온도 열화에 의한 탄소섬유-알루미늄 혼성 적층판의 기계적 거동 연구

Abstract

탄소섬유-알루미늄 혼성 적층판은 섬유강화 복합재료와 금속재료인 알루미늄을 교대로 적층한 혼성 복합재료이다. 종래의 금속재료보다 가벼우면서 뛰어난 비강도와 비강성을 지님에 따라 경량화 재료로 주목받고 있다. 본 논문은 온도 열화에 의한 탄소섬유-알루미늄 혼성 적층판의 기계적 거동에 관한 것으로써 첫째, 온도 열화가 재료에 미치는 영향을 혼성 적층판의 적층구성을 기반으로 한 이론을 통해 고찰하였으며 둘째, 실험적 방법으로 탄소섬유-알루미늄 혼성 적층판을 제작, 인장시험과 경도시험을 수행하였으며, 마지막으로 120 ℃와 200 ℃ 조건에서 열화시킨 후 동일한 시험을 통해 열화 전후의 기계적 특성과 파손 메커니즘을 비교, 분석하였다. 탄소섬유-알루미늄 적층판의 구성 재료인 탄소섬유강화 적층판 및 알루미늄 시료를 준비하여, 이에 대한 인장시험을 수행하고 각각의 기계적 물성을 측정하였다. 또한 온도 열화에 의한 탄소섬유-알루미늄 물성 저하를 확인하기 위해서 구성 재료인 탄소섬유강화 적층판의 열화 전후 무게, 경도와 인장강도 변화를 분석하여 온도에 의한 열화 정도를 정량적으로 평가하였다. 전술한 결과와 탄소섬유-알루미늄 혼성 적층판의 온도 열화 전후 결과 비교를 통해 열화 후 기계적 특성과 파손에 영향을 미치는 인자는 모재 수지의 물성저하 및 이종재료 간의 열팽창계수 차이에 의한 층간 박리임을 확인하였다. 이상과 같은 결과를 바탕으로 온도 열화 전후 탄소섬유-알루미늄 혼성 적층판의 섬유배향 및 알루미늄의 체적분율에 따른 기계적 거동을 비교, 분석하고 각 인자별 영향을 체계적으로 고찰할 수 있었다.