Kompozit Malzemeler Nedir?
İki ya da daha fazla malzemenin makro düzeyde bir araya getirilmesi ile oluşan malzemelerdir. İki malzeme arasında çözen veya çözünen yapılardan oluşmaz yani bileşenler kimyasal olarak etkileşime girmezler. Kompozit malzeme üretilirken malzemelerin en iyi özelliklerinin birleştirilerek hem korozyona dayanıklı hem de kullanım alanına göre ağırlığı düşünülerek oluşturulur. Örneğin; uçak sanayisinde uçakların dış cephelerinin hem sürtünmeye dayanıklı olması hem de yakıt tasarrufu sağlaması açısından hafif olması gerekir. Airbus 380 ve uçaklarda kullanılan dış malzeme glaredir (ince sac alüminyum ve cam elyaf). Şekil 1.1
Şekil 1.1. Airbus 380 Dış Malzemesi
Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
1.Kompozit malzemelerin takviye elemanına göre sınıflandırılması
Şekil 2.1 Kompozitlerin takviye elemanına göre sınıflandırılması
Elyaf takviyeli kompozitler; matris fazının içine takviye olarak ince elyafları bulundurur. Sürekli lif takviyeli (Homojen olmayabilir) ve süreksiz lif takviyeli (Homojen) olmak üzere iki çeşitte incelenir. Kompozit malzemelerin özelliklerini belirleyen en önemli etken liflerin kompozit malzemenin içerisinde nasıl dağıldığıdır. Elyafın şekli, kalınlığı, matris malzeme içerisindeki dağılımı kompozit malzemenin özelliklerini belirler. Elyaf çeşitleri; cam elyaf, korbon elyaf, aramd elyaf, bor elyaf, oksit elyaf, polyester elyaf, polietilen elyaf.
Parçacık takviyeli kompozitler; matris fazının içerisinde takviye elemanının parçacıklar halinde bulunması. Kolay üretimi vardır, ekonomiktir, ikincil işlemlere daha yatkındır. Aşınma dayanımı, mekanik özellikleri, korozyon direnci iyidir. Parçacık takviyesinin çapı, parçacıkları arası boşluk, takviyenin hacim oranı, arayüz durumu özelliklerin belirlenmesinde etkileyicidir. Çeşitleri; metal matris içinde seramik parçacıklar, metal matris içinde polimer parçacıklar.
Tabakalı kompozitler; tabakalar halinde birleştirilmiş kompozitlerdir. Kompozit fiberleri aynı veya farklı doğrultuda olabilir. Bunun nedeni maruz kaldıkları yüksek yükleri absorbe edebilmeleri için. Isıya dayanıklıdır, korozyon karşı dayanıklıdır, neme karşı dayanıklıdır, metallere göre hafiftir.
Karma kompozitler; aynı kompozit yapıda iki ya da daha fazla takviye elemanını içerir. Melez, hibrid kompozitler de denir. Tek bileşenli kompozit malzemelere göre daha üstün özellikler gösterir. Hem tokluğu yüksektir hem de basma dayanımı yüksektir.
2.Kompozit malzemelerin matris elemanına göre sınıflandırılması
Kompozit Malzemelerin İç Yapısı
Matris Faz; malzemeyi bir arada tutup malzemeye yapısal bir güç verir. Glaredeki alüminyum matris faza örnektir.
Takviye Faz; yük taşıma özelliği kazandırıp mukavvemeti arttırır. Mekanik güç verir. (Cam elyaf, karbon elyaf (Karbonfiber), aramid elyaf)
Ara Yüzey; kuvvetin matristen takviye faza aktarılmasını sağlar.
Şekil 3.1 Kompozit malzemelerin iç yapısı
Kompozit Malzemelerin Genel Özellikleri
- İki veya daha fazla malzemeden oluşur.
- Sonsuz özellik
- Düşük ağırlık
- Yüksek mukavemet özellikleri
- Tamir edilebilirik
- Isıl dayanım
- Yüksek sıcaklık direnci yüksek
- Tasarım kolay
- Metal ve tahta yüzeylere uygunluk
- Korozyon dayanımı
- Kalıplama kolaylığı
- Şeffaflık özelliği
- Yüksek elektrik yalıtımı
Kullanım Alanları
Yapısal uygulamalarda kullanılır. Yeni yapılan binalarda ve eski binalarda kolon güçlendirme işlemlerinde kolonların üzerine karbon elyaflardan üretilen karbon fibeler kaplanarak güçlendirme yapılmaktadır.
Havacılık ve uzay sanayisinde kullanılır. Havacılıkta hem hafif hem de dayanıklı malzemeler kullanılması gerekmektedir. Bu yüzden kompozit malzemeler yaygın olarak kullanılmaktadır. Uçakların kanatlarında, helikopterlerin pervanelerinde, jet motorlarının kanatlarında ve iç kısımlarında kullanılır.
Otomobil sayasinde kullanılır. Süper spor arabaların şasilerinde (hafif olması için), karbon seramik frenlerde kullanılır.
Denizcilik sektöründe kullanılır. Korozyona dirençli olması ve hafif olması tercih edildiği için kompozit malzemeler kullanılır.
Yenilenebilir enerji sistemlerinde, güneş kollektörlerinde, rüzgar türbinlerinde de kullanılır.
Kaynakça
Malzeme Bilgisi, Malzeme Deneyleri , Volkan Hızal
