Particle reinforced composites are materials that have enhanced physical properties by adding particle reinforcements to polymer materials and have been applied to a wide range of fields such as the aerospace, bio-technology and automative industry. In this study, particle reinforced composites were prepared by mixing $SiC/Al_2O_3$ to the vinyl ester as the thermoset resin. The purpose of this study is to evaluate mechanical properties and fracture behavior by the tensile test and single edge notch specimen according to the addition ratio of reinforcement. Addition of 1 and 2 wt% of the particle reinforcement to the vinyl-ester resin was effective for the strength improvement. However, when it was more than 3 wt%, its strength was decreased. Also the highest elastic modulus obtained as 3.19 GPa was found at the 2 wt% addition of reinforcement. Futhermore the fracture toughness was evaluated by the energy release rate and the maximum critical energy release rate was obtained when 1 wt% reinforcement. The results show that the limit of adding of $SiC/Al_2O_3$ for improvement of the mechanical and fracture performance is 2 wt% reinforcement particles.
Aluminium-silicon alloy(JIS AC8A) matrix composites reinforced with SiC particles were fabricated by spray-cast forming process, and the microstructure of powders and preforms produced were studied by using an optical and scanning electron microscopy. SiC particles were co-sprayed by mixed phase injection method during the spray casting process. Most of the composite powders formed by this mixed phase injection method exhibit morphology of particle-embedded type, and some exhibits the morphology of particle attached type due to additional attachment of the SiC particles on the surface of the powders in flight. The preforms deposited were resulted in dispersed type microstructure. The pre-solidified droplets and the deposited preform of SiC-reinforced aluminium alloy exhibit finer equiaxed grain size than that of unreinforced aluminium alloy. Eutectic silicons of granular type are crystallized at the corner of the aluminum grains in the preforms deposited, and some SiC particles seem to act as nucleation sites for primary/eutectic silicon during solidification. Such primary/eutectic silicons seem to retard grain growth during the continued spray casting process. It is envisaged from the microstructural observations for the deposited preform that the resultant distribution of SiC injected particles in the Al-Si microsturcture is affected by the amount of liquid phase in the top part of the preform and by the solidification rate of the preform deposited.
본 연구에서는 입자강화 복합재료의 파괴거동을 평가하기 위해 쐐기분열시험을 수행하였다. 균열 저항성을 분석하기 위해 균열선단열림변위(CTOD)와 균열선단열림각도(CTOA)를 이용하였다. 사용된 입자강화 복합재료는 특성상 온도와 하중속도에 영향을 많이 받기 때문에 다양한 온도($-60^{\circ}C{\sim}50^{\circ}C$)와 하중속도(5~500mm/min)조건에서 시험을 수행하였다. 또한 균열선단에 대한 변형률장을 분석하기 위해 디지털 이미지 상관법(DIC)을 이용하였다. 시험결과 파괴에너지는 온도가 감소할수록 증가하였으며, 하중속도가 증가할수록 균열저항성이 증가하였다.
Al matrix composites as the most promising MMCs can be expected to be excellent engineering materials in the nearest future. So as to improve material properties of composite, many manufacturing processes have been developed. Among them, squeeze casting process which offers fine microstructure and near-net-shape is one of the most successful MMCs manufacturing processes. But, in case of with subsieve size particles (under 44 ${\mu}m$), it is very difficult to homogeneously distribute particles in matrix of Al matrix composite by various casting processes, including squeeze casting used so far. Duplex process which was developed in previous study was used to distribute the particle of subsieve size more homogeneously in matrix of Al matrix composite. Microstructures, wear and heat resistance characterization of Al-Si-Cu-Mg-(Ni)/SiCp manufactured by duplex process were examined to clarify the effect of manufacturing conditions, particle size of reinforcement and alloying elements. Al matrix composites reinforced with SiCp(10 ${\mu}m$) have the lowest wear amount among composites reinforced with 3 ${\mu}m$, 5 ${\mu}m$ and 10 ${\mu}m$ SiCp. The wear amount of Al matrix composites with 10 wt.% SiCp(3, 5, 10 ${\mu}m$) was decreased according to the increase of the sliding speed because abrasive wear takes place at high sliding speed of 4m/s and worn debris with block type occurs at low sliding speed of 1m/s. As for heat resistance, it is made clear that remarkable heat resistance property can be obtained by addition of Ni element in Al matrix composites.
Composite specimens, which are composed MDF cement of HAC-PVA system were prepared by adding carbon fiber, hydrated silica and SiC powder, and we studied effect of additives on the flexural strength of the composites. All of additives is effective in the improvement of flexural strength of the composite specimens. The size of average pore diameter in the specimens which have high flexural strength property was small. Specimen mixed with hydrated silica was effective in the particle compact property. Flexural strength of carbon fiber reinforced MDF cement composites were improved because of crack deflection of carbon fiber in cementitious matrix.
International Journal of Aerospace System Engineering
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제7권1호
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pp.16-20
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2020
The recent trend is increasing towards the usage of polymer matrix composites since they have a wide variety of applications. They have applications in the field of aircraft and space industry, sporting goods, medical devices, marine and automotive applications and also in commercial usage. The most commonly used fibre-reinforced polymer matrix composite is Glass fibre reinforced epoxy (GFRE) composite which is used in aviation, sports and automotive industries. However, the strength of GFRE composites is not adequate for structural applications. Therefore, the current research focuses on increasing the strength of GFRE composites by reinforcing with micro Graphite (Gr) particulates. The Gr used is an ultra-fine powder with particle size 250 ㎛. Gr is known to have good wear resistance, thermal conductivity and can operate at high temperatures. Gr particulates are mixed with the epoxy matrix in various weight ratios. Hand-lay technique is used for fabricating the composites. Mechanical properties such as tensile strength, elongation, compressive strength and flexural strength are obtained experimentally to study the effect of change in Gr content (0-5 wt. %). The tests were done as per ASTM standards.
Prabhakar, M.N.;Shah, Atta ur rehman;Song, Jung-Il
Composites Research
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제28권3호
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pp.118-123
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2015
In the current study explain about the bio-based composites made by groundnut shell as reinforcement with polyester resin matrix. Groundnut shell is an abundantly available natural waste byproduct and poly ester resin is widely used to fabricate of composites for good balance of mechanical properties because it is relatively low price and ease of handling. Evaluate the mechanical properties of manufactured groundnut shell/polyester composites by varying the amounts (wt %) of groundnut shell. Particulate shell reinforced polyester composites incorporating varying amounts of groundnut shell (5, 10, 15 and 20%) were characterized for their tensile strength, flexural strength, and impact strength. The mechanical properties improved with increasing particle loading up to 15% and decreased thereafter. Increasing in strength with increased particle shell loading was attributed to increase in surface area which enhanced load transfer between the polyester matrix and ground shall particulates. Scanning electron microscopic studies have been carried out to study the morphology of the composite. Thermal studies and water absorption properties of the composites also studied in this paper.
This paper presents results of a parametric study for a constitutive model (Lee et ai, 1989) for particle-reinforced composites considering weakened interfaces and crack nucleation. Eshelby's tensors for particles with imperfect interfaces (Ju and Chen, 1994) and microcracks (Sun and Ju, 2004) are incorporated into a micromechanical formulation. A parametric study for the microcrack nucleation parameter ${\phi}_{{\upsilon}0}$ and ${\epsilon}^{th}$ is conducted to investigate the sensitivity of the parameter to the constitutive model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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