Kompozitler Farkl malzemelerin stn zelliklerini ayn malzemede toplamak

Kompozitler Farklı malzemelerin üstün özelliklerini aynı malzemede * toplamak amacıyla iki veya daha fazla ana malzeme grubuna ait malzemelerin bir araya getirilmesi ile elde edilen malzeme grubudur. • Cam takviyeli polimerler: Yüksek dayanım ve tokluk. • Beton; çimento, nervür çelik, kum, çakıl. • Üç ana grupta toplanırlar; – Yapay Kompozit malzemeler – Doğal kompozit malzemeler – Parçacık takviyeli kompozit malzemeler

Bileşenler • Kompozit malzemeler iki bileşenden oluşur; – Matris * – Takviye • Kompozitler dayanımlarını genelde sert ve gevrek olan takviyeden alırlar. • Matris ise takviyeleri bir arada tutma ve tokluk ve süneklik kazandırma görevi görür.

Matris Malzemeleri • Polimer esaslı. * • Metal veya alaşım esaslı • Seramik esaslı Takviye Malzemeleri • Seramik: Oksitler, karbürler, silikatlar, nitrürler vs. * • Metal; Çelik, Titanyum, Bor, • Polimer: Aramid, Naylon, vs.

Yapay Kompozitler Elyaf Malzemeleri • A-Cam (pencere camı) • AR-Cam (Alkali dayanıklı) • C-Cam (Kimyasal dayanıklı) • E-Cam (Elektrik yalıtımı) • S-Cam (Yüksek dayanım) • Kevlar • Grafit

Matris Malzemeleri • Termoset: – Epoksi (yüksek dayanım) – Polyester (Genel amaçlı) – Fenolik (Yüksek T, aşınma) – Silikon (Elektrik izolasyon) • Termoplastik – Naylon 66 (yüksek süneklik) – Polikarbonat (Yüksek tokluk) – Polistirin (Yüksek süneklik)

Yapay Kompozitler Metal Matrisli Yapay Komp. • B / Al • Al 2 O 3 / Mg • Si. C / Al • Th. O 2 / Ni Seramik Matrisli Yapay Komp. • Si. C / Al 2 O 3 • Si. C / Li/Al-silikat • Beton (Çakıl, kum, çimento) • Cam / t-Zr. O 2 • Al 2 O 3 / t-Zr. O 2

Polimer Matris En çok kullanılan takviye elemanı Camdır. Diğer takviye elemanları – Kevlar (Aramid) / Epoksi – Kevlar / Polyester – Grafit / Epoksi – Grafit / Polyester – Grafit / PEEK – Grafit / PS

Takviye Türleri • Elyaf; Uzun, kısa, kırpık, keçe, dokuma, vs. * • Tel ve sakalcık; ince yüksek dayanımlı teller, sakalcıklar (whiskers) • Parçacık; tozlar, partiküller, vs.

• Metal elyaf takviyelerde yüksek dayanımlı metal teller kullanılır. • Tellerin yanı sıra tek kristal olan yüksek dayanımlı * “visker” adı verilen (sakalcık-whiskers) ince ve kısa geometrilerde kullanılır. • “Viskerler en az kristal hataya sahip olduklarından dayanımları teorik değerlere ulaşır”

Doğal elyaf takviyeli kompozitler • Bu gruba ağaçlar girer. – Yumuşak ağaçlar • Sedir, köknar, çam, ladin – Sert ağaçlar • Dibudak, kayın, ceviz, meşe, gürgen. • Ağaçlarda; – – Matris; protein esaslı ve yarı selüloziktir. Elyaflar; selüloz esaslıdır. Anizotropik özellik gösterir. Nem ve mikroorganizmalardan etkilenir bu nedenle kullanmadan önce fırınlanması gerekir.

Parçacık Takviyeli Kompozitler • Parçacıklar; seramik, metal, polimer matrislerin içerisine katılarak kompozitler yapılır. • Boyutlarına göre ince veya kaba taneli olabilirler. • Parçacık boyutlarının aynı olmasına özen göstermek gerekir. • Parçacıklar mekanik özelliklerin yanı sıra diğer nedenlerle kullanılabilirler; – Pigmentler, – Gaz oluşturucu katışkılar – Katılaşma geciktiriciler – Katılaşma hızlandırıcılar • Mekanik özeliklerin iyileştirilmesi amacıyla sert parçacıklar katılabilir. Örneğin; metal matrisli malzemeler içine Mekanik alaşımlandırma ile katılması. Bu işleme “dispersiyon sertleşmesi” de denilir.

Mekanik özellikler • Kompozitin mekanik özelliklerinde; hacim oraları, zorlama yönü, ara yüzey dayanımına, takviye ve matris malzemesi, takviyenin geometrisi çok önemli. Kompozitlerin mekanik özellikleri – Takviyenin dayanımına – Takviyenin geometrisine – Takviyenin yoğunluğuna bağlıdır. • Özgül dayanım ve Özgül modül değerleri de dikkate alınmalı. Bu değerler; Şeklinde bulunur. Kevlar veya karbon takviyeli epoksi kompozitlerde yüksek değerler elde edilir.

Anizotropi * Malzemelerin mekanik özellikler açısından yöne bağımlılık göstermesine “Anizotropi” adı verilir. Mekanik özellikler her yönde aynı değildir. Takviyenin, – Uzun Elyaf – Dokuma olması durumunda anizotropiye rastlanır. Partikül, kırpık, veya keçe olması durumunda anizotropi azalır.

Takviye Yönü mekanik özellikleri belirleyen önemli bir parametre

Elyafa Paralel Yönde Zorlama *

Elyafa Dik Yönde Zorlama

Parçacık takviye durumunda • İki uç durumu hesaba katma söz konusu : Eş gerilme (iso stress) veya eş uzama (iso strain) – n = 1 eş birim şekil değişimi – n = -1 eş gerilme – -1 < n < 1 aradaki değerler. • Düşük modüllü matris, yüksek modüllü takviye n 0 • Yüksek modüllü matris, düşük modüllü takviye n 1/2 m: Düşük dayanımlı bileşen p: Yüksek dayanımlı bileşen n: Zorlanmaya bağlı üstel

Ara yüzey dayanımı • Ara yüzey dayanımı, matris ile elyaf arasındaki kuvvet iletimi açısından çok önemlidir. • Yüksek toklukta (metal veya polimer) matrise sahip kompozitlerde ara yüzey dayanımının yüksek olması istenir. • Düşük toklukta matrise (seramik) sahip kompozitlerde, çatlağın elyafa iletimini engellemek için ara yüzey bağının zayıf olması istenir. Böylece çatlak matristen elyafa geçemeden ara yüzeyde durdurulabilir veya farklı yöne yönlendirilebilir.