Metal, seramik ve plastik malzemelerden iki veya daha fazlasının belirlenen özelliklerini tek bir malzemede toplamak veya yeni mekanik özelliklere sahip farklı bir malzeme üretmek için farklı işlem prosesleriyle birleştirilen malzemelerdir. Kompozit malzeme türleri üç ana başlıkta incelenir.
Kompozit malzeme türlerini üç alt başlıkta incelemek mümkündür.
Seramik malzemeler yüksek sıcaklığa dayanımlı alanlarda kullanılırlar. Buna ek olarak hafif olmaları, bu malzeme türünü önemli kılmaktadır. Bu bağlamda seramik matrisli kompozit malzemeler yüksek sıcaklıkta çalışılacak olan alanlarda oldukça tercih edilmektedir. Seramik malzemeler sert ve kırılgan yapılıdırlar. Kopma uzamaları, toklukları ve termal şoklara karşı dayanımları düşüktür. Bu olumsuzlukları azaltmak veya engellemek için liflerle takviye edilirler.
Seramik matrisli kompozitler üç ana başlıkta incelenebilirler:
Sürekli fiberlerin tokluklarının yüksek olması tercih edilme sebeplerinin başında gelir. Malzemede fiberler matris zayıflasa da yükü taşımaya devam edecektir. Buna karşılık çatlak veya çentik gibi bir deformasyon meydana geldiğinde bu yapı kalıcı olarak mukavemetini kaybedecektir. Sürekli fiberlerde yaygın olarak iki çeşit malzeme kullanılmaktadır. Bunlar alüminyum oksit (alümina) ve silisyum karbürdür(SiC).
Yüksek sıcaklık dayanımı ve yüksek korozyon dirençlerinden dolayı, başta uzay sanayiinde olmak üzere çeşitli endüstriyel alanlarda da kullanılırlar.
Süreksiz fiberlerde kırılma direnci yüksektir. SiC, Zirkonyum dioksit (ZrO2) ve Titanyum karbür (TiC) en yaygın fiberlerdir.
Cam, polikristalin, seramik veya cam-seramik matrise ilave edilen süreksiz takviyeler dalgalı fiberler içerirler.
Seramik matriksli kompozitler 1000°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda uzun sürelerde kullanıklarında (90 saat ve üzeri) fiberler malzemelerine veya basınca bağlı olarak temelde iki sorunla karşılaşılır.
– Yüzeyde fiber oksid tabakası bulunuyorsa, yüksek sıcaklığa karşı dayanıklı olsa da sürtünme özelliklerine bakıldığında iyi değildir.
Yüzeyde oksit olmayan fiber malzemelerinde sürünme özellikleri iyidir. Matris malzemesinin reaksyon göstermesi sebebiyle kimyasal değişikliğe uğraması mümkündür. Bu durum yapısal sorunlara sebep olur. Bu sebeple 1000°C ve üzeri sıcaklıklarda seramik matrisli kompozitlerin kullanımı sınırlıdır.
Uzay roketi motorlarında, uzay araçları ve uçaklarda ise alçak basınç türbinlerini kullanım alanları arasında göstermek mümkündür.
Birden fazla malzemenin bileşimiyle elde edilirler, ancak bileşimdeki malzemelerden en az birisi metalik bir malzeme olmalıdır. Bu tip kompozitlerde takviye fazı metal matrisi içinde sürekli veya kısa fiber, partikül veya whiskers şeklindedir. Metal matrisli kompozitler oluşturulurken metal matrisin nitelikleri dikkate alınmalıdır. Malzemenin cinsi, boyutu, yüzey özellikleri, kimyasal yapısı, dağılım oranı gibi özellikler önemlidir. Burada matrisin görevi katkı fazına yükün iletilmesidir.
Metal matrisli kompozitler üç ana başlıkta incelenebilir:
Sürekli fiber esaslı metal matrisli kompozitler. tüm fiberlerin yüksek performans özelliklerini taşımaktadır.
Metal matrisli kompozit malzemelerde, matris malzemesi olarak genellikle hafif metaller tercih edilir. Bu bağlamda en çok alüminyum tercih edilmektedir. Bunun sebebi sadece hafif olması değildir. Aynı zamanda düşük ergime noktası, birçok seramik takviyelerinde iyi ıslata bilme özelliğine sahip olması, yüksek dayanım ve özgül ağırlık oranına sahip oluşu, elektrik iletkenliği ve özgül ağırlığının makul olması ve plastik deformasyon oranının yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. Al, Ti, Mg, Ni, Cu, Co ve Zn gibi metaller ve bu metallerin alaşımları da matris malzemesi olarak tercih edilmektedirler.
Titanyum ve alaşımları da yüksek oranda tercih edilirler. Korozyon dirençlerinin yüksek olması, insan vücudunda alerji yapmayışı, alüminyuma göre daha yüksek mekanik özelliklere sahip olması örneğin rijitlik, yüksek sıcaklıklarda kararlı oluşu ve ısıl genleşme katsayısının düşük olması başlıca tercih edilme sebepleridir.
Sanayide çeşitli alanlarda kullanılırlar. Özellikle otomotiv sektöründe önemli yere sahiptirler. Üretimlerinde başlıca amaç yüksek sağlamlık, hafiflik ve ucuz maliyettir.Polimer matrisli kompozitler mekanik dayanım, hafiflik, insan dokularına uyum sağlama, optik elyaf ve piezo elektrik gibi özelliklerinden dolayı tercih edilirler. Bunlara karşılık genelde çalışma sıcaklıkları düşüktür. Termal genleşme katsayıları yüksektir ve elastik özellikleri belirli yönlerde düşüktür.
İnce elyaf yapılarının matris içerisinde yer almasıyla oluşurlar. Bu yapılarda matris içerisindeki elyafların konumlanması kompozit yapının mukavemetinin belirlenmesinde önemlidir. Elyaflar uzun ve matris içerisinde birbilerine paralel olarak yerleştirilmişlerse elyaflar doğrultusunda yüksek mukavemet sağlanırken dik doğrultuda mukavemeti düşük olur.
Elyaflar malzeme özellikleri olarak yüksek performanslı ürünlerdir. Bunun sebepleri:
Çin merkezli MingYang, rüzgar enerjisi sektöründeki liderliğini göstermeye devam ediyor. Firma, son zamanlarda dünyanın en…
Sodyum, lityuma kıyasla daha bol miktarda bulunmasıyla dikkat çekiyor ve batarya teknolojileri bu potansiyeli keşfetmek…
Giysilerimizin yıkandığında boyutlarının küçülmesi, genellikle üzücü bir deneyim olabilir. Ancak tüm giysileri, etiketlerinde belirtilen bakım…
Avusturya'nın Linz şehrinde bulunan Johannes Kepler Üniversitesi'nden araştırmacılar, avuç içi boyutlarındaki dronelara ultra ince ve…
Güney Kore'nin Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden bir ekip, su altında ilerleyebilen ve gerektiğinde dibe…
Patriot füze sistemleri, balistik füzeleri ve hava tehditlerini etkisiz hale getirmek için kullanılan bir hava…
Yorumları Görüntüle
Cok tesekkur ederim faydali bilgilendirme icin