İçeriğe atla

Kompozit Malzemeler

Bağlantı ekle
Vikipedi, özgür ansiklopedi
Kompozitler, farklı özelliklere sahip genel bir yapı oluşturmak için, bileşenlerine ayrılmış farklı maddeleri bir araya getirerek oluşturulur

Kompozit malzeme (aynı zamanda bileşim malzemesi olarak da adlandırılır), önemli ölçüde farklı fiziksel veya kimyasal özelliklere sahip iki veya daha fazla bileşen malzemeden yapılan ve birleştirildiğinde öncekinden farklı özelliklere sahip olan bir malzeme üreten bir malzeme.[1] Bu kurucu malzemeler, oldukça farklı kimyasal veya fiziksel özelliklere sahiptir ve tek tek elemanlardan farklı özelliklere sahip bir malzeme oluşturmak için birleştirilir. Bitmiş yapı içinde, tek tek elemanlar ayrı ve farklı kalarak kompozitleri, karışımlardan ve katı solüsyonlardan ayırmaktadır.[2]

Yapı

[değiştir | kaynağı değiştir]

Her kompozitte genellikle iki tip madde bulunur; matris ve takviye malzemesi. Bu malzemeler birbirlerinden farklı fiziksel özelliklere sahiplerdir ve bir araya getirilmeleri ile oluşan kompozit malzeme her ikisinden farklı özelliklere kavuşur. Genel olarak takviye malzemesi (E: reinforcement / D: Verstärkung) taşıyıcı görev üstlenir ve etrafında bulunan matris faz ise onu bir arada tutmaya ve desteklemeye yarar. Çok eskilere dönüldüğünde kerpiç evlerin ana malzemesi olan toprağa karıştırılan saman malzemesi de ayrı bir Honeycomb Panel matrisi örneğidir. Matris bütünleştiren malzeme anlamlarına gelmekte olup, karıştırıldığı malzemeyi kenetleyip dayanımını artırmaktadır.

Günümüzde en çok kullanılan kompozitlerden biri betondur. çimento ve kumdan meydana gelen malzeme matris çelik çubuklar ile desteklenir. Bir diğer tanınmış kompozit ise kerpiçtir. Çamur ve samanın karıştırılması ile oluşturulan bu malzeme oldukça eskiden beri bilinen belki de insanlık tarihinin en eski yapı malzemesidir ve halen Türkiye'de kırsal kesimde kullanılır. Bazı ülkelerde, (örn. Yemen'de) bu yapı malzemesinden çok katlı yüksek yapılar inşa edilir.

Malzemeler

[değiştir | kaynağı değiştir]

Tipik tasarlanmış kompozit malzemeler şunları içerir:

Betonarme ve duvarcılık

Kontrplak gibi kompozit ahşap

Lif takviyeli polimer veya cam elyafı gibi güçlendirilmiş plastikler

Seramik matris kompozitler (kompozit seramik ve metal matrisler)

Metal matris kompozitler

ve diğer gelişmiş kompozit malzemeler

Yeni malzemenin tercih edilmesinin çeşitli nedenleri vardır. Tipik örnekler, yaygın malzemelerle karşılaştırıldığında daha ucuz, daha hafif, daha güçlü veya daha dayanıklı olan malzemeleri içermektedir.

Daha yakın zamanlarda araştırmacılar, Robotik Malzemeler[3] olarak bilinen kompozitlere[4] algılama, çalıştırma, hesaplama ve iletişimi aktif olarak dahil etmeye başladılar.

Kompozit malzemeler genellikle tekne gövdeleri, yüzme havuzu panelleri, yarış arabası gövdeleri, duş kabinleri, küvetler, depolama tankları, imitasyon granit ve kültürlü mermer lavabo ve tezgahlar gibi binalar, köprüler ve yapılarda kullanılmaktadır.[5][6]

En gelişmiş örnekler, zorlu ortamlarda uzay araçları ve uçaklar üzerinde rutin olarak performans göstermektedir.[7]

Geçmiş

[değiştir | kaynağı değiştir]

En eski kompozit malzemeler, bina inşaatı için tuğlalar oluşturmak üzere birleştirilen saman ve çamurdan yapılmıştır. Antik tuğla yapımı Mısır mezar resimleri tarafından belgelemiştir.[8]

Wattle ve daub, 6000 yıldan daha eski olan en eski kompozit malzemelerden biridir.[9] Beton aynı zamanda kompozit bir malzemedir ve dünyada diğer tüm sentetik malzemelerden daha fazla kullanılmaktadır. 2006 yılı itibarıyla, her yıl yaklaşık 7,5 milyar metreküp beton üretiliyor; bu, dünyadaki her insan için bir metreküpten fazladır.[10]

Hem ağaçlardan elde edilen gerçek odun hem de palmiye ve bambu gibi bitkiler, tarih öncesi dönemde insanlık tarafından kullanılan ve hala inşaat ve iskelelerde yaygın olarak kullanılan doğal kompozitler üretirler.

Kontrplak MÖ 3400[11] Antik Mezopotamyalılar tarafından; ahşabı farklı açılarda yapıştırmak doğal ahşaptan daha iyi özellikler verir.

Alçıya batırılmış keten veya papirüsün kartonaj tabakaları, Mısır'ın Birinci Ara Dönemine tarihlenir. C. MÖ 2181–2055[11] ve ölüm maskeleri için kullanılmıştırlar.

