鋁合金/APC-2奈米復材積層板之高溫機械與疲勞性能之探討

論文作者：臺灣中山大學 / 宋宜駿

指導教師：任明華《研究領域：復合材料力學、疲勞力學、破壞力學、顯微力學。》

本文主旨在于研制鋁合金/碳纖維/聚醚醚酮三明治結構創新奈米復合材料積層板，及深入探討其奈米復材積層板在室溫及高溫環境下之機械性能、鉆孔機械性能、疲勞曲線及疲勞極限，并觀察其破壞機制將結果分析、討論并提出結論。

首先，為了克服未經表面處理之鋁合金在復合材料制程上常見之脫層問題，本文在材料前處理上采用二種常見之鋁合金表面處理法，分別為鉻酸化學蝕刻法及鉻酸陽極處理法，二種方法經由一系列之實驗與結果數據驗證，發現鉻酸陽極法擁有更好的抗脫層表現，且在機械性能實驗結果中也優于鉻酸化學蝕刻法。

制程方面，碳纖維/聚醚醚酮奈米復合材料積層板則采用二種迭序，分別為十字迭與類似均向迭，再與經由表面處理后之2024-T3鋁合金薄板熱壓成型，制成鋁合金/碳纖維/聚醚醚酮三明治結構創新奈米復材積層板，其奈米復材積層板經由ASTM D3039規范切割成試片，并采MTS-810萬能材料試驗機獲得其機械與疲勞性能。

在機械性能上，經由實驗獲得不同迭層在室溫及高溫下之應力-應變曲線，將其結果分析并得出預測模型，其預測應力-應變曲線與實驗結果一致，特別在轉折點之預測也相當準確。在鉆孔試片上，本文將改良型PSC預測模型延伸成高溫改良型預測模型，并用此延伸模型預測室溫與高溫下之鉆孔殘留強度，其預測結果再與實驗結果比對下相當準確。

疲勞性能方面，經由實驗獲得不同迭層在室溫及高溫下之應力-疲勞周期曲線與疲勞極限，分析并驗證實驗結果，其預測疲勞曲線與實驗結果吻合。