Prof. Dr. Hatem AKBULUT KOMPOZİT MALZEMELER. Prof. Dr. Hatem AKBULUT



Benzer belgeler
MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Prof. Dr. Hatem AKBULUT KOMPOZİT MALZEMELER. Prof. Dr. Hatem AKBULUT

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

İki malzeme orijinal malzemelerden elde edilemeyen bir özellik kombinasyonunu elde etmek için birleştirilerek kompozitler üretilir.

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

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

İLERİ YAPI MALZEMELERİ DERS-6 KOMPOZİTLER

METAL MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELER

1/26 KARBON-KARBON KOMPOZİTLERİ

Genel olarak bir kompozit malzeme, her iki bileşene ait özelliklerin birleşimiyle daha iyi özellikteki kombinasyonlarının elde edildiği çok fazlı bir

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

İÇERİK Kompozit malzemeler

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Kompozit Malzemeler. Tanım:

MALZEME SEÇİMİNİN ÖNEMİ VE MÜHENDİSLİK MALZEMELERİ. Doç.Dr. Salim ŞAHİN

MALZEME SEÇİMİNİN ÖNEMİ VE MÜHENDİSLİK MALZEMELERİ

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Kompozit Malzemeler. Tanım:

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

matris: a (Mo) (sünek) woven fibers cross section view fiber: g (Ni 3 Al) (kırılgan)

2. TEMEL KAVRAMLAR. 2.1 Giriş

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

Kompozit Malzemeler. Polimer kompozit malzemeler reçine (Matrix) ve takviye (Reinforcement) bileşenlerinden oluşur.

Malzeme Bilimi ve Malzemelerin Sınıflandırılması

SİLİSYUM ESASLI İNTERMETALİK BİLEŞİKLER

Prof. Dr. HÜSEYİN UZUN KAYNAK KABİLİYETİ

MALZEME BİLİMİ Bölüm 1. Malzeme Bilimi ve Mühendisliğine Giriş Hazırlayan Doç. Dr. Özkan Özdemir

Kompozit Malzemeler Takviye Elemanları ve Özellikleri

SÜPERALA IMLAR. Yüksek sıcaklık dayanımı

Üç farklı malzeme türünden imal edilen ve günlük haya6a sıkça karşılaş9ğımız ürünlerden biri, gazlı içecek kaplarıdır. Gazlı içecekler alüminyum

Prof. Dr. Yusuf ÖZÇATALBAŞ. Malzeme Seçimi/ 1

Faz Dönüşümleri ve Faz (Denge) Diyagramları

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

KATI YALITIM MALZEMELERİ KALSİYUM SİLİKAT

1. Giriş Malzeme Türleri

Yaşantımızı kolaylaştıran çoğu teknolojinin gelişimi, uygun malzemelerin üretilebilirliği ile yakından ilişkilidir.

ÇELİK YAPILAR (2+1) Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK

MALZEME BİLGİSİ DERS 2 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

ASBESTSİZ CONTALAR TEMEL ÖZELLİKLER TEKNİK ÖZELLİKLER. Sanayi ve Ticaret Ltd. Şti.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

SERAMİK MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELER ve ÜRETİMİ

YAPI MALZEMESİ Anabilim Dalı

Faz ( denge) diyagramları

Toz Metalurjik Malzemeler Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği. h$p://

Metalurji Mühendisliğine Giriş. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. giriş Malzeme Bilimi

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

CE471 ÇELİK YAPILAR EMRE İNSEL, PE CE471 - ÇELİK YAPILAR - EMRE İNSEL

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESİ - I

Faz kavramı. Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında homojen ve belirli özellikler gösteren bölgelere faz (phase) adı verilir.

Dökme Demirlerin Korozyonu Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

TUSAŞ - Türk Havacılık ve Uzay Sanayii A.Ş. USGB - Uzay Sistemleri Grup Başkanlığı

formülü zamanı da içerdiği zaman alttaki gibi değişecektir.

Malzemeler yapılarının içerisinde, belli oranlarda farklı atomları çözebilirler. Bu durum katı çözeltiler olarak adlandırılır.

PLASTİKLER (POLİMERLER)

Bölüm 14 & Bölüm 15: Polimerlerin Yapısı ve Özellikleri

Ayrıca, bu kitapta sunulan bilgilerin İnşaat Mühendislerine de meslek yaşamları boyunca yararlı olacağı umulmaktadır.

ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER

SÜPER ALAŞIMLAR Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

Eğitim Öğretim Yılı Güz ve Bahar Dönemi Muhtemel Bitirme Çalışması Konuları. Tasarım Projesi Konusu Bitirme Çalışması Konusu Özel Koşullar

Ön Söz vii Kitabın Türkçe Çevirisine Ön Söz Çevirenin Ön Sözü 1 Sinterleme Bilimine Giriş 2 Sinterleme Ölçüm Teknikleri xiii

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

PÜSKÜRTME ŞEKİLLENDİRME (SPRAY FORMING / SPRAY DEPOSITION)

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

PLASTİK YOLCU UÇAĞI GERÇEKTEN PLASTİK Mİ?

ELEMENT VE BİLEŞİKLER

YÜKSEK MUKAVEMETLİ ÇELİKLERİN ÜRETİMİ VE SINIFLANDIRILMASI Dr. Caner BATIGÜN

TERMOKİMYASAL YÜZEY KAPLAMA (BORLAMA)

MALZEME BİLİMİ. Difüzyon

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar

BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü. facebook.com/groups/beunmetalurji

7. Sınıf Fen ve Teknoloji Dersi 4. Ünite: Madde ve Yapısı Konu: Elementler ve Sembolleri

KOMPOZİT MALZEMELER Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

INSA 283 MALZEME BİLİMİ. Giriş

Bölüm 11: Uygulamalar ve Metal Alaşımların İşlenmesi

6.WEEK BİYOMATERYALLER

MALZEMELERİN GERİ KAZANIMI

NEDEN HONEYCOMB? Altıgen petek hücre yapısı sayesinde panellere uygulanan kuvvet veya enerjilerin homojen dağılımını sağlar.

ELEMETLER VE BİLEŞİKLER ELEMENTLER VE SEMBOLLERİ

İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

Malzeme Bilgisi Tanıtımı

KAYNAK UYGULAMASI DİFÜZYON KAYNAĞI

Kompozit Malzemeler Metal Matrisli Kompozitler

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

Malzeme Seçiminin Önemi

Met.ve Malz. Müh. Giriş

ALUPAM A.Ş. ALUPAM İLERİ TEKNOLOJİK MALZEMELER A.Ş. BURSA-2013

Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ Araş. Gör. Taha Yasin EKEN

Transkript:

KOMPOZİT MALZEMELER

Kompozitlerin Tarihçesi 10000 M.Ö. 2000 M.Ö. 1940 lar 1960 lar Saman ve Çamur Kontraplak Cam Fiber Takviyeli Polimerler (GFRP) Karbon Fiber Takviyeli Polimerler (CFRP) 1971 1970 ler 1976 Kevlar Metal Matriks Kompozitler (MMK) Seramikler

GİRİŞ Modern teknolojiler: Uzay, Uçak, yapısal ve otomotiv endüstrileri Hafif, üstün ve spesifik özelliklere sahip yeni malzemelere ihtiyaç duymakta. Uzay, havacılık ve otomotiv sektörlerinde, mukavemet/ağırlık, mukavemet/yoğunluk oranları gibi malzeme özellikleri önemli Kompozitler çok yüksek özelliklere sahip Üretim maliyetleri yüksek Son yıllarda gelişmeler hızlı (ucuz üretim ve malzeme temini) Kompozit tarihçesi çok eski yıllara dayanır Örnek: Kemik ve diş doğal kompozit malzemeler Saman ve çamur karışmı (kerpiç tuğlalar) Muhtemelen ilk suni kompozitler

Malzeme Türleri Metaller Seramikler Polimerler Yüksek yoğunluk Orta ve yüksek ergime noktası Orta ve yüksek elastik modül Reaktif Sünek Düşük yoğunluk Yüksek ergime noktası Çok yüksek elastik modül Reaktif değil Gevrek Çok düşük yoğunluk Düşük ergime noktası Çok düşük elastik modül Çok reaktif Sünek ve gevrek

Kompozit Oluşturma Amaçları

KOMPOZİTİN TANIMLANMASI Metaller Seramikler Kompozitler Polimerler Camlar Elastomerler

Kompozit terimi en geniş manada: Çok kristalli birçok metal ve metal olmayan parça Bir malzemenin kompozit sayılabilmesi için: İnsan tarafından üretilmelidir Farklı bileşenlerle beraber kimyasal olarak birbirinden farklı en azından iki malzeme kombinasyonundan oluşmalıdır. Kompozit malzemeyi oluşturan ayrı malzemeler üç boyutlu olarak birleşmelidirler. Kompozit, kendisini meydana getiren bileşenlerin tek başlarına sahip olamayacakları özellikleri göstermelidir

