ZB 9 Metaliczne materiały kompozytowe w aplikacjach lotniczych w tym materiały typu Glare

I i II kwartał 2011

III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 13 – 14 Czerwca 2011 r.

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

PROJEKT W SPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZW OJU REGIONALNEGO

ZB 9 Metaliczne materiały kompozytowe w aplikacjach lotniczych w tym

materiały typu Glare

Lider merytorycznyProf. dr hab. Barbara Surowska, dr hab. inż. Romana Śliwa

Instytucje partnerskie w zadaniuPolitechnika Lubelska, Politechnika Rzeszowska, Politechnika ŚląskaInstytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Instytut Lotnictwa, IPPT PAN

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

• Zmiana twardości badanych kompozytów w zależności od procesów obróbki cieplnej i plastycznej (PŚ)

• Symulacja numeryczna próby ściskania pianek korundowych w zakresie odkształceń sprężystych (PRz)

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

• Wytworzenie i charakteryzacja laminatów typu GLARE (PL)

Laminat Al/GFRP o układzie 2/1 [0]. Warstwy metalowe - blachy ze stopu aluminium 2024-T3 o grubości 0,5 mm. Prepreg - taśma jednokierunkowa, włókna szklane typu R o udziale objętościowym 60% w żywicy epoksydowej.

Tak wykonane materiały kwalifikują się do dalszych badań – wytrzymałościowych, zmęczenia mechanicznego i innych objętych programem badań w projekcie.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

• Ocena wyników badań nieniszczących laminatu FML (ITWL) – z wykorzystaniem metody Phased Array

• Minimalne wykrywane uszkodzenie Ø5 mm

• Błąd względny wyznaczenia rozmiaru 5.7%

– z wykorzystaniem metody termografii impulsowejTermiczna odpowiedź powierzchni próbki FML na impuls

cieplny

6,5

7

7,5

8

8,5

9

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

ln (t)

Inte

nsy

wn

ość

em

isji

pro

mie

nio

wan

ia

po

dcz

erw

on

ego

ln

(T-T

o)

Minimalne wykrywane uszkodzenie Ø10 mm Błąd względny wyznaczenia rozmiaru 16.6%

Termogram próbki FML; f=127,67Hz, t= 0,3s

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Referaty konferencyjne

1.Problematyka diagnozowania kompozytów typu FML w konstrukcjach lotniczych, K. Dragan, J. Bieniaś, M. Sałaciński, P. Synaszko, XV Seminarium Kompozyty 2011 - Teoria i Praktyka, Spała 27 -29 kwiecień 2011

2.Ocena odkształcalności kompozytów osnowie stopu aluminium przeznaczonego do przeróbki plastycznej, J. Myalski, XV Seminarium Kompozyty 2011 - Teoria i Praktyka, Spała 27 -29 kwiecień 2011

3.Fizyczne i mechaniczne właściwości kompozytów o osnowie aluminium przeznaczonego do przeróbki plastycznej, J. Wieczorek, XV Seminarium Kompozyty 2011 - Teoria i Praktyka, Spała 27 -29 kwiecień 2011

4.Analysis of discontinuities effect in relation to attenuation level in glass fibre reinforced polimer composites, J. Bieniaś, M. Ostapiuk, B.Surowska, K. Beer, XV Seminarium Kompozyty 2011 - Teoria i Praktyka, Spała 27 -29 kwiecień 2011

5.Fibre Metal Laminates – some aspects of manufacturing process, structure and selected properties, J. Bieniaś, XV Seminarium Kompozyty 2011 - Teoria i Praktyka, Spała 27 -29 kwiecień 2011

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Referaty konferencyjne (c.d.)

6.Wytwarzanie kompozytów metodą autoklawową i ocena ich jakości, B. Surowska, J. Bieniaś, 11. Międzynarodowa Konferencja Polimery i Kompozyty Konstrukcyjne, Olsztyn 16 -19 maj 2011

7. Analiza porównawcza wybranych metod identyfikacji porowatości w kompozytach polimerowych, M. Ostapiuk, J. Bieniaś, B. Surowska,11. Międzynarodowa Konferencja Polimery i Kompozyty Konstrukcyjne, Olsztyn 16 -19 maj 2011

8.Wytwarzanie, struktura i właściwości kompozytów metalowo-włóknistych. J. Bieniaś, B. Surowska, M. Ostapiuk11. Międzynarodowa Konferencja Polimery i Kompozyty Konstrukcyjne, Olsztyn 16 -19 maj 2011

9.Fraktografia i analiza zniszczenia kompozytów węglowo/epoksydowych poddanych obciążeniom statycznym i dynamicznym w podwyższonych temperaturach, J. Bieniaś, M. Ostapiuk, B. SurowskaV Międzynarodowe Sympozjum Mechaniki Zniszczenia Materiałów i Konstrukcji. Augustów 30.V – 2.VI. 2011

10.Analiza zniszczenia mikrostruktury kompozytów węglowo/epoksydowych z wykorzystaniem MES, H. Dębski, J. Bieniaś, V Międzynarodowe Sympozjum Mechaniki Zniszczenia Materiałów i Konstrukcji. Augustów 30.V – 2.VI. 2011

Publikacje:

1. J. Bieniaś, M. Ostapiuk, B. Surowska, K. Beer: Analysis of discontinuities effect in relation to attenuation level in glass fibre reinforced polimer composites, Kompozyty/Composites, 1, 2011, pp. 70-74

2. J. Bieniaś, Fibre Metal Laminates – some aspects of manufacturing process, structure and selected properties, Kompozyty/Composites, 1, 2011, pp. 39-43

3. K.Dragan, J. Bieniaś, M. Sałaciński, P. Synaszko, Inspection methods for quality control of Fibre Metal Laminates in aerospace components, Kompozyty/Composites, 2, 2011, pp. 130-136

4. B. Surowska, J. Bieniaś: Wytwarzanie kompozytów metodą autoklawową i ocena ich jakości, Polimery i kompozyty konstrukcyjne, monografia pod red. G. Wróbel, Gliwice 2011, str. 488-500

5. M. Potoczek, R.E. Śliwa: “Microstructure and physical properties of AlMg/Al2O3 interpenetrating composites fabricated by metal infiltration into ceramic foams” Archives of Metallurgy and Materials (w druku)

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Publikacje (c.d.)