Cob[ölü/kırık bağlantı] çamur tuğlaları veya çamur duvarlar (çamur ile bağlayıcı olarak saman veya çakıl kullanılarak) binlerce yıldır kullanılmaktadır.[12]

Beton, Vitruvius tarafından, MÖ 25 civarında Mimarlık Üzerine On Kitapta, kireç harçlarının hazırlanmasına uygun seçkin agrega türleri yazarak tanımlanmıştır. Yapısal harçlar için, Pozzuoli'nin Napoli yakınlarında kahverengimsi sarı-gri renkli ve Roma'da kırmızımsı kahverengi kumlu yataklarından volkanik kumlar olan pozzolana'yı tavsiye etmiştir. Vitruvius, binalarda kullanılan çimentolar için 1 kısım kireç / 3 kısım pozzolan oranını ve su altı çalışmaları için 1: 2 kireç / pulvis Puteolanus oranını belirtmektedir, esasen bugün denizde kullanılan beton için karıştırılan oran aynıdır.[13] Doğal çimento-taşlar, yakıldıktan sonra, Roma sonrası dönemlerden 20. yüzyıla kadar betonlarda kullanılan ve bazı özellikleri imal edilmiş Portland çimentosundan daha üstün olan çimentoları üretmiştir.

Kağıt ve tutkal bileşimi olan papier-mâché, yüzlerce yıldır kullanılmaktadır.[14]

İlk yapay elyaf takviyeli plastik, 1935'te Owens Corning Company'de Al Simison ve Arthur D Little tarafından gerçekleştirilen cam elyafı ve bakalit kombinasyonuydu.[15]

En yaygın ve bilinen kompozitlerden biri, küçük cam elyafın polimerik bir malzeme (normalde bir epoksi veya polyester) içine gömülü olduğu fiberglastır. Cam elyaf nispeten güçlü ve serttir (ama aynı zamanda kırılgandır), halbuki polimer sünektir (ama aynı zamanda zayıf ve esnektir). Böylece ortaya çıkan fiberglas nispeten sert, güçlü, esnek ve sünektir.[16]

Amg carbon ceramic brake geneva auto show 2011

Örnekler

[değiştir | kaynağı değiştir]

Kontrplak inşaatta yaygın olarak kullanılmaktadır.

NASA'da test için kompozit sandviç yapı paneli kullanılmaktadır.

Beton, en yaygın yapay kompozit malzemedir ve tipik olarak bir çimento matrisi ile tutulan gevşek taşlardan (agrega) oluşmaktadır. Beton, ucuz bir malzemedir ve oldukça büyük bir basınç kuvveti altında bile sıkışmaz veya parçalanmaz. Bununla birlikte, beton çekme yüküne dayanamaz (yani eğer gerilirse hızla parçalanır). Bu nedenle, betona gerilme direnme yeteneği kazandırmak için, yüksek gerilme kuvvetlerine dayanabilen çelik çubuklar genellikle betonarme oluşturmak için betona eklenmektedir.[17]

Elyaf takviyeli polimerler, karbon elyaf takviyeli polimer ve cam takviyeli plastiği içermektedir. Matris olarak sınıflandırılırsa, termoplastik kompozitler, kısa fiber termoplastikler, uzun fiber termoplastikler veya uzun fiber takviyeli termoplastikler vardır. Kağıt kompozit paneller dahil olmak üzere çok sayıda termoset kompozit vardır. Birçok gelişmiş termoset polimer matris sistemi genellikle bir epoksi reçine matrisinde aramid fiber ve karbon fiber içermektedir.[18][19]

Şekil hafızalı polimer kompozitler, matris olarak fiber veya kumaş takviyesi ve şekil hafızalı polimer reçine kullanılarak formüle edilmiş yüksek performanslı kompozitlerdir. Matris olarak bir şekil hafızalı polimer reçinesi kullanıldığından, bu kompozitler, aktivasyon sıcaklıklarının üzerinde ısıtıldıklarında çeşitli moleküldeki atomlar gibi elementlerin yerleşim düzeni kolayca manipüle edilebilecek ve daha düşük sıcaklıklarda yüksek mukavemet ve sertlik sergileyeceklerdir. Ayrıca malzeme özelliklerini kaybetmeden tekrar tekrar ısıtılabilir ve yeniden şekillendirilebilirler. Bu kompozitler,

Composite laminate specimen

hafif, sert, konuşlandırılabilir yapılar gibi uygulamalar için idealdir; hızlı üretim; ve dinamik takviye.[20][21]

Yüksek gerilimli kompozitler, yüksek deformasyon ortamında çalışmak üzere tasarlanmış ve genellikle yapısal esnemenin avantajlı olduğu konuşlandırılabilir sistemlerde kullanılan başka bir yüksek performanslı kompozitler türüdür.[22] Yüksek gerilimli kompozitler şekil hafızalı polimerlere birçok benzerlik gösterse de, matrisin reçine içeriğinin aksine performansları genellikle elyaf düzenine bağlıdır.[23]

Kompozitler ayrıca, metal matriks kompozitlerde (MMK)[24] veya seramik matriks kompozitlerde (SMK)[25] olduğu gibi diğer metalleri güçlendiren metal fiberler de kullanabilir; bunlar kemik (kolajen fiberlerle güçlendirilmiş hidroksiapatit), sermet (seramik ve metal) ve Somut. Seramik matris kompozitler, güç için değil, öncelikle kırılma tokluğu için üretilmiştir. Bir başka kompozit malzeme sınıfı, uzunlamasına ve enine bağlanmış ipliklerden oluşan dokuma kumaş kompozitini içerir. Dokuma kumaş kompozitler, kumaş şeklinde oldukları için esnektir.

