Kompozit Malzeme Nedir? Çelik ve Alüminyum ile Karşılaştırılması

Temel olarak kompozitler, farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip, iki veya daha fazla malzemenin bir araya gelmesi ile oluşan çok bileşenli malzemelerdir.

Çoğu kompozit malzeme yalnızca iki fazdan oluşur. Matris(taşıyıcı) fazı, genellikle saçınmış faz olarak adlandırırlır ve diğer fazı sararak sürekliliğini sağlar. Uygulanan bir kuvveti ara yüzey bağı vasıtasıyla takviye edici faza iletir ve dağıtır. Takviye(dolgu/fiber) fazı, üretim esnasında matris fazın tane büyüklüğünü kontrol eder ve iletilen yükleri paylaşarak karşı koyar.

Kompozit malzemelerde fazların yanında ayrıca katkılarda olabilir. Katkıların yapıya kazandırdığı özellikler farklı şekillerde olur. Örneğin alevlenmeyi önleyici veya geciktirici katkılarla alevlenme dayanımı arttırılabilir. Üretim esnasında hapsedilen havayı gidermek için havakabarcığı gidericiler, oksidasyon ve bozunmayı önlemek için antioksidanlar, sürtünmeden kaynaklı elektriklenmeyi engellemek için antistatikler, viskozite kontrolü için dolgu maddeleri, yapıya esneklik kazandırmak için plastifiyanlar en çok kullanılan katkı malzemelerdir.

Kompozit malzemenin özellikleri, bileşimi oluşturan fazların özelliklerine, bağıl miktarlarına ve takviye fazının geometrisine bağlıdır. Kompozit bir malzeme oluşturulurken fiber ve matris malzeme belirli oranlarda bir araya getirilir. Bu oran genellikle %60 fiber ve %40 matris olmaktadır. Kompozit yapı içerisindeki fiber oranı arttıkça kompozitin mukavemeti de artmaktadır. Bu durum belli bir orana kadar geçerlidir (%70, W_f=0.7). Çok yüksek elyaf oranlarında yetersiz matris içeriğinden dolayı elyaflar bir arada tutulamaz.

Kompozit Malzemelerin Kullanım Açısından Üstünlük ve Avantajları

• Mekanik özelliklerde iyileşme (yüksek modül, rijitlik, düşük aşınma ve yorulma dayanımı vs.)
• Hafiflik
• Kolay şekillendirilebilir olma
• Malzemeye spesifik özellikler verme (ısıl dayanım, düşük gaz ve su geçirgenliği, termal ya da elektriksel iletkenlik vs.)
• Korozyon dayanımı
• Estetik görünüm

Kompozit Malzemelerin Kullanım Açısından Dezavantajları

• Kırılganlık (esnek ve sünek olmama)
• Geri dönüştürülebilir olmama (çoğu malzemeler için)
• Yüksek maliyet
• Kopma uzamasının düşüklüğü
• Bazı durumlar için – şekillendirme sonrası- işleme güçlükleri

Kompozit Malzemelerin Çelik ve Alüminyum ile Karşılaştırılması

Kompozit ve Çelik

Kompozit malzemeler, kullanılan matris ve takviye oranlarına bağlı olarak, eşdeğer çelik bir ürüne göre yaklaşık %70 daha hafiftir. Kompozit malzemeler, şiddetli hava koşullarına ve sıcaklık değişikliklerine dayanıklı iken, çelik malzeme, uygun kaplama veya boyama işlemi yapılmazsa korozyona uğrar.

Kompozit ve Alüminyum

En hafif metallerden biri olan alüminyum özellikle havacılık sektöründe çok kullanılmaktadır. Eşdeğer özelliklere sahip kompozit parçalar, alüminyum parçalara göre %20 daha hafif olduğu için havacılık sektöründe kompozit malzemelere yönelim vardır.