Mechanical Properties of Alumina Foam/Tri-Functional Epoxy Resin Composites with an Interpenetrating Network Structure

• Autorzy: Ligoda-Chmiel J. , Potoczek M. , Śliwa R. E.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0444

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne kompozytów pianka korundowa/ trójfunkcyjna żywica epoksydowa o strukturze infiltrowanej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Methods of measuring effective material properties, including Young’s, Kirchoff’s modulus or Poisson’s ratio for composites with an interpenetrating network structure, where the both constituent phases have widely different physical properties, do not lead to an unambiguous interpretation. The commonly- known static methods have the basic disadvantage that higher strain values are needed in order to obtain proper results which is generally impossible to achieve in the case of brittle materials, e. g. ceramics or polymers, as well as for composites created by connecting both these components. The measurement of strain values during the stress test, decreases the values of Young’s modulus from several per cent to several dozen per cent, due to appearance of micro fractures in the brittle materials. If there are differences in the values, then a special form and an appropriate amount of samples are needed. Dynamic methods of predicting an effective material properties (ultrasonic and impulse excitation of vibration techniques) are much more accurate, and their non- destructive nature mean that the samples can be used again in other experiments. This paper uses the traditional compression test and ultrasonic and impulse excitation of vibration methods to compare and analyze the experimental material properties, such as Young’s modulus, Kirchoff’s modulus and Poisson’s ratio using alumina foam/tri-functional epoxy resin composites with an interpenetrating network structure.

PL

Metody wyznaczania stałych materiałowych, m.in. modułu Younga, Kirchoffa oraz współczynnika Poissona kompozytu o strukturze infiltrowanej, w którym obie fazy ciągłe charakteryzują się zupełnie innymi właściwościami fizycznymi, nie są jednoznaczne w interpretacji. Powszechnie znane metody statyczne pomiaru mają tę ujemną stronę, że do otrzymania dokładnych wyników, konieczne są większe odkształcenia, co jest z reguły niemożliwe do osiągnięcia dla materiałów kruchych, tj. ceramicznych lub polimerowych, a tym samym dla kompozytów powstałych przez połączenie tych dwóch komponentów. Pomiar odkształcenia względnego, powstającego podczas przyłożonego naprężenia obniża wartość mierzonego modułu Younga od kilku do kilkudziesięciu procent, z uwagi na pojawiające się w próbce mikropęknięcia. Ze względu na duży rozrzut wyników, metoda ta wymaga specjalnego kształtu i odpowiedniej ilości próbek. Dynamiczne metody wyznaczania stałych materiałowych (metoda ultradźwiękowa, metoda wzbudzania impulsu akustycznego) są znacznie dokładniejsze i nie mają wyżej wymienionych niedogodności, ponadto są to pomiary nieniszczące, pozwalające na ponowne wykorzystanie próbek do innych badań. W niniejszej pracy dokonano analizy porównawczej wartości eksperymentalnych stałych materiałowych, tj. modułu Younga, modułu Kirchoffa kompozytów pianka korundowa/trójfunkcyjna żywica epoksydowa o strukturze wzajemnie przenikających się faz, otrzymanych tradycyjną metodą statycznego ściskania, a także metodą ultradźwiękową oraz metodą wzbudzania impulsu akustycznego.

Słowa kluczowe

EN

ceramic-polymer composites; infiltration process; Young's modulus; Kirchoff modulus; impulse excitation of vibration

PL

kompozyty ceramiczno-polimerowe; proces infiltracji; moduł Younga; moduł Kirchoffa

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 2757--2762
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Ligoda-Chmiel J.

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeroanautics, 2 W. Poland Str ., 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Potoczek M.

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Chemistry, 2 W. Poland Str ., 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Śliwa R. E.

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeroanautics, 2 W. Poland Str ., 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] A. A. Wereszczak, R. H. Kraft, J. J. Swab, Flexural and torsional resonances of ceramic tiles via impulse excitation of vibration, Metals and Ceramics Research Branch, U.S. Army Research Labolatory.
• [2] R. C. Bradt, A. N. Scott, Elastic properties of refractories: their roles in characterization, Refractories Applications and News, 3, 2007,
• [3] S. Tognana, W. Salgueiro, A. Somoza, A. Marzocca, Measurement of the Young’s modulus in particulate epoxy composites using the impulse excitation technique, Mater. Sci. Eng. A 527 (2010).
• [4] R. R. Atri, K. S. Ravichandran, S. K. Jha, Elastic properties of in-situ processed Ti-TiB composites measured by impulse excitation of vibration, Mater. Sci. Eng. A 271 (1999).
• [5] J. Podwórny, A. Wrona, Nieniszczące metody badań materiałów ogniotrwałych i perspektywy ich rozwoju, [w:] Materiały ogniotrwałe w metalurgii, wytwarzanie, metody badań, zastosowanie. Materiały XI Międzynarodowej Konferencji Hutniczej, pod red. J. Czechowskiego, J. Wojsy, Polskie Towarzystwo Ceramiczne, Kraków 2005.
• [6] J. M. Gómez de Salazar, M. I. Barrena, G. Morales, L. Matesanz, N. Merino, Compression strength and wear resistance of ceramic foams-polymer composites, Materials Letters, 60, (2006).
• [7] M. Potoczek, Gelcasting of alumina foams using agarose solutions, Ceramics International, 34, (2008).
• [8] ASTM E494 - Standard Practice for measuring Ultrasonic Velocity in Materials. Annual Book of ASTM Standards, 3.03, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000.
• [9] ASTM C 1259-01 - Standard test method for dynamic Young’s modulus, Shear modulus and Poisson’s ratio for advanced ceramics by impulse excitation of vibration. Annual Book of ASTM Standards, 15.01, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2001.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.