Ek olarak, termoplastik kompozit malzemeler, 2 g / cm3 ila 11 g / cm3 (kurşunla aynı yoğunluk) arasında bir yoğunluk aralığına sahip malzemelerle sonuçlanan özel metal tozları ile formüle edilebilir. Bu tür malzeme için en yaygın isim "yüksek graviteli 23 Mayıs 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. bileşik" tir (HGC), ancak "kurşun ikamesi" de kullanılmaktadır. Bu malzemeler alüminyum, paslanmaz çelik, pirinç, bronz, bakır, kurşun ve hatta tungsten gibi geleneksel malzemelerin yerine ağırlıklandırma, dengeleme (örneğin, bir tenis raketinin ağırlık merkezini değiştirme), titreşim sönümleme ve radyasyon kalkanı uygulamaları. Yüksek yoğunluklu kompozitler, belirli malzemeler tehlikeli kabul edildiğinde ve yasaklandığında (kurşun gibi) veya ikincil işlem maliyetleri (işleme, bitirme veya kaplama gibi) bir faktör olduğunda ekonomik olarak uygun bir seçenektir.[26]

Esnek termoplastik laminatlar 23 Mayıs 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. ile sert ve kırılgan epoksi bazlı karbon fiber takviyeli polimer laminatların serpiştirilmesinin, geliştirilmiş darbe direnci gösteren oldukça sertleştirilmiş kompozitlerin yapılmasına yardımcı olabileceğini gösteren birkaç çalışma yapılmıştır.[27] Bu tür serpiştirilmiş kompozitlerin bir başka ilginç yönü, herhangi bir şekil hafızalı polimer veya şekil hafızalı alaşımlara, örn. sıcak tutkal ile serpiştirilmiş balsa katmanları,[28] alüminyum katmanlar, akrilik polimerler veya PVC[29] ve polistiren ile serpiştirilmiş karbon fiber takviyeli polimer laminatlar ile iç içe geçmektedir.[30]

Sandviç yapılı bir kompozit, iki ince fakat sert kabuğun hafif ama kalın bir çekirdeğe bağlanmasıyla üretilen özel bir kompozit malzeme sınıfıdır. Çekirdek malzeme normalde düşük mukavemetli bir malzemedir, ancak daha yüksek kalınlığı, sandviç kompozite yüksek bükülme sertliği ve genel olarak düşük yoğunluk sağlamaktadır.[31][32]

Ahşap, doğal olarak oluşan bir kompozittir.[33] İşlenmiş ahşap, ahşap lifli levha, kontrplak, yönlendirilmiş şerit levha, ahşap plastik kompozit (polietilen matris içinde geri dönüştürülmüş ağaç lifi), Pykrete (buz matrisinde talaş), Plastik emdirilmiş veya lamine kağıt veya tekstil gibi çok çeşitli farklı ürünleri içermektedir. Mallite gibi diğer mühendislik ürünü laminat kompozitler, hafif alaşımlı veya CTP 8 Nisan 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. yüzey kaplamalarına yapıştırılmış uç taneli balsa ağacından merkezi bir çekirdek kullanılmaktadır. Bunlar düşük ağırlıklı, yüksek sertlikte malzemeler üretmektedir.[34]

Partikülat kompozitler, matris içinde dağılmış dolgu malzemesi olarak partiküle sahiptir, bu da cam, epoksi gibi metal olmayan olabilir. Otomobil lastiği, parçacıklı kompozit örneğidir.[33]

Kaplamanın yüzey hidrofobikliğini, sertliğini ve aşınma direncini artırdığı gelişmiş elmas benzeri karbon kaplı polimer kompozitler bildirilmiştir.[35]

Composites Materials

Ürün

[değiştir | kaynağı değiştir]
Composite Strength as a Function of Fiber Misalignment

Fiber takviyeli kompozit malzemeler, hafif olması gereken yüksek performanslı ürünlerde (genellikle yüksek maliyetlerine rağmen) popülerlik

kazanmıştır. Örnek olarak; havacılık bileşenleri (kuyruklar, kanatlar, gövdeler, pervaneler), tekne ve kürek gövdeleri, bisiklet gövdeleri ve yarış arabası gövdeleri verilebilir. Diğer kullanımlar arasında oltalar, depolama tankları, yüzme havuzu panelleri ve beyzbol sopaları bulunur. Kanatlar ve gövde dahil Boeing 787 ve Airbus A350 yapıları büyük ölçüde kompozitlerden oluşmaktadır.[36] Kompozit malzemeler ortopedik cerrahi alanında da daha yaygın hale gelmektedir[37] ve en yaygın hokey sopası malzemesidir.

Karbon kompozit, günümüzün fırlatma araçlarında ve uzay aracının yeniden giriş aşaması için ısı kalkanlarında önemli bir malzemedir. Güneş paneli yüzeylerinde, anten reflektörlerinde ve uzay aracının çatallarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, fırlatma araçlarının faydalı yük adaptörlerinde, aşamalar arası yapılarında ve ısı kalkanlarında da kullanılmaktadır. Ayrıca uçakların ve yarış arabalarının disk fren sistemlerinde karbon / karbon malzeme kullanılmakta olup, lüks araçlarda ve spor arabalarda karbon fiber ve silikon karbür matrisli kompozit malzeme kullanılmaya başlanmıştır.

