机械特性和分析与石墨烯强化GFRP层压制品

文摘

玻璃纤维增强聚合物被广泛用于各种应用程序的改进的属性。为了进一步加强GFRP层压制品的属性可以通过引入结合其他材料填充材料来获得更好的性能。先进复合材料的发展和改进的性能至关重要,尤其是复合轻但有更好的拉伸和弯曲性能的需要是小时。薄层堆积在不同角度时,单手上篮被称为层压板。成长纤维复合材料通常是叠层材料的各个层,层或薄层的方向,这将增强的主要载荷方向的强度。在我们的论文工作我们将石墨烯在不同比例添加到GFRP复合层压板,以增加其强度和机械性能。这些属性将被进行拉伸测试,弯曲测试GFRP层根据ASTM标准。拉伸试验和弯曲试验分别发现使用D3039和D7264 ASTM值。添加石墨烯的影响是研究这些拉伸和弯曲性能。这将帮助我们发现石墨烯粉末的能力改善GFRP层压制品的机械性能。

关键字

玻璃纤维(GFRP复合材料,石墨烯复合材料,强度

介绍

在当前世界几十年的技术正在改善。甚至有改善和进步在材料中产生不同的应用程序。当我们回头看,传统的金属等材料被用于每个应用程序,由于材料科学的进步传统材料通过复合材料所取代聚合物复合材料至关重要的作用。他们有优良性能由于其优良性能在许多应用程序中使用。他们有很多优点比如高强度比,低密度与传统材料相比,最重要的是,制作过程非常简单,它非常容易。

纤维增强聚合物(FRP),是一个最重要的必要材料之一工程应用程序,因为它有很高的刚度、强度高,具有良好的热化学性质和便宜。现在的玻璃纤维(GF)极其用作增强聚合物复合材料由于其优良性能喜欢它是一个轻量级材料便宜,由于这个原因,它被用于多个应用程序。在玻璃纤维增强聚合物(GFRP)玻璃纤维(GF)被安排在一个随机的方式,简化成单形式(短切毡),或者它的形式编织成布。的女朋友是由不同类型的眼镜依赖玻璃纤维使用。所有的眼镜都含有二氧化硅/硅酸盐,与不同量的镁、钙和一般化学元素的氧化物。

石墨烯最近给予很多关注,因为它独特的和更好的机械,电和热性能。石墨烯被认为是完美的填料对环氧树脂由于其有用的组织,甚至如羟基和羧基,这进入与环氧树脂反应,获得一个更好的粘合环氧树脂与石墨烯之间。

实验的细节

在这个项目的女朋友用作强化环氧树脂和石墨粉作为填充材料的力学性能研究GFRP组合。本文工作调查能力的石墨烯粉末增加GFRP层压制品的机械性能。调查进行三个治疗与控制。治疗是通过添加1%的石墨烯粉末GFRP和同样进行了3%和5%。这些治疗方法将对拉伸和弯曲性能研究。GFRP层压制品中添加石墨烯的影响研究和力学性能的改善是指出。

文献调查

陈胡安共价接枝效果评估表走女朋友GFRP的改善界面性能的复合材料。表去嫁接的女朋友被用来制造GFRP复合材料通过真空成型技术1]。去的形态学结构表是通过原子力显微镜,TEM和SEM。TEM照片显示起皱的床单。很明显从AFM图像,适当的厚度表的女朋友。SEM图像了,女朋友表面固定化了床单。国米层流剪切强度(测试)去接女朋友复合增强与GFRP相比。

冬艳L合成石墨烯/纤维素胡须纸制造环氧树脂夹在电影和研究了属性。石墨烯/纳米纤维素马嘶声被ultra-sonication[准备2]。环氧树脂夹浸渍涂敷方法制作的。准备的电影主题拉伸试验和热分析。XRD和SEM研究制备复合膜的横截面形态。XRD模式显示存在的Gn /纤维素纳米环氧树脂的嘶鸣。从SEM图像之间观察到更好的粘结Gn /纳米纤维素在环氧树脂吃吃地笑。三明治薄膜的抗拉强度增强由于Gn的存在/纤维素纳米吃吃地笑。夹玻璃传输温度的电影

晓君沈研究GFRP的改善低温测试。GFRP组合不同wt分数去准备的3]。inter-laminar断裂表面的扫描电镜图像。低温测试准备的复合材料的增强是由一个可接受的极限。但它也观察到,进一步提高的内容减少测试因为女朋友的弱化和环氧树脂粘结的主要集聚。甚至从SEM图像观察断口表面是光滑和均匀。

