Kompozit Malzemelerin Özellikleri
Hafiflik: Polimer kompozitler çoğunlukla 1,5 – 2 gr cm3* yoğunluğundadır Metal kompozitler, 2,5 – 4,5 gr cm3* olmakla beraber özellerde sıçrama görülebilir Seramik kompozitler ise ikisi arasındadır Rijitlik Ve Ebat Kararsızlığı: Genleşme katsayıları nispeten düşük olup sert, sağlam bir inşa ve büyük bir boyut kararlılığı gösterir Yüksek Mekanik Özellikler: Çekme, basma, darbe, yorulma dayanımları çok yüksektir Yüksek Kimyasal Dayanıklılık: Kompozitler birçok kimyasal maddelere, sırası gelmişken asitler, alkaliler, çözücüler ve açık hava şartlarına aleyhinde son derece dayanıklılık gösterirler Kimya tesisleri için çok kullanılan malzemelerdir Yüksek Isı Dayanımı: Kompozitlerin ısı dayanımı sıradan plastiklere göre yüksektir Elektriksel Özellikler: Elektriksel özellikler kompozitlerde isteğe kadar ayarlanabilir Metal Matrisli Birleşmiş Malzemeler (MMC) ’ler iletkendir Yapılarında fazla sayıda öbür malzeme kullanılabilen kompozitlerin gruplandırılmasında belirlenmiş sınırlar çizmek olası olmamakla birlikte, yapıdaki malzemelerin formuna göre bir sınıflama yerine getirmek mümkündür Bu sınıflama şekli aşağıda verilmektedir
Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
a Elyaflı kompozitler
b Parçacıklı kompozitler
c Tabakalı kompozitler
d Karma kompozitler
a) Elyaflı Kompozitler:
Bu kompozit tipi ince elyafların matris yapıda yer almasıyla meydana
gelmiştir Elyafların matris içindeki yerleşimi kompozit yapının mukavemetini etkileyen manâlı bir unsurdur Uzun elyafların matris içinde birbirlerine paralel şekilde yerleştirilmeleri ile elyaflar doğrultusunda yüksek mukavemet sağlanırken, elyaflara dik doğrultuda epeyce düşük mukavemet elde edilir, iki boyutlu yerleştirilmiş elyaf takviyelerle her iki yönde de eşdeğer mukavemet sağlanırken, matris yapısında aynı yapılı olan dağılmış kısa elyaflarla ise izotrop bir inşa oluşturmak mümkündür Elyafların mukavemeti kompozit yapının mukavemeti açısından fazla önemlidir Hem, elyafların uzunlukçap oranı arttıkça matris kadar elyaflara iletilen tartı miktarı artmaktadır Elyaf yapının hatasız olması da mukave¬met açısından çok önemlidir
Kompozit yapının mukavemetinde manâlı olan öteki bir öğe ise elyaf matris arasındaki bağın yapısıdır Matris yapıda boşluklar laf konusu ise elyaflarla bağlantı azalacaktır Nem absorbsiyonu da elyaf ile matris arasındaki bağı bozan olumsuz bir özelliktir
b) Parçacıklı Kompozitler:
Bir matris araç gereç içinde diğer bir malzemenin parçacıklar halinde bulunması ile elde edilirler İzotrop yapılardır Yapının mukavemeti parçacıkların sertliğine bağlıdır En yaygın müşteri plastik matris içinde yer alan metal parçacıklardır Metal parçacıklar ısıl ve elektriksel iletkenlik sağlar Metal matris içinde seramik parçacıklar taşıyan yapıların, sertlikleri ve yüksek sıcaklık dayanımları yüksektir Uçak motor parçalarının üretiminde tercih edilmektedirler
c) Tabakalı Kompozitler:
Tabakalı kompozit yapı, en eski ve en yaygın tatbik alanına sahip olan tiptir Bambaşka elyaf yönlenmelerine sahip tabakaların bileşimi ile fazla yüksek mukaveket değerleri elde edilir Isıya ve neme dayanıklı yapılardır Metallere göre hafif ve bununla beraber mukavemetli olmaları sebebiyle tercih edilen malzemelerdir Sürekli elyaf taviyeli tabakalı kompozitler uçak yapılarında, kanat ve kuyruk grubunda yüzey kaplama malzemesi olarak çok yaygın bir kullanıma sahiptirler
Keza, uçak yapılarında yaygın bir uygulama alanı olan sandviç yapılar da tabakalı kompozit araç gereç örneğidirler Sandviç yapılar, tartı taşımayarak sadece izolasyon özelliğine sahip olan düşük yoğunluklu bir çekirdek malzemenin daha alçak ve üstteki yüzeylerine mukavemetli levhaların yapıştırılması ile elde edilirler
d) Karma(Hibrit) Kompozitler:
Benzer kompozit yapıda iki yada daha artı elyaf çeşidinin bulunması olasıdır Bu tip kompozitlere hibrid kompozitler denir Bu bölge yeni tip kompozitlerin geliştirilmesine yerinde bir alandır Örneğin, kevlar ucuz ve tok bir elyafdır fakat basma mukavemeti düşüktür Grafit ise düşük tokluğa sahip, fiyatı yüksek ama iyi basma mukavemeti olan bir elyafdır Bu iki elyafın kompozit yapısında hibrid kompozitin tokluğu grafit kompozitden iyi,maliyeti düşük ve basma mukavemetide kevlar elyaflı kompozitden daha yüksek olmaktadır
