MMT113
Endüstriyel Malzemeler
11 Kompozit Malzemeler
Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir
2014-2015 Güz Yarıyılı
KOMPOZİT MALZEME
TAKVİYE
+ MATRİKS
2
Kompozit malzemeler
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.
Ermanni, 2007
3
Kompozit malzeme tanımı ve fiber takviyeli kompozitler
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
Chung, 2010
4
Matriks malzemesine göre kompozitler
Partikül takviyeli kompozitler
Beton
Matriks= Çimento ve
Takviye= Taş ve kum
Fiber takviyeli kompozitler
Tabakalı kompozitler
Laminant parkeler
Polimer + Kağıt + Fiber tabaka
Chung, 2010
5
Takviyenin şekline göre kompozitler
Sürekli fiberler
Partiküller
Süreksiz fiberler, whisker
Dokuma, örgü vb.
ASM Handbook, 2007
6
Takviye tipleri
Doğal fiberler
Kenaf bitkisi (% 63 selüloz)
Oksit cam fiberler
E-cam (Bor silikat)
S-cam (Mg/Al silikat)
Kuvarz (Silikat)
Aramid fiberler
Kevlar 149
Metal fiberler
Çelik
Karbon ve grafit fiber
Karbon
Oksit seramik fiber
Alumina
Oksit olmayan
seramik fiber
SiC
ASM Handbook, 2007
7
Fiber takviye tipleri
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
Chung, 2010
Kompozit malzemelerden beklenen
özellik iyileşmeleri
8
Malzemelerin Birbirlerine Göre Önemi
Altın
Bakır
METALLER
Bronz
Demir
Dökme demir
POLİMERLER
Tahta
Deriler
Hayvan yünleri
Camsı metaller
Al-Li alaşımları
Dual fazlı çelikler
Mikroalaşımlı çelikler
Yeni süper alaşımlar
Çelikler
Alaşımlı çelikler
METALLER
Gelilşim yavaş;
Çoğunlukla kalite kontrol
ve proses iyileştirme
Zamk
Hafif alaşımlar
POLİMERLER
KOMPOZİTLER
Samanlı tuğla
Süper alaşımlar
Kağıt
Titanyum alaşımları
Zirkonyum alaşımları,
Vb.
Taş
Çakmak taşı
Çömlek
Bakalit
Cam
Naylon
Çimento
SERAMİKLER
Refrakterler
Portland
Çimentosu
Silika
İletken
polimerler
Yüksek sıcaklık
polimerleri
Yüksek modüllü
polimerler
Polyesterler
Epoksiler
Akrilikler
KOMPOZİTLER
Seramik-matriksli kompozitler
Metal-matriksli
kompozitler
SERAMİKLER
Sermetler PiroseramiklerMühendislik seramikleri
Yıl
Ermanni, 2007
9
Kompozitler
İlk endüstriyel kompozit malzeme (Fenol reçine + Keten elyafı)
Ermanni, 2007
10
Gordon Aerolite Avcı Uçağı, 1940
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, 2007
11
Fiber takviyeli kompozitlerin metaller ile karşılaştırılması
Şartlar
Karbon fiber
takviyeli plastik
•1 milyon km
% 30 geri dönüşüm
malz. içeren Al
•0.011 l/km 1 Ton ağırlık
tasarrufundaki yakıt
kazancı
% 80 geri dönüşüm
malz. içeren Al
•43 MJ= 1 litre
Çelik
Hampetrol eşdeğeri, 1000 litre
Üretimde
Kullanımda
Geri dönüşüm
Tasarruf
Ağırlık
•Çelik 2.7 t
•Al 1.8 t
Kaynak: BASF/Dornier
Ermanni, 2007
12
Kompozit malzeme kullanımı
Otomobil uygulama örneği
Ermanni, 2007
13
Kompozit malzeme kullanımı
Uçak uygulama örneği
Airbus
14
Airbus yolcu uçaklarında
kompozit malzeme ağırlığı /toplam ağırlık (%)
Airbus
15
Airbus A350 yolcu uçaklarında kullanılan malzemeler
Download

kompozit malzeme