The thermo-oxidative stability of toughened unidirectional bismaleimide/carbon fiber composites produced through a layering process was evaluated in isothermal air aging experiments. By carefully examining different sample size and anisotropic effects with weight loss measurements, degradation rates in the three principal directions were determined, exhibiting different degradation mechanisms in each direction. Effective diffusion coefficients based on a reacted "ash" zone were calculated for three principal directions and utilized to predict the composite degradation rates for various specimens with different fiber orientations and sizes. The developed model equations quantitatively predicted weight loss data, demonstrating the validity of a 3-D anisotropic composite degradation methodology. Finally, the degradation zone was microscopically observed to move into the unreacted "core" zone as aging time increased, and was found to be significantly dependent on the fiber orientation pertaining to the composite anisotropy. Both the theory and experimental results demonstrated conclusively that the thermo-oxidative stability (TOS) of fiber reinforced composites is a tensorial based property (i.e., it depends on magnitude and direction) although it is traditionally measured through scalar weight loss measurements.
Στην εργασία αυτή μελετάται η θερμοοξειδωτική ευστάθεια σκληρυμένων συνθέτων υλικών με ίνες από δισ-μαλαϊμιδικό πολυμερές και άνθρακα μοναξονικού προσανατολισμού δημιουργούμενων με επιθέσεις σειράς διαστρώσεων, με τη βοήθεια δοκιμών ισοθερμοκρασιακής γήρανσης. Με την ακριβή εξέταση δοκιμίων διαφόρων μεγεθών με ποικίλες ανισότροπες ιδιότητες και με μέτρηση της απώλειας του βάρους τους κατά τις δοκιμές προσδιωρίσθηκαν οι ταχύτητες εκφυλισμού των δοκιμίων αυτών κατά τις τρεις κύριες διευθύνσεις καθώς και οι διάφοροι μηχανισμοί εκφυλισμού σε κάθε διεύθυνση. Επίσης, υπολογίστηκαν οι ενεργοί συντελεστές διάχυσης, μετρηθέντες σε ανεπηρέαστη πυρηνική ζώνη, για τον καθορισμό των κυρίων διευθύνσεων τους και χρησιμοποιήθηκαν για την πρόβλεψη των ταχυτήτων εκφυλισμού του σύνθετου υλικού σε διάφορα δοκίμια με διαφορετικούς προσανατολισμούς και μεγέθη ινών.
