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표면처리된 CFRP와 알루미늄 복합재료의 파괴인성 향상에 대한 연구
A Study on the Fracture Toughness Improvement of Surface-treated CFRP and Aluminum Composites

이경엽   (경희대학교 테크노공학대학UU0001575  ); 김만태   (경희대학교 기계공학과 대학원UU0001575  ); 최낙삼   (한양대학교 기계산업공학과UU0001519  );
  • 초록

    In this study, the effect of surface treatment of CFRP and aluminum on the fracture toughness of CFRP/aluminum composites was investigated. CFRP was surface-treated by Ar $^{+}$ ion beam under oxygen environment, and the aluminum was surface-treated by DC plasma. CFRP was adhesively bonded to aluminum using the secondary bonding procedure. Cracked lap shear specimens were used to determine fracture toughness. Three cases of cracked lap shear specimens were made depending on the surface treatment. The values of fracture toughness of three cases were compared to each other It was found that the fracture toughness of ion beam-treated CFRP/aluminum composites was almost 72 % higher than that of unrented CFRP/aluminum composites. The fracture toughness of CFRP/plasma-treated aluminum composites was 50 % higher than that of untreated CFRP/aluminum composites.s.


  • 주제어

    알루미늄 복합재 .   표면처리 .   플라즈마 표면처리 .   이온도움반응법 .   파괴인성.  

  • 참고문헌 (14)

    1. Rhee, K. Y., Choi, N. S. and Park, S.J., 'Treatment of CFRP by IAR Method and Its Effect on the Fracture Behavior of Adhesive Bonded CFRP/Aluminum Composites,' Materials Science and Engineering A (in press) 
    2. Rhee, K. Y. and Ernst, H. A., 1993, 'A Study on the Application of Work Factor Approach to Composites Laminates,' J. of Composite Materials, Vol. 27, pp. 962-972 
    3. Rice, J. R., Paris, P. C., and Merkle, J. G .. 1973, 'Some Further Results of J-integral,' Analysis and Estimates, ASTM STP 536, pp. 231-235 
    4. Rhee, K. Y., Yang, J. H., Yoon, C. S. and Choi, N. S., 2002, 'A Study on the CFRP Treatment by Ion Assisted Reaction Method to Improve T-peel Strength of CFRP/Aluminum Composites,' Transaction of the KSME. A, Vol. 26, pp. 570-575     
    5. Choi, W. K., Koh, S. K. and Jung, H. J.,1996, 'Surface Chemical Reaction between Poly-carbonate and Kilo-Electron-Volt Energy Ar+lon in Oxygen Environment' J. of Vacuum. Science & Technology A, Vol. 14, pp. 2366-2371 
    6. Johnson, W. S., 1987, 'Stress Analysis of th Cracked-lap-Shear specimen: An ASTM Round-robin,' J. of Testing and Evaluation, Vol. 15, pp. 303-324 
    7. Baker, A. A. and Jones A. A., Editors, 1988, Bonded Repair of Aircraft Structures, Martinus Nijhoff Publishers 
    8. Marceau, J. A., 1985, Phosphoric Acid Anodize. Adhesive Bonding of Aluminum Alloys. MarcelDekker, New York 
    9. van Ooij, W. J., Sabata, A.. Zeik, D. B., Taylor, C. E., Boerio. F. J. and Clarson, S. J.. 1995. 'Metal Surface Preparation by Plasma-Polymerized Films,' J. of Testing and Evaluation. Vol. 23, pp. 33-40 
    10. Molitor, P., Barron, V. and Young, T., 2001, 'Surface Treatment of Titanium for Adhesive Bonding to Polymer Composites: a Review.' International J. of Adhesion and Adhesives, Vol. 21, pp. 129-136 
    11. Rhee, K. Y., Yang, J. H. and Choi, N. S.. 2001, 'Effect of Aluminum Treatment by Plasma on the Bonding Strength between Aluminum and CFRP Composites,' Transaction of the KSME, A, Vol. 25, pp. 1981-1987     
    12. Denney, J. J. and Mall, S., 1997, 'Characterization of Disbond Effects on Fatigue Crack Growth Behavior in Aluminum Plate with Bonded Composite Patch,' Engineering Fracture Mechanics, Vol. 57, pp. 507-525 
    13. Chester, R. J., Walker, K. F. and Chalkley, P. D., 1999, 'Adhesively Bonded Repairs to Primary Aircraft Structure,' International J of Adhesion and Adhesives, Vol. 19, pp. 1-8 
    14. Baker, A. A., 1999, 'Bonded Composite Repair of Fatigue-Cracked Primary Aircraft Structure,' Composite Structures, Vol. 47, pp. 431-443 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Chung, Hyup-Jae ; Rhee, Kyong-Yop ; Han, Beom-Suck ; Ryu, Yong-Mun 2008. "A Study on the Fracture Toughness of Plasma-treated Aluminum/Aluminum Foam Composites using Nitrogen Gas" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering, 25(8): 51~56     

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    1. 1999 "단일시편방법의 CLS 시편 적용시 적층성이 미치는 영향" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 23 (11): 1952~1959    
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    7. 2001 "에너지 구조재 적용을 위한 알루미늄/섬유강화 복합재의 표면처리" 한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering 34 (1): 56~61    
    8. 2002 "알루미늄/CFRP 복합재의 접착강도 향상을 위한 경화방법에 관한 연구" 한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers 10 (3): 130~135    
    9. 2002 "CFRP/알루미늄 복합재에서 이온도움반응법을 적용한 CFRP의 표면처리가 T-peel 강도에 미치는 영향에 대한 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 26 (3): 570~575    
    10. 2002 "정수압 환경에서 압축하중을 받는 Graphite/Epoxy 적층복합재의 탄성일인자 결정" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials 15 (5): 14~18    
  • 최낙삼 (51)

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