Abstract
高分子複合材料具有質輕、比強度高及耐腐蝕等優良性質，非傳統之金屬材料所能匹敵，因此近二十餘年來，高分子複合材料逐漸為航太工業所青睞，且已實際應用於航空載具上，如 Boeing 747 客機使用百分之二十的複合材料，而 B-767客機使用的複合材料約達百分之五十 ，其它如戰鬥機、直昇機等亦大量使用複合材料使重量減少 15?25％。然而此一尖端材料之長時間效應，如疲勞與潛變性質之資料並不完整，導致設計者對其可靠度仍存疑慮，也阻礙了複合材料全面取代傳統金屬材料，在航空工業上之應用，尤其在主結構件之發展深受限制。本論文旨在探討碳纖維強化高分子積層板複合材料之疲勞及潛變性質，研究中製作積層板所使用之預浸材，分別為熱固性基材之T300 /976 Epoxy 及熱塑性基材之AS-4/PEEK。本研究包括下列項目：一、根據疲勞及潛變測試之材料特性，建立下列各性質之模式 (a)：疲勞壽命之 S-N 曲線方程式模式。 (b)：殘餘強度之衰減模式。 (c)：疲勞測試過程中溫度變化之模式。 (d)：潛變與時間之關係模式。 (e)：溫度、時間、應力重疊原理應用於預測長期潛變性質。二、進行微觀分析及非破壞檢測，了解其破壞與變形機構。 (a)：以 SEM，OM 及熱影像觀察其破壞形態學。 (b)：以 X-ray 分析其破壞機構。三、分析熱固性複合材料與熱塑性複合材料，在長時間動態機械性質 測試上所顯現之差異性。 在本研究中發現，韋伯函數、聯合韋伯方法及殘餘強度衰減模式，可分別用於 Gr/Epoxy與 Gr/PEEK 兩種複合材料之疲勞壽命之預測與分析；然而，在破壞型態學上 Gr/Epoxy 表現出脆性破壞特性，相反的Gr/PEEK是屬於韌性破壞；在潛變行為之探討上可發現，Gr/PEEK比Gr/Epoxy有更明顯之潛變延伸量；本研究中並嘗試以熱影像技術，來探討疲勞過程中破壞機構與試片溫度之關係，由實驗結果發現，以溫度為破壞指標，可分為三種破壞模式，此模式之分類與所施應力之等級有極密切之關係。