Structure characteristics in glass/aluminium hybrid laminates after bending strength test

• Autorzy: Ostapiuk M. , Surowska B. , Bieniaś J. , Majerski K.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka struktury laminatów hybrydowych szkło/aluminium po badaniach wytrzymałości na zginanie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

During the last few years, many scientists and industries have become interested in developing new materials which would maintain good mechanical properties and low density comparable with aluminum alloys. This can be observed predominantly in the aircraft or aerospace industry. Fiber metal laminates (FML) are a new kind of composite, particularly the Glare® type laminate, which consists of aluminum and a glass/epoxy composite. FML combine both the good characteristics of metal such as ductility and durability with the benefits of fiber composite materials such as high specific strength, high specific stiffness, good corrosion resistance and fatigue resistance. In this paper, an FML consisting of aluminum and glass fiber/epoxy layers has been introduced. The FML were produced by the autoclave technique. The aluminum sheets were special prepared with chromic acid and sulphuric acid aluminum anodizing. Two combinations of fiber configuration were selected: Al/[0]/Al and Al[0/90]/Al. The structure characterization after bending tests is shown and discussed. Microstructural analysis has been carried out using an optical microscope. The three point.bending tests were conducted according to standard specifications. Preliminary studies have shown that the metal layers in the laminates and the composite polymer layer, particularly in the bend area in the laminate, have a significant impact on the nature of the damage. Laminate destruction indicates the complexity of the degradation process of these materials. The orientation of the reinforcing fibers has an influence on the degree of destruction of the laminate structure which may have a decisive effect on the ability of forming laminates. An important factor influencing the properties of the laminate as a whole is to provide high adhesive properties of the composite-metal connections.

PL

W ciągu ostatnich kilkunastu lat zarówno wielu naukowców, jak i branże przemysłu zainteresowały się opracowaniem nowych materiałów, które posiadałyby dobre właściwości mechaniczne i małą gęstość, porównywalne ze stopami aluminium. W szczególności można zaobserwować to w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Laminaty metalowo-włókniste ze względu na swoje wysokie właściwości mechaniczne znalazły zastosowanie właśnie w przemyśle lotniczym; dotyczy to zwłaszcza laminatów typu Glare®. Posiadają one, tak jak metale, zespół dobrych charakterystyk, takich jak plastyczność i trwałość. Korzyści płynące z włókien kompozytowych to między innymi wysoka wytrzymałość, wysoka sztywność, odporność na korozję i odporność na zmęczenie mechaniczne. W artykule przedstawiona została charakterystyka laminatów metalowo-włóknistych na bazie aluminium i włókien szklanych po badaniach wytrzymałości na zginanie. Laminaty zostały wytworzone metodą autoklawową. Zastosowano dwa typy anodowania aluminium w kwasie chromowym i w kwasie siarkowym. Wybrano dwie kombinacje ułożenia włókien: Al/[0]/Al i Al[0/90]/Al. Przedstawiono charakterystykę struktury po badaniach wytrzymałości na zginanie za pomocą mikroskopii optycznej. Testy wytrzymałości na zginanie przeprowadzono zgodnie z normą. Wstępne próby wykazały, że istotny wpływ na charakter zniszczenia mają warstwy metalowe w laminatach i warstwy kompozytu polimerowego zwłaszcza w miejscu zgięcia laminatu. Zniszczenie laminatów wskazuje na złożoność procesu degradacji tych materiałów. Orientacja włókien wzmacniających ma wpływ na wielkość zniszczenia struktury laminatu, które może mieć decydujący wpływ na zdolność do formowania laminatów. Ważnym czynnikiem wpływającym na właściwości laminatów jako całości jest zapewnienie wysokiej wytrzymałości adhezyjnych połączeń metalowo-kompozytowych.

Słowa kluczowe

EN

fiber metal laminates; bending test; microstructure

PL

laminaty metalowo-włókniste; zginanie; mikrostruktura

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 4
• Strony: 237--240
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ostapiuk M.

• Lublin University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Materials Engineering, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Surowska B.

• Lublin University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Materials Engineering, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Bieniaś J.

• Lublin University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Materials Engineering, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Majerski K.

• Lublin University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Materials Engineering, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Khalili S.M.R., Mittal R.K., Kalibar S.G., A study of the mechanical properties of steel/aluminum/GRP laminates. Materials Science and Engineering A, 2005, 412, 137-140.
• [2] Vlot A., Gunnink J.W., Fiber Metal Laminates, An Introduction, Delft 2001.
• [3] Lawcock G.D., Ye L., Mai Y.W., Sun C.T., Effects of fibre/matrix adhesion on carbon-fibre reinforced metal laminates - I residual strength, Composites Science and Technology 1997, 57, 1609-1619.
• [4] Lawcock G.D., Ye L., Mai Y.W., Progressive damage and residual strength of carbon fibre reinforced metal laminate, Journal of composite materials 1997, 317-362.
• [5] Lawcock G.D., Ye Ll., Mai Y.W., Sun C.T., The effect of adhesive bonding between aluminum and composite prepreg on the mechanical properties of carbon fibre reinforced metal laminates, Composite Science Technology, 1997, 57, 34.
• [6] Leda H., Właściwości zginanych kompozytów polimerowych, Wyd I., Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1999.
• [7] Sinmanzçelik T., Avcu E, Bora M.Ö., Çoban O., A review: Fiber metal laminates, background, bonding types and applied test methods, Materials And Design 2011, 32, 3671-3685.
• [8] Greenhalgh E., Failure analysis and fractography of polymer composites, 2009, 1 edition.
• [9] McDevitt N.T., Braun W.L., The three point bend test for adhesive joints: formation, characteristics and testing. K.L. Mittal ed., Plenum Press, New York 1984, 381.
• [10] Adhesion measurement methods, Theory and practice Robert Lacombe, CRC Taylor and Francis.
• [11] 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 2006, 9 3 247-256.
• [12] Pijanowski M., Głowacki B., Grabian J., Influence of reinforcement phase form on bending strength of polymer composites, Composites 2011, 11, 1, 80-83.
• [13] Klasztorny M., Romanowski R., Gotowicki P., Comparative experimental testing of selected glass-polyester composites, Composites 2011, 11, 84-89.