Birbirlerinin zayıf yönünü düzelterek üstün özellikler elde etmek amacıyla bir araya getirilmiş değişik tür malzemelerden veya fazlardan oluşan malzeme sistemine kompozit malzeme denir. Cam elyaflı poliyester levhalar, çelik donatılı beton elemanlar, otomobil lastikleri ve seramik metal karışımıolan sermentler bunlara örnektir.
Kompozitler çok fazlı malzeme sayılırlar. Yapılarında sürekli bir ana faz ile onun içinde dağılmış pekiştirici bir donatı fazı bulunur.
Faz: Bir malzemenin iç yapı yönünden farklı olan kısımlarına denir.
Bu faz iki tür bileşimle sağlanabilir:
1- Mikroskobik
2- Makroskobik
Mikroskobik bileşim: Örneğin perlit çeliği, ferrit ve sementitin mikroskobik düzeyde homojen karışımlarından oluşur. Tek başına ferrit yumuşak ve düşük mukavemetli olup sert ve gevrek sementit ile birlikte yanyana ince tabakalar halinde dizilmek suretiyle yüksek mukavemetlive yüksek tokluğa sahip perlit çeliğini oluştururlar.
Makroskobik bileşim : Boyutları 0,1 mm' nin üzerinde gözle görülebilirler. Sonradan biraraya getirilerek üstün özelliklerdeki kütleleri oluştururlar.
Lifli ve tabakalı kompozitlerin sağladığı özelliklerdeki artış, taneli kompozitlere göre daha yüksektir. Taneli kompozitler için en önemli örnek betondur. Sert tanelilerin sünek bir malzemeyle birleştirilip aglomera haline getirilen kompozitlere diğer bir örnek de asfalt betonudur.
Asfalt viskoz ve düşük mukavemetlidir. Taş ise sert ve gevrektir, kütle halinde fazla şekil değiştirmeden çatlayarak kolayca kırılabilirler. Farklı boyutlardaki kırmataş ile asfaltın birleşerek hem sünek hem de yeter mukavemetli olan yol kaplaması malzemesini oluştururlar.
Tungsten karbür (WC) taneciklerinin CO metali ile yüksek sıcaklıkta basınç altında sinterlenmesi sonucu elde edilen kompozit çok sert olup yüksek hızlı kesme takımı üretimine elverişlidir. Uygulamada bunlara SERMET denir.Uygulamada en önemli kompozitler lifli olanlardır. Liflerin çapları yaklaşık 0,1mm civarında olup tek başına kullanılmazlar. Kalınlıkları arttığında kusur oluşma olasılığı nedeniyle mukavemetleri çok azalır. Bu lifler uygun bir malzemeyle istenen boyutta taşıyıcı kütlelere dönüştürürler. Bu bağlayıcı malzeme polyester ve epoksidir. Uygulamada donatı malzemesi olarak kullanılan liflerin çoğu kuvvetli kovalent bağa sahiptir. Aynı amaçla kullanılan metal liflerin mukavemeti de soğuk çekme ile artırılmaktadır. Lifler yönlenmiş veya rasgele dağılmış olabilir. Yönlenmiş lifler doğrultusunda mukavemet doğal olarak yanal doğrultudan çok daha büyük olur. Pekiştirici liflerin miktarı artıkça kompozitin mukavemeti de yükselir.Yönlenmiş liflerde bu oran hacmen %80, rasgele yönlenmişlerde ise %40-50 arasında kalır.
Cam lifli polyesterlerin mukavemeti ve elastisite modülü düşüktür. Ancak diğerlerine göre daha ucuz ve kolay uygulandığından deniz tekneleri, oto, spor malzemeleri ve yapı elemanları üretiminde çok yaygın olarak kullanılır.
1-Polimer Kompozitler:Liflerle pekiştirilmiş polimer kompozitler endüstride çok geniş kullanma alanına sahiptir. Pekiştirici olarak cam, karbon kevlar ve boron lifleri kullanılır.
