Abstract
高強度及高剛性的碳纖維中化聚二醚酮（Graphite Fiber Reinforced Polyether E-ther Ketone;Gr╱PEEK）熱塑性複合材料，由於具有較佳的破壞韌性及抗脫層性，經廣泛之評估後，目前已被使用於航空，太空工業之零組件及結構件上。由於在結構件上會經常發生機械性的疲勞負荷，當複合材料受到疲勞負荷後常造成其強度的衰退，而使疲勞強度低於複合材料的靜態強度，因此複合材料經疲勞負荷後之殘餘強度（Residual Strength ）值得深入探討。在溫度、濕度及化學品等外在環境的影響下，因高分子複合材料的基材及纖維╱樹脂界面將受到這些化學品的侵蝕，使材料劣化，降低材料性能，高級複合材料（Advanced CompositesMaterials, ACM ）亦可能無法避免, 但由於其發展時間尚短, 對於長期使用壽命及耐久性之探討甚為欠缺, 因此, 本研究乃針對Gr╱PEEK復合材料之疲勞性質與潛變性質及環境老化對其機械性質之影響作深入探討, 研究重點包括下列:一、各種積層之Gr╱PEEK複合材料耐疲勞與抗潛變之特性。二、Gr╱PEEK複合材料受浸水老化、航空油料等侵蝕後對疲勞、機械性質之影響。本研究結果顯示，Gr╱PEEK複合材料之疲勞與潛變性質依不同積層排列而有明顯差異, 其破壞成長情形亦有不同。材料之疲勞性質隨負荷應力增加，而降低其週期次數。對（±45╱O ） 積層而言, 週期次數達百萬次而仍未斷裂之負荷應力約為靜態之抗張強度之55％，對（O╱45╱90╱-45） 積層約為65％之抗張強度，而（O ） 積層則約為56％之抗張強度，因此對Gr╱PEEK複合材料而言, 其疲勞性質會因不同積層排列而異。潛變性質亦因積層排列之不同而異, 對含有與受力方向相同之纖維, 其潛變應變均相當小, 而積層排列中含有Transverse方向之纖維時、亦使潛變應變減少, 而積層排列中未含有Longitudinal與Transverse方向之纖維其潛變應變受潛變應力負荷影響較大。Gr╱PEEK複合材料受到JP-4浸水老化後, 因吸收部份油、水氣而造成機械性質下降，且經環境老化後對材料疲勞性質所造成之衰減則更明顯，而浸水老化造成之衰退較JP-4為明顯。