بررسی چقرمگی شکست پلی اتیلن ترفتاالت-گلیکول تقویت شده با الیاف کوتاه کربن ساخته شده به روش ساخت افزایشی

در این پژوهش، رفتار چقرمگی شکست ماده پلیاتیلن ترفتاالت گلیکول تقویت شده با الیاف خرد کربن، یک کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف کوتاه کربن، بررسی شده است. پلی اتیلن ترفتاالت گلیکول تقویت شده با الیاف خرد کربن به دلیل خواص مکانیکی برجسته و امکان تولید با فناوری چاپ سه بعدی، ماده ای مناسب برای کاربردهای مهندسی پیشرفته محسوب می شود. این کامپوزیت که از پلیاتیلن ترفتاالت-گلیکول و الیاف کربن ساخته شده است، ترکیبی از استحکام، سختی، چقرمگی شکست و وزن کم ارائه می دهد. برای تولید نمونه ها، فناوری تولید افزایشی به کار گرفته شد که امکان ساخت قطعات با دقت بالا و خواص مکانیکی یکنواخت را فراهم می کند. به منظور بررسی رفتار شکست، از روش کار اساسی شکست (Essential Work of Fracture) استفاده شد. چهار طول لیگامنت شامل ۷، ۹، ۱۱ و ۱۳ میلیمتر انتخاب گردید تا تاثیر اندازه ناحیه فرآیندی بر رفتار شکست بررسی شود. نتایج نشان داد که وجود الیاف کربن در ماتریس پلی اتیلن ترفتاالت گلیکول تقویت شده با الیاف خرد کربن باعث افزایش انرژی شکست و مقاومت ماده در برابر گسترش ترک شده است. علاوه بر این، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از سطوح شکست بررسی شدند که نشان داد الیاف کربن به طور موثری مانع گسترش ترک می شوند و مکانیسم شکست را از حالت ترد به شکست شبه ترد تغییر می دهند. این مشاهدات همچنین به توزیع مناسب الیاف در ماتریس اشاره دارد که تاثیر مستقیم بر بهبود عملکرد مکانیکی دارد. بررسی دقیق تصاویر SEM، شواهدی از پیوند مناسب بین الیه ها و فیالمنت ها در نمونه های چاپ شده نشان داد. این موضوع بیانگر کیفیت بالای فرآیند چاپ و نقش موثر الیاف کربن در کاهش تمرکز تنش در محلهای بحرانی است. همچنین مشخص شد که طول لیگامنت های بزرگ تر منجر به افزایش ناحیه فرآیندی شکست و بهبود چقرمگی شکست می شود. این تحقیق نشان دهنده پتانسیل بالای PETG-CF در تولید قطعات مهندسی با خواص مکانیکی پیشرفته است و نشان می دهد که این ماده می تواند در کاربردهای حساس مانند هوافضا، خودروسازی و صنایع مهندسی که به مقاومت باال و قابلیت اطمینان نیاز دارند، مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

کار اساسی شکست ، کامپوزیت چاپ شده ، ساخت افزایشی ، چقرمگی شکست ، الیاف کوتاه کربن