Konparezon pèfòmans ant fib kabòn tèrmoplastik ak fib kabòn thermosetting pou aplikasyon ayewospasyal.
Depi nouvo milenè a, reyalizasyon enpòtan yo te fèt nan rechèch ak eksplorasyon divès kalite nouvo materyèl konpoze, tankou fib vè, fib kabòn, ak konpoze fib aramid ki popilè kounye a. Atik sa a pral prezante fib kabòn ak konpoze li yo, ke yo rekonèt kòm "lò nwa." Fib kabòn te alantou pou plis pase yon syèk, ak devlopman kontinyèl, li te piti piti jwenn aplikasyon nan ekipman espò ak machin kous Fòmil 1. Kounye a, materyèl endikap la se konpoze fib kabòn thermosetting, ki gen ladan résine thermosetting tankou résine epoksidik, résine fenolik, ak résine bismaleimid.
Konpoze fib kabòn tèmoplastik yo pi apwopriye pou aplikasyon pou ayewospasyal.
Ak rechèch la ogmante sou fib kabòn ak divès kalite plastik, li te dekouvri ke lè l sèvi avèk plastik espesyalite kòm yon matris nan konbinezon ak fib kabòn ka pi byen ogmante karakteristik sa yo wo-pèfòmans nan fib kabòn. Si fib kabòn kontinyèl ranfòse konpoze tèrmoplastik yo ka pwodwi an mas, tout sektè endistriyèl la pral benefisye, ak endistri-wo fen tankou ayewospasyal ak jaden medikal pral fè eksperyans kwasans enpòtan. Kounye a, avantaj ki genyen nan fib kabòn konpoze résine epoksidik-tankou fòs segondè, ranpe ki ba, modil segondè, ak pri ki ba-yo te pwouve aplikab nan jaden an ayewospasyal. Sepandan, feblès yo tou byen evidan, ki gen ladan gwo brittleness, sansiblite nan fann, ak gwo pousantaj absòpsyon imidite, ki poze sèten risk aplikasyon. Enkòporasyon an nan materyèl matris tèmoplastik ka adrese defisyans pèfòmans sa yo ak louvri nouvo posiblite pou konpoze fib kabòn.
Gen anpil plastik espesyalite pèfòmans segondè, tankou Polyether Ether Ketone (PEEK), Polyether Ketone Ketone (PEKK), Polyether Ketone Ether Ketone Ketone (PEKEKK), Polyether Imide (PEI), Polyphenylene Sulfide (PPS), ak Polyamid (PA). ). Rezin matris thermoplastique sa yo ka bay pi bon estrikti fizik ak pwopriyete chimik pou fib kabòn. Lè w pran Polyether Ether Ketone (PEEK) kòm yon egzanp, li gen yon tanperati tranzisyon vè (Tg) nan anviwon 150 degre ak yon pwen k ap fonn nan apeprè 370 degre, ki siyifikativman amelyore rezistans nan wo-tanperati nan konpoze fib kabòn. Anplis de sa, li pi byen kenbe pwopriyete yo nannan nan fib kabòn, asire bon fòs, severite, rezistans chimik, ak rezistans sòlvan. PEEK tou posede estabilite tèmik ekselan, reta flanm dife, ak konstan dyelèktrik ki ba, sa ki fè li youn nan materyèl yo trè chache pou aplikasyon ayewospasyal nan lavni.
Konparezon pèfòmans nan Fib Kabòn Thermoplastic ak Thermosetting pou Aplikasyon Aerospace
Ekip rechèch yo te fè etid apwofondi sou konpozisyon fib kabòn thermosetting ak tèrmoplastik pou aplikasyon ayewospasyal, konpare fib kabòn ranfòse polyether ketone (PEK) konpoze ak fib kabòn ranfòse résine epoksidik konpoze.
1.Carbon Fibre Ranfòse Polyether Ketone Plak: Konpoze sa a konsiste de yon Plastifye ki fèt ak 60% fib kabòn ak 40% polyether ketone (PEK). Li prezante dis kouch fib kabòn bidireksyon mete ant onz kouch PEK, ak fim PEK sou tou de tèt la ak anba. CF/PEK anpile yo peze nan 410 degre anba presyon 10 Bar pou 30 minit.
2.Carbon Fibre Epoksidik Rezin Plak: Sa a konpoze itilize résine epoksidik LY556 kòm materyèl matris la, ranfòse ak twal kabòn bidirectionnelle. Nan tanperati chanm, yo ajoute ajan geri HY951 nan résine epoksidik la, melanje nan yon rapò 100:12. Se ranfòsman fib kabòn nan kenbe nan 60% wt, sa ki lakòz apeprè 3 mm epè kabòn fib epoksidik résine Plastifye lè l sèvi avèk dis kouch twal.
