بررسي رفتار كششي كامپوزيت هاي زمينه فنوليك تقويت شده با الياف بازالت و كربن تحت اثر دوره شوك حرارتي

Effect of Thermal Shock Cycling on the Tensile Behavior of Phenolic based Composites Reinforced with Basalt and Carbon Fibers

هدف از اين مقاله بررسي اثر دوره شوك حرارتي بر رفتار كششي دو نوع كامپوزيت پايه پليمري تقويت شده با الياف در محيط اكسيد كننده (هوا) است. كامپوزيت هاي مورد آزمايش شامل رزين فنوليك به عنوان ماتريس و تقويت كننده هاي الياف بازالت و الياف كربن با نسبت حجمي 35% درصد است. در زمان اعمال دوره شوك حرارتي در محيط هوا، امكان بروز پديده اكسيداسيون ماتريس در دماي بالا و ترك خوردگي آن به علت تنش هاي حرارتي ناشي از تفاوت ضرايب انبساط حرارتي ماتريس و الياف وجود دارد. با افزايش تعداد دوره شوك حرارتي، خواص كششي كامپوزيت هاي داراي الياف بازالت بطور جدي تحت اثر قرار نمي گيرد. در پايان دوره هاي شوك حرارتي، كاهش استحكام كششي و مدول الاستيك در كامپوزيت داراي الياف بازالت به ترتيب كمتر از 5 و 8 درصد و در كامپوزيت تقويت شده با الياف كربن به ترتيب بيش از 11 و 5/18 درصد مقادير اوليه خواهد بود.

The aim of the present work is to investigate the effect of thermal shock cycling on the tensile behavior of two types polymer-matrix composites (phenolic resin, reinforced with woven basalt and carbon fibers at a total volume fraction of approximately 35%) in oxidative atmospheres (air). During the thermal shock cycling test performed in air, there is a coupling effect between matrix oxidation, occurring at the high temperatures of the cycle, and matrix cracking due to thermo-mechanical ply stresses induced by the differences in the thermal expansion coefficients between the reinforcement and the matrix phase. The tensile properties of composites reinforced with woven basalt fibers were not significantly affected by thermal shock cycles. The reduction of tensile strength and elastic modulus after thermal cycling was less than 5% and 8% of initial values for composites reinforced with basalt fibers and more than 11% and 18.5% for composites reinforced with carbon fibers, respectively.