اثر مقادیر مختلف ماده زیست توده پوست گردو بر پایداری حرارتی و مورفولوژی لنت‌های ترمز

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده
چکیده
موضوع تحقیق: این پژوهش با هدف بررسی اثر افزودن پودر پوست گردو فرآوری‌شده (PNB) بر خواص سایشی و پایداری حرارتی لنت‌های ترمزی دوستدار محیط‌زیست انجام شد. اهمیت این موضوع ازآن‌جهت است که لنت ترمز به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی سامانه ایمنی خودرو باید هم‌زمان دارای پایداری حرارتی مطلوب و مقاومت سایشی مناسب باشد. استفاده از منابع زیست‌توده مانند پوست گردو می‌تواند ضمن بهبود عملکرد، رویکردی پایدار و جایگزین مناسبی برای ترکیبات آزبستی و معدنی محسوب شود.
روش تحقیق: برای این منظور، لنت‌های ترمزی با درصدهای مختلف پودر پوست گردو (0 تا 4 درصد وزنی) تولید شدند. فرایند ساخت شامل اختلاط دقیق مواد اولیه، قالب‌گیری و پخت در شرایط کنترل‌شده بود. به‌منظور بررسی خواص، آزمون‌های حرارتی (TGA, DTA) برای تحلیل رفتار تجزیه حرارتی و میزان کربن باقی‌مانده، آزمون ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای مشاهده توزیع و پیوستگی ذرات تقویت‌کننده و آزمون‌های مکانیکی سایشی برای ارزیابی مقاومت در برابر سایش و سختی سطح انجام شدند.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد افزودن تا 3 درصد وزنی پودر پوست گردو موجب بهبود چشمگیر در پایداری حرارتی، افزایش تشکیل کربن باقی‌مانده و ایجاد ریزساختار یکنواخت شد. همچنین سختی سطح و مقاومت سایشی افزایش یافت و سایش غیریکنواخت کاهش پیدا کرد. بااین‌حال، مقادیر بالاتر از 3 درصد باعث افت محسوس مقاومت حرارتی، تشکیل نواحی متخلخل و تضعیف چسبندگی فاز زمینه و تقویت‌کننده شد که ناپایداری رفتار و افت کارایی سایشی را موجب شد. در جمع‌بندی، مقدار بهینه‌ی ۲ تا ۳ درصد وزنی پودر پوست گردو بهترین تعادل بین سختی، مقاومت سایشی و پایداری حرارتی را فراهم می‌آورد و به‌عنوان گزینه‌ای پایدار برای تولید لنت‌های ترمزی پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Effect of Different Walnut Shell Biomass Content on the Thermal Stability and Morphology of Brake Pads

نویسندگان English

Mohammad Hedayati Ayandeh 1
Masoud Mosallaee 2
Amin Hossein Morshedi 3
1 Ph.D. Student, Department of Materials and Metallurgical Engineering, Faculty of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 Associate Professor, Department of Materials and Metallurgical Engineering, Faculty of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
3 Associate Professor, Department of Minning Engineering, Faculty of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده English

Abstract
Research subject: This study investigates the effect of processed walnut shell Biomass (PNB) on the thermal and tribological performance of eco-friendly brake pads. Since brake pads are safety-critical components, they must provide both thermal stability and wear resistance. Replacing conventional fillers with biomass-based reinforcements such as walnut shell powder offers a sustainable alternative to asbestos while potentially improving overall performance.
Research approach: Brake pad composites were fabricated by incorporating 0–4 wt.% PNB into the base formulation through controlled mixing, molding, and curing. The produced specimens were examined using a combination of analytical and mechanical techniques. Thermogravimetric (TGA) and differential thermal analysis (DTA) were performed to evaluate degradation behavior and char formation. Microstructural characterization was carried out using scanning electron microscopy (SEM) to assess the dispersion of reinforcing particles and the quality of interfacial bonding. In addition, wear resistance and hardness tests were conducted to measure the tribological and mechanical performance of the pads.
Main results: The results revealed a dual effect of PNB addition. Incorporating up to 3 wt.% PNB improved thermal stability, increased char residue, and led to a more uniform microstructure with better particle dispersion. At this composition, surface hardness and wear resistance were also enhanced, while non-uniform wear decreased. However, higher PNB contents (>3 wt.%) resulted in significant deterioration of thermal resistance, formation of porous regions, and weakened interfacial adhesion, causing unstable frictional behavior and lower wear performance. In conclusion, 2-3 wt.% PNB was identified as the optimum composition, ensuring a desirable balance between hardness, wear resistance, and thermal durability.

کلیدواژه‌ها English

Brake pad
Biomass Materials
Walnut shell powder
Thermal stability
Microstructure

  • تاریخ دریافت 01 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 08 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 14 دی 1404
  • تاریخ اولین انتشار 14 دی 1404
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1404