KOMPOZİT MALZEMELER · Günlük hayatta kullanılan polimerlerin çoğunun ana zincirinin temel bileşeni karbon atomudur. Sentetik ve doğal polimerlerin çok büyük bir kısmı

Prof.Dr.Serkan SUBAŞI

Düzce Üniversitesi

Teknoloji Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

1

KOMPOZİT MALZEMELER

2

İçerik

Malzeme Nedir?

Malzemelerin Sınıflandırılması

Kompozit Malzeme ve Özellikleri

Kompozit Malzemelerin Avantaj ve Dezavantajları

Modern Kompozit Malzemeler

GİRİŞ

Tarihsel olarak, toplumların gelişmesi ve ilerlemesi,üyelerinin ihtiyaçlarını karşılamak üzere, malzemeleriüretme ve kullanma kabiliyetleri ile yakındanilişkilidir.

İlk uygarlıklar geliştirdikleri malzemelerin düzeylerinegöre adlandırılmışlardır (Taş devri, bronz çağı, demirçağı).

Yaşantımızı kolaylaştıran çoğu teknolojinin gelişimi,uygun malzemelerin üretilebilirliği ile yakındanilişkilidir. 3

Malzemelere Tarihsel Bakış

Kullanılabilir cisimler yapmak amacı ile doğal ya da yapay olarak üretilmiş maddelere malzeme denir.

4

Malzeme Bilimi Malzeme bilimi, malzemelerin yapıları ile özellikleri

arasındaki ilişkinin ortaya konması ile ilgilenmektedir.

Malzemelerin iç yapısı, işlenmesi ve özellikleri hakkındakitemel bilgileri araştıran disiplinler arası bir bilim dalıdır.

Malzeme bilimde amaç malzemeleri iyice tanıyıp,anlayarak yeni malzemelerin keşfini sağlamak ve uygunprosesler tasarlayarak malzemelerin insanlığın kullanımınasunulmasıdır.

MALZEME ve MALZEME BİLİMİ

Malzeme mühendisliği ise, bu yapı-özellik ilişkilerine dayanarak istenen bir dizi özelliği kazandırmak üzere, malzeme yapısının tasarlanması veya mühendisliğidir.

Bir malzemenin yapısı, içinde bulunan bileşenlerin (öğelerin) oluşturdukları düzen ile ilişkilidir. Yapısal öğeler, boyut açısından küçükten büyüğe doğru; atom-altı, atomsal, mikro ölçekte ve makro ölçekte yapısal öğeler olarak sıralanabilir.

Özellik, belirli bir dış etkiye karşılık olarak, cins ve büyüklük bakımından malzemenin kendisine özgü bir biçimde verdiği bir cevap veya tepkidir.

Katı malzemelerin neredeyse bütün önemli özellikleri, mekanik, elektrik, ısıl, manyetik, optik ve bozulma ile ilgili olmak üzere altı farklı kategori altında toplanabilir.

5


Malzeme bilimi ve mühendisliğinin ilgi alanında, yapıve özelliklerin yanında, malzemelerin işlenmesi veperformansı olmak üzere iki önemli bileşen dahabulunmaktadır.

Bu dört bileşen arasındaki ilişki açısından malzemelerinyapısı özelliklerini değiştirirken, malzemenin özellikleride malzemelerin performansı üzerinde önemli etkiyesahiptir.

6


Makine, inşaat, kimya ya da elektrik mühendislerininveya bu alanlarda çalışan uygulamalı bilimcilerininçoğu, kariyerlerinin her hangi bir aşamasındamalzemeleri içeren bir tasarım problemi ile uğraşmakzorunda kalır.

Çoğu zaman, bir malzeme problemi mevcut binlercemalzeme içinden doğru olanı seçme işlemidir.

7

MALZEME BİLİMİ ve MÜHENDİSLİĞİNİN ÖNEMİ

Genellikle, nihai karar birkaç kritere göre verilir.

