3 Hình Một phần thảm chống lầy Heavy trackway 22 P Q Thuần, N T Hùng, Đ Đ Trung, “Khảo sát … Heavy Trackway Hà Lan.” Nghiên cứu khoa học công nghệ 3.2 Khảo sát phân tích mẫu composite Phân tích bề mặt ngang dọc vật liệu kính hiển vy điện tử quét SEM cho biết cấu trúc tế vi bề mặt vật liệu Hình Chụp SEM mẫu composite theo hai phương khác Từ hình 2, vật liệu cấu thành gồm sợi xếp bố trí dọc theo chiều dài Các sợi xếp khơng bị bó lại, phù hợp với điều kiện chịu lực theo phương ngang vật liệu (chịu lực cắt ngang vật liệu) Theo tài liệu, loại sợi sử dụng chế tạo vật liệu như: sợi thủy tinh, sợi kevlar, sợi carbon, sợi gốm,… Phương pháp phân tích nhiệt vi sai DSC, phân tích thay đổi khối lượng theo nhiệt độ TGA xác định thành phần cấu thành nên vật liệu Mỗi loại vật liệu có phân hủy nhiệt độ khác nhau, loại nhựa thường có nhiệt độ phân hủy thấp loại sợi nói Điều kiện phân huỷ nhiệt: mẫu phân tích mơi trường khơng khí, nhiệt độ tăng từ đến 850 oC, với tốc độ oC/phút Kết quả: phần rắn không thay đổi trọng lượng chiếm 0.27% KL phân tích EDX Từ kết cho thấy mẫu chứa khoảng 45% KL nhựa, 55% KL sợi Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, - 2020 23 Hóa học Kỹ thuật mơi trường Q trình phân huỷ nhiệt cho thấy peak suy giảm KL: Peak 177.14 oC; Peak 357.49 oC; Peak 780.04 oC Kết phân tích phần cặn tro (0,27% khối lượng) Phương pháp phân tích EDX thành phần tro xác định nguyên tố mẫu xác định sợi dùng chế tạo Chụp EDX kết hình Figure: Experiment: Thang48A Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air 21/03/2016 Procedure: RT > 850C (5 C.min-1) (Zone 2) Labsys TG Mass (mg): 14.36 TG/% dTG/% /min 80 Peak :177.14 °C HeatFlow/µV Exo Peak :512.88 °C Peak :401.76 °C Peak :357.49 °C Peak :780.04 °C 30 60 Peak :414.20 °C -4 40 10 20 -8 Mass variation: -4.53 % -20 -10 Mass variation: -40.36 % -12 -40 -60 -16 -80 Mass variation: -54.84 % -30 -100 100 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /°C Hình Giản đồ TGA DSC Thơng qua hình nhận thấy phần tro khơng phân hủy nhiệt chủ yếu C ngồi cịn có Mg, Si, Al, Ca, K dạng oxit, nhiên thành phần nhỏ nên kết luận tạp chất thành phần vật liệu Từ kết kết luận thành phần gia cường vật liệu sợi carbon Điều phù hợp với nhiều tài liệu mô tả nhà sản xuất Bằng phương pháp phân tích xác định thành phần khối lượng sợi khoảng 55% nhựa 45%, sợi sử dụng sợi carbon Title : IMG1 -Instrument : 6610(LA) Volt : 20.00 kV Mag : x 500 Date : 2016/03/22 Pixel : 512 x 384 Hình Chụp SEM tro 24 P Q Thuần, N T Hùng, Đ Đ Trung, “Khảo sát … Heavy Trackway Hà Lan.” Nghiên cứu khoa học công nghệ 001 2400 Acquisition Parameter Instrument : 6610(LA) Acc Voltage : 20.0 kV Probe Current: 1.00000 nA PHA mode : T4 Real Time : 84.68 sec Live Time : 70.00 sec Dead Time : 17 % Counting Rate: 1817 cps Energy Range : - 20 keV 2100 C 1800 Counts 1500 1200 900 O 600 Si Al Mg Ca Ca 300 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV Thin Film Standardless Standard Quantitative