M Sudheer评估的机械耐磨性GFRP PTW /石墨混合填料。真空袋技术用于生产PTW的GFRP /石墨混合填料不同wt.分数(4]。制备复合材料标本受到硬度、拉伸、弯曲和磨损研究。断裂表面扫描电镜下观察。抗拉强度与PTW GFRP /石墨混合填料提高与GFRP / PTW或GFRP /石墨相比,密度和制备复合材料的洛氏硬度值增加而增加wt的PTW /石墨填料[5]。拉伸试验显示失败的复合材料的纤维和塑性变形是由于分裂矩阵。销盘磨损试验表明减少与增加在正常磨损损失负载应用和滑动速度6]。制备复合材料的耐磨性包含PTW和石墨高。SEM图像观察磨损表面形貌和有小凹槽滑动的方向(7]。磨屑显示,粘合剂和疲劳磨损发生对应类型表现差。

复合材料的制造过程

制造复合材料的结合与纤维增强聚合物树脂系统。自定向纤维复合的属性,是至关重要的制造过程是至关重要的在所需的方向对齐纤维(8]。生产过程会产生更高的,均匀的纤维体积分数以及更高的生产大量的部分经济和可重复的尺寸公差。

项目的目标

•研究石墨烯粉末(填充材料)的能力来增强GFRP组合的力学性能。

•调查进行通过添加1%的石墨烯粉末GFRP和同样进行了3%和5%。

•这些将对力学性能研究。

•添加石墨烯在GFRP层压制品的影响研究和力学性能的改善是指出。

方法

使用下面的方法在目前的工作

•GFRP试样的制备。

•标本进行测试是通过使用手糊工艺制作的。不同类型的GFRP分层复合材料准备的调查。制造是由不同比例的石墨烯即。、1%、3%和5%。

•试样进行拉伸测试,弯曲测试,使用设备。

制造GFRP测试标本

通过使用手上篮过程中复合材料在室温下是捏造的。避免空洞的材料,保持同质性,保持均匀的厚度适当的护理是在层压制品的制造9]。

手糊工艺

手糊工艺是用于制造的标本按铰接的步骤图1。之前休息的聚四氟乙烯模具应用脱模剂(石蜡),以确保顺利切除层压板的模具,避免其附着力模具(10]。纤维:矩阵65:35重量百分比的比率是保持每个标本。刷子是用来与树脂浸渍纤维。

GFRP的制造过程

在市场bi-woven布可用的标准厚度0.3毫米厚度;之后根据需求的大小和形状bi-woven布料被削减。剪布的7层被放置在另一片之上形成的层,这样2毫米的厚度按ASTM标准维护。环氧树脂是交出了每一层的表。

聚合的过程被称为“治愈”和治疗可以控制与温度控制和监管,甚至与树脂和硬化剂的化合物的选择。这个过程可能要花费几分钟,它还可以扩展到小时。有些配方受益于加热固化期间;然而其他人只是需要时间和足够的温度。吸尘做是为了消除层间的空气陷阱。后来房间固化完成(11]。吸尘和房间固化后材料被放置在一个治愈后欧文1000ºC的温度2小时。后固化处理这些治愈材料是切成所需的形状和大小按ASTM标准按铰接的步骤图2。

切捏造GFRP

高进动力量钢锯是用来切割的装配式GFRP根据ASTM标准所需的尺寸。权力钢锯也称为电动钢锯。它是由一个由电力驱动汽车。一些动力的盗墓者,静止的,有些是可移植的。通常固定机器将有不同的机制;有些泵循环冷却剂,防止过热和其他的锯条抬起锯条回击时,通常情况下,这些叶片可以安装牙齿面临朝向或远离处理,结果在削减行动上推或拉的中风。

这里的固定电力使用钢锯。装配式GFRP的台虎钳的支持下举行,钢锯叶片应将面临捏造GFRP向前。旋进的减少是由根据ASTM标准的维度。

复合材料的机械测试

机械测试准备GFRP层压制品的使用电脑万能试验机进行了测试。它有2十字头;一个用于调整样品的长度,另一个是用来向试样施加拉伸力(12]。有两种类型,它们是由液压,另一个是由electro-magnetically。

极限抗拉强度等力学性能的影响(ut),杨氏模量挠曲强度(FS)、玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲模量计算的测试进行了使用万能试验机(UTM)按照ASTM标准样品制备(13]。UTM规格所示表1。

表1。万能试验机的规范。

复合材料的拉伸试验

这里6拉伸标本用于拉伸试验不同百分比。在任何层压板,如果张力是沿着纤维方向假定轴向强度更高。拉伸试样的总长度维持在250毫米和25毫米的宽度与厚度2毫米(14]。GFRP的拉伸试样如图。拉伸试样的万能试验机的楔形行动控制显示,如图,把推荐十字头4毫米/分钟的速度对应的应变率0.2% /秒。