Hangi malzeme kompozit, hangi malzeme monolitik malzeme? Yapı seviyelerini göz önünde bulundurmak gerekir. Bunlar; Atomik Seviye: Tek molekül ve kristal hücrelerine göre Tüm malzemeler, iki veya daha fazla sayıdaki farklı atomların bir arada bulunması durumunda kompozittir. (katı eriyikler, alaşımlar, polimerler ve seramikler kompozit) Mikroyapısal Seviye: İki kristal, faz, iki molekül kompozit. Çelikler, dökme demirler, intermetalikler kompozit sınıfına girer. Makroyapısal Seviye: Kaba olarak iki bileşenin oluşturduğu yapılar (matriksler, partiküller, fiberler) Farklı makrobileşenler mevcut. Kompozit olarak bilinen bazı malzemeleri kapsamamaktadır. Daha kapsayıcı olması için bileşenlerin tabiatları ve iki karakteristikleri daha göz önüne alınmaktadır.

Bu özellikler; i) Kompoziti meydana getiren bileşenler genelde hemen hemen farklı kimyasal yapıya sahiptirler, ii) Birbirleri içinde çözünmezler. Bu şartlar altında kompozit malzemelerin tanımı: "Bir kompozit malzeme, temel olarak birbiri içinde çözünmeyen ve birbirinden farklı şekil ve/veya malzeme kompozisyonuna sahip iki veya daha fazla makrobileşenin karışımından veya birleşmesinden meydana gelen malzeme sistemidir"

Kompozit üstün özellik içermeli (arayüzey bağı yeterli olmalı) Bu durumda teknolojik olarak malzeme kompozit sayılabilir Arayüzey Fiber Ara faz (bağ fazı) Matriks Şekil. Fiber ve matriks arayüzeyi ve bileşenler arasında meydana gelen arafaz.

Arayüzeyde bağ çeşitleri farklıdır. Bileşen türü, üretim sıcaklığı, ön işlemlere göre bağ türü değişebilir. Arayüzey bağ türleri: (a) Moleküler etkileşim, (b) Elektrostatik çekim, (c) Elementlerin karşılıklı difüzyonu, (d) Gruplar arası kimyasal reaksiyon, (e) Yeni bileşik oluşturacak şekilde kimyasal reaksiyon (özellikle MMK larda), (f) Mekanik kitlenme.

Kompozit Malzemelerdeki Yapı Bileşenleri Şekil. Kompozitlerdeki farklı bileşen şekilleri. kompozitlerdeki bileşenler; i) fiberler, ii) partiküller, iii) levhalar, iv) tabakalar ve v) dolgular olarak tanımlanmaktadırlar

Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması Farklı sınıflandırmalar yapılmaktadır Malzeme kombinasyonları (Metal-organik veya metal-inorganik) Bileşen fazların karakteristikleri (Matriks sistemleri), Bileşenlerin dağılımları (Sürekli, süreksiz), Fonksiyonları (Elektiriksel veya yapısal) Bileşenlerin şekline göre yapılan genel bir sınıflandırma: 1. Fiberli kompozitler, fiberler + matriks veya matriksiz fiber. 2. Levhasal kompozitler, düz plakalar + matriks veya levha ile matriksiz yapı. 3. Partikül kompozitler, partiküller + matriks veya partikül ile matriksiz yapı. 4. Doldurulmuş(veya iskelet) kompozitler, sürekli bir iskelet matriksin ikincil bir malzemeyle doldurulması. 5. Tabakalı kompozitler, farklı bileşen tabakalarından oluşmuş kompozit.

Yapısal bileşenlerin şekline göre kompozit sınıflandırması

Fiber-Matriks Kompozitleri Fiberler bir malzemenin en üstün özelliklerini sergiler. Fiber takviyeli kompozit malzemelerin kullanımlarını kısıtlayan en önemli olay yüksek mukavemete ve elastik modüle sahip fiberlerin üretimlerinin güçlük ve maliyet Fiber takviyeli kompozit malzemelerdeki fiber şekilleri değişik olabilir. a) Sürekli fiber takviyeli kompozitler b) Kısa fiber takviyeli kompozitler şeklindedir.

Sürekli fiber takviyeli kompozit Kısa fiber veya whisker takviyeli kompozit (tek boyutlu düzen) Kısa fiber veya whisker takviyeli kompozit (düzlemsel dağılmış) Kısa fiber veya whisker takviyeli kompozit (üç boyutta dağılmış) Şekil. Fiber şekilleri ve mümkün fiber dağılımları.

