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제안 방법
- 따라서 본 연구에서는 열경화성 수지인 비닐에스테르(Vinyl-ester)에 일반적으로 사용되고 있는 구조용 세라믹계 강화재인 SiC와 Al2O3 입자강화재를 혼합하여 VaRTM (Vacuum-assisted Resin Transfer Molding) 공법으로 입자강화복합재를 성형하였으며 입자의 첨가비율에 따른 인장시험과 파괴시험을 수행하여 기계적 특성과 파괴거동을 평가하였다.
- 복합재료의 파괴거동은 편측노치인장(Single edge notched tension: SENT) 시험편을 제작하여 평가하였다. Fig.
- 본 연구에서는 입자강화재로서 1㎛ 크기의 SiC와 Al2O3를 동일한 중량으로 첨가한 탄화규소/산화알루미늄/비닐에스테르 복합재료를 입자강화재 첨가비율에 따른 인장시험과 파괴시험을 수행하여 기계적 특성 및 파괴거동을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- RF-1001 제품이며, 입자강화재로 SiC는 국내 (주)한보월드에서 생산되는 직경 약 1 ㎛의 GC-#10,000 분말을 사용하였다. Al2O3는 R&B INC.에서 판매하는 직경 약 1 ㎛의 AP-100 분말을 사용하였다. 재료 성형은 비닐에스테르 수지 단일로 이루어진 것과 각각 1, 2, 3 및 4 wt%의 SiC/Al2O3 입자강화재를 첨가한 경우로 5가지 종류로 성형하였다.
- 본 실험에 사용된 비닐에스테르 수지는 CCP Composites Korea(주)에서 생산되는 EpoviaⓇ RF-1001 제품이며, 입자강화재로 SiC는 국내 (주)한보월드에서 생산되는 직경 약 1 ㎛의 GC-#10,000 분말을 사용하였다. Al2O3는 R&B INC.
데이터처리
- 기존의 비닐에스테르 수지와 비닐에스테르 수지에 강화재를 1, 2, 3 및 4 wt%로 첨가한 인장시험편의 인장강도, 탄성계수, 포아송비 등 기계적 물성치를 획득하기 위하여 시험편 중심부에 1축 스트레인 게이지를 횡방향으로 부착하였다. 스트레인 게이지의 변형률 측정은 Model 5100B Scanner (V사)를 이용하였고 이 때 얻어진 신호는 전용 변형률 해석프로그램(Strain Smart)을 통하여 분석하였다. 종 방향 변형률은 Extensometer(Tinus Olsen, PS25C)를 시험편에 장착하여 측정하였다.
이론/모형
- PT3와 PT4에서는 PT1과 PT2보다 탄성계수가 떨어지는 경향을 확인하였다. 또한 실험치의 유효성을 확인하기 위하여 ROM(Rule of Mixture)평가를 실시하였다. Tomota가 제안한 수정 ROM 식11)을 사용하였으며 다음과 같이 나타난다.
- 이러한 결과는 Yoon7)의 연구결과에서도 확인되고 있다. 또한 인장 시험을 통하여 각 시험편에서 소성구간을 확인하였으며 항복강도를 구하기 위하여 오프셋 방법을 사용하였다.
- 이는 1 wt%의 강화재 첨가가 파괴인성의 증진에 효과적이라 여겨지고 3 wt%이상의 입자강화재 첨가는 재료 내부에 결함 요소로 작용할 것이라 판단된다. 또한 파괴시험 중 이미지 상관관계 기법14)인 DIC(Digital image correlation) 방법을 사용하여 변형체의 내․외부에 발생되는 변위 및 변형율을 시험편 전 영역에서 실시간으로 확인하였다. Fig.
- 완전 경화된 복합재료 성형판은 기계적 특성치를 평가하기 위해 ASTM D6389) 규격을 참고하여 Fig. 2(a)와 같이 인장시험편으로 제작하였다.
- 29 MPa로 얻어졌다. 탄성계수 계산은 값의 정밀도를 높이기 위하여 ASTME11110) 규정을 참고하여 평가하였다. 규정에서 요구하는 측정계수 r2값은 다음 식으로 나타낼 수 있다.
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