İlk önce gerekli malzeme özelliklerinin belirlenmesi için servis (çalışma) koşullarının tanımlanması gerekir.

Malzeme özelliklerinin servis şartlarında bozulmaolasılığının (dayanıklılığının) göz önüne alınması gerekir.

Son olarak, göz önüne alınması gerekenler arasında belki de en öne çıkan maliyet olacaktır.

8

MALZEME BİLİMİ ve MÜHENDİSLİĞİNİN ÖNEMİ

Katı malzemeler; geleneksel olarak

metaller, seramikler ve polimerler olarak üç ana

kategoriye ayrılır.

Bunun yanında, iki ya da daha fazla malzemeninbirlikte kullanılması sonucu oluşturulan kompozit(karma) malzemeler de vardır.

Diğer bir grup ise yarı iletkenler, biyo-malzemeler,akıllı-malzemeler ve nano-mühendislik malzemelerigibi, ileri teknoloji uygulamalarında kullanılır ve ilerimalzemeler olarak adlandırılır.

9

MALZEME SINIFLANDIRILMASI

MALZEMELERİN SINIFLANDIRILMASI

MALZEMELER

METALLER SERAMİKLER POLİMERLER KOMPOZİTLERİLERİ

MALZEMELER

Dökülebilir, kaynak edilebilir, elektrik ısı iletebilir, yansıtabilir, sünek, plastik şekil değiştirebilir Çelik, Alüminyum, Titanyum, Magnezyum, Nikel, Krom, Kobalt, Bakır vb. malzemelere metalik malzemeler denir.

11

1- METALLER VE ÖZELLİKLERİ

Saf metaller çok az kullanılmakla birlikte metallerinkombinasyonlarından oluşan alaşımlar değişik özelliklerigelişmiş malzemeler üretmek üzere tercih edilirler.

Metallerin özellikleri

Elektrik iletkenlikleri yüksek

Isıl iletkenlikleri yüksek

Sünek

Şekil verilebilir

Şok (darbe) direnci yüksek

Yapısal ve yük taşıyıcı alanlarda kullanıma uygundurlar.

12

1- METALLER VE ÖZELLİKLERİ

13

METALLERİN SINIFLANDIRMASI

14


DEMİR ALAŞIMLARI

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCLapjNPApsgCFYNEFAod4mAIQg&url=http://www.ua.all.biz/tr/celik-putrel-bgg1076407&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNEI6EyWPiLwy0Si2bwaHZxoLn5qyQ&ust=1443968669688374

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCKz5gvfApsgCFQTAFAodhT0FPQ&url=http://www.femetaldemircelik.com.tr/&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNF7nsz8dldhfHVnzrIfXlWOX3JDYg&ust=1443968745754536

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCMevuJzBpsgCFYLNFAodIIsLOg&url=http://www.tek-inoks.com/?product=2071827&pt=%C3%9Cr%C3%BCnlerimiz&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNGNDib_j1y_pA8iBxoqa1nII8Fi5A&ust=1443968817785234

15


http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCNCr5OTBpsgCFQhGFAodfckLQQ&url=http://www.ulusoycelik.com/takim-celigi.html&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNEbWCzXdtyp9uqf_SCl6Qy1kYDC9Q&ust=1443968979008140

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCMyUkYbCpsgCFcPbGgod3PYHVQ&url=http://marmara.all.biz/soguk-is-takm-celikleri-g75969&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNEbWCzXdtyp9uqf_SCl6Qy1kYDC9Q&ust=1443968979008140

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCMyUkYbCpsgCFcPbGgod3PYHVQ&url=http://www.dizdarmetal.com/&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNEbWCzXdtyp9uqf_SCl6Qy1kYDC9Q&ust=1443968979008140