2006 yılında, galvanizli çeliğe karşı aşındırıcı olmayan bir alternatif olarak hem konut hem de ticari amaçlı yer altı yüzme havuzları için fiber takviyeli kompozit bir havuz paneli piyasaya sürüldü.

2007 yılında, tamamen kompozit bir askeri Humvee, TPI Composites Inc ve ilk tamamen kompozit askeri araç olan Armor Holdings Inc tarafından tanıtılmıştır. Kompozitlerin kullanılmasıyla araç daha hafiftir ve daha yüksek taşıma yüklerine izin vermektedir.[38] 2008 yılında, karbon fiber ve DuPont Kevlar (çelikten beş kat daha güçlü), yüksek mukavemetli yüzde 30 daha hafif kasalar yaratan ECS Composites tarafından askeri nakliye vakaları oluşturmak için geliştirilmiş termoset reçineler 24 Mayıs 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. le birleştirilmiştir.

İçme suyu, yangınla mücadele, sulama, deniz suyu, tuzdan arındırılmış su, kimyasal ve endüstriyel atıklar ve kanalizasyon gibi çeşitli amaçlara yönelik borular ve bağlantı parçaları artık cam takviyeli plastiklerden üretilmektedir.

Cephe uygulaması için çekme yapılarda kullanılan kompozit malzemeler yarı saydam olma avantajını sağlar. Uygun kaplama ile birleştirilmiş dokuma taban kumaşı daha iyi ışık geçirgenliği sağlar. Bu, dışarının tam parlaklığına kıyasla çok rahat bir aydınlatma seviyesi sağlamaktadır.[39]

Rüzgâr türbinlerinin 50 m uzunluğunda büyüyen boyutlardaki kanatları birkaç yıldan beri kompozit olarak üretilmektedir.[40]

İki alt bacak ampute, ampute olmayan atletler kadar çabuk karbon kompozit yay benzeri suni ayaklarda koşar.[41]

İtfaiyeciler için tipik olarak yaklaşık 7–9 litre hacim x 300 bar basınç yüksek basınçlı gaz silindirleri günümüzde karbon kompozitten yapılmıştır. Tip-4 silindirler, yalnızca valfe vidalamak için diş taşıyan başlık olarak metal içermektedir.

5 Eylül 2019'da HMD Global, çerçeveler için polimer kompozit kullandığı iddia edilen Nokia 6.2 ve Nokia 7.2'yi tanıtmıştır.[42]

HAL LAKSHYA pilotless target aircraft at HAL museum, Bengaluru (Ank Kumar) 01

Genel bakış

[değiştir | kaynağı değiştir]

Kompozit malzemeler, ayrı malzemelerden oluşturulur. Bu ayrı malzemeler, kurucu malzemeler olarak bilinir ve iki ana kategorisi vardır. Biri matris (bağlayıcı) ve diğeri takviyedir.[43] En azından her türden bir porsiyona ihtiyaç vardır. Takviye, matris takviyeyi çevrelediği ve göreceli konumlarını koruduğu için matristen destek almaktadır. Takviyeler olağanüstü fiziksel ve mekanik özelliklerini kazandırdıkça matrisin özellikleri iyileştirilmektedir. Mekanik özellikler, birliktelik ile ayrı ayrı bileşen malzemelerden kullanılamaz hale gelmektedir. Aynı zamanda, ürün veya yapının tasarımcısı, çeşitli matris ve güçlendirici malzemelerden en uygun kombinasyonu seçme seçenekleri elde etmektedir.

Composite tube

Tasarlanmış kompozitleri şekillendirmek için biçimlendirilmesi gerekmektedir. Takviye, kalıp yüzeyine veya kalıp boşluğuna yerleştirilir. Bundan önce veya sonra, matris donatıya eklenebilir. Matris, parça şeklini zorunlu olarak ayarlayan bir erime olayına maruz kalmaktadır. Bu erime olayı, bir termoplastik polimer matris kompoziti için erimiş durumdan katılaşma veya bir termoset polimer matrisi için kimyasal polimerizasyon gibi matris yapısına bağlı olarak çeşitli şekillerde gerçekleşebilir.

Son ürün tasarımının gerekliliklerine göre, çeşitli kalıplama yöntemleri kullanılabilir. Seçilen matrisin ve takviyenin doğası, metodolojiyi etkileyen anahtar faktörlerdir. Yapılacak brüt malzeme miktarı bir diğer ana faktördür. Hızlı ve otomatik üretim teknolojisine yönelik yüksek sermaye yatırımlarını desteklemek için büyük miktarlar kullanılabilir. Daha ucuz sermaye yatırımları ancak buna bağlı olarak daha yavaş bir oranda daha yüksek işçiliki alet masrafları ve küçük üretim miktarlarına yardımcı olur.

Ticari olarak üretilen birçok kompozit, genellikle reçine solüsyonu adı verilen bir polimer matris malzemesi kullanır. Başlangıçtaki ham bileşenlere bağlı olarak birçok farklı polimer mevcuttur. Her biri çeşitli varyasyonlara sahip birkaç geniş kategori vardır. En yaygın olanları polyester, vinil ester, epoksi, fenolik, poliimid, poliamid, polipropilen, PEEK 24 Mayıs 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. ve diğerleri olarak bilinir. Takviye malzemeleri genellikle liflerdir, ancak aynı zamanda yaygın olarak öğütülmüş minerallerdir. Nihai ürünün reçine içeriğini azaltmak için aşağıda açıklanan çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Genel bir kural olarak,% 60 reçine ve% 40 lif içeren bir ürünle sonuçlanırken, vakum infüzyonu% 40 reçine ve% 60 lif içeren bir nihai ürün vermektedir. Ürünün gücü büyük ölçüde bu orana bağlıdır.