6. Myalski J., Wieczorek J. , Płachta A: Assesment of the composite deformation, composites with aluminium matrix designer for the metal forming, Kompozyty 2011 (w druku)

7. Myalski J., Wieczorek J. : Physical and mechanical properties of composites with aluminum alloy matrix designed for metal forming , Kompozyty 2011 (w druku)

6. J. Bieniaś, M. Ostapiuk, B. Surowska: Fraktografia i analiza zniszczenia kompozytów węglowo/epoksydowych poddanych obciążeniom statycznym i dynamicznym w podwyższonych temperaturach, Acta Mechanica et Automatica 2011 (w druku)

7. H. Dębski, J. Bieniaś, Analiza zniszczenia mikrostruktury kompozytów węglowo/epoksydowych z wykorzystaniem MES, Acta Mechanica et Automatica 2011 (w druku)

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Prace dyplomowe inżynierskie:

Zakończone: 1. Marcin SZWED: Analiza własności kompozytów i stopów

zawierających fazy międzymetaliczne z zastosowaniem na odlewy szkieletowe, projekt inżynierski, promotor dr inż. Marcin Kondracki

2. Piotr GODULA: Kompozyt ze zbrojeniem szkieletowym i lepko-sprężystą osnową, projekt inżynierski, promotor dr hab. inż. Mirosław Cholewa

3. Marcin KOWALCZYK: Wpływ poliglikoli na własności bentonitu, projekt inżynierski, promotor dr hab.inż. Mirosław Cholewa

W realizacji, planowane obrony luty 2012:

1. Beń Agnieszka: Badania odporności korozyjnej kompozytów typu FML. Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław

w realizacji, planowane obrony luty 2012 (c.d.):

2. Brzeski Andrzej: Identyfikacja nieciągłości strukturalnych w kompozytach FML. Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław

3. Kaczor Magdalena: Badania wybranych właściwości mechanicznych laminatów: tytan-kompozyt węglowo/epoksydowy. Promotor: prof. dr hab.Surowska Barbara

4. Marek Katarzyna: Badania procesów zniszczenia w kompozytach typu FML. Promotor: prof. dr hab.Surowska Barbara

5. Michalski Marcin: Badania wytrzymałości połączenia metal-kompozyt węglowo/epoksydowy. Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław

6. Szymborski Bartosz: Badania wybranych właściwości materiałów typu metal-kompozyt kevlarowo/ epoksydowy. Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław

Prace dyplomowe magisterskie:

Planowane do obrony w czerwcu 2011:• Jakubczak Patryk: Proces wytwarzania laminatu metalowo-

włóknistego. Promotor: prof. dr hab. Surowska Barbara • Kowalczyk Łukasz: Wstępna ocena jakości laminatu metalowo-

włóknistego. Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław• Majerski Krzysztof: Badania zniszczenia kompozytów

węglowo-epoksydowych. Promotor: dr inż. Bieniaś Jarosław• Czerkies Paweł: Numeryczne modelowanie zniszczenia

kompozytu węglowo-epoksydowego. Promotor: dr inż. Dębski Hubert

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Prace dyplomowe magisterskie:w realizacji:

1. Marcin SZWED: Opracowanie technologii wykonania odlewów szkieletowych z kompozytów umacnianych fazami międzymetalicznymi promotor: dr hab.inż. Mirosław Cholewa

2. Dariusz KIK: Ocena własności wytrzymałościowych kompozytowych konstrukcji szkieletowych z lepkosprężystym wypełnieniem, promotor: dr hab.inż. Mirosław Cholewa

3. Dawid ŻUK : Badania własności mas formierskich z poliglikolem, promotor: dr hab.inż. Mirosław Cholewa

Zgłoszenia patentowe:

M. Potoczek, R.E. Śliwa, J. Śleziona „Kompozytowy materiał metalowo-ceramiczny i sposób jego otrzymywania”, P-394548 z dn. 14.04.2011

Planowane wszczęcie przewodu doktorskiego II pół. 2011

Monika Ostapiuk

Planowana rozprawa habilitacyjna 2011.

Marek Potoczek: „Kształtowanie struktury spienionego Al2O3 przeznaczonego do infiltracji ciekłym stopem Al”

Główne wnioski

1. Struktura geometrii pianki uzyskana metodą numeryczną jest zbliżona do struktury rzeczywistej otrzymanej metodą mikrotomografii komputerowej.

2. Uzyskano dobrą zgodność pomiędzy doświadczeniem a symulacją numeryczną z zastosowaniem MES dla próby ściskania pianek korundowych.

3. Wytworzone materiały w KIM PL cechują się wytrzymałością na rozciąganie porównywalną z GLARE

4. Analiza mikrostrukturalna oraz symulacje numeryczne wskazują, że inicjacja zniszczenia materiału kompozytowego następuje na powierzchni rozdziału w wyniku pękania i utraty połączenia włókno/osnowa.