Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Synergistic toughening and strengthening of an epoxy resin modified by simultaneous use of two different modifiers

Białkowska Anita, Suroń Patryk, Kucharczyk Wojciech, Hanulikova Barbora, Bakar Mohamed

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 3

art. no. e149176

EN

The present work investigates the effect of modifying an epoxy resin using two different modifiers. The mechanical and thermal properties were evaluated as a function of modifier type and content. The structure and morphology were also analyzed and related to the measured properties. Polyurethane (PUR) was used as a liquid modifier, while Cloisite Na+ and Nanomer I.28E are solid nanoparticles. Impact strength (IS) of hybrid nanocomposites based on 3.5 wt% PUR and 2 wt% Cloisite or 3.5 wt% PUR and 1 wt% Nanomer was maximally increased by 55% and 30%, respectively, as compared to the virgin epoxy matrix, exceeding that of the two epoxy/nanoparticle binaries but not that of the epoxy/PUR binary. Furthermore, a maximum increase in IS of approximately 20% as compared to the pristine matrix was obtained with the hybrid epoxy nanocomposite containing 0.5 wt% Cloisite and 1 wt% Nanomer, including a synergistic effect, due most likely to specific interactions between the nanoparticles and the epoxy matrix. The addition of polyurethane and nanoclays increased the thermal stability of epoxy composites significantly. However, DSC results showed that the addition of flexible polyurethane chains decreased the glass transition temperatures, while the softening point and the service temperature range of epoxy nanocomposites containing nanofillers were increased. FTIR analysis confirmed the occurrence of interaction between the epoxy matrix and added modifiers. All SEM micrographs showed significant roughness of the fracture surfaces with the formation of elongated platelets, explaining the increase in mechanical properties of the epoxy matrix.

2

Właściwości palne i odporność na akty wandalizmu kompozytów hybrydowych zbrojonych tkaninami i napełniaczami proszkowymi

Mizera Kamila, Irzmańska Emilia, Litwicka Natalia, Kozikowski Paweł, Sałasińska Kamila, Gajek Agnieszka

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 1

102--109

PL

Omówiono wpływ różnego rodzaju tkanin oraz napełniaczy proszkowych, będących zbrojeniem kompozytów hybrydowych, na ich wybrane właściwości. Przedstawiono wyniki badania palności z wykorzystaniem kalorymetru stożkowego oraz substancji znajdujących się w emitowanych dymach podczas spalania materiałów z wykorzystaniem pieca Pursera i analizatora gazów, działającego na zasadzie spektrofotometrii w podczerwieni. Wykonano badania odporności na akty wandalizmu, takie jak przecięcie w wyniku uderzenia ostrzem noża, przecięcie ostrymi przedmiotami, odporności na płomień i odporności na uderzenie.

EN

Epoxy resin matrix composites were reinforced with natural fiber, glass fiber, synthetic fiber fabrics and/or powder fillers in various configurations. SEM anal., flammability and smoke emission tests, flame resistance and anti-vandal tests of the composites were performed. The hybrid composites exhibited better flammability properties and reduced smoke generation compared to the fiberglass-reinforced composite. The presence of different types of reinforcement adversely affected the emitted compounds present in the fumes during combustion. The fiber- glass-reinforced composite showed the highest knife-strike resistance.

3

Investigations on Mechanical Properties of Bio-Waste Micro Particles Reinforced Phenol Formaldehyde Composites

Sujin Jose A., Athijayamani A., Jani S. P., Stalany Mago V., Khan Adam M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 1

377--384

EN

A characteristic study on the phenol formaldehyde (PF) composite is carried out based on the micro level bio waste particles such as wood sawdust (WSD) and coir pith (CP). Composite is characterized by mechanical properties such as tensile, flexural and impact at different percentages of particles (0-50% by weight) to find out the optimum percentage of particle loading to get the maximum properties. The WSD/CP/PF hybrid composite is also prepared by two different methods i.e., one: one (1:1) ratio and rule of mixture. The first method (1:1) is used to find out the optimum level of hybrid particles loading to get the maximum properties. But, the second method is followed to find out the weight percentages of particles influencing the properties of resulting composite. The results show that the mechanical properties of WSD/PF are higher than CP/PF composite in the entire particle loading. The optimum particle loading to get the maximum properties is 40 wt.% in CP/PF composite, whereas for WSD/PF composite are at 30 wt.%. The hybrid composite (1:1) also gives the maximum properties at 30 wt.%. Moreover, the hybrid composite (20WSD/10CP) prepared by rule of mixture showed the highest mechanical properties compared to the other particle loading. It is identified that the WSD particles are most influencing the properties of PF composites than the CP particles. Fractographic study was performed using scanning electron microscope to examine the failure mechanism of the composite specimens.

4

Effect of fiber content and their hybridization on bending and torsional strength of hybrid epoxy composites reinforced with carbon and sugar palm fibers

Nik Baihaqi N. M. Z., Khalina A., Mohd Nurazzi N., Aisyah H. A., Sapuan S. M., Ilyas R. A.

