بررسي تجربي تاثير سيكل حرارتي و اصلاح سطحي فلز بر خواص خمشي كامپوزيت لايه اي آلومينيوم- اپوكسي/ الياف بازالت

Experimental investigation of the effect of thermal cycling and metal surface treatment on flexural properties laminate composite of aluminum-epoxy/basalt fibers

در تحقيق حاضر، تاثير سيكل حرارتي بر خواص خمشي كامپوزيت لايه اي الياف- فلز مورد ارزيابي قرار گرفت. صفحات كامپوزيت لايه اي الياف- فلز از دو لايه آلومينيوم 2024 و لايه ي كامپوزيت زمينه اپوكسي متشكل از 4 لايه الياف بازالت ساخته شده بود. براي كامپوزيت ها هر سيكل حرارتي در مدت زمان 6 دقيقه بين دماي ° C 115-25 انجام شد. خواص خمشي نمونه ها بعد از 20، 35 و 55 سيكل حرارتي مورد ارزيابي قرار گرفت و با خواص خمشي نمونه هاي بدون سيكل حرارتي مقايسه شد. سيكل حرارتي، استحكام خمشي كامپوزيت با آلومينيوم اصلاح سطحي شده به روش شيميايي (حكاكي شده) را كاهش داد، در حالي كه براي كامپوزيت هاي با آلومينيوم اصلاح سطحي شده به روش الكتروشيميايي (آندايز شده)، استحكام خمشي در اثر سيكل حرارتي ابتدا افزايش يافته و سپس كاهش يافت. مدول خمشي براي هر دو نوع كامپوزيت مذكور تغييرات نامنظمي نشان داد. انرژي شكست كامپوزيت با آلومينيوم حكاكي شده با افزايش سيكل حرارتي افت شديدي را نشان داد، اما براي كامپوزيت با آلومينيوم آندايز شده، تغييرات انرژي شكست كم و نامنظم بود. بررسي ميكروسكوپ نوري نيز نشان داد كه براي كامپوزيت با آلومينيوم حكاكي شده بعد از سيكل حرارتي، مكانيزم شكست از شكست كامپوزيت به جدايش بين لايه هاي كامپوزيت تغيير كرد، در حالي كه براي كامپوزيت هاي با آلومينيوم آندايز شده، اين مكانيزم، شكست كامپوزيت بوده و با انجام سيكل حرارتي تغييري نكرد.

In this work, effect of thermal cycling on the flexural properties of fiber-metal laminate (FML) has been evaluated. FML plates were composed of two aluminum 2024-T3 and an epoxy polymer-matrix composites ply formed by four layers of basalt fibers. For FML samples the thermal cycle times were about 6 min for temperature cycles from 25 °C to 115 °C. Flexural properties were evaluated on samples after 20, 35 and 55 thermal cycles, and compared to non-exposed samples. While the thermal cycling decreased the flexural strength of chemical treated FML (etched aluminum), increasing at first, and then decreasing after a while was observed in electrochemical treated FML (anodized aluminum). The flexural modulus of FML showed irregular changes for both FML with anodized aluminum and FML with etched aluminum. The energy absorption of FML with etched aluminum showed a sharp decline with increasing thermal cycling while the energy absorption of FML with anodized aluminum showed low and irregular changes. Evaluation optical microscope showed that the mechanism of failure for the FML with etched aluminum after thermal cycling changed from failure of FML to separation between layers of FML, while for the FML with anodized aluminum before and after thermal cycling it was failure of FML and it has not changed.