16


17


DEMİR DIŞI ALAŞIMLAR

18


Ağır metaller

•Nikel ve nikel alaşımları: Çekme dayanımı yüksek, kopma uzaması

%40-50, saf nikelin talaş kaldırma özelliği kötü, korozyon dayanımı

yüksek, parlak. Kaplamalarda kullanılır. Krom-Nikel( para, paslanmaz),

Bakır-Nikel (asit tankı), Kobalt-Nikel (süper alaşım, manyetik)

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCPPGg-TEpsgCFUFMGgodHesBkw&url=http://bilgifili.com/nikel-nedir/&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNEJrcm2I-ejbZKQY0qBizdJ6HadOQ&ust=1443969774822291

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCP2Gvv_EpsgCFQm9GgodPToC5A&url=http://www.vkmetal.com/nikel-ve-krom-kaplama&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNEJrcm2I-ejbZKQY0qBizdJ6HadOQ&ust=1443969774822291

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCNXizrfFpsgCFcIDGgod0kcF4w&url=http://aspenplastik.com/urun-28-8-krom-paslanmaz-korkuluk-corum-2.html&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNFgY3EPN6wnQSXPHyVz3fv-OIARqg&ust=1443969928712156

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCOmSssjFpsgCFQXXGgodxXIDlA&url=http://www.paslanmazkromantalya.com/tag/antalya-krom-kaplama/&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNFgY3EPN6wnQSXPHyVz3fv-OIARqg&ust=1443969928712156

http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCJvTwv_FpsgCFQE2GgododEGzg&url=http://xtremituning.com/tr/index.php?route=product/product&product_id=284&bvm=bv.104317490,d.bGg&psig=AFQjCNGmAM8vH3_xHxgJnNme0r42WMKBLg&ust=1443970046871628

19


Ağır Metaller

•Krom ve krom alaşımları: Demir-çelik endüstrisinde çok

kullanılır (Ni-Fe-Cr). Kromaj korozyona karşı kaplama, gümüş

eklenerek deniz suyuna karşı koruma sağlanır.

20


Ağır Metaller

Çinko ve çinko alaşımları: korozyondan korunma amacıyla,

çelik gibi diğer metallerin galvanize edilmesinde, pirinç, nikelli

gümüş, değişik lehimler, alman gümüşü gibi alaşımların

yapımında, genellikle otomotiv endüstrisinde döküm

kalıplarında, pillerin gövdelerinin yapımında kullanılır.

21


Ağır Metaller

Mangan ve mangan alaşımları: Çelik, bakır ve hafif metallerle

alaşım için kullanılır. Çeliğe sertlik, ısı ve aşınma dayanımı

katar (mangan çeliği, takım çeliği). Mangan bronzu korozyona

ve tuzlu suya dayanıklı (gemi makine parçaları). Çelikte azot,

oksijen ve kükürtü gidermek için katılır dayanımı artırır.

22


Ağır Metaller

Kobalt ve kobalt alaşımları: Demir ve diğer metallerde alaşım

elementi olarak kullanılır. Kesici takımlar, ameliyat araçları,

mıknatıslı araçlar. Al-Ni-Co, Fe-Co vb

23


Ağır Metaller

Kurşun ve kurşun alaşımları: Çekme dayanımı düşük, kopma

uzaması %30-50, yeraltı kablolarının kaplanmasında, lehim

tellerinde, Akü imali, Kablo izolasyonu, Madde ve diğer ürünler,

Mühimmat, Alaşımlar, Kimyasal maddeler ve pigmentler,

Radyasyon yalıtımları, Benzin katkısı gibi alanlarda

kullanılmaktadır.

24


Ağır Metaller

Kalay ve kalay alaşımları: Çekme dayanımı düşük, döküm ve

haddeleme özelliği iyi, folyo yapılabilir, yaldız kağıdı, el

sanatlarında kullanılır. Kimyasal kararlı, zehirsiz, demir ve bakırın

kaplanmasında kullanılır. Teneke yapımında çeliği kaplamak için

kullanılır.