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 1

36--43

EN

This study aims to investigate the effect of fiber hybridization of sugar palm yarn fiber with carbon fiber reinforced epoxy composites. In this work, sugar palm yarn composites were reinforced with epoxy at varying fiber loads of 5, 10, 15, and 20 wt % using the hand lay-up process. The hybrid composites were fabricated from two types of fabric: sugar palm yarn of 250 tex and carbon fiber as the reinforcements, and epoxy resin as the matrix. The ratios of 85 : 15 and 80 : 20 were selected for the ratio between the matrix and reinforcement in the hybrid composite. The ratios of 50 : 50 and 60 : 40 were selected for the ratio between sugar palm yarn and carbon fiber. The mechanical properties of the composites were characterized according to the flexural test (ASTM D790) and torsion test (ASTM D5279). It was found that the increasing flexural and torsion properties of the non-hybrid composite at fiber loading of 15 wt % were 7.40% and 75.61%, respectively, compared to other fiber loading composites. For hybrid composites, the experimental results reveal that the highest flexural and torsion properties were achieved at the ratio of 85/15 reinforcement and 60/40 for the fiber ratio of hybrid sugar palm yarn/carbon fiber-reinforced composites. The results from this study suggest that the hybrid composite has a better performance regarding both flexural and torsion properties. The different ratio between matrix and reinforcement has a significant effect on the performance of sugar palm composites. It can be concluded that this type of composite can be utilized for beam, construction applications, and automotive components that demand high flexural strength and high torsional forces.

PL

Zbadano wpływ dodatku przędzy z włókien palmy cukrowej o grubości 250 tex na wytrzymałość kompozytów epoksydowych wzmocnionych włóknem węglowym. Sumaryczna zawartość włókien w osnowie żywicy epoksydowej była równa 5, 10, 15 i 20% mas., a stosunek udziału przędzy palmy cukrowej do włókna węglowego wynosił 50 : 50 i 60 : 40. Właściwości mechaniczne kompozytów hybrydowych o stosunku osnowy do wzmocnienia 85 : 15 i 80 : 20 scharakteryzowano na podstawie testów na zginanie i skręcanie. Stwierdzono, że wytrzymałość na zginanie i skręcanie kompozytu epoksydowego z udziałem 15% mas. przędzy palmy cukrowej była większa niż pozostałych kompozytów niehybrydowych i wynosiła, odpowiednio, 7,40% i 75,61%. W wypadku kompozytów hybrydowych stwierdzono, że najlepszą wytrzymałość na zginanie i skręcanie wykazywały kompozyty z udziałem 15% mas. wzmocnienia w stosunku 60 : 40 włókien palmy cukrowej do włókien węglowych. Różna zawartość włókien wzmacniających w osnowie epoksydowej miała istotny wpływ na właściwości wytwarzanych kompozytów. Kompozyty tego rodzaju można wykorzystać do budowy elementów konstrukcyjnych i motoryzacyjnych, o dużej wytrzymałości na zginanie i działanie sił skręcających.

5

Correlation of manufacturing defects and impact behaviors of kenaf fiber reinforced hybrid fiberglass/Kevlar polyester composite

Suriani M. J., Sapuan S. M., Ruzaidi C. M., Naveen J., Syukriyah H., Ziefarina M.

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 1

30--35

PL

Zbadano udarność hybrydowego kompozytu polimerowego na osnowie żywicy poliestrowej napełnionej włóknami szklanymi i kevlarowymi wzmocnionego włóknem łykowym kenaf. Wytworzono pięć próbek różniących się zawartością włókien kenafu (0, 15, 45, 60 i75% obj.) Próbkę kontrolną stanowił kompozyt z 0% obj. udziałem włókien kenaf (0%). Wykazano, że hybrydyzacja wpłynęła na poprawę właściwości udarowych wyjściowego kompozytu. Wyniki potwierdzono analizą SEM defektów produkcyjnych otrzymanego kompozytu. Stwierdzono, że zachodzi korelacja między wytrzymałością na uderzenie awadami produkcyjnymi badanego hybrydowego kompozytu poliestrowego wzmocnionego włóknami kenaf. Powstałe podczas produkcji wady produkcyjne wistotnym stopniu pogarszają właściwości udarowe kompozytów.

EN

In this study, the impact properties of kenaf fibre reinforced hybrid fiberglass/Kevlar polymeric composite was investigated. In this study, a new fiber arrangement based on kenaf bast fiber as reinforcement to the hybrid fiberglass/Kevlar fiber and polyester as matrix used to fabricate the hybrid polymeric composite. Five different types of samples with different of kenaf fiber content based on volume fraction (0, 15, 45, 60 and 75%) to hybrid fiberglass/Kevlar polymer composites were manufactured. 0% of kenaf fiber has been used as control sample. The results showed that hybridization has improved the impact properties. These results were further supported through SEM micrograph of the manufacturing defects of the polymer composite. Based on literature work, manufacturing defects that occurs in composite system reduced the mechanical properties of the material. Therefore, in this research the correlation of impact behaviors and manufacturing defects of kenaf fiber reinforced hybrid fiberglass/Kevlar polymeric composite has been successfully done. As conclusion, the highest manufacturing defects determined in the composites during the fabrication significantly lowest the results of impact behavior.