Martin Hubbe ve Lucian A Lucia, ahşabın bir lignin matrisindeki selüloz liflerinin doğal bir bileşimi olduğunu düşünmektedir.[44][45]

Kompozitlerdeki çekirdekler

[değiştir | kaynağı değiştir]

Kompozitin çeşitli yerleştirme tasarımları ayrıca prepreg'in köpük veya bal peteği gibi diğer birçok ortamla birlikte sertleştirilmesini veya sonradan sertleştirilmesini içerir. Bu genellikle sandviç yapı olarak bilinir. Bu, kaportaların, kapıların, radomların veya yapısal olmayan parçaların üretimi için daha genel bir düzenlemedir.

Polivinilklorür, poliüretan, polietilen veya polistiren köpükler, balsa ağacı, sözdizimsel köpükler ve petekler gibi açık ve kapalı hücre yapılı köpükler genellikle kullanılan çekirdek malzemelerdir. Açık ve kapalı hücreli metal köpük de çekirdek malzemeleri olarak kullanılabilmektedirler. Son zamanlarda, 3B grafen yapılar (grafen köpük olarak da adlandırılır) çekirdek yapılar olarak da kullanılmıştır. Khurram ve Xu ve diğerleri tarafından yakın zamanda yapılan bir incelemede, grafenin 3 boyutlu yapısının imalatı için en son tekniklerin özetini ve bu köpük benzeri yapıların ilgili polimer kompozitleri için bir çekirdek olarak kullanımının örneklerini sağlamışlardır.[46]

Yarı Kristal Polimerler

[değiştir | kaynağı değiştir]

İki fazın kimyasal olarak eşdeğer olmasına rağmen, yarı kristalin polimerler hem niceliksel hem de niteliksel olarak kompozit malzemeler olarak tanımlanabilir. Kristal kısım, daha yüksek bir elastik modüle sahiptir ve daha az sert, amorf faz için takviye sağlar. Polimerik malzemeler moleküler yapı ve termal geçmişe bağlı olarak% 0 ila% 100[47] kristallik, yani hacim fraksiyonu arasında değişebilir. Bu malzemelerdeki kristallik yüzdesini ve dolayısıyla bu malzemelerin fiziksel özellikler bölümünde anlatıldığı gibi mekanik özelliklerini değiştirmek için farklı işleme teknikleri kullanılabilir. Bu etki, polietilen alışveriş torbaları gibi endüstriyel plastiklerden, farklı mekanik özelliklere sahip ipekler üretebilen örümceklere kadar çeşitli yerlerde görülmektedir.[48] Çoğu durumda, bu malzemeler, sferülitler olarak bilinen rastgele dağılmış kristallere sahip partikül kompozitler gibi davranır. Ancak anizotropik olacak şekilde tasarlanabilirler ve daha çok fiber takviyeli kompozitler gibi davranabilirler.[49] Örümcek ipeği söz konusu olduğunda, malzemenin özellikleri, hacim fraksiyonundan bağımsız olarak kristallerin boyutuna bile bağlı olabilir. İronik olarak, tek bileşenli polimerik malzemeler, bilinen en kolay ayarlanabilen kompozit malzemelerden bazılarıdır.

Üretim yöntemleri

[değiştir | kaynağı değiştir]

Normal olarak, kompozit üretimi, takviyenin matris ile ıslatılmasını, karıştırılmasını veya doyurulmasını içermektedir. Matris daha sonra sert bir yapıya (ısı veya kimyasal reaksiyonla) bağlanması için indüklenir. İşlem genellikle açık veya kapalı bir şekillendirme kalıbında yapılır. Bununla birlikte, bileşenleri tanıtmanın sırası ve yolları önemli ölçüde değişmektedir. Kompozit üretimi, gelişmiş fiber yerleştirme (Otomatik fiber yerleştirme),[50] fiberglas sprey yerleştirme işlemi,[51] filament sarma,[52] lantit işlemi,[53] özel fiber yerleştirme dahil olmak üzere çok çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilmektedir.

Kalıba genel bakış

Takviye ve matris malzemeleri bir erime olayına girmek için bir kalıp içinde birleştirilir, sıkıştırılır ve sertleştirilir (işlenir). Parçanın şekli temelde eritme olayından sonra belirlenir. Bununla birlikte, belirli işlem koşulları altında deforme olabilir. Erime olayı Termoset polimer matris malzemesi için, fazladan ısı veya organik peroksit gibi kimyasal reaktivite olasılığının neden olduğu bir kürleme reaksiyonudur. Bir termoplastik polimerik matris malzemesi için erime olayı, erimiş durumdan bir katılaşmadır. Titanyum folyo gibi bir metal matris malzemesi için erime olayı, yüksek basınçta ve erime noktasına yakın bir sıcaklıkta kaynaşmadır.

Birçok kalıplama yöntemi için bir kalıp parçasına "alt" kalıp ve diğer kalıp parçasına "üst" kalıp olarak atıfta bulunmak uygundur. Alt ve üst, kalıbın uzaydaki yapısını değil, kalıplanmış panelin farklı yüzlerini ifade etmektedir. Bu sözleşmede her zaman bir alt kalıp ve bazen bir üst kalıp vardır. Alt kalıba malzeme uygulanarak parça yapımı başlamaktadır. Alt kalıp ve üst kalıp, erkek tarafı, dişi tarafı, a tarafı, b tarafı, alet tarafı, çanak, başlık, mandrel vb. gibi daha yaygın ve karakteristik terimlere göre daha genelleştirilmiş tanımlayıcılardır. Sürekli imalat farklı bir terminoloji kullanmaktadır.

