There is a limit for deforestation in order to keep the environmental cycle undisturbed. The heart of the paper is to replace the wood to a maximum extent to obtain a sustainable environment. This research aims at new natural composites in which treated hemp fiber used as reinforcement, synthetic cellulose used as particulate to improve the adhesion between matrix - fiber interface and Epoxy LY556 acted as matrix fabricated by hand layup technique. The density, water absorption, tensile properties, impact strength, hardness, flexural properties and compressive properties have been evaluated under ASTM standards and compare the results with existing materials such as wood, aluminium, etc., The composite hemp fiber reinforced polymer (HFRP) could be exploited as an effective replacement for wood and it would be suitable for automotive applications by comparing results.
The concept of the mixtures can be used not only in the composites but also in the materials with precipitates and matrix. In this investigation, the finite element method of axisymmetric unit cell models and the rule of mixtures of the Voigt and the Reuss models are used to analyze the overall mechanical response of composites with homogeneously distributed particles. The calculations have been cameo out by taking the materials as i) hardening and ii) perfect plastic materials. The Plastic properties are predicted for various volume fractions of the soft and hard particles. The computational results are compared with the results of the rule of mixtures. It is found that the plastic flow curves agree well with the Voigt model when the volume fraction of the particles is high. On the other hand, the calculated flow curves exist between the Voigt model and the Reuss model when the volume fraction of the particles is low.
In the present study, AZ91Mg/$\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$ short fiber+SiC particulates hybrid metal matrix composites(MMCs) were fabricated by squeeze casting method. Different particulate sizes of 45, 29 and $9\mu\textrm{m}$ were hybridized with 5% volume fraction to investigate the effect of SiC particulates size on microstructure, mechanical and thermal properties such as hardness, flexural strength, wear resistance and thermal expansion. Results show that the microstructure of the hybrid composites were quite satisfactory, namely revealing relatively uniform distribution of reinforcements. Some aggregation of SiC particulates caused by particle pushing was observed especially in the hybrid composites containing in fine particulates($9\mu\textrm{m}$). The hardness and flexural strength were improved by decreasing particulates size, whereas wear resistance improved by increasing particulates size because of large particulates restricting matrix wear from contacted stress. Regardless of particulates size, thermal expansion of composites was the same. This may be because the content of particulates was in all cases 5 volume fraction.1
The effective elasticity and conduction of composite materials containing arbitrarily oriented multiple phases has been analyzed using the concept of orientation-dependent average fields and concentration factors. The analysis provided closed form expressions for the effective stiffnesses and conductivities. Under the prescribed boundary conditions, the concentration factors were evaluated by the equivalent inclusion principle, through which the interaction between various phases is approximated by the Mori-Tanaka mean-field approximation. SiC particulate(SiC$_{p}$) reinforce aluminum(Al) matrix composites were fabricated and their elastic constants and electrical conductivities were measured together with a careful study of their microstructure. The measured properties showed a systematic anisotropy and this behavior could be attributed to the preferred orientation of SiC$_{p}$. The theoretical model developed was applied to the computation of the anisotropic properties of these composites. Both two-phase and three-phase composites were considered based on the microstructural information. The SiC$_{p}$ was modeled as an ellipsoid with planar random orientation distribution in the extruded Al/SiC$_{p}$ composites. The effect of extraneous phase such as intermetallic compounds was also investigated.tigated.
The fabrication process and properties of SiC particulate preforms with high volume fraction above 50% were investigated. The SiC particulate preforms were fabricated by vacuum-assisted extraction method after wet mixing of SiC particulates of 48 ${\mu}m$ in diameter, $SiO_2$ as inorganic binder, cationic starch as organic binder and polyacrylamide as dispersant in distilled water. The SiC particulate preforms were consolidated by vacuum-assisted extraction, and were followed by drying and calcination. The drying processes were consisted with natural drying at $25^{\circ}C$ for 36 hrs and forced drying at 10$0^{\circ}C$ for 12 hrs in order to prevent the micro-cracking of SiC particulates preform. The compressive strengths of SiC particulate preforms were dependent on the inorganic binder content, calcination temperature and calcination time. The compressive strength of SiC preform increased from 0.47 MPa to 1.79 MPa with increasing the inorganic binder content from 1% to 4% due to the increase of $SiO_2$ flocculant between the interfaces of SiC particulates. The compressive strength of SiC preform increased from 0.90 MPa to 3.21 MPa with increasing the calcination temperatures from 800 to 120$0^{\circ}C$ under identical calcination time of 4hrs. The compressive strength of SiC preform increased from 0.92 to 1.95 MPa with increasing the calcination time from 2 hrs to f hrs at calcination temperature of 110$0^{\circ}C$. The increase of compressive strength of SiC preform with increasing the calcination temperature and time is due to the formation of crystobalite $SiO_2$ phase at the interfaces of SiC particulates.
