Desenvolvimento e produção de um laminado metal-fibra alumínio 2024-T3 / PEEK / fibra de vidro por moldagem por compressão a quente

Abstract

A laminated metal fiber composite is a material made up of metal laminates interspersed with polymeric fiber-reinforced composites, this type of material has several advantages when compared to traditional composite materials or metallic materials, such as reduced specific mass, less water absorption and better mechanical properties such as mechanical strength, impact and flame resistance. Because of this fact, this material has gained more and more visibility and has been applied mainly to structural composition in the aeronautical industry. This work aimed to process the laminated metal aluminum fiber / PEEK / glass fiber, in addition to analyzing the influence, from the contact angle test, of 3 types of surface treatments on aluminum, mechanical abrasion, chemical pickling and phosphoric anodization, in their final properties from mechanical shear tests, CST, ILSS and Iosipescu, and fracture mechanics, ENF. The results analysis makes it possible to understand that the use of PEEK powder was a point of interference in the results, as well as the surface treatment of aluminum, from the results it is possible to observe a great reduction in the contact angle with the anodizing treatment. The performance of mechanical tests was possible only with the material made up with phosphoric anodized aluminum. The values obtained for shear strength and fracture toughness are lower than similar materials with thermoset matrices, which made the substitution of the matrix by PEEK not advantageous in this work.

Um compósito laminado metal-fibra é um material constituído de lâminas metálicas intercaladas a compósitos poliméricos reforçados com fibras contínuas. Este tipo de material apresenta diversas vantagens quando comparado a materiais compósitos tradicionais ou materiais metálicos, como redução de massa específica, menor absorção de água e melhores propriedades mecânicas, como resistência mecânica, resistência ao impacto e a chama. Devido a isto, este material tem ganhado cada vez mais visibilidade e vem sendo aplicado, principalmente, para composições estruturais na indústria aeronáutica. Este trabalho teve por objetivo o processamento do laminado metal-fibra de alumínio/PEEK/fibra de vidro, além de analisar a influência, a partir do ensaio de ângulo de contato, de 3 tipos de tratamentos superficiais no alumínio, a abrasão mecânica, a decapagem química e a anodização fosfórica, em suas propriedades finais a partir de ensaios mecânicos de cisalhamento, CST, ILSS e Iosipescu, e mecânica da fratura, ENF. A análise dos resultados torna possível entender que a utilização do PEEK em pó foi um ponto de interferência nos resultados, assim como o tratamento superficial do alumínio. A partir dos resultados pode-se observar uma grande redução do ângulo de contato com o tratamento de anodização, único que permitiu a realização de ensaios mecânicos. Os valores obtidos para resistência ao cisalhamento interlaminar e à tenacidade à fratura são inferiores aos encontrados para materiais similares com matrizes termorrígidas, mostrando que novos estudos ainda são necessários para viabilizar a utilização deste laminado metal-fibra.