6

Intrinsic cellulosic fiber architecture and their effect on the mechanical properties of hybrid composites

NagarajaGanesh B., Rekha B.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 4

406--417

EN

This study is mainly focused on the intrinsic fiber parameters and their influence on the mechanical properties of the hybrid composites. Cellulosic fibers are extracted from mesocarp of Cocos nucifera fruit and outer mat of Luffa cylindrica fruit. The inherent fiber parameters such as fiber diameter, lumen diameter, cell wall thickness are observed under light microscope. Micro-fibrillar angle is found using X-ray diffraction technique. Three varieties of hybrid polymer composite samples are fabricated using Cocos nucifera and Luffa cylindrica fibers as reinforcements in the ratio 2:1, 1:1 and 1:2 respectively employing hand layup technique with their combined weight maintained as 30%. Significant response in the Load Vs Deflection curve and mechanical properties of the hybrid composites are found attributing to the difference in the respective weight proportion of the constituent fibers in the hybrid composite system. Results exemplify that the hybrid composite sample comprising Cocos nucifera and Luffa cylindrica fibers in the ratio 1:2 capitulates the maximum flexural strength and impact strength of 31.05 MPa and 14.24 kJ/m2 respectively when compared with other hybrid composites. The reason for the difference in mechanical strength of hybrid composite samples containing two different fibers is found to be related to the built-in architecture and physical characteristics of the constituent fibers. The morphology of the fractured samples are examined and reported. It is concluded that properties of hybrid composites can be tailor made depending upon the requirements either by using the Cocos nucifera fibers to impart ductility or Luffa cylindrica fibers to impart brittleness.

7

Mechanical properties of sugar palm yarn/woven glass fiber reinforced unsaturated polyester composites: effect of fiber loadings and alkaline treatment

Mohd Nurazzi N., Khalina A., Sapuan S. M., Ilyas R. A.

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 10

665--675

EN

In this paper, hybrid sugar palm yarn and glass fiber reinforced unsaturated polyester composites were investigated in relation to the effects of fiber loadings and alkaline treatment on the composite mechanical properties, such as tensile, flexural, impact and compression strength. The composites were fabricated at a weight ratio of matrix to reinforcement of 70 : 30 and 60 : 40, respectively, while the ratio of sugar palm yarn fiber to glass fiber was selected at 70 : 30, 60 : 40 and 50 : 50, respectively. The results revealed that the mechanical properties of the hybrid composites were increased with an increase of glass fiber loading for both 30 wt % and 40 wt % reinforcement content. The alkaline treatment of the sugar palm fibers have advantageous effect on the hybrid composite performance. The overall results indicated that the developed hybrid composites can be used as an alternative material for glass fiber reinforced polymer composites for various structural applications.

PL

Zbadano wpływ zawartości włókien i ich obróbki alkalicznej na właściwości mechaniczne wzmacnianych włóknem szklanym kompozytów nienasyconej żywicy poliestrowej z włóknami palmy cukrowej. Oceniano wytrzymałość kompozytów na rozciąganie, zginanie, uderzenie i ściskanie. Wytworzone kompozyty zawierały 30 oraz 40% mas. włókien, przy stosunku masowym włókien palmy cukrowej do włókien szklanych 70/30, 60/40 i 50/50. Stwierdzono, że wytrzymałość mechaniczna kompozytów hybrydowych zwiększa się ze wzrostem zawartości włókna szklanego, a obróbka alkaliczna włókien palmy cukrowej wywiera korzystny wpływ na właściwości zawierających ją kompozytów hybrydowych. Uzyskane wyniki wskazują, że opracowane kompozyty hybrydowe mogą być stosowane jako materiał alternatywny dla kompozytów polimerowych wzmacnianych jedynie włóknem szklanym.

8

Influence of the composite modification of the wooden wing skin of the glider on deflection lines and resonance vibrations

Skórski Witold Wojciech, Zawisza Maciej

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 4

267--271

EN

The original wing of the wooden training-glider SZD-9 “BOCIAN”, of the Polish production, was modificated by using the additional carbon composite layer. The influence of the addition of a new carbon layer on the mechanical properties of the wing was investigated. Both objects were subjected to static loads, with measuring deflection lines and deformations of wing skin, and to dynamic loads. In dynamic investigations the vibration responses for broad-band excitations were determined as well as the frequencies of the resonance vibrations were tested. The effect of adding a carbon layer is strong damping of the dominant resonant frequency and reduction of the overall vibration level. This effectively makes it difficult to stimulate the construction for vibrations and therefore positively affects the safety of the wing.

PL

Oryginalne skrzydło drewnianego szybowca szkoleniowego SZD-9 „BOCIAN” polskiej produkcji zmodyfikowano za pomocą dodatkowej warstwy kompozytu węglowego. Zbadano wpływ nowej warstwy na właściwości mechaniczne skrzydła. Skrzydła oryginalne i zmodyfikowane poddano obciążeniom statycznym z pomiarem linii ugięcia i odkształcenia poszycia oraz obciążeniom dynamicznym. W badaniach dynamicznych określano odpowiedź drganiową na wymuszenie szerokopasmowe i wyznaczano częstotliwości drgań rezonansowych. Efektem nałożenia dodatkowej warstwy węglowej było silne stłumienie dominującej częstotliwości rezonansowej oraz obniżenie ogólnego poziomu drgań, co skutecznie utrudniło pobudzanie konstrukcji do drgań, a w konsekwencji zwiększyło bezpieczeństwo użytkowania skrzydła.

