Macro- and Micro-Study of Carbon-Composite

Abstract

Composite materials are used in many technical applications because of their excellent properties. This study investigates the potential damage mechanisms and the parameters that affect the composite structure at different temperature levels under flexural loading conditions. The characterisation of the as-received material includes hardness testing, differential scanning calorimety, to determine the glass transition temperature (Tg), and the optical microscopy analysis. The scanning electron microscope is used to identify the fibre-matrix interface, fibre arrangement, and defects / discontinuity in the composite. Two types of samples made from pultruded and roll-wrapped processes are examined and compared with respect to their failure behaviour and damage mechanism. Flexural failure is introduced on the composite sample by conducting the three point bending test at different temperatures. The study indicates that the manufacturing process, as well as the temperature, has an impact on the material behaviour and properties of the composite.

Faserverstärkte Kunststoffe werden in vielen technischen Anwendungen wegen ihrer excellenten Eigenschaften verwendet. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der möglichen Schadensmechanismen und den Pamameter, die das Verhalten der Faserverbundstruktur bei unterschiedlichen Temperaturen unter Biegung beeinflussen. Die Untersuchung und Beurteilung der unbehandelten Materialien behinhaltet Härteprüfung, Differenzkalorimetrie und optische Untersuchung mittels Mikroskop. Das Rasterelektronenmikroskop wir genutzt um die Faser-Matrix-Haftung, Faserausrichtung und Fehlstellen sowie Unregelmäßigkeiten fest zu stellen. Zwei verschiedene Proben, aus einem Pultrusionsprozess und einem Prepreg-Auflegverfahren, werden auf ihr Versagensverhalten und die auftretenden Schadensmechamismen untersucht. Die Biegung der Proben wird durch Dreipunkt-Biegung verursacht. Die Analyse zeigt, dass der Herstellungsprozess als auch die Anwendungtemperatur einen Einfluss auf das Materialverhalten und deren Eigenschaften hat.