Levhasal Kompozitler Matriks fazi içindeki levha şekilli takviye elemanları Al-grafit (levha) sistemi Levhalar; pullar, cam, mika ve metal olabilir En çok bilinen metal levhalar AlB2 ve Be levhalar. Partikül Kompozitler İki makro ölçekli partikül veya bir matriks içinde partikül. Partikül takviyeri metal, seramik veya polimer olabilir. Doldurulmuş Kompozitler Ön hazırlanmış iskeletlere (bal peteği, preform) matriks malzemesi döküm veya basınç yoluyla doldurulur. Tabakalı Kompozitler Farklı özellikteki en az iki tabaka birleştirilir. Polimer-cam, Metal-seramik, seramik-polimer

Kompozitler Partikül Takviyeli Fiber Takviyeli Yapısal Kaba Partikül Dispersiyonla Sertleştirme Sürekli (Yönlenmiş) Süreksiz (Kısa) Tabakalı Sandwich Paneller Tek Yönlü Rastgele Dağılmış

En yaygın kabul gören sınıflama türü: Matriks malzemesi türüne göre sınıflamadır KOMPOZİT MALZEMELER METAL POLİMER SERAMİK KARBON- MATRİKSLİ MATRİKSLİ MATRİKSLİ KARBON

Kompozit Malzemelerin Önemi ve Genel Kullanım Alanları Kompozit performansı için en önemli anahtar parametreler; Mukavemet/ağırlık oranı veya spesifik mukavemet Karbon/Karbon Kompozitleri Metal Matriksli Kompozitler Seramikler Geleneksel Malzemeler Ti ve Süperalaşımlar İntermetalik ve İntermetalik Kompozitler Seramik Kompozitler Şekil. Çeşitli motor malzemelerinin çalışma sıcaklılığı ve mukavemet/ağırlık oranına göre performans haritaları.

Spesifik Mukavemet [inç] x 10 6 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 Composites Wood,Stone Bronze Cast Iron Steel Aluminum Aramid Fibers, Carbon Fibers 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Yıllar

Relatif Önem Yıllar Şekil. Tarih boyunca malzemelerin relatif önemi ve ileriki yıllarda kullanılması düşünülen malzeme tahmini.

Tüketim Tüketim (Bin (bin Ton) ton) 400 300 200 100 Uzay/havacýlýk/askeri Alet Ýnþaat Tüketim Korozyona dayanýklýmalz. Elektrik Denizcilik Taþýmacýlýk Diðer 0 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 Yıl Yýl Şekil. Kompozit Malzemelerin çeşitli kullanım alanları ve kullanım miktarlarının yıllara göre değişimi.

Kompozitler için seçilmiş bazı takviye malzemeleri

Kompozit malzemelere üç örnek mikroyapı, a) tabakalı bir kompozit olan kontraplak, b) Yüksek mukavemetli cam fiber ve yumuşak matriksten oluşan PMK, c) Bir partikül kompozit olan ve çimento matriksinde farklı boyutlu kum ve çakıl takviye beton

Son yıllarda özellikle uzay ve uçak araçlarında kompozit malzemelerin kullanımları yaygınlaşmıştır. Bazı önemli kompozit kullanım alanları; - Boeing 757 ve 767 uçaklarında % 30 dan fazla polimer matriksli kompozit kullanılmıştır - Douglas AV8B Harier Avcı uçaklarında kanatlar ve gövde karbon fiber takviyeli kompozit - Voyager uçağı petrol ürünlerine dayanıklı kompozit malzeme - Corvette, Ferarri, Avanti, Toyota ve Ford otomobillerinde - Spor malzemeleri, tenis raketi, kayak, bisiklet, spor ayakkabıları - Amerikan uydularında, NASA araştırmalarında

Tablo. Dökümle üretilen MMK malzeme sistemleri içinde uzay işlemler ile elde edilen malzeme sistemleri. Sistem Program Amaç Sonuç Mg-ThO2 SPAR I Mikron altı ThO2 nın dispersiyonu Mg-ThO2 SPAR II Mikron altı ThO2 nın dispersiyonu Gaz, boşluk, çekme boşluğu yok Üniform dağılım, aglomerasyon yok. Be-BeO SPAR III Tane inceltme Üniform dağılım, aglomerasyon zamanı uzun Ag-SiC Skylab Whiskerle sertleştirilmiş kompozit InBi-Cu fiber InBi- SiCw Apollo 14 Apollo 14 Cu fiberlerin dispersiyonu SiC whiskerlerin dispersiyonu InBi-W Apollo 14 Islatılabilirliği zayıf W' un dispersiyonu Al-Pb Texus I Islatılabilirlik temas açısının düşürülmesi Ag-cam Texus I Islatılabilirlik ve homojen dağılım Üniform dağılım, iyi özellikler Üniform dağılım Üniform dağılım İyi ıslanma, üniform dağılım İdeal dağılıma yakın bir dağılım Segregasyon düşük ve daha ince yapi