Wpływ napełniaczy ziarnistych na właściwości termoochronne i wytrzymałościowe polimerowych kompozytów aramidowych do zastosowań w konstrukcjach lotniczych

• Autorzy: Komorek A. , Przybyłek P , Kucharczyk W. , Krzyżak A.

Warianty tytułu

EN

Effect of grain fillers on the thermo-protective and the strength properties of epoxy-matrix composites based on aramid fabrics used to the aviation requirements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano wyniki ablacyjnych badań termoochronnych oraz badań wytrzymałościowych epoksydowych laminatów aramidowych w aspekcie wpływ rodzaju napełniacza ziarnistego na wybrane właściwości kompozytu do zastosowań na elementy konstrukcji lotniczych. Jako wzmocnienie użyto 12 warstw tkaniny aramidowej o gramaturze 230 g/m2 rozmieszczonych w osnowie z żywicy epoksydowej Epidian 52 sieciowanej, w temperaturze pokojowej, utwardzaczem PAC. Właściwości osnowy kompozytów modyfikowano poprzez 15% dodatek: węglika krzemu SiC, pyłu węglowego C, mikrobalonów, karborundu Al2O3 montmorylonitu (MMT) oraz proszku wolframu W. Z wykonanych płyt kontrolnych (o wymiarach 200 mm x 150 mm) zostały wycięte próbki do badań ablacyjnych, udarności oraz wytrzymałości na ścinanie między-warstwowe. Jako główny parametr do oszacowania wpływu napełniaczy ziarnistych na ablacyjne właściwości termoochronne przyjęto maksymalną temperaturę tylnej powierzchni ścianki próbki izolującej ts. Ponadto określono względny ablacyjny ubytek masy Ua. Zbadano istotne właściwości mechaniczne: wytrzymałość na ścinanie międzywarstwowe τILSS i udarność KC.

EN

The paper presents the results of ablation thermo-protective studies and strength research of aramid epoxy laminates in terms of the particulate filler type impact on selected properties of composite components for use on aircraft structures. As a reinforcement were used 12 layers of aramid fabrics of a basis weight 230 g/m2 arranged in a matrix of epoxy resin Epidian 52 crosslinked with PAC hardener, at room temperature. Matrix composite properties were modified by the addition of 15% Silicon Carbide SiC, carbon dust C, microballoons, carborundum Al2O3, montmorillonite (MMT), and powder made of tungsten W. Ablative, impact strength and interlaminar shear strength test pieces were cut from the performed composite sheet. As the main parameter to estimate the effect of particulate fillers on ablative thermo-protective properties, the maximum temperature of the rear surface of the wall sample ts was selected. Moreover, the relative ablation weight loss Ua was also specified. Important, mechanical properties of the material were determined: interlaminar shear strength τILSS and toughness KC.

Słowa kluczowe

PL

konstrukcja lotnicza; kompozyt aramidowy; napełniacz ziarnisty; badanie termoochronne; badanie wytrzymałościowe

EN

aeronautical design; aramid composite; granular filler; thermo-protective study; endurance test

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 3030--3039
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Komorek A.

• Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych, Katedra Awioniki i Systemów Sterowania, 08-521 Dęblin, ul. Dywizjonu 303, nr 35

autor

Przybyłek P

• Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych, Katedra Płatowca i Silnika, 08-521 Dęblin, ul. Dywizjonu 303, nr 35

autor

Kucharczyk W.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny, 26-600 Radom, ul. J. Krasickiego 54B

autor

Krzyżak A.

• Wyższa Szkoła Ekonomii i Innowacji, Wydział Transportu i Informatyki; 20-209 Lublin; ul. Projektowa 4