拉伸试样的尺寸从ASTM D3039和弯曲试样从ASTM D7264获得,所示图3。

复合材料的弯曲测试(3点弯曲试验)

三点弯曲试验被用来测试普遍接受的弯曲标本。确定断裂韧性/抗剪强度进行了三点弯曲试验。甚至发现机械特性被应用。总共6个维度的标本140×25×2毫米是捏造的15]。GFRP挠曲测试复合材料从面板使用金刚石锯切,以确保没有压力诱导的复合材料,在不影响弯曲测试属性(图4)。分层准备按ASTM标准D7264中部弯曲测试加载恒加载速率提供了2毫米/分钟。一些标本进行评估弹性极限和一些失败直到遇到16]。

使用公式

极限抗拉强度(ut)

UTS(σ)和杨氏模量计算公式分别为5.1和5.2公式(图5)。

(5.1)

其中“P”是在牛顿的最大负载吗

”“是毫米的区域²

应变(ε)=长度/原始长度的变化

(5.2)

抗弯强度

抗弯强度、应变和复合材料的弯曲模量确定使用这个公式5.3,分别为5、4和5.5(图6)

(5.3)

b)应变(5.4)

c)弯曲模量(5.5)

,“P”是N的峰值负载

“L”的跨度是毫米

b在毫米标本的宽度

“d”标本在毫米的厚度

' D '在毫米空载条件下的挠度

结果和讨论

GFRP复合材料的拉伸试验结果

进行了拉伸试验对GFRP使用ASTM D3039标准。抗拉强度的影响,得到了强化和测试结果所示表2。下表表示原始测量维度和长度分别指出其相应的变化,从而伸长的百分比计算图7 a-7c。

表2。拉伸试验结果对GFRP与石墨烯层压制品。

拉伸试验的讨论

在GFRP组合进行拉伸测试后发现图8GFRP的抗拉强度是线性增加。的比较的基础上,即比例的增加。石墨烯、石墨烯1%、3%和5%。在这种情况下强度线性增加。

GFRP复合材料的弯曲测试结果

发现复合材料弯曲的挠曲强度进行了测试。这个测试是按照D7264 ASTM标准。在三点弯曲试验是获得GFRP组合的挠曲强度(图9)。这些测试在GFRP组合进行直到失败的标本。所示的结果表3。

表3。弯曲试验结果对GFRP与石墨烯层压制品。

弯曲试验的讨论

在GFRP组合进行弯曲测试后发现,从表3,GFRP的挠曲强度是线性增加。的比较的基础上,增加比例的石墨烯。这里也线性增加石墨烯从1%到5%。即使是发现5%的挠曲强度石墨烯被发现在这些最高。

GFRP组合的弯曲测试

从图10这是观察到的酒徒层垂直中心荷载作用在那个地方一层一层进行压缩和相反的经历扩张。也观察到骨折发生的外层受到扩张。

结论

纤维增强复合材料是一个蓬勃发展的材料在航空航天、汽车、船舶、建筑和建筑行业。玻璃纤维的服用了至关重要的作用在纤维增强复合材料由于其良好的机械性能。在本章的结论是由GFRP组合的调查获得的结果。调查是由拉伸和弯曲测试。

•从拉伸试验调查,发现抗拉强度增加而增加石墨烯的比例添加到GFRP层压制品,它增加线性从1%降至5%。

•三点弯曲试验结果表明,弯曲强度增加,添加石墨烯的比例从1%上升到5%石墨烯GFRP层压制品。

•本文调查工作的能力石墨粉改善GFRP层压制品的机械性能。

这项工作的主要目的是研究GFRP层压制品的力学性能通过添加1%的石墨烯和相同的是石墨烯的3%和5%。最后发现的石墨烯GFRP层的抗拉和抗弯强度增加的百分比增加石墨烯在GFRP的分层。

未来的工作范围

目前的工作包括GFRP层的石墨烯。进一步GFRP层有5%石墨烯产生显著改善抗拉和抗弯强度。然而,为未来的工作可以考虑下面的空间和深度探索。

•问添加为GFRP层压制品和属性可以了。

•属性相同的可以与凯夫拉尔回顾了基于分层。

进一步,GFRP三明治板的性能可以以石墨烯为填充材料进行测试。

•低速度影响测试可以对GFRP板进行审查与添加石墨烯的冲击强度。

•压缩研究可以进行石墨烯添加GFRP层压制品。

三明治的基础机械测试可以通过添加综合进行。

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