9

Al2O3-Cu-Mo hybrid composites : fabrication, microstructure, properties

Zygmuntowicz Justyna, Łukasiak Agata, Piotrkiewicz Paulina, Kaszuwara Waldemar

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 2

43--49

EN

The work investigated the influence of the share of metallic components on the microstructure and selected properties of Al2O3-Cu-Mo composites. Commercial powders were used to produce the composite samples. The composites were obtained by the slip casting method. Three series of composites with a different volumetric composition of metals in the total content of the metallic phase were obtained: Series I - contained 7.5 vol.% Cu - 7.5 vol.% Mo, Series II - contained 10 vol.% Mo - 5 vol.% Cu and Series III - contained 12 vol.% Mo - 3 vol.% Cu. All the series contained 15 vol.% metal particles with respect to the total solid phases. Rheological analysis showed that the slurries used to make the composites were shear thinning fluids. The X-ray analysis showed that regardless of the volume content of copper in the suspensions used to form the composite, all the composites after sintering were characterized by the presence of three phases: Al2O3, Cu and Mo. It was found that the microstructure in all the series is characterized by homogeneous distribution of the metal particles. All the samples were characterized by high porosity, which resulted in their low relative density. The volume fractions of molybdenum and copper in the composite slightly do affect the hardness and fracture toughness of the composite. The obtained hardness results indicate that increasing the molybdenum content in the composites causes an insignificant increase in the hardness of the samples.

PL

W pracy zbadano wpływ udziału komponentów metalicznych na mikrostrukturę i wybrane właściwości kompozytów Al2O3-Cu-Mo. Do wykonania próbek użyto komercyjnie dostępnych proszków: Al2O3, Cu i Mo. Kompozyty otrzymano metodą odlewania z gęstwy. Wytworzono trzy serie kompozytów o różnym składzie objętościowym metali w całkowitej zawartości fazy metalicznej: Seria I zawierała 7,5% obj. Cu - 7,5% obj. Mo, Seria II zawierała 10% obj. Mo - 5% obj. Cu i Seria III - zawierała 12% obj. Mo - 3% obj. Cu. Wszystkie serie zawierały 15% obj. cząstek metalu w odniesieniu do całkowitej fazy stałej. Badania reologiczne wykazały, że masy lejne użyte do wytwarzania kompozytów były cieczami newtonowskimi rozrzedzanymi ścinaniem. Badanie składu fazowego wykazało, iż niezależnie od zawartości objętościowej miedzi w masie lejnej użytej do wytworzenia kompozytu wszystkie kompozyty po spiekaniu cechowała obecność trzech faz: Al2O3, Cu i Mo. Stwierdzono, że mikrostruktura we wszystkich seriach charakteryzuje się jednorodnym rozkładem cząstek metalu. Wszystkie próbki charakteryzowała wysoka porowatość, co skutkowało ich niskim zagęszczeniem. Udział objętościowy molibdenu i miedzi w kompozycie wpłynął na jego twardość i odporność na kruche pękanie. Uzyskane wyniki twardości wskazują, że zwiększenie zawartości molibdenu powoduje niewielki wzrost twardości próbek.

10

Influence of load and reinforcement content on selected tribological properties of Al/SiC/Gr hybrid composites

Veličković S., Miladinović S., Stojanović B., Nikolić R. R., Hadzima B., Arsić D.

Production Engineering Archives

|

2018

|

Vol. 18

18--23

EN

Hybrid materials with the metal matrix are important engineering materials due to their outstanding mechanical and tribological properties. Here are presented selected tribological properties of the hybrid composites with the matrix made of aluminum alloy and reinforced by the silicon carbide and graphite particles. The tribological characteristics of such materials are superior to characteristics of the matrix – the aluminum alloy, as well as to characteristics of the classical metal-matrix composites with a single reinforcing material. Those characteristics depend on the volume fractions of the reinforcing components, sizes of the reinforcing particles, as well as on the fabrication process of the hybrid composites. The considered tribological characteristics are the friction coefficient and the wear rate as functions of the load levels and the volume fractions of the graphite and the SiC particles. The wear rate increases with increase of the load and the Gr particles content and with reduction of the SiC particles content. The friction coefficient increases with the load, as well as with the SiC particles content increase.

