MMT113 Endüstriyel Malzemeler 11 Kompozit Malzemeler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Transkript

1 MMT113 Endüstriyel Malzemeler 11 Kompozit Malzemeler Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

2 KOMPOZİT MALZEME TAKVİYE + MATRİKS Kompozit malzemeler 2

3 Kompozit malzemeler iki yada daha fazla bileşenden oluşmuş malzemelerdir. Birbirleri arasında çözünmemiş durumda olan bu bileşenler şekil ve/veya malzeme açısından farklılar gösterirler. Amaç her bir bileşene ait farklı özelliklerin toplamından faydalanmaktır. Fiber takviyeli kompozitler; mukavemetli bir fiber (takviye) ile bir matriksin birleştirilmesinden oluşmuşlardır. Matriks fiberleri bir arada tutarken malzemeye uygulanan gerilmeleri fiberler taşırlar. Kompozit malzeme tanımı ve fiber takviyeli kompozitler Ermanni,

4 Polimer matriksli kompozitler PMC Uçaklar, Asfalt Metal matriksli kompozitler MMC Uydu parçaları Seramik matriksli kompozitler CMC Yüksek sıcaklık uygulamaları Karbon matriksli kompozitler CCC Uzay mekiği, yarış otomobilleri Çimento matriksli kompozitler Beton, Çelik takviyeli beton Matriks malzemesine göre kompozitler Chung,

5 Partikül takviyeli kompozitler Beton Matriks= Çimento ve Takviye= Taş ve kum Fiber takviyeli kompozitler Tabakalı kompozitler Laminant parkeler Polimer + Kağıt + Fiber tabaka Takviyenin şekline göre kompozitler Chung,

6 Sürekli fiberler Süreksiz fiberler, whisker Partiküller Dokuma, örgü vb. Takviye tipleri ASM Handbook,

7 Doğal fiberler Oksit cam fiberler Kenaf bitkisi (% 63 selüloz) E-cam (Bor silikat) S-cam (Mg/Al silikat) Kuvarz (Silikat) Aramid fiberler Kevlar 149 Metal fiberler Karbon ve grafit fiber Oksit seramik fiber Oksit olmayan seramik fiber Çelik Karbon Alumina SiC Fiber takviye tipleri ASM Handbook,

8 1) Yüksek mukavemet 2) Aşınma dayanımı 3) Yorulma dayanımı 4) Kırılma tokluğu 5) Korozyon dayanımı 6) Yüksek sıcaklık performansı 7) Isıl ve akustik iletkenlik 8) Maliyet 9) Estetik 10) Üretim kolaylığı Kompozit malzemelerden beklenen özellik iyileşmeleri Chung,

9 Malzemelerin Birbirlerine Göre Önemi Altın Bakır Tahta Deriler Hayvan yünleri Bronz POLİMERLER KOMPOZİTLER Samanlı tuğla Kağıt Taş Çakmak taşı Çömlek Cam SERAMİKLER Demir Zamk METALLER Çimento Dökme demir Refrakterler Çelikler Portland Çimentosu Alaşımlı çelikler Bakalit Silika Hafif alaşımlar Naylon Süper alaşımlar Titanyum alaşımları Zirkonyum alaşımları, Vb. Camsı metaller Al-Li alaşımları Dual fazlı çelikler Mikroalaşımlı çelikler Yeni süper alaşımlar Polyesterler Epoksiler Akrilikler Yüksek modüllü polimerler İletken polimerler Yüksek sıcaklık polimerleri Sermetler Piroseramikler Mühendislik seramikleri METALLER Gelilşim yavaş; Çoğunlukla kalite kontrol ve proses iyileştirme POLİMERLER KOMPOZİTLER Seramik-matriksli kompozitler Metal-matriksli kompozitler SERAMİKLER Yıl Kompozitler Ermanni,

10 İlk endüstriyel kompozit malzeme (Fenol reçine + Keten elyafı) Gordon Aerolite Avcı Uçağı, 1940 Ermanni,

11 Spesifik çekme mukavemeti 1- Titanyum 2- Aluminyum alaşımları 3- Çelik 4- Aluminyum (saf) 5- Demir 6- Pirinç 7- Bakır Metaller Fiber takviyeli kompozit (izotrop) Fiber takviyeli kompozit (anizotrop) Spesifik çekme elastisite modülü Ermanni, Fiber takviyeli kompozitlerin metaller ile karşılaştırılması

12 Karbon fiber takviyeli plastik % 30 geri dönüşüm malz. içeren Al % 80 geri dönüşüm malz. içeren Al Çelik Şartlar 1 milyon km l/km 1 Ton ağırlık tasarrufundaki yakıt kazancı 43 MJ= 1 litre Hampetrol eşdeğeri, 1000 litre Üretimde Kullanımda Geri dönüşüm Tasarruf Ağırlık Çelik 2.7 t Al 1.8 t Kaynak: BASF/Dornier Kompozit malzeme kullanımı Otomobil uygulama örneği Ermanni,

13 Kompozit malzeme kullanımı Uçak uygulama örneği Ermanni,

14 Airbus yolcu uçaklarında kompozit malzeme ağırlığı /toplam ağırlık (%) Airbus 14

15 Airbus 15 Airbus A350 yolcu uçaklarında kullanılan malzemeler