25


Hafif Metaller

Alüminyum ve alaşımları: Yoğunluğu düşük, dökme, dövme,

haddeleme, derin çekme için uygundur, korozyon direnci yüksek,

sıcak ve soğuk şekillendirme kabiliyeti iyi, hafif, yüksek gerilim

hatlarında bakır yerine kullanılıyor.

26


Hafif Metaller

Magnezyum ve alaşımları: Maliyeti düşük, dayanımı yüksek

telsiz, radar ekranı, el testeresi, el takımları, makaslar gibi

portatif el araçlarının imalatında, direksiyon simidi, direksiyon

çubuğu, jant, koltuk çerçevesi, dizüstü bilgisayar, video alıcısı,

televizyon, mobil telefon.

27


Hafif Metaller

Titanyum ve alaşımları: yüksek dayanım ve düşük yoğunluğa

sahiptir. Pahalı bir metaldir. Erime sıcaklığı 1670 C, Koruyucu

zırh, uçak gövdesi, uzay araçları, tıbbi ameliyat gereçleri, kesici

takımlar, implantlar gibi alanlarda kullanılır.

Seramikler, metal ve metal dışı elementlerden oluşan bileşiklerdir.

Seramik malzemelerin büyük bir kısmını oksitler, karbürler ve nitrürler oluşturur.

Alüminyum oksit (alümina, Al2O3), silisyum dioksit (silika, SiO2), silisyum karbür (SiC), silisyum nitrürün (Si3N4) yanında, kil minerallerinden oluşan (yani porselen) – geleneksel seramikler ve de cam ve çimento yaygın olarak kullanılan seramik malzemeler olarak sayılabilir.

Tuğla, cam, refrakterler ve aşındırıcılar seramiklere örnektir.

28

2- SERAMİKLER VE ÖZELLİKLERİ

Seramiklerin özellikleri;

Düşük elektrik iletkenliği

Düşük ısıl iletkenliği

Kırılgandır

Yüksek sıcaklık uygulamalarında yüksek direnç

Korozyona dirençli

Genelde yalıtkan malzeme olarak kullanılırlar

Ancak yeni proses teknikleri ile yük taşıyıcı uygulamalarda da kullanılır hale gelmişlerdir.

29

2- SERAMİKLER VE ÖZELLİKLERİ

30

SERAMİKLERİN SINIFLANDIRILMASI

• Uygulamalar bazında seramik malzemelerin sınıflandırılması.

Cam Seramikler

Yüksek sıcaklıkta yapılacak uygun bir ısıl işlemlebirçok inorganik cam, amorf (kristal olmayan) halden,kristal yapılı hale dönüştürülebilir. Bu sürecekristalleşme adı verilir ve ürün, genellikle cam-seramik olarak adlandırılan ince taneli çok kristallimalzemedir.

31

SERAMİKLER VE ÖZELLİKLERİ

Cam Seramiklerin özellikleri ve uygulamaları

Cam-seramik malzemeler, nispeten yüksek mekanikdayanım, düşük ısıl genleşme katsayısı, nispetenyüksek sıcaklıkta çalışma kabiliyeti, yüksek elektrikselyalıtkanlığın yanı sıra biyolojik açıdan iyi biruyumluluk sağlayacak şekilde tasarlanır.

32


Killer

Kil bazlı ürünlerin çoğu iki temel grup içindesınıflandırılırlar; bunlar yapısal kil ürünler ve beyazmutfak eşyalarıdır. Yapısal kil ürünleri, tuğla, fayansve yapısal bütünlüğü önemli olan kanalizasyonboruları uygulamalarını içerir. Beyaz seramik eşyalarise yüksek sıcaklıkta pişirme sonrası beyazlaşır.