Polimer kompozitlerde kullanılan en önemli bağlayıcı malzeme polyester ve epoksidir. Pekiştirici liflerin miktarı arttıkça kompozitin mukavemeti yükselir. Polimer kompozitlerin en önemli özellikleri yüksek özgül mukavemet(mukavemet/ özgül ağırlık) ve özgül elastisite modülüdür. Dolayısıyla bu özelliklerden dolayı diğer malzemelere üstün durumundadırlar. Örneğin yüksek mukavemetli çeliklerde özgül mukavemetin 110 Nm / gr olmasına karşın cam lifi – polyesterlerde 620 Nm/gr dır. Diğer taraftan karbon lifi epokside 700 Nm/gr ve kevlar epokside 886 Nm/gr dır. Diğer taraftan karbon liflerinin özgül elastisite modülü alüminyumunkinin 5 katı kadardır. Bu üstünlüklerinden dolayı polimer kompozitler uçak ve uzay endüstrisinde alüminyum alaşımlarına tercih edilir.
2-Metal Kompozitler (Metal Matrisli Birleşik Malzemeler MMC):
Bir metalik fazın bazı takviye malzemeleri ile eritme vakum emdirme, sıcak presleme ve difizyon kaynağı gibi ileri teknikler uygulanarak MMC’ ler elde edilirler. MMC ler daha çok uzay ve havacılık alanlarında, mesela uzay teleskobu, platform taşıyıcı parçalar, uzay haberleşme cihazlarının reflektör ve destek parçaları vs. yerlerde kullanılır.
3-Seramik Kompozitler (Seramik Matrisli Birleşik Malzemeler CMC):
Bu amaçla yapısal ve fonksiyonel nitelikli yüksek teknoloji seramikleri kullanılmaktadır. Başlıcaları Al2O3, SİC, Si3N4, B4C, CbN, TiC, TİB, TİN, AIN’ dir. Bu bileşikler değişik yapılarda olup amaca göre bir yada bir kaçı beraber kullanılarak CMC ler elde edilir. Sandviç zırhlar, çeşitli askeri amaçlı parçalar imali ile uzay araçları bu ürünlerin başlıca kullanım yerleridir.
KOMPOZİTLERİN MEKANİK DAVRANIŞI
Kompozitlerde lifler kuvvet yönüne paralel veya dik yönde veyahut rast gele dağılmış durumda bulunurlar. Lifler yönlenmiş durumda iken kompozit büyük ölçüde anizotrop olur. Lifler rast gele dağıtılmış ise düzlemsel boyutta izotrop olurlar.
Liflerle kuvvet birbirine paralel ise liflerle matris aynı miktarda şekil değiştirir. Buna eş şekil değiştirme hali denir. Martisin elastisite modülü Em, liflerini elastisite modülü Ef ve liflerin hacimsel oranı Vf ise kompozitin paralel doğrultudaki bileşke elastisite modülü
a)Ek şekil değiştirme hali (Paralel lifler)
b)Eş gerilme hali (Dik lifler)
c)Elastisite modülünün kompozitin bileşim oranı ile değişimi (Rast gele lifler)
Kompozit malzemelerin çekme mukavemetleri liflerin kopmasıyla sona erer. En uygun kompozit yapısında lifler kuvvet doğrultusunda paraleldir.
Liflerin kuvvet yönüne dik olduğu hallerde makro ile lifler aynı yükü taşır. Eş gerilme hali bilinen bu yükleme karşısında kompozitin elastisite modülü;
[Linki görmek için giriş yapınız. Üye değilseniz buradan olabilirsiniz.]
Kompozit malzemenin çekme mukavemeti liflerin kopması ile sona erer. En uygun kompozit yapısında lifler kuvvet doğrultusuna paraleldir. Ef , Tf liflerin çekme mukavemeti, Tm liflerin koptuğu andaki şekil değiştirme için matristeki gerilme ve Vf liflerin hacimsel oranı ile kompozitin çekme mukavemeti.
Tk = Tf Vf + (1 – Vf) Tm olur.
Bu forumda yeni konular açamazsınız Bu forumdaki mesajlara cevap veremezsiniz Bu forumdaki mesajlarınızı değiştiremezsiniz Bu forumdaki mesajlarınızı silemezsiniz Bu forumdaki anketlerde oy kullanamazsınız
Anasayfa :
Topluluklar :
Üyeler :
