Nghiên cứu độ bền vật liệu composite bằng phương pháp VARTM

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

1.2. Giới thiệu chung về vật liệu composite

1.3. Lịch sử hình thành và phát triển của vật liệu composite

1.4. Ưu điểm của vật liệu composite

1.5. Tầm quan trọng của composite

1.6. Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

1.6.1. Các kết quả nghiên cứu trong nước

1.6.2. Các kết quả nghiên cứu ngoài nước

1.7. Tính cấp thiết của đề tài

1.8. Mục đích của đề tài

1.9. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài

1.10. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Giới thiệu composite

2.2. Phân loại composite

2.2.1. Phân loại theo pha nền

2.2.2. Phân loại theo cốt gia cường

2.2.3. Cấu tạo vật liệu composite

2.2.3.1. Thành phần cốt

2.2.3.2. Cốt dạng sợi

2.2.3.3. Cốt dạng hạt

2.2.3.4. Cốt dạng vải

2.2.4. Vật liệu nền

2.3. Công nghệ VARTM

2.4. Tỷ lệ nền cốt

2.5. Cơ học của vật liệu composite

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHUÔN

3.1. Mẫu chịu uốn và mẫu chịu kéo

3.2. Chọn kiểu khuôn

3.3. Thiết kế khuôn cho mẫu chịu uốn và mẫu chịu kéo

3.3.1. Thiết kế khuôn cho mẫu chịu uốn

3.3.2. Thiết kế khuôn cho mẫu chịu kéo

4. CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MẪU

4.1. Chuẩn bị thiết bị chế tạo sản phẩm

4.2. Vật liệu nền (Polyester không no)

4.2.1. Đặc tính của nhựa Polyester không no

4.2.2. Ưu nhược điểm của Polyester không no

4.3. Chất đóng rắn MEKP

4.4. Vật liệu cốt (Sợi gia cường bằng thủy tinh)

4.5. Hệ thống thiết bị VARTM

4.6. Khuôn mẫu thí nghiệm

4.7. Quy trình chế tạo mẫu theo phương pháp VARTM

4.7.1. Giai đoạn chuẩn bị

4.7.2. Giai đoạn thực hiện

4.7.3. Giai đoạn kết thúc

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ

5.1. Thí nghiệm đo độ bền kéo và độ bền uốn của mẫu composite

5.2. Điều kiện thí nghiệm

5.3. Kết quả đo độ bền kéo của composite cốt woven roving fiberglass

5.4. Kết quả đo độ bền kéo của composite cốt chopped strand mat fiberglass

5.5. Kết quả đo độ bền uốn của composite cốt woven roving fiberglass

5.6. Kết quả đo độ bền uốn của composite cốt chopped strand mat fiberglass

5.7. Phân tích kết quả thí nghiệm

5.7.1. Độ bền kéo của composite cốt woven roving fiberglass

5.7.2. Độ bền kéo của composite cốt chopped strand mat fiberglass

5.7.3. So sánh độ bền kéo của composite được gia cường bằng sợi thủy tinh woven roving và chopped strand mat

5.7.4. Mô đun kéo của composite cốt woven roving fiberglass

5.7.5. Mô đun kéo của composite cốt chopped strand mat fiberglass

5.7.6. So sánh mô đun kéo của composite được gia cường bằng woven roving fiberglass và chopped strand mat fiberglass

5.7.7. Độ bền uốn của composite cốt woven roving fiberglass

5.7.8. Độ bền uốn của composite cốt chopped strand mat fiberglass

5.7.9. So sánh độ bền uốn của composite được gia cường bằng woven roving fiberglass và chopped strand mat fiberglass

5.7.10. Mô đun uốn của composite cốt woven roving fiberglass

5.7.11. Mô đun uốn của composite cốt chopped strand mat fiberglass

5.7.12. So sánh mô đun uốn của composite được gia cường bằng woven roving fiberglass và chopped strand mat fiberglass

5.7.13. So sánh độ bền kéo và độ bền uốn của composite được gia cường bằng woven roving fiberglass

5.7.14. So sánh độ bền kéo và độ bền uốn của composite được gia cường bằng chopped strand mat fiberglass

5.8. Phân tích cấu trúc composite qua ảnh SEM

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

6.1. Tóm tắt kết quả đạt được

6.2. Hướng phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu độ bền vật liệu composite bằng VARTM

Nghiên cứu độ bền của vật liệu composite là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo. Vật liệu composite, với những đặc tính vượt trội như nhẹ, bền và khả năng chống ăn mòn, đang ngày càng được ưa chuộng. Phương pháp VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) là một trong những kỹ thuật tiên tiến giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất vật liệu composite. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về độ bền của vật liệu composite và vai trò của phương pháp VARTM trong nghiên cứu này.