Yrd Doç Dr Osman Ünal
Hafiflik: Polimer kompozitler çoğunlukla 1,5 – 2 gr cm3* yoğunluğundadır Metal kompozitler, 2,5 – 4,5 gr cm3* olmakla beraber özellerde sıçrama görülebilir Seramik kompozitler ise ikisi arasındadır Rijitlik Ve Ebat Kararsızlığı: Genleşme katsayıları nispeten düşük olup sert, sağlam bir inşa ve büyük bir boyut kararlılığı gösterir Yüksek Mekanik Özellikler: Çekme, basma, darbe, yorulma dayanımları çok yüksektir Yüksek Kimyasal Dayanıklılık: Kompozitler birçok kimyasal maddelere, sırası gelmişken asitler, alkaliler, çözücüler ve açık hava şartlarına aleyhinde son derece dayanıklılık gösterirler Kimya tesisleri için çok kullanılan malzemelerdir Yüksek Isı Dayanımı: Kompozitlerin ısı dayanımı sıradan plastiklere göre yüksektir Elektriksel Özellikler: Elektriksel özellikler kompozitlerde isteğe kadar ayarlanabilir Metal Matrisli Birleşmiş Malzemeler (MMC) ’ler iletkendir Yapılarında fazla sayıda öbür malzeme kullanılabilen kompozitlerin gruplandırılmasında belirlenmiş sınırlar çizmek olası olmamakla birlikte, yapıdaki malzemelerin formuna göre bir sınıflama yerine getirmek mümkündür Bu sınıflama şekli aşağıda verilmektedir
Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
a Elyaflı kompozitler
b Parçacıklı kompozitler
c Tabakalı kompozitler
d Karma kompozitler
a) Elyaflı Kompozitler:
Bu kompozit tipi ince elyafların matris yapıda yer almasıyla meydana
gelmiştir Elyafların matris içindeki yerleşimi kompozit yapının mukavemetini etkileyen manâlı bir unsurdur Uzun elyafların matris içinde birbirlerine paralel şekilde yerleştirilmeleri ile elyaflar doğrultusunda yüksek mukavemet sağlanırken, elyaflara dik doğrultuda epeyce düşük mukavemet elde edilir, iki boyutlu yerleştirilmiş elyaf takviyelerle her iki yönde de eşdeğer mukavemet sağlanırken, matris yapısında aynı yapılı olan dağılmış kısa elyaflarla ise izotrop bir inşa oluşturmak mümkündür Elyafların mukavemeti kompozit yapının mukavemeti açısından fazla önemlidir Hem, elyafların uzunlukçap oranı arttıkça matris kadar elyaflara iletilen tartı miktarı artmaktadır Elyaf yapının hatasız olması da mukave¬met açısından çok önemlidir
Kompozit yapının mukavemetinde manâlı olan öteki bir öğe ise elyaf matris arasındaki bağın yapısıdır Matris yapıda boşluklar laf konusu ise elyaflarla bağlantı azalacaktır Nem absorbsiyonu da elyaf ile matris arasındaki bağı bozan olumsuz bir özelliktir
b) Parçacıklı Kompozitler:
Bir matris araç gereç içinde diğer bir malzemenin parçacıklar halinde bulunması ile elde edilirler İzotrop yapılardır Yapının mukavemeti parçacıkların sertliğine bağlıdır En yaygın müşteri plastik matris içinde yer alan metal parçacıklardır Metal parçacıklar ısıl ve elektriksel iletkenlik sağlar Metal matris içinde seramik parçacıklar taşıyan yapıların, sertlikleri ve yüksek sıcaklık dayanımları yüksektir Uçak motor parçalarının üretiminde tercih edilmektedirler
c) Tabakalı Kompozitler:
Tabakalı kompozit yapı, en eski ve en yaygın tatbik alanına sahip olan tiptir Bambaşka elyaf yönlenmelerine sahip tabakaların bileşimi ile fazla yüksek mukaveket değerleri elde edilir Isıya ve neme dayanıklı yapılardır Metallere göre hafif ve bununla beraber mukavemetli olmaları sebebiyle tercih edilen malzemelerdir Sürekli elyaf taviyeli tabakalı kompozitler uçak yapılarında, kanat ve kuyruk grubunda yüzey kaplama malzemesi olarak çok yaygın bir kullanıma sahiptirler
Keza, uçak yapılarında yaygın bir uygulama alanı olan sandviç yapılar da tabakalı kompozit araç gereç örneğidirler Sandviç yapılar, tartı taşımayarak sadece izolasyon özelliğine sahip olan düşük yoğunluklu bir çekirdek malzemenin daha alçak ve üstteki yüzeylerine mukavemetli levhaların yapıştırılması ile elde edilirler
d) Karma(Hibrit) Kompozitler:
Benzer kompozit yapıda iki yada daha artı elyaf çeşidinin bulunması olasıdır Bu tip kompozitlere hibrid kompozitler denir Bu bölge yeni tip kompozitlerin geliştirilmesine yerinde bir alandır Örneğin, kevlar ucuz ve tok bir elyafdır fakat basma mukavemeti düşüktür Grafit ise düşük tokluğa sahip, fiyatı yüksek ama iyi basma mukavemeti olan bir elyafdır Bu iki elyafın kompozit yapısında hibrid kompozitin tokluğu grafit kompozitden iyi,maliyeti düşük ve basma mukavemetide kevlar elyaflı kompozitden daha yüksek olmaktadır
Yrd Doç Dr Osman Ünal
