高溫氧化損傷與表面粗度對氧化量影響之理論預測與實證
[align=center]龔皇光1 羅希哲21 .正修技術學院 機械工程系副教授 2.國立屏東科技大學 教育學程中心副教授[/align]
摘 要
在高溫環境應用時，高分子複合材料會因高溫氧化而引起表面微結構損傷。對複材高溫氧化量，一般都由已知的基材與強化纖維的氧化量透過混合原理做一階的近似預測，但有趣的是實驗結果卻遠較預測值為高。這個結果和直覺判斷剛好相反，因為複材內的基材有強化纖維(一般有遠較基材為高的抗氧化性)的屏蔽，理論上其氧化量應低於純基材氧化量，但實際上卻相反。文獻上認為其差異應在於基材與強化纖維的介面提供額外的氧化面積，但有些則認為應和試片表面準備情形有關。本研究發現表面粗度與微結構損傷確實對高分子複材長時間的可靠度與穩定性設計的安全壽命有相當大的影響。藉由表面粗度實驗來量化複材表面粗度與高溫氧化量關係，進而推導出以微結構表面粗度影響為基礎的高溫氧化模型，並考慮對較長時間因高溫氧化產生微裂縫所增加的氧化面積，期翼能對複材長時間高溫氧化量能有較精確的預測。
關鍵詞︰高分子複合材料、可靠度、高溫氧化、表面粗度、損傷
1. 簡介
根據統計，目前商業飛機使用高分子複材占總重量的4%，軍用飛機更達10%。且隨複合材料逐漸被瞭解與接受後以及製造成本的可能降低，據預測未來10年，新一代飛機使用這種材料可能會到達總重的65 %[1,2]。在高分子複合材料高溫應用的推廣中，研究上一般皆以複材高溫氧化量多寡為其應用之可靠度及穩定性指標，所以若能準確預測複材長時間氧化量，相信對複合材料高溫應用的推廣，能建立較大信心與說服力。
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