SiCp/pure Al and SiCp/2024Al MMCs were fabricated by in-situ VHP process designed specially just in this study which is composed of the vacuum hot press at range from R.T. to $500^{\circ}C$ and the continuous extrusion without canning process at $520^{\circ}C$. It was investigated the effect of SiC particle size, volume fraction and extrusion ratio on the tensile properties and micro structure in auf composites. In case of the 10:1 extrusion ratio, but SiCp/pure Al and SiCp/2024Al composites were shown a sound appearance and a good micro structure without crack of SiCp as well as uniform distribution of SiCp. However, in case of the 16:1 extrusion ratio, the number of cracked SiC particles more than increased in a higher volume fraction composite and 2024Al matrix composite compared with pure Al matrix one. The tensile strength of the composites reinforced smaller SiCp was higher than that of the bigger SiCp reinforced in same volume fraction and extrusion ratio.
We measured shear viscosity of copoly(styrene(St)/butyl methacrylate(BMA)) (co-PSB) particles, with a capillary rheometer at $170^{\circ}C$, prepared by suspension polymerization with hydrophobic silica as a stabilizer. co-PSB particles with the weight average molecular weights of lower than 74,800 g/mol displayed a Newtonian behavior at low shear rates. With the weight average molecular weight exceeding 136,800 g/mol, co-PSB particles showed shear thinning against shear rates and the absolute value of the slopes between shear viscosity vs. shear rate increased. When the ratio between St and BMA changed from 7/3 to 5/5 to 3/7, shear viscosity and glass transition decreased despite similar molecular weights. When the ratio was 1/9, it showed a large increase in initial shear viscosity despite reduced glass transition. Shear viscosity exhibited an increase in proportion to carbon black concentration. The effect of carbon black concentration on the shear viscosity of co-PSB composites was less pronounced compared to varying molecular weights and/or compositional ratio.
Powder metallurgy has been employed for the development of SiC particle reinforced aluminum metal matrix composites by means of hot isotropic pressing and vacuum hot pressing. A material model based on micro-mechanical approach then has been presented for the processes. Densification occurs by the inelastic flow of matrix materials during the consolidation, and consequently it depends on many process conditions such as applied pressure, temperature and volume fraction of reinforcement. The model is implemented into finite element software so that the process simulation can be performed enabling the predicted relative density to be compared with experimental data. In order to determine the performance of finished products, further tensile test has been conducted using the developed specimens. The effect of internal void of the materials on mechanical properties therefore can be investigated.
Geopolymer, also known as alkali aluminum silicate, is used as a substitute for Portland cement, and it is also used as a binder because of its good adhesive properties and heat resistance. Since Davidovits developed Geopolymer matrix composites (GMCs) based on the binder properties of geopolymer, they have been utilized as flame exhaust ducts and aircraft fire protection materials. Geopolymer structures are formed through hydrolysis and dehydration reactions, and their physical properties can be influenced by reaction conditions such as concentration, reaction time, and temperature. The aim of this study is to examine the effects of silica size and aging time on the mechanical properties of composites. Commercial water glass and kaolin were used to synthesize geopolymers, and two types of silica powder were added to increase the silicon content. Using carbon fiber mats, a fiber-reinforced composite material was fabricated using the hand lay-up method. Spectroscopy was used to confirm polymerization, aging effects, and heat treatment, and composite materials were used to measure flexural strength. As a result, it was confirmed that the longer time aging and use of nano-sized silica particles were helpful in improving the mechanical properties of the geopolymer matrix composite.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.2
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pp.129-135
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2015
In this experimental study, the thermal stability values of micrometer-sized silica particle-reinforced epoxy composite specimens were evaluated by measuring their thermal expansion coefficients and Young's moduli. For all specimens used in this study (from the baseline specimen to that containing 70 wt% silica filler), the thermal expansion coefficients and Young's moduli were gradually reduced down to 25% and increased up to 51%, respectively. The results of the experiment were compared with those of certain empirical models. The experimental results of the measurement of thermal expansion coefficients corresponded well with those of Kerner's model, which considers the bulk and shear moduli of the matrix and silica filler. However, the results of the measurement of Young's moduli using the empirical Mori-Tanaka model were observed to match better with those of the experiment. The comparison of the results of the experiment with those of the empirical models demonstrated that a reliable model for measuring the thermal expansion coefficients and Young's moduli of composite specimens needs to consider certain property variations in the composites in addition to volume fraction changes in the filler and matrix.
Myeong-Kyu, Kim;Hyoung-Seock, Seo;Hui-Seung, Park;Sang-Ho, Kim
Composites Research
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v.35
no.6
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pp.447-455
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2022
Currently, the problem of pollution of the marine environment by microplastics is emerging seriously internationally. In this study, to develop a lightweight portable microplastic collection device, the types and number of microplastics in 21 coastal areas nationwide in Korea were investigated. And CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) and aluminum were applied for design and analysis of microplastic collection device to have the durability, corrosion resistance and lightweight. As a result of sample collection and classification from the shore, it was confirmed that microplastics were distributed the most in Hamdeok beach, and the polystyrene was found to be mainly distributed microplastics. Particle information through coastal field survey and CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis were used to analyze the flow rate and distribution of particles such as sand and impurities, which were applied to the structural analysis of the cyclone device using the finite element method. As a result of structural analysis considering the particle impact inside the cyclone device, the structural safety was examined as remarkable in the order of CFRP, GFRP, aluminum, and ABS. In the view of weight reduction, CFRP could be reduced in weight by 53%, GFRP by 47%, and ABS by 61% compared to aluminum for the cyclone device.
