تاثیر روش‌های آزمون تک لیف و دسته الیاف بر خواص مکانیکی الیاف کربن

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 مرکز تحقیق و توسعه الیاف پیشرفته

چکیده

استحکام الیاف تقویت کننده، موثرترین عامل بر استحکام کامپوزیت‌ها محسوب می‌شود، لذا روش دقیقی برای ارزیابی استحکام آن مورد نیاز است. دو روش برای تعیین استحکام و دیگر خواص کششی الیاف تقویت کننده (نظیر الیاف کربن) وجود دارد. این دو روش شامل آزمون تک لیف و آزمون دسته الیاف آغشته شده با رزین می‌باشند. هدف از این تحقیق، مقایسه دو روش مذکور جهت تعیین خواص مکانیکی الیاف کربن بر پایه الیاف پلی اکریلونیتریل (PAN)، است. الیاف کربن به کار رفته در این تحقیق شامل دو نوع الیاف کربن است که خواص مکانیکی آن‌ها شامل استحکام کششی، مدول کششی، کرنش شکست و انرژی شکست با استفاده از دو روش آزمون تک لیف و آزمون دسته الیاف ارزیابی شدند. نتایج نشان می‌دهند که آزمون تک لیف اگرچه روشی دشوار است، اما در مقایسه با آزمون دسته الیاف، استحکام کششی و انرژی شکست بزرگتر، و مدول کششی و کرنش شکست کوچکتری برای الیاف کربن ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Walsh PJ (2001) Carbon fibers, ASM handbook. Zoltek Corporation. St. Louis.

[2] Morgan P (2005) Carbon fibers and their composites. Taylor & Francis, New York.

[3] Buckley JD, Edie DD (1993) Carbon-Carbon materials and composites. William Andrew Publishing, New York.

[4] Montes-Moran M, Gauthier W, Martinez A, Tascon J (2004) Mechanical properties of high-strength carbon fibers. validation of an end-effect model for describing experimental data. Carbon, 42: 1275–1278.

[5] ISO 11566, Carbon fiber, Determination of the tensile properties of single-filament of specimens.

[6] ASTM D 3379, Standard test method for tensile strength and young’s modulus for high-modulus single-filament materials.

[7] ISO 10618, Carbon fiber, Determination of the tensile properties of resin impregnated yarns.

[8] ASTM D 4018, Standard test methods for properties of continuous filament carbon and graphite fiber tows.

[9] Yu W, Yao J (2006) Tensile strength and its variation of pan-based carbon fibers. I, statistical distribution and volume dependence. J Appl Polym Sci 101(5): 3175–3182.

[10] Yu W, Yao J (2007) Tensile strength and its variation of pan-based carbon fibers. II, calibration of the variation from testing. J Appl Polym Sci 104(4): 2625–2632.

[11] Griffith AA (1921) The Phenomena of Rupture and Flow in Solids. Philos Trans R Soc London, Ser. A 221: 163–198.

[12] Pardini LC, Manhani LGB (2002) Influence of the testing gage length on the strength, young’s modulus and weibull modulus of carbon fibres and glass fibres. Mater Res5(4): 411–420.

[13] Moreton R (1969) The effect of gauge length on the tensile strength of R.A.E. carbon fibres. Fiber Sci Technol 1(4): 273–284.

[14] Barry PW (1987) Experimental data for the longitudinal tensile strength of unidirectional fibrous composites - Part 1: fiber and matrix, Fiber Sci Technol 11(4): 245–255.

[15] Chwastiak S, Barr J, Didchenko R (1979) High strength carbon fibres from mesophase pitch. Carbon 17(1): 49–53.

[16] Westbury MC, Drzal T (1991) J Compos Tech Res 13(1): 22–28.

[17] Donnet JB, Bansal RC (1990) Carbon fibers. 2nd edn., Marcel Dekker, New York.

[18] Tagawa T, Miyata T (1997) Size effect on tensile strength of carbon fibers. Mater Sci and Eng A 238: 336–342.

[19] ISO 11567, Carbon fiber, Determination of filament diameter and cross-sectional area.

[20] ISO 10120, Carbon fiber, Determination of linear density.

[21] ISO 10119, Carbon fiber, Determination of density.

[22] ISO 1889, Reinforcement yarns, Determination of linear density.

[23] ISO 10548, Carbon fiber, Determination of size content.

[24] Morgan P (2005) Carbon fibers and their composites. Taylor & Francis, New York: 85.

[25] Goggin PR, A method of measuring the quality of carbon fibers, AERE R-7790.