بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق اخیر تاثیر افزودن ذرات نانو کاربید سیلیسیم Sic بر ضریب اصطکاک و آزمون های مربوط به تست دینامیکی در تولید لنت ترمز مورد مطالعه قرار گرفته است . بدین منظور برای تولید نانو ذرات کاربید سیلیسیم از کاربید سیلیسیم نوع β - آلمانی - در ابعاد میکرونی استفاده شد و با روش ذوب قلیایی نانو ذرات تولید و به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM و روش شرر اصلاح شده، اندازه ذرات اندازه گیری شد. نانوذرات کاربید سیلیسیم تولید شده به مقدار %0.2 در ساخت لنت توسط شرکت سازنده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان می دهد حضور نانوذرات کاربید سیلیسیم در لنت ترمز باعث افزایش ضریب اصطکاک در دماهای بالای200 C̊ شده است ، همچنین آزمایشات دینامیکی انجام شده حاکی از آن است که نانوذرات کاربید سیلیسیم منجر به کاهش فاصله توقف و افزایش شتاب منفی در لنت ترمز می شود.
کلمات کلیدی: نانو ذرات کاربید سیلیسیم، لنت ترمز
-1 مقدمه
نانوتکنولوژی به عنوان انقلاب صنعتی قرن آینده، اثرات فراوانی در صنایع گوناگون خواهد داشت . یکی از چشماندازهای امیدوارکننده این تکنولوژی پیشرفته، تحول در صنعت خودروسازی است.یکی از اصلیترین موضوعات نانوتکنولوژی، ساخت مواد با خواص جدید است . این مواد، ارزش افزوده بسیار بالا و کارایی بالاتری در تمام صنایع خواهند داشت که صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نخواهد بود. لنت ترمز ، ساخت لاستیک هایی با مقاومت سایشی بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، کاهش مصرف سوخت خودرو و غیره نمونه هایی از این کاربرد می باشد .[1]
کاربید سیلیسیم یک ماده با کاربردهای گوناگون در صنایع هوا فضا، اتومبیل سازی، صنایع هسته ای، الکترونیک و غیره می باشد.این ماده سودمند دارای مقاومت مکانیکی بسیار بالا، مقاومت زیاد در برابر پرتوها، عبور نوری زیاد، پایداری حرارتی چشمگیر، پایداری شیمیائی و مقاومت زیاد در برابر اکسیداسیون می باشد. در بین کاربردهای گفته شده اندازه کوچک کریستال های آن می تواند فاکتور مهمی در کنترل ریز ساختارها باشند .[2 ] نانو ذرات کاربید سیلیسیم یکی از مواد خام اصلی و مهم برای طرح های مهندسی سرامیک در دماهای بسیار بالاست که انعطاف قابل قبولی داشته و در برابر دماهای فوق العاده زیاد مقاومت بسیار زیادی از خود نشان می دهد .[3]
لنت ترمز قسمتی از سیستم ترمز وسایل نقلیهاست که با به وجود آوردن اصطکاک با کاسه ترمز باعث شتاب منفی در خودرو میشودقدرت. این سیستم معمولاً 10 برابر قدرت موتور و حتی بیشتر میباشد. لنت وظیفه دارد با تولید نیروی اصطکاکی مناسب انرژی جنبشی چرخ متحرکی را که تحت تاثیر نیروی موتور میباشد را گرفته و به انرژی حرارتی تبدیل کند . و سپس انرژی حرارتی را در فضا پخش نماید که با این عمل اتومبیل از حالت حرکت به حالت سکون و یا از سرعت آن کاسته میشود. لنت باید ضریب اصطکاکی بالا و پایدار داشته و با تغییرات درجه حرارت خاصیت خود را از دست ندهد و همچنین باید در مقابل سائیدگی استحکام داشته و کاسه ترمز را خراش ندهد وموجب خرابی آن وخسارت ناشی ازحرارت نگرد.[7]
جعبه ترمزهای کامپوزیتی که شامل فیلترهای ساخته از کاربیدسیلیسیم هستند، در کارایی ترمز بسیار موثر می باشند. کاربیدسیلیسیم در ترمز از افزایش دما جلوگیری کرده و ضریب اصطکاک را افزایش می دهد . [4] ترمزهای سرامیکی معمولا در وسایل نقلیه تجاری گران قیمت به کار برده می شوند .[5 ] جعبه ترمزهای کامپوزیت چدن که شامل فیلترهای سرامیکی کاربیدسیلیسیم برای قطارهای پرسرعت نیز استفاده می شوند .[4 ] همچنین کاربیدسیلیسیم به دلیل مجموعه ای از امتیازات برجسته مثل چگالی کم، مقاومت دمایی بالا، استحکام بالا، خصوصیات مربوط به اصطکاک و سرعت فرسایش کم به عنوان ماده جدید ترمز هواپیما معرفی شده است .[6 ] بررسی های انجام شده در تحقیق اخیر نشان می دهد که کاربیدسیلیسیم بهترین ماده سرامیکی برای افزایش ضریب اصطکاک در سرعت های بالا و بهبود آزمون های دینامیکی می گردد .
-2 مواد و روش تحقیق
1-2 مواد مصرفی مواد اولیه مورد استفاده برای انجام واکنشهای شیمیایی از کمپانی مرک آلمان خریداری شد. شناسایی محصولها به کمک مقایسه دادههای فیزیکی نمونههای شناخته شده ویابه وسیله اطلاعات طیفی آنها انجام گرفته شده است.
2-2 آماده سازی نمونه
300 گرم کاربید سیلیسیم آلمانی با مش 800 با 150 گرم سود در مجاورت 9 گرم کلرورسریم به عنوان کاتالیست - به مقدار %2 وزنی - در دمای 400 درجه سانتیگراد ذوب و به مدت 8 ساعت
نگهداری و سپس به مدت 12 ساعت در دمای محیط خنک شدند. پس از آن مخلوط مذاب در آب حل شده، عمل شستشو با آب تا رسیدن مخلوط به PH خنثی ادامه یافت. کلرور سریم در آب حل شده و از مخلوط جدا گردید . مخلوط به وسیله قیف بوخنر در خلا آزمایشگاه، آبگیری و به مدت 2 ساعت درون آون با درجه حرارت120̊C خشک گردید، سپس درون هاون چینی مخلوط نانو کاربید سیلیسیم تولید شده، سائیده و ذرات نانو از یکدیگر جدا شدند. کاربید سیلیسیم تولید شده تحت بررسی آنالیز فازی به کمک دستگاه XRD مدل Philips PW-1840 و آنالیز ریز ساختاری به کمک دستگاه SEM/EDS مدل Philips XL-30 قرار گرفتند. نانو کاربید سیلیسیم تولید شده برای تست بر روی لنت ترمز خودرو به یک شرکت تولید کننده لنت فرستاده شد. شرکت سازنده، نانو کاربید سیلیسیم تولید شده را به جای آزبست همراه با پلیمر