11

Kompozyty hybrydowe na osnowie polilaktydu z włóknami węglowymi i bazaltowymi

Kuciel S., Kornobis M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2017

|

T. 23, Nr 4 (178)

344--350

PL

Kompozyty hybrydowe na osnowie biodegradowalnego polilaktydu wytworzono metodą wtryskiwania z włóknami węglowymi i bazaltowymi o równowagowym udziale 7,5% i 12,5% w Zakładach Azotowych w Tarnowie. Wykonano przegląd dostępnej literatury oraz przeprowadzono szereg badań wytrzymałościowych zgodnych z Polskimi Normami. Badania te obejmowały statyczną próbę rozciągania i zginania oraz oznaczanie udarności wg Charpy’ego. Wykonano je w zmiennych temperaturach (-24, 20 i 60°C) oraz po próbie degradacji hydrolitycznej prowadzonej przez 21 dni. Za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wykonano zdjęcia mikrostruktury na przełomach próbek rozciąganych. Właściwości hybrydowych kompozycji z włóknami węglowymi i bazaltowymi na osnowie polilaktydu są znacznie lepsze niż porównywalnych kompozycji z włóknem szklanym, wzrasta wytrzymałość, sztywność oraz udarność.

EN

Hybrid composites on biodegradable polylactide matrix with carbon and basalt fibers in equilibrium participation 7,5% and 12,5% were produced by molding injection in Zakłady Azotowe in Tarnow. To investigate the properties of this composition has been review of the literature and conducted series research on the strength samples according to Polish Standards. These research included: tensile test, bend test and Charpy impact test. They were done in variable temperatures (-24, 20 and 60 Celsius degree) and after hydrolytic biodegradation of materials, which lasted 21 days. We were taken photos to check fracture samples after tensile test using scanning electron microscope. The properties of hybrid composites with carbon and basalt fibers on the polylactide base are much better than comparable composites with glass fibers, increasing durability, stiffness and impact strength.

12

Tensile, Flexual, Impact and Water Absorption Properties of Natural Fibre Reinforced Polyester Hybrid Composites

Prasanna Venkatesh R., Ramanathan K., Srinivasa Raman V.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 3 (117)

90--94

EN

In this paper, tensile, flexural, impact properties and water absorption tests were carried out using sisal/unsaturated polyester composite material. Initially the optimum fibre length and weight percentage are estimated. To improve the tensile, flexural and impact properties, sisal fibre was hybridised with bamboo fibre. This work shows that the addition of bamboo fibre in sisal/ unsaturated polyester composites of up to 50% by weight results in increasing the mechanical properties and decreasing the moisture absorption property. In this research work, the effects of fibre treatment and concentration on the mechanical properties of a short natural fibre reinforced polyester hybrid composite are investigated. The fibres were subjected to 10% sodium hydroxide solution treatment for 24 h. The mechanical properties of composites with treated fibres are compared with untreated fibre composites. The fractured surface of the treated fibre composite specimen was studied using Scanning Electron Microscopy (SEM).The treated hybrid composite was compared with an untreated hybrid composite, with the former showing a 30% increase in tensile strength, 27.4% - in flexural strength, and 36.9% - in impact strength, along with an extreme decrease in moisture absorption behaviour.

PL

Badania przeprowadzono stosując kompozyty sizal/poliester i sizal/nienasyconą żywicę poliestrową. Początkowo określono optymalną długość włókien oraz udział procentowy masy w materiale kompozytowym. Dla polepszenia właściwości mechanicznych do włókien sizalowych dodawano włókna bambusowe aż do 50% wagowych. Stwierdzono polepszenie właściwości mechanicznych i, co jest bardzo ważne, zmniejszenie absorpcji wilgoci. Włókna poddawano działaniu 10% roztworu wodorotlenku sodu przez 24h. Badano kompozyty niemodyfikowane i modyfikowana zwracając szczególną uwagę na przełomy obserwowane za pomocą SEM. Stwierdzono polepszenie właściwości mechanicznych hybrydowych kompozytów poddanych modyfikacji, przy czym wytrzymałość na rozciąganie zwiększyła się o 30%, na zginanie 27,4% a wytrzymałość na uderzenia o 36,9%, a jednoczenie absorpcja wody zmniejszyła się znacznie

13

Evaluation of Force-Time Changes During Impact of Hybrid Laminates Made of Titanium and Fibrous Composite

Jakubczak P., Surowska B., Bieniaś J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

689--694

EN

Fibre metal laminates (FML) are the modern hybrid materials with potential wide range of applications in aerospace technology due to their excellent mechanical properties (particularly fatigue strength, resistance to impacts) and also excellent corrosion resistance. The study describes the resistance to low velocity impacts in Ti/CFRP laminates. Tested laminates were produced in autoclave process. The laminates were characterized in terms of their response to impacts in specified energy range (5J, 10J, 20J). The tests were performed in accordance with ASTM D7137 standard. The laminates were subjected to impacts by means of hemispherical impactor with diameter of 12,7 mm. The following values have been determined: impact force vs. time, maximum force and the force at which the material destruction process commences (Pi). It has been found that fibre titanium laminates are characterized by high resistance to impacts. This feature is associated with elasto-plastic properties of metal and high rigidity of epoxy - fibre composite. It has been observed that Ti/CFRP laminates are characterized by more instable force during impact in stage of stabilization of impactor-laminate system and stage of force growth that glass fibre laminates. It has been observed more stable force decrease in stage of stress relaxation and withdrawal of the impactor. In energy range under test, the laminates based on titanium with glass and carbon fibres reinforcement demonstrate similar and high resistance to low-velocity impact, measured by means of failure initiation force and impact maximum force.