Junhwan Jeong;Sanghoon Song;Jin Uk Ha;Daedong Park;Jaeyun Kim;Yeongmin Jung;Donghyuk Kim;Kiwon Hwang;Sungwook Chung;Wonho Kim
Elastomers and Composites
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제59권2호
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pp.64-72
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2024
As air pollution continues to increase owing to increasing traffic centered in urban areas, the tire industry is researching methods to reduce particulate matter. In this study, functionalized lithium butadiene rubber (F-LiBR) was applied to a natural rubber (NR)/butadiene rubber (BR) blend compound often used in truck bus radial (TBR) tire treads. The effect of the functional group that can react with carbon black (CB) in BR was investigated in terms of the dispersion of CB and the compound performance, including the generation of particulate matter. Compounds that were substituted with F-LiBR exhibited enhanced interaction with CB, resulting in excellent filler dispersion. Although F-LiBR exhibited lower crosslinking density and inferior abrasion resistance due to its high vinyl content, the compound with 30 phr of F-LiBR was advantageous in terms of its rolling resistance due to the excellent filler dispersion, which was also effective in reducing the amount of generated particulate matter (up to 56% reduction for PM2.5, and 67% reduction for PM10). The results confirmed the benefits of the introduction of functional groups into TBR tire tread compounds, which can aid in improving the fuel efficiency and reducing particulate matter generation.
International Journal of Aerospace System Engineering
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제7권1호
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pp.16-20
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2020
The recent trend is increasing towards the usage of polymer matrix composites since they have a wide variety of applications. They have applications in the field of aircraft and space industry, sporting goods, medical devices, marine and automotive applications and also in commercial usage. The most commonly used fibre-reinforced polymer matrix composite is Glass fibre reinforced epoxy (GFRE) composite which is used in aviation, sports and automotive industries. However, the strength of GFRE composites is not adequate for structural applications. Therefore, the current research focuses on increasing the strength of GFRE composites by reinforcing with micro Graphite (Gr) particulates. The Gr used is an ultra-fine powder with particle size 250 ㎛. Gr is known to have good wear resistance, thermal conductivity and can operate at high temperatures. Gr particulates are mixed with the epoxy matrix in various weight ratios. Hand-lay technique is used for fabricating the composites. Mechanical properties such as tensile strength, elongation, compressive strength and flexural strength are obtained experimentally to study the effect of change in Gr content (0-5 wt. %). The tests were done as per ASTM standards.
Prabhu, T. Niranjana;Demappa, T.;Harish, V.;Prashantha, K.
Advances in materials Research
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제4권2호
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pp.97-111
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2015
Polypropylene short fiber (PP)-clay particulate-epoxy ternary composites were prepared by reinforcing PP short fiber and clay particles in the range of 0.1 phr to 0.7 phr into epoxy resin. Prepared hybrid composites were characterized for their mechanical, thermal and flame retardant properties. The obtained results indicated an increase in impact resistance, tensile strength, flexural strength and Young's modulus to an extent (up to 0.5 phr clay and 0.5 phr PP short fiber) and then decreases as the reinforcing phases are further increased. The thermal stability of these materials are found to increase up to 0.2 phr clay and 0.2 phr PP addition, beyond which it is decreased. Addition of clay is found to have the negative effect on epoxy-PP short fiber composites, which is evident from the comparison of mechanical and thermal properties of epoxy-0.5 phr PP short fiber composite and epoxy-0.5 phr PP short fiber-0.5 phr clay composite hybrid. UL-94 tests conducted on the composite hybrids have showed a reduction in the burning rate. Morphological observations indicated a greater fiber pull with the addition of clay. The performed tests in the present study indicated that materials under investigation have promising applications in construction, agriculture and decorative purposes.
This paper briefly reviews various existing methods to account for the effect of particle size on mechanical properties of particulate metal matrix composites. A simple and easy method is to use a size-dependent constitutive equation for the matrix. The suggested method does not require the development of a new computational algorithm and is compatible with any standard finite element software. Finite element analyses have been carried out to show how the deformation behavior of a metal matrix composite changes as the particle size and volume fraction are varied.
The purpose of this paper is to provide the experimenters who use the oblique incidence ultrasonic method for anisotropic elastic constants measurement eith some useful relations. In particular, the equivalence of the times of flight by the energy ad phase velocities, which is key to the oblique incidence method, is proved explicitly. This equivalence greatly simplifies the analysis of immersion measurement results. In oredr to correctly measure the transit time of an immersed sample using the oblique incidence, the receiving transducer should be shifted laterally, and an expression in given for this shift. A method for determining all nine elastic constants of an orthotropic material is briefly described and the measurement results are listed for SiC particulate reinforced A1 matrix composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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