Polimer Matrisli Üretilen Karbon Kompozit Malzemelerin SiC Takviye Oranlarının Mekanik ve Metalurjik Özelliklere Etkileri

Öz

Kompozit malzemeler, yüksek yapısal avantaja sahip farklı malzemelerin değişik bir çok yöntemle öncelikle mukavemet olmak üzere farklı teknik özelliklerini bir araya getirebilen teknolojik malzemelerdir. Kompozitler, uçak ve uzay sanayi başta olmak üzere, enerji üretim sektörü, otomotiv, makine imalat gibi bir çok sektörde yaygın kullanım alanına sahiptir. Epoksi ilavesiyle elde edilen polimer bazlı karbon kompozit malzemeler ile yüksek mukavemet değerlerine ulaşılabilmektedir. Bu çalışma kapsamında vakum infüzyon sistemi kullanılarak, 200 gr/cm 2’lik plain karbon dokuma kumaşa; takviyesiz epoksi ve SiC (%10-%15-%20 takviyeli) takviyeleri yapılmış epoksi ile kompozit numune imalatı yapılmıştır. Üretilen kompozit malzemelerin mekanik değerleri ve sertlik ölçütleri karşılaştırılmıştır. Kompozit malzemelerin çekme dayanımı ve sertlik ölçümleri karşılaştırılmış olup, SiC takviyesi ile birlikte mekanik özelliklerini arttığı görülmüştür. Çalışmada en yüksek mekanik dayanım, %10 SiC takviyeli epoksi yapıda görülmüştür. %10 SiC takviyeli kompozit numunede mikroyapı özelliklerinin tespiti ve yapıda ilave edilen takviyelerin dağılım özelliklerinin incelenmesi maksadı ile; FESEM ve EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. Epoksiye ilave edilen SiC takviyelerinin kompozit içinde homojen bir şekilde dağıldığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Karbon kompozit yapılar
• SiC
• mekanik dayanım
• sertlik

Polimer Matrisli Karbon Kompozit Malzemelerin SiC Takviye Oranlarının Mekanik ve Metalurjik Özelliklere Etkileri

Öz

Kompozit malzemeler, yüksek yapısal avantaja sahip farklı malzemelerin mukavemet başta olmak üzere farklı teknik özelliklerini bir araya getirebilen teknolojik malzemelerdir. Kompozitler, uçak ve uzay sanayi başta olmak üzere, enerji üretim sektörü, otomotiv, makine imalat gibi bir çok sektörde yaygın kullanım alanına sahiptir. Bu çalışma kapsamında vakum infüzyon sistemi kullanılarak, 200 gr/cm 2’lik plain karbon dokuma kumaşa; takviyesiz epoksi ve SiC (%10-%15-%20 takviyeli) takviyeleri yapılmış epoksi ile kompozit numune imalatı yapılmıştır. Üretilen kompozit malzemelerin mekanik değerleri ve sertlik ölçümleri karşılaştırılmıştır. SiC takviyesi ile birlikte mekanik özelliklerin arttığı görülmüştür. Çalışmada en yüksek mekanik dayanım, %10 SiC takviyeli epoksi yapıda görülmüştür. %10 SiC takviyeli kompozit numunede mikroyapı özelliklerinin tespiti ve yapıda ilave edilen takviyelerin dağılım özelliklerinin incelenmesi için FESEM ve EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. Epoksiye ilave edilen SiC takviyelerinin kompozit içinde homojen bir şekilde dağıldığı görülmüştür. Bu durum malzemenin mekanik ve metalurjik özelliklerine olumlu katkıda bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Karbon Kompozit
• SiC
• Mekanik Dayanım
• Sertlik

Kaynakça

1. [1] Chung, Deborah DL. Carbon Fiber Composites. Butterworth/Heinemann. 1994.
2. [2] Karol HB, Ürkmez Taşkın N. Farklı takviye malzemeleri ilave edilmiş karbon fiber kompozit malzemelerin mekanik davranışlarının analiz edilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. 2019.
3. [3] An JE, Jeon GW ve Jeong YG. Preparation and properties of polypropylene nanocomposites reinforced with exfoliated graphene. Fibers And Polymers. 2012; cilt 13, no. 4, 507-514.
4. [4] Tiyek İ, Dönmez U, Yıldırım B, Alma MH, Ersoy MS, Karataş Ş, Yazıcı M. Kimyasal yöntem ile indirgenmiş grafen oksit sentezi ve karakterizasyonu. Young. 2016, 100000 (13000), 0-56.
5. [5] Gülcan E. Karbon dokuma kumaş takviyeli kompozit malzemelerin fiziksel özelliklerinin incelenmesi, Doktora Tezi, Bursa Uludag Universitesi. 2019.
6. [6] Campbell Jr, FC. (Ed.). Manufacturing processes for advanced composites. Elsevier, 2003.
7. [7] İşlek G. Kendi kendini onaran karbon elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi. 2022.
8. [8] Kaya Aİ. Kompozit malzemeler ve özellikleri. Putech & Composite Poliüretan ve Kompozit Sanayi Dergisi. 2016; 29.

9. [9] Uçak MY. Tabakali karbon elyaf kompozit malzemelerde nano boyutta SiC, NiO, kil ve karbon tüp partikül katkılarının mekanik özelliklere etkisi. Yüksek Lisans Tezi. 2018.
10. [10] ASTM D3039 Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials.
11. [11] ISO 2039-2:2020 Plastics Determination of hardness Part 2: Rockwell hardness.
12. [12] Buckley JD, Edie DD. Carbon-carbon materials and composites. William Andrew. 1993.
13. [13] Stamm M. Polymer Surfaces and Interfaces, Ch.1, Springer, 2007.
14. [14] Park SJ. Carbon fibers. Springer, Holland. 2015.
15. [15] Soy U. SiC/B4C Takviyeli Metal Matriks Kompozit Üretimi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi. 2009.
16. [16] Güler C. Alüminyum matrisli SiC takviyeli kompozit malzemenin mekanik özelliklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. 2012.
17. [17] Wei H, Xia J, Zhou W, Zhou L, Hussain G. Li Q, Ostrikov KK. Adhesion and cohesion of epoxy-based industrial composite coatings. Composites Part B: Engineering. 2020; 193, 108035.
18. [18] Gemci R. Polimer esaslı lif takviyeli kompozit malzemelerin arabirim mukavemeti üzerine farklı kür metotlarının etkisinin incelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Dergisi. 2002; Cilt 7/1.
19. [19] Kaner, S. Plastik malzemelerin yapıştırılmasında yüzey işlemleri ve yaşlandırma etkisinin incelenmesi. 2017; 25-40, Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
20. [20] Kaplan Y. Role of reinforcement materials on mechanical and tribological properties of PTFE composites. 2020; 폴리머,44(4), 436-444. [21] Erdoğan UH. Yasemin S, Kılıç GB. Kompozit Liflerde Takviye Malzemesi Dağılım ve Homojenliğinin Fluoresans Mikroskop ile Kontrolü. 1.Uluslararası Lif ve Polimer Araştırmaları Sempozyumu, 2016; 37.