Analysis Fitting Coefficient : 0.7784 Element (keV) Mass% Counts Error% Atom% C K (Ref.) 0.277 93.34 38361.06 0.01 96.45 O K 0.525 2.43 2629.88 0.27 1.89 Mg K* 1.253 0.50 740.32 2.38 0.25 Al K 1.486 0.78 1115.58 1.74 0.36 Si K 1.739 1.03 1449.70 1.45 0.46 Ca K 3.690 1.92 1728.07 1.35 0.59 Total 100.00 100.00 Hình Chụp EDX thành phần tro cịn lại 3.3 Khảo sát tính chất lý composite Tính chất lý composite xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 4476 Lần đo Đường kính mẫu, mm 11,7 11,7 11,7 11,7 11,7 Lực phá hủy lớn nhất, N 8223,11 8170,23 8258,45 8097,67 8199,86 Độ biến dạng lớn nhất, mm 0,91 0,93 0,87 0,98 1,07 % biến dạng Độ bền uốn, MPa 0,95 0,97 0,91 1,02 1,12 1053 1046 1058 1037 1050 Modul đàn hồi, MPa 1234 1197 1291 1131 1202 Thông qua phân tích tính chất lý vật liệu composite chế tạo gia cường cho thảm chống lầy nhận thấy tính chất lý phù hợp với nhiều sản phẩm làm từ vật liệu composite sở sợi carbon Các kết phân tích có sai khác khơng lớn, chứng tỏ độ ổn định vật liệu KẾT LUẬN Đã khảo sát phương pháp vật lý hóa học để sơ kết luận vật liệu chế tạo gia cường composite để làm kết cấu cho thảm chống lầy Khảo sát tính chất lý để đánh giá khả ứng dụng composite TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Volume 21 ASM Handbook, “The Volume was prepared under the direction of the ASM international Handbook Committee”, 2001 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, - 2020 25 Hóa học Kỹ thuật môi trường [2] ASTM D 4476, “Standard Test Method for Flexural Properties of Fiber Reinforced Pultruded Plastic Rods” ABSTRACT STUDY ON THE PHYSICAL AND MECHANCAL PROPERTIES OF REINFORCED COMPOSITE BAR FOR HEAVY TRACKWAY ANTI-BOG MAT In this study, the properties of reinforced composite bar of Heavy Trackway antibog mat purchased from Netherland, which is the main framework of anti-bog mat and is the crucial for the load-carrying capacity of the mat, were investigated The thermal property, microstructure and physical properties of composite bar were investigated and discussed Keywords: Anti-bog mat; Heavy Trackway Nhận ngày 15 tháng năm 2020 Hoàn thiện ngày 12 tháng năm 2020 Chấp nhận đăng ngày 24 tháng năm 2020 Địa chỉ: iện Hóa học- ật liệu iện Khoa học - Công nghệ quân * Email: phamquangthuan1982@gmail.com 26 P Q Thuần, N T Hùng, Đ Đ Trung, “Khảo sát … Heavy Trackway Hà Lan.” ... KẾT LUẬN Đã khảo sát phương pháp vật lý hóa học để sơ kết luận vật liệu chế tạo gia cường composite để làm kết cấu cho thảm chống lầy Khảo sát tính chất lý để đánh giá khả ứng dụng composite TÀI... Thông qua phân tích tính chất lý vật liệu composite chế tạo gia cường cho thảm chống lầy nhận thấy tính chất lý phù hợp với nhiều sản phẩm làm từ vật liệu composite sở sợi carbon Các kết phân tích... PROPERTIES OF REINFORCED COMPOSITE BAR FOR HEAVY TRACKWAY ANTI-BOG MAT In this study, the properties of reinforced composite bar of Heavy Trackway antibog mat purchased from Netherland, which is the
