Abstract
本研究旨在探討連續纖維與不連續纖維強化複合材料之特性。首先針對不同角度排列之 AS-4/PEEK 積層板複合材料之靜態與動態疲勞性質做有系統之研究。因連續型碳纖維強化 PEEK 複合材料，雖具有高強度，但其成型延伸性差，在成型多模穴或複雜功件時，容易造成扭曲或變形，故本研究嘗試自行設計適用於製作具長形具配向性之不連續纖維補強複合材料之製程，並進而探討不同長度之纖維對於材料特性之影響。本研究之重要結果為： (1) AS-4/PEEK [0]8、 [+45/02]2s、 [0/45/90/-45]2s 和 [0/(+45)4/90]s 積層之抗拉強度與 0 度層之含量有關，利用理論來預測不同積層之抗拉強度，研究結果顯示理論值約小於實驗值，此因層與層之間有作用存在之故。利用傳統之積層板理論，畫出破壞圖形，可得知第一層與最後層之破壞。 (2) 利用推導之方程式可描述 AS-4/PEEK [0]8、 [+45/02]2s、 [0/45/90/-45]2s 和 [0/(+45)4/90]s 積層之 S-N 曲線， 其呈兩段式直線，第一段大約出現在最大靜態強度 70％之處，主要破壞原因為纖維斷裂，第二段為樹脂基材控制之破壞。而T300/976 Epoxy 複合材料之 S-N圖形呈一直線，此因基材與纖維均屬於脆性材料之故。 (3) AS-4/PEEK [ ± 45]4s 積層之 S-N 圖形可以用不同斜率之二段直線來表示。在第一段是屬於纖維控制之破壞模式，由於疲勞的過程中溫度上升，造成材料裂化，同時降低了疲勞壽命，故頻率愈小，其疲勞壽命愈大。而在第二段是屬於樹脂基材控制之破壞模式，除了考慮溫度效應外， 受力時間之長短也是不可忽視，在 10Hz 頻率下之疲勞壽命最短， 而 1Hz 次之，5Hz 頻率之疲勞壽命最長。 (4) 本研究提出一種適用於製作長形具配向性之不連續碳纖維 (LDF)強化 PEEK 複合材料板之製程，初步評估可行，有關製程正申請中、美兩國專利中。 由實驗結果發現，最佳之加工參數為振動頻率為 10Hz，溝槽寬度為 1.5mm， D/L 值為 0.06 以及纖維長度 5 公分，所得之配向結果，在偏離長軸角度± 5* 以內之纖維含量有 83%；利用指數分佈函數來描述纖維之配向，可得理論值與實驗值吻合。