Kompozit Malzemeler

Prof. Dr. Ali Bayat

KOMPOZİT MALZEMELER

​

• Birbirlerinin zayıf yönlerini kapatarak daha iyi özelliklere ulaşmak amacıyla bir araya getirilmiş iki ya da daha çok malzemeden oluşan malzemelerdir.
• Bu malzemelerde bileşenler makroskobik (gözle görülebilir) düzeydedir. Otomobil lastikleri, cam yünü takviyeli poliester, beton, sinter malzemeler ve kontraplak kompozit malzemelere örnek olarak verilebilir.

Kompozit Malzemelerin Genel Özellikleri

​

• Kompozit malzemeler alışılmışın dışında özellik kombinasyonlarının elde edildiği malzemelerdir.
• Dolayısıyla dayanım, yoğunluk, yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci; sertlik ve iletkenlik gibi özellik kombinasyonlarından bir ya da birkaçını elde etmek için üretilirler.
• Bu nedenle bir kompozit malzemenin özelliği, üretimde hangi özelliklerin kombinasyonunun amaçlandığına ve elde edildiğine bağlı olarak değişir.

​

​

Kompozit Malzemeler iç Yapıları

​

• Kompozit malzemeler; TANECİK takviyeli, LİF takviyeli ve TABAKALI olmak üzere 3 ana gruba ayrılırlar
• Bunların elde edilmesi için;

metal-metal, metal- seramik, metal-plastik, seramik-plastik, seramik-seramik, ya da plastik-plastik malzemeler bir araya getirilebilmektedir

Parçacık (tanecik) takviyeli kompozitler

​

• Sert ve gevrek küçük parçacıkların daha yumuşak ve sünek bir matrisle (bağlayıcı) oluşturduğu malzemelerdir.
• Taneciklerin boyutu çoğu kez makroskopik (gözle görülebilir) düzeydedir. Tanecik takviyeli kompozitlere, örnek olarak beton, sinter malzemeler ve sert metal uçları verilebilir.

Parçacık (tanecik) takviyeli kompozitler

• Beton yapı endüstrisinde kullanılan temel elemanlardandır. Burada bağlayıcı çimento, parçacıklar ise kum, çakıl gibi doğal taş esaslı malzemelerdir. Bu doğal malzemelerin dışında cüruf, ahşap, metal vb. yapay malzemeler de kullanılabilmektedir.

Parçacık (tanecik) takviyeli kompozitler

• Sinter malzemeler ve sert metal uçları makine endüstrisinde kullanılan kompozit malzemelerdir.
• SİNTER MALZEMELERDE METAL, metal oksit ya da metal karbür tozları karıştırılıp kalıp içinde preslenerek, pişirilir. Erime sıcaklığı altında ve belirli bir basınçta bekletilir.

​

• Parçalar ya birbirlerine atom difüzyonu yoluyla (katı sinterleme), ya da bağlayıcı metalin eridiği ve karbür tanecikleri arasında bir faz oluşturarak kristalleştiği yöntemle bağlanır (sıvı sinterleme).

​

• Sıvı sinterlemede, bağlayıcı olarak reçine ya da cam da kullanılabilir. Sinterleme yolu ile sert metal uçlarının yanı sıra, dişli gibi rijit malzemeler ve filtre gibi gözenekli makine parçaları da elde edilir

Lif takviyeli kompozitler

• Yumuşak ve sünek bağlayıcı (matris) içine sert, dayanıklı ve elastik lif (elyaf) yerleştirilerek elde edilen malzemelerdir.
• Elde edilen lif takviyeli kompozit malzemelerde çekme dayanımı, yorulma dayanımı ve birim ağırlığa düşen dayanım değerleri artmaktadır.
• Lifler uygulanan yükün büyük bir bölümünü taşırken, matris yükün liflere taşınmasını sağlamakta, ayrıca süneklilik ve tokluk yaratmaktadır. Basit yapılarda kullanılan toprak kerpiçlerin dayanımı saman parçaları ile böyle artırılmaktadır.
• Çelik çubuklar beton içinde, cam lifi (yünü) plastik matris içinde, boron ve karbon lifleri metal (Al, Ni) ya da plastik (reçine) içinde benzer görevler yapmaktadır. Cam yünü takviyeli plastik malzemeler dişli, boru, su deposu, pülverizatör ilaç deposu olarak kullanılmaktadır.

Lif takviyeli kompozitler

• Lif takviyeli kompozillerde lifler kuvvet yönüne paralel, dik ya da rastgele dağılmış olabilmektedir.
• Liflerin çapı 0,1 mm ya da daha küçük olabilmektedir. Bunlar sürekli bir bağlayıcı ile bağlanınca dayanımı yüksek ve hafif bir malzeme elde edilir.
• Örneğin, cam lifi takviyeli epoksi reçinesinin çekme dayanımı 25 katına kadar artmaktadır

Tabakalı (katmanlı) kompozitler

• Değişik özelliklere sahip tabaka (levha) halindeki malzemenin bir bağlayıcı ile birleştirilmesi sonucu elde edilen malzemelerdir.
• Tabakalı kompozit malzemeler en az iki tabakadan oluşurlar. Tabakalar farklı olabileceği gibi aynı malzemeden de olabilirler.
• Tabakalar anizotropik (yönlenmiş) özellikte ise farklı yönlere yerleştirilmek suretiyle izotropik özelliğe kavuşurlar.

Tabakalı (katmanlı) kompozitler

• Tabakalı kompozitlerde düşük maliyet, yüksek dayanım ve hafiflik ön plandadır.
• Tasarımda ayrıca korozyon direnci, aşınma direnci, dış görünüm gibi faktörler göz önüne alınır.
• İki cam tabakasının plastik ile birleştirildiği taşıt ön siper camları, formika ve kontraplak gibi mobilya elemanları ile emaye ve 3 katlı pulluk uç demiri tabakalı kompozitlere örnek olarak gösterilebilir.