Wybrane właściwości wytrzymałościowe laminatów hybrydowych tytan-kompozyt węglowo/epoksydowy

• Autorzy: Bieniaś J. , Jakubczak P.

Warianty tytułu

EN

Selected strength properties of hybrid titanium carbon/epoxy laminates

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości wytrzymałościowych hybrydowych laminatów FML nowej generacji na bazie tytanu i kompozytu o osnowie epoksydowej wzmacnianego włóknem węglowym (HTCL). Charakteryzowano właściwości mechaniczne laminatów HTCL (wytrzymałość na rozciąganie, moduł Younga) i proces niszczenia w zależności od konfiguracji warstw w materiale kompozytowym. Laminaty HTCL charakteryzują się wysoką wytrzymałością na rozciąganie oraz modułem Younga. W porównaniu z tytanem otrzymano około 2,5-krotny wzrost wytrzymałości na rozciąganie kompozytu HTCL [0] oraz około 2-krotny w przypadku HTCL [0/90]. Głównymi czynnikami wpływającymi na właściwości laminatów HTCL są rodzaj komponentów oraz ukierunkowanie włókien wzmacniających. Zniszczenie laminatów HTCL wskazuje na złożoność procesu degradacji tych materiałów. Charakter zniszczenia w warstwach kompozytu polimerowego jest zbliżony do typowego dla tego rodzaju materiałów. Uzyskane kompozyty HTCL stanowią grupę materiałów hybrydowych o potencjalnym zastosowaniu m.in. w konstrukcjach lotniczych, gdzie mogą zastępować stopy metali czy tradycyjne kompozyty polimerowe wzmacniane włóknami.

EN

The article presents a study of selected mechanical properties of the nextgeneration of hybrid FML-laminates based on titanium and composites with carbon fiber reinforced epoxy (HTCL). The configuration of the layers in the composite material determines the mechanical properties of HTCL laminates (tensile strength, Young's modulus) and the destruction process. HTCL laminates are characterized by high tensile strength and Young’s modules. In comparison to titanium, about a 2.5 times increase in tensile strength for composite HTCL [0] was obtained and approximately 2-fold in the case of HTCL [0/90]. The main factors that influence the properties of HTCL laminates are the type of individual components – titanium, and carbon-epoxy composites and the orientation of the reinforcing fibers. The failure of HTCL laminates indicates the complexity process of degradation of these materials. The nature of damage in the polymer composite layers is similar to that typical for this type of materials. HTCL is a group of hybrid materials with potential uses including aircraft, often replacing traditional metal alloys or polymer composites reinforced with fibers.

Słowa kluczowe

PL

tytan; kompozyty polimerowe wzmacniane włóknem węglowym; laminaty metalowo-włókniste; właściwości mechaniczne; zniszczenie

EN

titanium; carbon fibre reinforced polymers; fibre metal laminates; strength properties; failure

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 4
• Strony: 307--310
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bieniaś J.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

autor

Jakubczak P.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

Bibliografia

• [1] Cantor B., Assender H., Grant P.: Aerospace materials. IOP Publishing Ltd, Bristol (2001).
• [2] Freeman W. T.: The use of composites in aircraft primary structure. Composites Part B-Eng. 3 (1993) 767÷775.
• [3] Soutis C.: Carbon fibre reinforced plastics in aircraft construction. Materials Science and Engineering A 412 (2005) 171÷176.
• [4] Botelho E. C., Silva R. A., Pardini L. C., Rezende M. C.: A review on the development and properties of continuous fiber/epoxy/aluminum hybrid composites for aircraft structures. Materials Research 9 (3) (2006) 247÷256.
• [5] Burianek D. A., Giannakopoulos A. E., Spearing S. M.: Modeling of facesheet crack growth in titanium-graphite hybrid laminates. Part I. Engineering Fracture Mechanics 70 (2003) 775÷798.
• [6] Vlot A., Gunnink J. W.: Fibre Metal Laminates. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (2001).
• [7] Vogelesang L. B., Volt A.: Development of fibre metal laminates for advanced aerospace structures. Journal of Materials Processing Technology 103 (1) (2000) 1÷5.
• [8] Le Bourlegat L. R., Damato C. A., da Silva D. F., Botelho E. C., Pardini L. C.: Processing and mechanical characterization of titanium-graphite hybrid laminates. Journal of Reinforced Plastics and Composites 29 (22) (2010) 3392÷3400.
• [9] Corte´s P., Cantwell W. J.: The prediction of tensile failure in titaniumbased thermoplastic fibre-metal laminates. Composites Science and Technology 66 (2006) 2306÷2316.
• [10] Bieniaś J.: Fibre Metal Laminates – some aspects of manufacturing, process, structure and selected properties. Kompozyty 11 (1) (2011) 39÷43.
• [11] Rhymer D. W., Johnson W. S.: Fatigue damage mechanisms in advanced hybrid titanium composite laminates. International Journal of Fatigue 24 (2002) 995÷1001.
• [12] Johnson W. S., Hammond M. W.: Crack growth behavior of internal titanium plies of a fiber metal laminate. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 39 (11) (2008) 1705÷1715.
• [13] Bernhardt S., Ramulu M., Kobayashi A. S.: 2007 Low-velocity impact response characterization of a hybrid titanium. Journal of Engineering Materials and Technology 129 (2) (2007) 220÷226.
• [14] Burianek D. A., Mark Spearing S. M.: Delamination growth from face sheet seams in cross-ply titanium/graphite hybrid laminates. Composites Science and Technology 61 (2001) 261÷269.
• [15] Arai N., Ogasawara T., Yokozeki T., Ogawa T.: Mechanical properties of CFRP/Ti-alloy laminated composites. 16th International Conference on Composite Materials, Kyoto Japan (2007) 1÷7.
• [16] Hodgkinson J. M. [ed]: Mechanical testing of advanced fibre composites. Woodhead Publishing Ltd i CRC Press LLC, Cambridge-Boca Raton (2000).
• [17] Miller J. L., Progar D. J., Johnson W. S., Clair T. L. St.: Preliminary evaluation of hybrid titanium composite laminates. J. Adhesion 54 (1995) 223÷240.
• [18] Wu G., Yang J.-M.: The mechanical behaviour of glare laminates for aircraft structures. JOM January (2005) 72÷79.

Uwagi

PL

Badania realizowane w ramach projektu nr POIG.0101.02- 00-015/08 w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka (POIG). Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.