14

Właściwości mechaniczne żywicy epoksydowej zmodyfikowanej nanobentem i poliuretanem

Szymańska J., Bakar M., Kostrzewa M., Białkowska A.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 4 (166)

355--359

PL

Małocząsteczkową żywicę epoksydową Epidian 5 poddano modyfikacji dwoma rodzajami modyfikatorów: NanoBent ZS1 i modyfikator poliuretanowy Desmocap 12. Stwierdzono, że maksymalną udarność odnotowano przy 2% NanoBentu (wzrost o 170% w odniesieniu do czystej żywicy). W przypadku kompozycji modyfikowanych Desmocapem, maksymalną udarność (200% wzrostu w porównaniu z czystą żywicą epoksydową) uzyskano przy 20% modyfikatora, a maksymalną wartość Kc przy 5% modyfikatora. Zastosowany modyfikator polimeryczny (Desmocap) wykazał działanie plastyfikujące, jak również wzmacniające. Dla kompozytów hybrydowych, maksymalną udarność odnotowano dla kompozycji zawierającej 1% NanoBentu i 10% Desmocapu.

EN

The present work investigates the properties of epoxy resin Epidian 5 modified with nanobentem ZS1 and polyurethane Desmocap 12. It was shown that, a maximum increase of 170% in impact strength (IS) was obtained with 2% Nanobent. However, IS increased by 200% with 20% of polymeric modifier, while the critical stress intensity factor (Kc) of epoxy composite containing 5% of Desmocap was enhanced by 20% in comparison with neat epoxy resin, Polymeric modifier Desmocap 12 acted as a platicizer as well as reinforcing agent. The hybrid epoxy composite based on 1% of NanoBent and 10% Desmocap exhibited maximum IS value.

15

Dobór składu fazowego kompozytu na bazie stopu AlSi pod kątem możliwości kształtowania powierzchni roboczych tłoków

Dyzia M., Dolata A. J., Putyra P., Jaworska L.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

519--523

PL

Od wielu lat kompozyty o osnowie stopów aluminium (AlMMC) są zaliczane do grupy nowoczesnych materiałów inżynierskich. Obecnie na skalę przemysłową są wytwarzane elementy pracujące w warunkach dużych obciążeń ciernych, na przykład tłoki kompozytowe, tarcze i bębny hamulcowe. Główne technologie wytwarzania materiałów kompozytowych bazują na wysokociśnieniowych metodach infiltracji porowatych preform ceramicznych ciekłym stopem aluminium. Nadal jednak głównym problemem ograniczającym szersze zastosowanie tych materiałów jest ich cena, a przede wszystkim koszt obróbki kształtującej gotowy wyrób. W artykule przedstawiono wyniki badań technologicznych dotyczących możliwości wykorzystania metody zawiesinowej do wytwarzania kompozytów o osnowie stopu AlSi zbrojonych cząstkami ceramicznymi (SiC i SiC + Cg) i kształtowania półfabrykatu tłoka w procesie odlewania kokilowego (rys. 1). Celem badań było opracowanie składu fazowego kompozytu przy założeniu, że głównym kryterium doboru komponentów będzie możliwość kształtowania powierzchni roboczych tłoka w procesach obróbki skrawaniem oraz ocena właściwości tribologicznych kompozytu. Trwałość ostrza narzędzi wykonanych z polikrystalicznego diamentu (PCD) określono, przyjmując czas pracy, po którym parametr starcia osiągnie wartość VB = 0,3 mm. Na podstawie obserwacji SEM powierzchni ostrza po współpracy z materiałami kompozytowymi zidentyfikowano charakter zużycia narzędzia. W przypadku współpracy ostrza PCD z kompozytem zbrojonym cząstkami SiC zużycie miało charakter wytarcia, natomiast w przypadku współpracy z kompozytem zbrojonym mieszaniną cząstek SiC + Cg na ostrzu tworzyły się narosty.

EN

The article presents the results of technological research on the possibilities of using the slurry method for producing alloy matrix composites reinforced with ceramic particles AlSi (SiC and SiC + Cg) and shaping the piston in the die casting process. The purpose of the proposed study was to develop a composite phase composition on the assumption that the main criterion for the selection of components will be able to shape the working surface of the piston in machining processes and to assess the tribological properties of the composite. Polycrystalline diamond (PCD) tool life was determined based on the time of operation after which clashes parameter reaches VB = 0.3 mm. On the basis of SEM observation of the surface of the blade when working with composite materials identified nature of tool wear. In the case of cooperation PCD composite reinforced with SiC particles consumption was of wipe, while in the case of composite reinforced cooperation with the mixture of particles of SiC + Cg on the blade formed growths. The testing system–on–disc confirmed the beneficial effects of reinforcement SiC particles on the stability coefficient of friction. In an attempt to abrasive wear was recorded for reduced wear of composite samples AlSi7Mg2Sr003/SiC as compared with a hybrid AlSi7Mg2Sr003/SiC + Cg.