Genellikle kalıplanmış ürün, bir panel olarak adlandırılır. Belirli geometriler ve malzeme kombinasyonları için döküm olarak adlandırılabilir. Belirli sürekli süreçler için bir profil olarak adlandırılabilir. Süreçlerden bazıları otoklav kalıplama,[54] vakumlu torba kalıplama,[55] basınçlı torba kalıplama,[56] reçine transfer kalıplama[57] ve hafif reçine transfer kalıplamadır.[58]

Figure-6-Left-Details-of-vacuum-bag-lay-up-Right-Vacuum-bag-sealing-and-vacuum-application-results-in-atmospheric-pressure-on-the-repair-region-prepreg

Diğer imalat yöntemleri

Diğer imalat türleri arasında döküm,[59] santrifüj döküm,[60] örgü (bir şekillendirici üzerine), sürekli döküm,[61] filament sarma,[62] pres kalıplama,[63] transfer kalıplama, pultrüzyon 24 Mayıs 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. kalıplama[64] ve kayma oluşturan kalıplama[65] vardır. Ayrıca CNC filament sarma, vakumlu infüzyon, ıslak yatırma, sıkıştırmalı kalıplama gibi şekillendirme yetenekleri de vardır.[66]

Modern kompozitler

[değiştir | kaynağı değiştir]

Yakın dönemde yaygınlaşmış ve sıkça kullanılan bir diğer polimer matrisli kompozit ise anorganik ve organik elyafların (elyaf olarak: fiberglas, karbon, aramid, polietilen, polipropilen vs.) kullanıldığı fiberglas bileşik, yani kompozit malzemelerdir.

  • Kompozit Panel malzemesi iki ya da daha fazla malzemenin bir araya gelmesi ile oluşturularak üretilen malzeme türüdür.
  • Kompozit Panel malzemesinin oluşumunda iki ana malzeme menşeyi kullanıldığı gibi, kimi zaman çok farklı alaşım ve karışımlar ile beslenen kompozit maddeleri kendi aralarında ikiye ayrılır bu ayrışma matris malzeme ve takviye malzemesi diye nitelendirilir. Bu malzemeler teknik ve dayanım ve diğer özellikleri bakımından oldukça yüksek kalitede birbirine uyumlu alaşımlardan oluşmaktadır. İki malzemenin bir araya getirilerek oluşturulduğu malzeme menşeyine kompozit adı verilmektedir.

Bu iki malzeme menşeyi biri taşıyıcı bir diğeri de koruyucu diye nitelendirilen kompozit alaşımı, kimi zaman alüminyum malzeme, kimi zaman kullanım ve görsel ergonomisi için farklı ham malzemeler ile kaplanan ana gövdesinde ağır dayanımlı plastik malzeme içeren alaşımlar kullanılmaktadır. Her yapı sektöründe kullanılan kompozit, her meslek dalına göre farklı söylemlerde kullanılabilir, beton malzemesi bile bir kompozit malzemedir. Ve beton öncelikle çimento karışımı ardından kum ile matrislenerek ve yine ardından yapı içerisinde çelik çubuklar ile beslendiğinden ikili üçlü malzeme karışımları neticesinde bir bütünlüğü sağladığından kompozit diye nitelendirilebilmektedir. Günümüzde teknolojinin çeşitlilik göstermesiyle beraber:

  • Aküstik Panellerin üretilmesi ve bu kompozit levha nın içerinde yer alan çok çeşitli kimyasal malzemeler ile dayanımı artırılan
  • Polipropilen Honeycomb PP malzeme polimer matrisli yanı sıra içerdiği anorganik ve organik elyaf malzeme menşeylerinin yanı sıra fiberglas, karbon, polietilen, polipropilen malzemeleri ile desteklenen.

Yüksek teknolojinin kullanıldığı, büyük hangarlarda istenilen ebat ve ölçeklerde üretilerek, yüksek binalar ve reklam sektöründe kaplama malzemesi, zemin malzemesi olarak kullanıma sunulan kompozit malzemeler çok çeşitli model ve renk seçeneğine sahiptir.

Kompozit ürünler türleri

[değiştir | kaynağı değiştir]

