INVESTIGATION OF MECHANICAL AND TRIBOLOGICAL BEHAVIORS OF CARBON/GLASS FIBER REINFORCED HYBRID EPOXY COMPOSITES

Abstract

ABSTRACT

This study aims to comparatively examine the mechanical and tribological behavior of short carbon fiber (SCF) and short glass fiber (SGF) hybrid epoxy composites. Here, hybrid composites with two different amounts (5% by weight and 10% by weight) SGF and SCF reinforced, as a single layer, were produced by the hand lay-up production method. In addition, only glass or carbon fiber reinforced composites were produced in the same proportions to compare with the hybrid composites produced. 3-point bending tests were performed to investigate the flexural strength from the mechanical properties of composites (E5GF, E10GF, E5CF and E10CF) and hybrid composites (E5GCF and E10GCF). Izod impact measurements were made to determine the impact absorption behavior of the samples. The wear tests of the samples were evaluated under 10 and 20N loads. In addition, the examination of the broken and worn surfaces of the samples after the bending test was analyzed by scanning electron microscopy. According to test results, hybrid composites have approximately 26% and 23% better flexural strength and 23% better impact absorbability than glass fiber reinforced composites, respectively. However, only 10% by weight carbon reinforced composites showed the lowest removal rate and smooth worn surface among all samples. For this reason, hybrid epoxy composites may be preferred for structural applications, but for applications where wear is important, it is advantageous to reinforcing epoxy matrix composites only with carbon fiber.

ÖZET

Yapılan bu çalışma, kısa karbon elyaf (SCF) ve kısa cam elyaf (SGF) takviyeli hibrit epoksi kompozitlerin mekanik ve tribolojik davranışlarını karşılaştırmalı olarak incelemeyi amaçlamaktadır. Burada, el yatırması yöntemi ile iki değişik miktarda (ağırlıkça %5 ve ağırlıkça %10) SGF ve SCF takviye edilmiş, tek katmanlı olarak hibrit kompozitler üretilmiştir. Ayrıca üretilen hibrit kompozitlerle karşılaştırmak için aynı oranlarda yalnızca cam veya karbon elyaf takviyeli kompozitler de üretilmiştir. Kompozitlerin (E5GF, E10GF, E5CF ve E10CF) ve hibrit kompozitlerin (E5GCF ve E10GCF) mekanik özelliklerinden eğilme mukavemetini araştırmak için 3 nokta eğme testleri yapılmıştır. Numunelerin darbe sönümleme davranışlarını tespit etmek için İzod darbe ölçümleri yapılmıştır. Numunelerin aşınma deneyleri, 10 ve 20N yük altında değerlendirilmiştir. Ayrıca numunelerin eğme testi sonrası kırık ve aşınmış yüzeylerinin incelenmesi taramalı elektron mikroskobu ile analiz edilmiştir. Test sonuçlarına baktığımızda, hibrit kompozitler, cam elyaf takviyeli kompozitlere oranla sırasıyla yaklaşık %26 ve %23 daha iyi eğilme mukavemeti ve %23 daha iyi darbe sönümleme kabiliyetine sahiptir. Bununla birlikte, sadece ağırlıkça %10 karbon takviyeli kompozitler, tüm numuneler içinde en düşük alınma oranı ve pürüzsüz aşınmış yüzeyi göstermiştir. Bu sebeple, yapısal uygulamalar için hibrit epoksi kompozitler tercih edilebilecektir, ancak aşınmanın önemli olduğu uygulamalar için epoksi matrisli kompozitlerin yalnızca karbon fiber ile güçlendirilmesi avantajlı olmaktadır.