16

Low Velocity Impact Behaviour of Aramid and UHMWPE Composites

Karahan M., Yildirim K.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2015

|

Vol. 23, no. 3 (111)

97--105

EN

The most popular method to produce composites for ballistic applications is to use aramid and ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers as reinforcement materials in different matrices. The composite materials used in this type of application, especially those used as armoring materials for explosions, are subjected to a very high level of energy. In this study, the effect of the reinforcement material type and cross-plied condition of reinforcement were examined using high-level impact tests. The impact tests were performed at low speed but high energy, and thus the behaviour of the composite materials that were exposed to high-level impact energy could be examined. According to the results, the UD aramid composite produced the best results with respect to high-level impact tests. In addition, mass optimisation could be achieved without the loss of the high-level impact energy by preparing a hybrid composite with UD UHMWPE and UD aramid fibers.

PL

Powszechną metodą produkcji kompozytów dla zastosowań balistycznych jest użycie jako wzmocnienia włókien aramidowych oraz włókien polietylenowych o super wysokim ciężarze cząsteczkowym i różnych materiałach matrycy. Materiały kompozytowe stosowane w tego typu rozwiązaniach, specjalnie te stosowane jako materiał wzmacniający w przypadku eksplozji są poddawane testom o bardzo wysokim poziomie energii. W przedstawionej pracy badano efekty zastosowania różnego typu materiałów wzmacniających i ich konfiguracji w strukturze. Badania prowadzono stosując testy udarowe o bardzo wysokiej energii lecz małej prędkości udaru. Dzięki temu można było sprawdzić zachowanie różnych zastosowanych materiałów. W efekcie stwierdzono, że najlepsze wyniki uzyskuje się używając włókna aramidowe. Dodatkowo można było przeprowadzić optymalizacje masy poprzez przygotowanie kompozytów hybrydowych.

17

Carbon fabric reinforced hybrid epoxy composites

Oliwa R., Heneczkowski M., Oleksy M., Markowska O., Budzik G.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2015

|

Vol. 39, nr 3

51--66

EN

The effect of the amount of nanofiller and commercial flame retardant into the epoxy matrix on the mechanical properties of laminates reinforced carbon fabric was described. The total content of the fillers did not exceed 23 wt.%. The local strain and stress distribution on the surface of composites using the Aramis system during the static tension tests was examined. Studies of structure of cross-linked epoxy compositions were also performed using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The presented results indicate that the nanofillers and commercial flame retardants acting synergistically.

PL

W pracy opisano wpływ dodatku nanonapełniaczy i handlowych środków zmniejszających palność na właściwości mechaniczne kompozytów epoksydowych wzmacnianych tkaniną węglową. Zawartość dodatków w osnowie epoksydowej <23%. Prowadzono analizę lokalnego stanu odkształcenia i naprężenia na powierzchni kompozytów z użyciem systemu Aramis podczas próby statycznej rozciągania. Wykonano badania mikrostruktury usieciowanych kompozycji epoksydowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroskopu sił atomowych (AFM). Analiza uzyskanych wyników wskazuje, że wprowadzenie nanonapełniaczy i handlowych uniepalniaczy powoduje uzyskanie synergicznego efektu ich działania.

18

Mechanical & Thermal Properties of Epoxy Based Hybrid Composites Reinforced with Jute / Sansevieria cylindrica Fibres

Kumar M. A., Reddy G. R.

International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy

|

2014

|

Vol. 19, iss. 2

191--197

EN

Tensile properties are studied to assess the influence of fiber weight. Room temperature cured epoxy was impregnated with jute/Sc in order to evaluate the performance of hybrid composites. Jute/Sc fibers are taken in the 1:1 weight ratios to suspend on epoxy resin with different fiber lengths such as 1, 2, 3 and 4 cm. The variations of aforementioned properties on hybrid composites with different fiber lengths have been studied. Significant improvement in tensile strengths of the jute/Sc hybrid composites has been observed by the alkali treatments. Thermal properties such as TGA and DSC are studied to investigate the influence of change in fibre length on treated and untreated hybrid composites in which 4 °C rise in decomposition temperature, 3 °C rise for glass transition temperature respectively.

19

Biodegradable Sansevieria cylindrica Leaves fiber/ Tamarind fruit fiber based Polymer hybrid composites on characterization

Reddy G. R., Kumar M. A., Jayaramudu J.

International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy

|

2014

|

Vol. 20, iss. 2

116--118

EN

This paper deals with the preparation and characterization of epoxy tamarind fruit (Tf) and Sansevieria cylindrica (Sc) hybrid composites containing fiber 0:20, 5:15, 10:10, 15:5 and 20:0 of (Tf:Sc) combinations loading. Sansevieria cylindrica leaves were used in this paper for extracting fiber out of it and in the similar manner ripen Tamarind fruit was used to extract fiber. Two different fibers viz. tamarind fruit/ Sansevieria cylindrica fibers were loaded into the epoxy system to develop the hybrid composites. The tensile and flexural properties of the resulting 20 wt. % loading of Tf/Sc/epoxy hybrid composites were examined. The resulting hybrid composites of 20 wt. % Tf/Sc with varying combinations exhibit the optimum improvement of mechanical properties and dielectric strength. 2 °C rise in decomposition temperature and 5 °C rise glass transition temperature were observed from the TGA and DSC thermal analysis. The fractured cross sections of flexural samples were assessed their performance as a function of fiber loading of Tf/Sc/epoxy hybrid composites by SEM analysis.