3.Metodoloji tès: Tès pèfòmans mekanik yo te fèt sou de kalite plak fib kabòn mansyone pi wo a, ki gen ladan tès rupture, tès dite, ak tès severite ka zo kase. Anplis de sa, tès pèfòmans tèmik yo te fèt sou tou de plak fib kabòn, ki gen ladan kalorimetri diferansye optik (DSC) ak limite endèks oksijèn (LOI).
4.Rezilta tès pèfòmans Montre:
A. Fòs rupture ak modil: Fòs rupture mwayèn ak modil fib kabòn ranfòse polyether ketonn (PEK) konpoze yo se 425 MPa ak 7.8 GPa, respektivman, pandan y ap mwayèn fòs rupture ak modil fib kabòn ranfòse konpoze résine epoksidik yo se 311 MPa ak 5.2 GPa, respektivman. Allongement nan kraze pou fib kabòn ranfòse PEK konpoze se 9.43%, tandiske sa a pou fib kabòn ranfòse konpoze résine epoksidik se 11.32%.
B. Dite: Lè yo ajoute fib kabòn nan matris la, dite an jeneral nan konpoze an ogmante, ki endike ke filler la amelyore rezistans nan deformation plastik. Valè dite pou PEK ak résine epoksidik yo se 87 ak 85, respektivman, ak valè dite konpoze korespondan 94 ak 89, ki pa montre okenn diferans enpòtan.
C. Severite Frakti: Akòz frajil la nan résine epoksidik, severite a ka zo kase nan fib kabòn ranfòse konpoze résine epoksidik diminye kòm severite nan matris diminye. Kontrèman, matris PEK montre pi bon severite, ki mennen nan amelyore severite nan konpoze PEK ki ranfòse fib kabòn. Chaj maksimòm ki konsidere lè yo kalkile severite ka zo kase a se chaj maksimòm materyèl la ka sipòte anvan ka zo kase nan tès SENB la; yon faktè entansite estrès ki pi wo (Kic) koresponn ak pi wo severite. Rezilta yo montre ke Kic nan fib kabòn ranfòse PEK konpoze se 13.71 MPa·√m, pandan y ap pou fib kabòn ranfòse résine epoksidik konpoze li se 11.53 MPa·√m, ki endike pi bon pèfòmans pou ansyen an.
D. Konpòtman tèmik pandan chofaj ak refwadisman: Yo te etidye tèmotranzisyon yo nan konpoze polymère pandan chofaj ak refwadisman lè l sèvi avèk DSC. Tanperati a k ap fonn ak tanperati kristalizasyon nan matris la te konpare, revele tanperati a k ap fonn (Tm), tanperati a kristalizasyon (Tc), ak tanperati tranzisyon an vè (Tg) nan materyèl echantiyon yo.
E. Limite endèks oksijèn: Tès endèks oksijèn limite (LOI) montre ke enkòpore fib kabòn nan tou de materyèl matris amelyore siyifikativman LOI la. Done endike ke LOI pou résine epoksidik ak PEK se 25 ak 35, respektivman, pandan y ap LOI ki koresponn lan pou konpoze fib kabòn yo se 32 ak 47, ak konpoze PEK ranfòse fib kabòn ki montre amelyorasyon remakab.
Atravè tès yo, chèchè yo te jwenn ke konpoze fib kabòn tèrmoplastik ak PEK kòm matris la depase konpozitè fib kabòn thermosetting ak résine epoksidik atravè divès mezi pèfòmans. Diferans sibstansyèl nan done yo mete aksan sou diferans ki genyen nan pèfòmans fondamantal ant thermosetting ak tèrmoplastik fib kabòn konpoze, sijere yon gwo potansyèl aplikasyon pou konpoze tèrmoplastik fib kabòn, espesyalman nan domèn avanse tankou ayewospasyal.
Sepandan, poukisa se adopsyon an nan konpoze fib kabòn tèrmoplastik byen lwen mwens gaye anpil pase sa yo ki nan konpoze thermosetting? Sa a se pre relasyon ak teknik pwosesis respektif yo. Konpoze fib kabòn tèmoplastik mande pou tanperati pwosesis segondè, ak résine tèrmoplastik fonn souvan lite yo konplètman enpreye pake fib kabòn yo. Si etap sa a pa egzekite parfe, pèfòmans mekanik ki kapab lakòz konpoze fib kabòn tèrmoplastik yo ka menm tonbe kout nan konpozitè fib kabòn tèrmostabilite aktyèl endikap yo.