Kaynakça

[değiştir | kaynağı değiştir]
  1. ^ "What are Composites". Discover Composites (İngilizce). 22 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Mayıs 2021. 
  2. ^ "Elhajjar, Rani; La Saponara, Valeria; Muliana, Anastasia, eds. (2017). Smart Composites: Mechanics and Design (Composite Materials). CRC Press". 11 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Mayıs 2021. 
  3. ^ "Autonomous Materials Will Let Future Robots Change Color And Shift Shape". Popular Science (İngilizce). 18 Mart 2019. 20 Mart 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Mayıs 2021. 
  4. ^ McEvoy, M. A.; Correll, N. (20 Mart 2015). "Materials that couple sensing, actuation, computation, and communication". Science (İngilizce). 347 (6228). doi:10.1126/science.1261689. ISSN 0036-8075. PMID 25792332. 10 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Mayıs 2021. 
  5. ^ "Composites | Composite Materials". Mar-Bal, Inc. (İngilizce). 15 Ekim 2013. 13 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Mayıs 2021. 
  6. ^ "Applications | Composites UK". compositesuk.co.uk. 26 Şubat 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Mayıs 2021. 
  7. ^ "Preparation and characterization of starch-based composite films reinforced by cellulose nanofibers". International Journal of Biological Macromolecules (İngilizce). 116: 272-280. 1 Eylül 2018. doi:10.1016/j.ijbiomac.2018.04.186. ISSN 0141-8130. 22 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Mayıs 2021. 
  8. ^ "Kompozit Malzemelerin Tanımı ve Gelişimi". Advance Composite Cluster Bursa - BTSO - URGE. 1 Haziran 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Mayıs 2021. 
  9. ^ Shaffer, Gary D. (1993). "An Archaeomagnetic Study of a Wattle and Daub Building Collapse". Journal of Field Archaeology. 20 (1): 59-75. doi:10.2307/530354. ISSN 0093-4690. 24 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  10. ^ "Cement Statistics and Information". www.usgs.gov. https://en.wikipedia.org/wiki/United_States_Geological_Survey. 12 Mayıs 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  11. ^ a b "History of Composites". Mar-Bal, Inc. (İngilizce). 19 Ağustos 2013. 13 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  12. ^ "Is Cob A Composite?". Ceramics (İngilizce). 27 Ağustos 2019. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  13. ^ "Heather Lechtman and Linn Hobbs "Roman Concrete and the Roman Architectural Revolution", Ceramics and Civilization Volume 3: High Technology Ceramics: Past, Present, Future, edited by W.D. Kingery and published by the American Ceramics Society, 1986; and Vitruvius, Book II:v,1; Book V:xii2". 
  14. ^ "Papier Mache - Articles - Papier Mache And Paper Clay". www.papiermache.co.uk. 29 Nisan 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  15. ^ Owens corning milestones 2017. 
  16. ^ "What is Fibreglass or Fiberglass?". www.fibreglassdirect.co.uk (İngilizce). 30 Eylül 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  17. ^ "Reinforced concrete". www.designingbuildings.co.uk (İngilizce). 11 Temmuz 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  18. ^ Reeve, Scott. "4 Reasons to use Fiber-Reinforced Polymer (FRP)". www.creativecompositesgroup.com (İngilizce). 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  19. ^ "A Beginner's Guide to Fiber Reinforced Plastics (FRP's) - Craftech Industries - High-Performance Plastics - (518) 828-5001". Craftech Industries (İngilizce). 5 Ağustos 2014. 14 Mayıs 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  20. ^ "Shape Memory Polymers - A Complete Guide". www.bpf.co.uk. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  21. ^ "Shape Memory Polymers | Sheffield Hallam University". www.shu.ac.uk. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  22. ^ Kaya, Zafer; Balcioğlu, Ersen; Gün, Halit (31 Aralık 2021). "Fiber Takviyeli Kompozitlerin Farklı Deformasyon Hızındaki Mod I ve Mod I/II Kırılma Davranışların İncelenmesi". Politeknik Dergisi: 1-1. doi:10.2339/politeknik.707130. [ölü/kırık bağlantı]
  23. ^ University of Colorado, Boulder. Retrieved Dec 17, 2020 (PDF). 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  24. ^ "Metal Matrix Composites | School of Materials Science and Engineering". www.materials.unsw.edu.au. 1 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  25. ^ L; Co, L. Special Furnace; L, Inc; Co, L. Special Furnace; Aston, Inc 20 Kent Road; Pa 19014 877.846.7628 (30 Ağustos 2018). "What are Ceramic Matrix Composites?". L&L Special Furnace Co, Inc. 28 Eylül 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  26. ^ "Thermoplastic Composites - An Introduction". AZoM.com (İngilizce). 15 Şubat 2001. 5 Nisan 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  27. ^ "Interlaminar fracture toughness of aerospace-grade carbon fibre reinforced plastics interleaved with thermoplastic veils". Composites Part A: Applied Science and Manufacturing (İngilizce). 128: 105642. 1 Ocak 2020. doi:10.1016/j.compositesa.2019.105642. ISSN 1359-835X. 23 Nisan 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  28. ^ "Gordon, Benjamin; Clark, William (2007-04-23). "Morphing Structures by way of Stiffness Variations". 48th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. Honolulu, Hawaii: American Institute of Aeronautics and Astronautics". 4 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  29. ^ Gandhi, Farhan; Kang, Sang-Guk (29 Haziran 2007). "Beams with controllable flexural stiffness". Smart Materials and Structures (İngilizce). 16 (4): 1179-1184. doi:10.1088/0964-1726/16/4/028. ISSN 0964-1726. 
