The lightweight industry continuously demands reliable near-net-shape fabrication where the preform just out-of-machine is close to the final shape. In this study, different half-finished preforms are made π-beams. Then the preforms are unfolded to make a 3D shape with integrated structure of fibers, providing easier handling in the further processing of composites. Several 3D textile preforms are made using weaving technique and are examined after resin infusion for mechanical properties such as inter-laminar shear strength, compressive strength and tensile strength. Considering that the time and labor are important parameters in modern production, 3D weaving technique reduces the manufacturing steps and therefore the costs, such as hand-lay up of textile layers, cutting, and converting into preform shape. Hence this 3D weaving technique offers many possibilities for new applications with efficient composite production.
The purpose of this study is to prepare a high-strength Fiberglass Reinforced Metal (FRM). Aluminum covering over carbon fibers (CF) was made to increase their wettability to molten aluminum. A cylindrical sputtering apparatus was used for the covering. One tow of carbon fibers was placed along the central axis of the cylindrical target. Aluminum was uniformly coated around the carbon fiber tow. But in case of CF without sizing treatment, aluminum spread into the inside of the tow. Preforms of carbon fiber/aluminum composite were made by impregnating carbon fiber with molten aluminum. Contact angle of molten aluminum to the aluminum-coated carbon fiber was about $30^{\circ}$. The fractured section of preform was observed by SEM, which showed that molten aluminum wetted the outer part of the tow well but had not penetrated into the center, and that adhesion between CF and aluminum matrix was in good condition.
한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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pp.1078-1079
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2006
The paper presents the possibilities of obtaining new composite materials based on sintered porous ceramics with particles and fibre of $Al_2O_3$ infiltrated by aluminum alloy. The EN AC - AlSi12 alloy features the matrix material, whereas the RF50AX-301 preform, of Saffil Automotive, was used as the reinforcement. Examinations of ceramics preforms permeability were made. Metallographic examination of composite materials made on light microscope and in scanning electron microscope show that aluminum alloys fill micropores in the matrix. New composite materials show twice higher value of hardness in comparison with matrix. Results indicate that it is possible to infiltrate porous ceramic with liquid aluminum alloy to obtain new composite materials were advantageous properties of each component are connected.
A new 2-D braided textile metal matrix composite was developed and characterized. The constituent materials consist of PAN type carbon fiber as reinforcements and pure aluminum as matrices. The braided preforms of different braider yarn angles were fabricated. For a fixed bundle size of 12K, three braider yarn angles was selected: $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $60^{\circ}$. The braided preforms were infiltrated with pure Al by vacuum assisted squeeze casting. Through the investigation of melt pressing methods and the effects of process parameters such as applied pressure, and pouring temperature, the optimal process conditions were identified as follows: applied pressure of 60MPa, pouring temperature of $800^{\circ}C$. Using the measured geometric parameters, 3-D engineering constants of metal matrix composites have been determined from the elastic model, which utilizes the coordinate transformation and the averaging of stiffened and compliance constants based upon the volume of each reinforcement and matrix material.
For the damage tolerance improvement of conventional laminated composites, stitching process have been utilized for providing through-thickness reinforcements. 2D preforms were stacked with S-2 glass plain weave and S-2 glass MWK (Multi-axial Warp Knit) L type. 3D preforms were fabricated using the stitching process. All composite samples were fabricated by RTM (Resin Transfer Molding) process. To examine the damage resistance performance the low speed drop weight impact test has been carried out. For the assessment of damage after the impact loading, specimens were examined by scanning image. CAI (Compressive After Impact) tests were also conducted to evaluate residual compressive strength. Compared with 2D composites, the damage area of 3D composites was reduced by 20-30% and the CAI strength showed 5-10% improvement.
In liquid composite molding (LCM), composites are produced by impregnation of a dry preform with liquid resin. The resin flow through the preform is usually described by Darcy's law and the permeability tensor must be obtained for filling analysis. While the resin flow in the thickness direction can be neglected for thin parts, the resin flow in the transverse direction is important for thicker parts. However, the transverse permeability of the preform has not been investigated frequently. In this study, the transverse permeability was measured experimentally for five different fiber preforms. In order to verify the experimental results, the measured transverse permeability was compared with numerical results. Five different fiber mats were used in this study: glass fiber woven fabric, aramid fiber woven fabric, glass fiber random mat, glass fiber braided preform, and glass/aramid hybrid braided preform. The anisotropic braided preforms were manufactured by using a three dimensional braiding machine. The pressure was measured at the inlet and outlet positions with pressure transducers.
The effect of punching density on the mechanical and thermal properties of nonwoven needle-punched carbon/phenol composite was studied. The carbonized preforms were farmed into composites with phenol resin. The interlaminar shear, tensile and flexural strengths were increased with increasing punching density. However, excessive punching density decreased interlaminar shear and tensile strengths. Erosion rate of carbon/phenol composite was decreased with increasing punching density
In woven or knitted preforms for composites, the yams are often twisted for avoiding damage due to the contact with the textile machine elements. When the preforms of twisted yams are used in carbon/carbon composites, the thermal conductivity of the composites varies depending upon the degree of the yarn twist. This paper presents a thermal conductivity model of spun yarn composites. The thermal-electrical analogy and the averaging technique have been adopted in this analysis. The model prediction has been correlated with experimental results in order to confirm the model predictability. Parametric study has also been conducted to examine the effect of the yam twist on the thermal conductivity of spun yarn composites.
본 논문은 열경화성수지 적층 복합재료의 낮은 충격 특성과 층간 분리 현상을 개선하고자 열가소성 수지 및 3차원 직조 프리폼을 사용한 복합재료 제조와 물성 특성화에 대한 것이다. 새로운 기술인 co-braiding 성형법으로 열가소성 PEEK 섬유와 탄소섬유를 혼합한 섬유를 제조하였으며. 층간 분리 억제 특성을 현저하게 향상시키기 위하여 두께방향의 섬유를 가지는 3차원 직조형 프리폼을 제조하였다. 혼합섬유로 제조된 프리폼에 열성형 공정을 적용함으로써 열가소성 복합재료를 제조하였으며. 혼합섬유의 PEEK 섬유는 용융온도에서 용융되어 탄소섬유 사이로 함침이 완벽하게 일어남을 확인하였다. 또한, APC-2/AS4 프리프레그를 사용한 준 등방 적층 복합재료를 제조하여 3차원 직조형 열가소성 복합재료의 특성과 비교하였다. 항공기 소재로서의 적용 가능성을 알아보기 위하여 open hole 인장시험, 충격시험, 및 충격 후 압축시험 등의 결과를 통하여 3차원 직조형 열가소성 복합재료는 기존의 적층 복합재료보다 우수한 내 충격성 손상허용치를 가짐을 보였다.
SiC and its composites have been considered for use as nuclear fuel cladding materials of pressurized light water reactors. In this study, a $SiC_f$/SiC composite as a constituent layer of SiC triplex fuel cladding was fabricated using a chemical vapor infiltration (CVI) process in which tubular SiC fiber preforms were prepared using a filament winding method. To enhance the matrix density of the composite layer, winding patterns, deposition temperature, and gas input ratio were controlled. Fiber arrangement and porosity were the main parameters influencing densification behaviors. Final density of the composites decreased as the SiC fiber volume fraction increased. The CVI process was optimized to densify the tubular preforms with high fiber volume fraction at a high $H_2$/MTS ratio of 20 at $1000^{\circ}C$; in this process, surface canning of the composites was effectively retarded.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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