Bibliografia

• 1. Ahmed K.S., Khalid S.S., Mallinatha V., Kumar S.J.A., Dry sliding wear behavior of SiC/Al2O3 filled jute/epoxy composites. Materials and Design 2012, 36: 306–315.
• 2. Bahramian A.R., Kokabi M., Ablation mechanism of polymer layered silicate nanocomposite heat shield. Journal of Hazardous Materials 2009, 166: 445–454.
• 3. Basavarajappa S., Ellangovan S., Dry sliding wear characteristics of glass–epoxy composite filled with silicon carbide and graphite particles. Wear 2012, 296: 491–496.
• 4. Bella G.Di., Fiore V., Valenza A., Effect of a real weight and chemical treatment on the mechanical properties of bidirectional flax fabrics reinforced composites. Materials and Design 2010, 31: 4098–4103.
• 5. Ferreira J.A.M., Capela C., Costa J.D., A study of the mechanical behaviour on fibre reinforced hollow microspheres hybrid composites. Composites Part A 2010, 4: 345–352.
• 6. Flight Data Recorder Read-Out,Technical and Regulatory Aspect, May 2005 BAE.
• 7. Garoushi S., Vallittu P.K., Watts D.C., Lassila L.V.J., Effect of nanofiller fractions and temperature on polymerization shrinkage on glass fiber reinforced filling material. Dental materials 2008, 24: 606–610.
• 8. Guan Y., Zhang L.X., Zhang L.Q, Lu Yong-L., Study on ablative properties and mechanisms of hydrogenated nitrile butadiene rubber (HNBR) composites containing different fillers. Polymer Degradation and Stability 2011, 96: 808–817.
• 9. Kim S.Y., Baek S.J., Youn J.R., New hybrid method for simultaneous improvement of tensile and impact properties of carbon fiber reinforced composites, Carbon 2011, 49: 5329–5338.
• 10. Komorek A., Przybyłek P., Examination of the influence of cross-impact load on bend strength properties of composite materials, used in aviation. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012, 14(4): 265–269
• 11. Królikowski W., Polimerowe kompozyty konstrukcyjne. PWN, Warszawa 2012.
• 12. Krzyżak A., Szyszko N., Aspects of selected properties of polymer composites with natural fibers. Deterioration, dependability, diagnostics. University of Defence, Brno 2013: 25–38.
• 13. Kucharczyk W., Przybyłek P., Opara T.A., Investigation of the thermal protection ablative properties of thermosetting composites with powder fillers: the corundum Al2O3 and the Carbon Powder C. Polish Journal of Chemical Technology 2013, 15(4): 49–53. DOI: 10.2478/pjct-2013-0066.
• 14. Kucharczyk W., Ablative and abrasive wear of phenolic-formaldehyde glass laminates with powder fillers. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012, 14(1): 12–18.
• 15. Othman A.R., Hassan M.H., Effect of different construction designs of aramid fabric on the ballistic performances. Materials and Design 2013, 44: 407–413.
• 16. Park J.K., Cho D., Kang T.J., A comparison of the interfacial, thermal, and ablative properties between spun and filament yarn type carbon fabric/phenolic composites. Carbon 2004, 48: 795–804.
• 17. Przybyłek P., Opara T., Kucharczyk W., Możliwości zwiększenia odporności cieplnej rejestratorów lotniczych poprzez zastosowanie osłon z polimerowych kompozytów ablacyjnych. Journal of Aeronautica Integra 2011, 9(2): 50–56.
• 18. Reis J.M.L., Sisal fiber polymer mortar composites: Introductory fracture mechanics approach. Construction and Building Materials 2012, 37: 177–180.
• 19. Shih Y.F, Cai J.X., Kuan C.S., Hsieh C.F., Plant fibers and wasted fiber/epoxy green composites. Composites Part B 2012, 43: 2817–2821.
• 20. Shu-Ping L., Ke-zhi L., He-Jun L., Yu-Long L., Qin-Lu Y., Effect of HfC on the ablative and mechanical properties of C/C composites. Materials Science and Engineering 2009, A 517: 61–67.
• 21. Songa G.M., Zhoua Y, Kang S.J.L., Experimental description of thermomechanical properties of carbon fiberreinforced TiC matrix composites. Materials and Design 2003, 24: 639–646.
• 22. Soutis C., Fiber reinforced composites in aircraft construction. Progress in Aerospace Sciences 2005, 41: 143–151.
• 23. Stevens T, Onley R.E., Morich R.S., Design of a Crash Survivable Locomotive Event Recorder, Arlington, 1999.
• 24. Suresha B., Ramesh B.N., Subbaya K.M., Kumar B.N.R., Chandramohan G., Influence of graphite filler on two-body abrasive wear behaviour of carbon fabric reinforced epoxy composites. Materials and Design 2010, 31: 1833–1841.
• 25. Tang S., Deng J., Liu W., Yang K., Mechanical and ablation properties of 2D-carbon/carbon composites pre-infiltrated with a SiC filler. Carbon 2006, 44: 2877–2882.
• 26. Wang H. Ku., Pattarachaiyakoop H.N, Trada M., A review on the tensile properties of natural fiber reinforced polymer composites. Composites Part B 2011, 42: 856–873.
• 27. Xuetao S., Kezhi L., Hejun L., Hongying D., Weifeng C., Fengtao L. Microstructure and ablation properties of zirconium carbide doped carbon/carbon composites, Carbon 2010, 48: 344–351.
• 28. Zhang J., Chaisombat K., He S., Wang C.H., Hybrid composite laminates reinforced with glass/carbon woven fabrics for lightweight load bearing structures. Materials and Design 2012, 36: 75–80.
• 29. Zhao-ke Ch., Xiang X., Guo-dong L., Ya-lei W., Ablation behaviors of carbon/carbon composites with C-SiC-TaC multi-interlayers. Applied Surface Science 2009, 255: 9217–9223.

Uwagi

EN

This publication has been co-financed with the European Union funds by the European Social Fund Priority VIII, Operation 8.2