Seo, Seong-Wook;Ha, Min-Seok;Kwon, Oh-Yang;Cho, Heung-Soap
Composites Research
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v.23
no.6
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pp.1-6
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2010
The electrical conductivity of carbon-fiber reinforced plastics (CFRP's) has been improved by indium-tin oxide (ITO) nano-particle coating on carbon fibers for the purpose of lightning strike protection of composite fuselage skins. ITO nano-particles were coated on the surface of carbon fibers by spraying the colloidal suspension with 10~40% ITO content. The electrical conductivity of the CFRP has been increased more than three times after ITO coating, comparable to or higher than that of B-787 composite fuselage skins with metal wire-meshes on the outer surface, without sacrificing the tensile property due to the existence of nano-particles at fiber-matrix interface. The damage area by the simulated lightning strike was also verified for different materials and conditions by using ultrasonic C-scan image. As the electrical conductivity of 40% nano-ITO coated sample surpass that of the B-787 sample, the damage area by lightning strike also appeared comparable to that of the materials currently employed for composite fuselage construction.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.2
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pp.153-160
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2013
An orthotropic magneto-rheological rubber composite (MRRC) based on a general-purpose rubber can be manufactured by using an electromagnetic device during the curing processes of rubber mixtures. The magnetic transmissivity of MRRCs increases with the iron particle (IP) content, and that of aligned MRRCs with a 2-T magnetic field is 1.8 to 2 times higher as compared to that of randomly dispersed MRRCs. The effect of a 2-T magnetic field on carbon nanotube (CNT) reinforced MRRC has been identified clearly, and the magnetic transmissivity is found to be 3.7%. The compressive stress of MRRC (IP 90 + CNT 5, 2 T alignment) under a magnetic field of 0.49 T is 2.1 times higher as compared to that of the matrix. The MR effect of MRRC increases with the IP content, and that of aligned MRRC with the IP 90 and 2 T magnetic field is 20.4%. It is confirmed that the magnetic field when making the specimen and when performing the compression test greatly impacts the compression characteristics.
The effects of wood species, particle size of wood flours and coupling treatment on the mechanical properties of wood plastic composites (WPC) are investigated in this study. Chemical components of wood flour from 3 different wood species were analyzed by the chemical analysis. Wood flours of 40~60 mesh and 80~100 mesh were manufactured from Larix (Larix kaempferi Lamb.), Quercus (Quercus accutisima Carr.), and Maackia (Maackia amuresis Rupr. et Maxim). The wood flours were reinforced into polypropylene (PP) by melt compounding and injection molding, then tensile, flexural, and impact strength properties were analyzed. The order of alpha-cellulose content in wood is Quercus (43.6%), Maackia (41.3%) and Larix (36.2%). The order of lignin content in wood is Larix (31.6%), Maackia (24.7%), and Quercus accutisima (24.4%). The content of extractives in wood is in the order of Larix (8.5%), Maackia (4.4%), and Quercus accutisima (3.9%). As the content of alpha-cellulose increases and the lignin and extractives decreases, tensile and flexural strengths of the WPC increase. At the same loading level of wood flours, the smaller particle size (80~100 mesh) of wood flours showed highly improved tensile and flexural strengths, compared to the larger one (40~60 mesh). The impact strength of the WPC was not significantly affected by the wood species, but the wood flours of larger particle size showed better impact strengths. The addition of maleated polypropylene (MAPP) provided the highly improved tensile, flexural and impact strengths. Morphological analysis shows improved interfacial bonding with MAPP treatment for the composites.
Porous hybrid preforms were fabricated by reactive sintering using the compacts consisting of SiC particles, Fe and Al powders. Squeeze casting processing was employed to produce the composite in which the matrix phase is Al-Si7Mg. The microstructural change and wear resistance of the composites were investigated in terms of an amount of SiC particles. The wear loss was increased with increasing the contact pressure in the alloy containing SiC particles coated with Cu. The most drastic change was found to the specimen tested at 2.5 MPa of contact pressure. Concerning the alloys containing SiC particles coated with Ni-P, a drastic increase in the wear loss exhibited at 2 MPa of contact pressure in those alloys containing 4 and 8 wt. % of SiC particles coated with Ni-P. In the alloy containing 16 wt. % a proportional increase in wear loss was observed to the change of contact pressure. With respecting to the sliding velocity, the wear loss of the alloy containing SiC particles coated with Cu increased at the initial stage of wear process and then decreased. Similar result was found in the alloys containing SiC particles coated with Ni-P. On the basis of the present results obtained, it was found that wear resistance of the alloys tested was improved to show in the order of the alloy reinforced by coated SiC particles > by uncoated SiC particles > by intermetallic compound without SiC particles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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