20

Low velocity impact resistance of aluminium/carbon-epoxy fiber metal laminates

Bieniaś J., Jakubczak P.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

193-197

EN

Fiber metal laminates are a new kind of hybrid materials. There are good candidates for advanced aerospace structural applications due to their high specific mechanical properties. The study researches the resistance to low-velocity impact of hybrid laminates based on aluminum alloys and a carbon/epoxy composite (Al/CFRP). These are completely new materials which have higher strength properties compared to other materials of this type (GLARE, ARALL), high fatigue strength, low weight, etc. The tested laminates were prepared by the autoclave method, which provides the best possible and repeatable quality of the received components. The laminates were analysed in terms of a comparison of their impact resistance according to different layer configurations and different energy levels. The laminates response to low velocity impact using a hemispherical tipped impactor (diameter 12.7 mm) were analyzed. The variation of the impact load as a function of force-time for different layer systems at each energy level was determined. After the tests, the damage zone was evaluated by using ultrasonic and image analysis methods. On this basis the dependencies of the damage zone area and maximum depth of the deformation depending on the layer configurations and energy level were determined. It was noted that Al/CFRP laminates are innovative materials characterized by high impact damage resistance (at low-velocity) because of the superior properties of both metals and fibrous composite materials with strong adhesion bonding. There is a combination of high stiffness and strength from the carbon/epoxy composite layers and good mechanical, ductile properties from aluminum. Generally, specific parameters such as incipient load (Pi), peek load Pm, maximum depth and damage area increased with impact energy. For lower impact energies (up to 10 J) and the first stage of the impact process, minor matrix cracking and delamination in the polymer composite and at the aluminum/composite interface may be observed. However, as the impact energy increased, fiber failures were observed to be the dominant damage mode. The first crack of FMLs (on the back side) was connected with the fiber directions in the finally layer of the carbon epoxy composite. The ply configuration (fiber directions) in Al/CFRP laminates has been particularly important for their impact resistance. The FML with (0/90) and ((± 45) ply sequences in the carbon fiber reinforced composite have the best behavior followed by the (0) configuration.

PL

Laminaty metalowo-włókniste (FML) są nowoczesnymi materiałami hybrydowymi mającymi potencjalnie szerokie zastosowanie w technice lotniczej ze względu na wysokie właściwości mechaniczne (szczególnie wytrzymałość zmęczeniową, odporność na uderzenia). W pracy scharakteryzowano odporność na uderzenia (impact) przy niskiej prędkości laminatów metalowo-włóknistych na bazie stopu aluminium i kompozytu węglowo-epoksydowego (Al/CFRP). Materiały te, będące w sferze zainteresowań przemysłu lotniczego, powstały na podstawie prowadzonych badań i zastosowań innych laminatów FML (typu GLARE oraz ARALL). Badane laminaty Al/CFRP wytworzono metodą autoklawową, zapewniającą możliwie najwyższą i powtarzalną jakość otrzymanych elementów. Laminaty charakteryzowano pod kątem porównania ich odporność na impact w zależności od konfiguracji warstw [(0), (0/90), (± 45)] i energii uderzenia (10 J, 20 J, 25 J). Zastosowano urządzenie typu drop-weight oraz półsferyczny impactor o średnicy 12,7 mm (0,5"). Wyznaczono przebieg siły uderzenia w czasie, siłę maksymalną oraz siłę, przy jakiej występuje początek procesu zniszczenia materiału (Pi). Ocenie poddano także strefę zniszczenia metodami ultradźwiękowymi oraz technikami analizy obrazu. Określono obszar zniszczenia oraz głębokość odkształcenia w stosunku od układu warstw i energii uderzenia. Odnotowano, że laminaty Al/CFRP charakteryzują się wysoką odpornością na impact (przy niskich prędkościach uderzenia) związaną z właściwościami poszczególnych komponentów: sprężysto-plastycznego metalu i wysoką sztywnością kompozytu epoksydowo-węglowego. Wartości siły maksymalnej, inicjacji uszkodzenia, maksymalnego odkształcenia i strefy zniszczenia wzrastają wraz ze wzrostem energii uderzenia. Przy energiach nieprzekraczających 10 J odnotowano delaminacje pomiędzy aluminium i kompozytem oraz pękanie osnowy kompozytu polimerowego. Kierunek pękania badanego laminatu FML jest ściśle związany z kierunkiem ułożenia warstw w kompozycie polimerowym. Konfiguracja warstw kompozytu w laminacie Al/CFRP ma bezpośrednie znaczenie na odporność na impact. Laminaty (0/90) i (š45) charakteryzują się wyższą odpornością na impact w porównaniu do laminatów o jednokierunkowym ułożeniu warstw (0) w kompozycie epoksydowo-węglowym.