1.1. Định nghĩa và ứng dụng của vật liệu composite

Vật liệu composite là sự kết hợp của hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau nhằm tạo ra một sản phẩm có tính năng vượt trội. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không, ô tô, và xây dựng. Đặc biệt, composite có khả năng chịu lực tốt và nhẹ hơn so với các vật liệu truyền thống.

1.2. Lịch sử phát triển của phương pháp VARTM

Phương pháp VARTM đã được phát triển từ những năm 1980 và nhanh chóng trở thành một trong những kỹ thuật chính trong sản xuất vật liệu composite. Kỹ thuật này cho phép kiểm soát tốt hơn quá trình lấp đầy nhựa, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu độ bền vật liệu composite

Mặc dù vật liệu composite có nhiều ưu điểm, nhưng việc nghiên cứu độ bền của chúng vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các yếu tố như tỷ lệ sợi, phương pháp chế tạo và điều kiện môi trường đều ảnh hưởng đến tính chất cơ học của vật liệu. Việc hiểu rõ những vấn đề này là cần thiết để cải thiện chất lượng và độ bền của sản phẩm.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền vật liệu composite

Độ bền của vật liệu composite phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tỷ lệ sợi gia cường, loại nhựa sử dụng và phương pháp chế tạo. Nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ sợi gia cường có thể làm tăng đáng kể độ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu.

2.2. Thách thức trong quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất vật liệu composite bằng phương pháp VARTM có thể gặp phải một số thách thức như kiểm soát áp suất chân không và thời gian lấp đầy nhựa. Những yếu tố này cần được tối ưu hóa để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

III. Phương pháp VARTM trong nghiên cứu độ bền vật liệu composite

Phương pháp VARTM là một kỹ thuật tiên tiến trong sản xuất vật liệu composite, cho phép kiểm soát tốt hơn quá trình lấp đầy nhựa. Kỹ thuật này không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn nâng cao độ bền của sản phẩm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng VARTM có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học của vật liệu composite.

3.1. Quy trình thực hiện phương pháp VARTM

Quy trình VARTM bao gồm các bước chuẩn bị khuôn, lắp đặt sợi gia cường và lấp đầy nhựa dưới áp suất chân không. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

3.2. Lợi ích của phương pháp VARTM

Phương pháp VARTM mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu lãng phí nhựa, cải thiện độ bền và khả năng chống ăn mòn của vật liệu composite. Điều này làm cho VARTM trở thành lựa chọn hàng đầu trong sản xuất vật liệu composite hiện đại.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu độ bền vật liệu composite

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu composite chế tạo bằng phương pháp VARTM có độ bền kéo và độ bền uốn cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Các ứng dụng thực tiễn của vật liệu composite rất đa dạng, từ ngành hàng không đến xây dựng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa tỷ lệ sợi và phương pháp chế tạo có thể nâng cao đáng kể các tính chất cơ học của vật liệu.

4.1. Kết quả thí nghiệm độ bền kéo và uốn

Các thí nghiệm cho thấy rằng vật liệu composite chế tạo bằng VARTM có độ bền kéo lên đến 102,94 MPa và độ bền uốn đạt 88,27 MPa. Những kết quả này cho thấy tiềm năng lớn của vật liệu composite trong ứng dụng thực tiễn.

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp

Vật liệu composite được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không và xây dựng. Chúng không chỉ giúp giảm trọng lượng mà còn nâng cao độ bền và khả năng chống ăn mòn, từ đó cải thiện hiệu suất của sản phẩm.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu độ bền vật liệu composite

Nghiên cứu độ bền vật liệu composite bằng phương pháp VARTM đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp chế tạo. Với những ưu điểm vượt trội, vật liệu composite hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và cải tiến quy trình sản xuất sẽ giúp nâng cao chất lượng và hiệu suất của vật liệu composite.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp VARTM có thể cải thiện đáng kể độ bền của vật liệu composite. Việc tối ưu hóa tỷ lệ sợi và quy trình sản xuất là rất quan trọng để đạt được sản phẩm chất lượng cao.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Trong tương lai, nghiên cứu sẽ tiếp tục tập trung vào việc cải tiến quy trình sản xuất và khám phá các loại vật liệu mới để nâng cao tính năng của vật liệu composite. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp chế tạo.

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu độ bền của vật liệu composite chế tạo bằng phương pháp VARTM