| Titel | Mechanische und tribologische Eigenschaften von Epoxidharz mit Wollastonit (CaSiO3) oder gemahlenen Kohlenstofffasern |
| Autor | Rolf Walter, Guijun Xian, Frank Haupert |
| Infos zum Autor | Dipl. Ing. Rolf Walter, Dr. Ing. Guijun Xian und Dr. Ing. Frank Haupert Institut für Verbundwerkstoffe GmbH Technische Universität Kaiserslautern, 67663 Kaiserslautern Erwin-Schrödinger-Str., Geb. 58 D-67663 Kaiserslautern |
| Inhalt | Mit dem Ziel die mechanischen und tribologischen Eigenschaften zu verbessern wurden alternativ zwei unterschiedliche Wollastonitpartikel (grob oder fein gemahlen) oder gemahlene Kohlenstofffasern (5,0~ 15 Vol.%) mit einer mittleren Faserlänge von 90 µm in eine Epoxydharzmatrix eingearbeitet. Die größeren Wollastonitpartikel und die Kohlenstofffasern steigern erwartungsgemäß den E-Modul. Die kleineren Wollastonitpartikel verbessern darüber hinaus bei einem Volumengehalt von 10% sowohl die Biegefestigkeit um ca. 35% als auch die Charpy Schlagzähigkeit. Dabei führt die geringe Partikelgröße des feinen Wollastonit in Kombination mit sehr guter Matrixankopplung zu verringerten Spannungskonzentrationen und behindert die Ausbreitung von Rissen. Die tribologischen Eigenschaften werden in Gleitverschleißversuchen unter kontinuierlicher oder oszillierender Belastung bestimmt. Alle Mischungen verbessern den Verschleißwiderstand der Epoxidharzmatrix und reduzieren den Reibungskoeffizienten. Feine Wollastonitpartikel bewirken eine Verminderung der Verschleißrate unter Gleitverschleißbelastung um den Faktor 20-40. Die Kohlenstofffasern bewirken eine deutlichere Reduzierung des Reibungskoeffizienten als die Wollastonitpartikel. Unter oszillierender Belastung mit geringer Amplitude erfolgt durch beide Wollastonitvarianten nahezu unabhängig vom Volumenanteil eine Reduzierung der Verschleißrate um den Faktor 30. In order to improve the mechanical and tribological performance, two kinds of wollastonite fillers (fine or coarse) and short carbon fibers (5 ~ 15 vol.%) were respectively incorporated into an epoxy resin. Fine wollastonite fillers remarkably enhanced the flexural modulus, strength and toughness of the resin at some contents (i.e. 10 vol.%) simultaneously, while coarse wollastonite fillers and short carbon fibers improved most of the mechanical properties except the modulus. Due to its small particle size and a good adhesion to the epoxy matrix, fine wollastonite fillers led to low stress concentrations and possessed a crack blocking effect. This fact contributes to the increased mechanical properties. Tribological tests were performed under sliding and low amplitude oscillating wear conditions. All fillers increased the wear resistance and reduced the sliding coefficient of friction but to a different extent. Under sliding wear conditions, fine-wollastonite-particle filled epoxy displayed the highest wear resistance, while short carbon fibers filled epoxy exhibited the lowest coefficient of friction. Under low amplitude oscillating wear conditions, wollastonite fillers reduced the wear rate much better than short carbon fibers regardless of the content of the fillers. The wear tracks were inspected by microscopy in order to analyze the corresponding wear mechanisms. |
| Datum | 2005 |