  30. ^ "Deployable, shape memory carbon fibre composites without shape memory constituents". Composites Science and Technology (İngilizce). 145: 96-104. 16 Haziran 2017. doi:10.1016/j.compscitech.2017.02.024. ISSN 0266-3538. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  31. ^ "What is a sandwich structure?". www.twi-global.com (İngilizce). 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  32. ^ "www.diabgroup.com. Retrieved 2020-12-17". 26 Şubat 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  33. ^ a b "Is Wood A Composite Material or A Pure Substance?". WoodWoodLand (İngilizce). 9 Temmuz 2019. 12 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  34. ^ "Composite wood; what is it? Origin and advantages". Silvadec (İngilizce). 1 Aralık 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  35. ^ Zia, Abdul Wasy; Shah, Atta Ur Rehman; Lee, Seunghun; Song, Jung Il (1 Kasım 2015). "Development of diamond-like-carbon coated abaca-reinforced polyester composites for hydrophobic and outdoor structural applications". Polymer Bulletin (İngilizce). 72 (11): 2797-2808. doi:10.1007/s00289-015-1436-y. ISSN 1436-2449. 
  36. ^ "Airbus takes on Boeing with composite A350 XWB". Materials Today. 23 Ekim 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  37. ^ "Longo, Joseph A.; Koeneman, James B. (2000), Wise, Donald L.; Trantolo, Debra J.; Lewandrowski, Kai-Uwe; Gresser, Joseph D. (eds.), "Orthopedic Applications of Carbon Fiber Composites", Biomaterials Engineering and Devices: Human Applications: Volume 2. Orthopedic, Dental, and Bone Graft Applications, Totowa, NJ: Humana Press, pp. 203–214". 3 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  38. ^ "News". www.businesswire.com (İngilizce). 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  39. ^ "The pros and cons of fabric structures | Span Design". www.spandesign.com. 27 Temmuz 2009 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  40. ^ "Wind Power Blades Energize Composites Manufacturing". www.ptonline.com (İngilizce). 16 Şubat 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  41. ^ "ClinicalKey". www.clinicalkey.com. 6 Nisan 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  42. ^ "HMD Global debuts two killer mid-range Nokia phones". Android Authority (İngilizce). 5 Eylül 2019. 13 Eylül 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  43. ^ "Composite materials - Using materials - AQA - GCSE Chemistry (Single Science) Revision - AQA". BBC Bitesize (İngilizce). 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  44. ^ Hubbe, Martin A.; Lucia, Lucian A (PDF). 27 Mart 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  45. ^ David Hon and Nobuo Shiraishi, eds. (2001) Wood and cellulose chemistry, 2nd ed. (New York: Marcel Dekker), p. 5 ff.
  46. ^ Shehzad, Khurram; Xu, Yang; Gao, Chao; Duan, Xiangfeng (10 Ekim 2016). "Three-dimensional macro-structures of two-dimensional nanomaterials". Chemical Society Reviews (İngilizce). 45 (20): 5541-5588. doi:10.1039/C6CS00218H. ISSN 1460-4744. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  47. ^ Agbolaghi, Samira, Saleheh Abbaspoor, and Farhang Abbasi. "A Comprehensive Review on Polymer Single Crystals—From Fundamental Concepts to Applications." Progress in Polymer Science 81 (2018): 22–79. Web.
  48. ^ Termonia, Yves (1 Aralık 1994). "Molecular Modeling of Spider Silk Elasticity". Macromolecules. 27 (25): 7378-7381. doi:10.1021/ma00103a018. ISSN 0024-9297. 
  49. ^ "On transcrystallinity in semi-crystalline polymer composites". Composites Science and Technology (İngilizce). 65 (7-8): 999-1021. 1 Haziran 2005. doi:10.1016/j.compscitech.2004.11.015. ISSN 0266-3538. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  50. ^ drawpub. "Automated Fiber Placement". Automated Dynamics - Composite Structures, Automation Equipment, and Engineering Services (İngilizce). 12 Nisan 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  51. ^ "Lay-Up Methods For Fibreglass (GRP) Composites". Resin Library (İngilizce). 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  52. ^ "Filament Winding - Open Molding". CompositesLab (İngilizce). 27 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  53. ^ Yamaguchi, Y. (1 Ağustos 1994). "Unique methods of making MMC and CMC by Lanxide process; Lanxide hoshiki ni yoru CMC oyobi MMC no seiho". Seramikkusu (Ceramics Japan) (Japonca). 29. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  54. ^ "www.nal.res.in. Retrieved 2020-12-18". 5 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  55. ^ "www.nal.res.in. Retrieved 2020-12-18". 6 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  56. ^ "Pressure Bag Moulding". NetComposites (İngilizce). 10 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  57. ^ "www.nal.res.in. Retrieved 2020-12-18". 6 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  58. ^ "Light Resin Transfer Molding : CompositesWorld". www.compositesworld.com. 22 Temmuz 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  59. ^ "Composite Casting Processes". sicomin.com. 9 Temmuz 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  60. ^ "Centrifugal Casting - Closed Molding". CompositesLab (İngilizce). 26 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  61. ^ Kwaśniewski, Paweł; Kiesiewicz, Grzegorz (18 Kasım 2014). "Studies on obtaining Cu-CNT composites by continuous casting method". Metallurgy and Foundry Engineering (İngilizce). 40 (2): 83-83. doi:10.7494/mafe.2014.40.2.83. ISSN 2300-8377. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  62. ^ "Filament Winding". NetComposites (İngilizce). 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  63. ^ "PRESS MOULDING OF AUTOMOTIVE COMPOSITES – Shape Group" (İngilizce). 20 Eylül 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  64. ^ "Pultrusion - an overview | ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. 23 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Mayıs 2021. 
  65. ^ [1], "System and method for slip forming monolithic reinforced composite concrete structures having multiple functionally discrete components", 2015-05-24 tarihinde verildi  8 Haziran 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
  66. ^ "Wikipedia Composite Materials". 25 Ocak 2004 tarihinde kaynağından arşivlendi. 

Ayrıca bakınız

[değiştir | kaynağı değiştir]
Wikimedia Commons'ta Kompozit Malzemeler ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.
"https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompozit_Malzemeler&oldid=32890754" sayfasından alınmıştır