33


Refrakterler

Büyük miktarlarda kullanılan seramiğin bir başkaönemli türü refrakter seramiklerdir. Bu malzemelerindikkat çekici özellikleri olarak; ergime ya da kimyasalbozunma olmadan yüksek sıcaklıklara dayanmakabiliyeti ve şiddetli kimyasal ortamlarda reaksiyonagirmemesi ve inert kalması (kimyasal reaksiyonagirmemesi) sayılabilir. Buna ek olarak, ısıl yalıtımkabiliyeti de oldukça önemli bir diğer özelliğinioluşturur. 34


Refrakterler malzemelerin kullanım alanları

Refrakter malzemeler 538 °C (811 K; 1000 °F) üzerindekisıcaklıklarda uzun süre kullanılabilir. Başta endüstrinintemel izolasyon malzemesi olan ateş tuğlaları olmak üzere,camlar, mutfak eşyaları gibi büyük bir malzeme grubunuoluşturur. Bunlar metalik malzemelerin pahalı olduğu veyakullanılamadığı yerlerde tercih edilir.

35


Endüstride ateş ve alevin bulunduğu

tesislerde tavlama ve indüksiyon eritme

fırınlarında, metalürji fırınlarında ve

silikat endüstrisinde, metallerin ve camların

eritilmesi için, pota malzemesi olarak, termo

elemanların korunmasında ve elektrikli

ısıtıcıların izolasyon malzemesi olarak

kullanılır.

https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%B0zolasyon_malzemesi&action=edit&redlink=1

https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Ate%C5%9F_tu%C4%9Flas%C4%B1&action=edit&redlink=1

https://tr.wikipedia.org/wiki/%C4%B0nd%C3%BCksiyon

https://tr.wikipedia.org/wiki/F%C4%B1r%C4%B1n

https://tr.wikipedia.org/wiki/Metalurji

https://tr.wikipedia.org/wiki/Silikat

https://tr.wikipedia.org/wiki/Pota

Aşındırıcılar

• Aşındırıcı seramikler, kendilerinden daha yumuşakolan diğer malzemelerin aşındırılması, taşlanmasıveya kesilmesinde kullanılır. Bu nedenle, bu grupmalzemelerin sözü edilen görevleri yerinegetirebilmesi için beklenen ana koşul, sertlik veyaaşınma direncidir. Bunlara ilaveten, aşındırıcıparçacıkların kolayca kırılmaması için oldukça yüksektokluğa sahip olması istenir.

36


Çimentolar

• Seramik malzemelerin bazıları inorganik çimento olaraksınıflandırılır. Bu grupta yer alan çimento ve kireç çok büyükmiktarlarda üretilirler. Bu malzemelerin temel özelliği; su ilekarıştırılınca hamur haline dönüşmesi ve sonrada kıvam alarak(prizlenme) sertleşmesidir.

• Bu malzeme grubunda en fazla tüketilen, portlandçimentosudur. Kil ve kireçtaşının öğütülme ve uygun oranlardahomojen karıştırılmasından sonra, bir döner fırında 1400°C’depişirilmesiyle, ham maddede fiziksel ve kimyasal değişimlerelde edilir. Bu işlem genelde kalsinasyon olarak adlandırılır.

37


Polimerler, plastik ve lastikten oluşur. Bunların çoğu, kimyasal olarak karbon, hidrojen ve diğer bazı metal dışı elementlerden (O, N ve Si) meydana gelen organik bileşiklerdir.

Ayrıca ana omurgasını çoğu kez

karbon atomlarının oluşturduğu ve

genellikle zincire benzetilen uzun

moleküller halinde bulunan, çok geniş

molekül yapıları vardır.

Yaygın olarak kullanılan polimerlere

örnek olarak, polietilen (PE), naylon,

poli (vinilklorür) (PVC), polikarbonat (PC),

polisitiren (PS) ve silikon kauçuk verilebilir.38

3- POLİMERLER VE ÖZELLİKLERİ

39


Polimer terimi çok anlamına gelen "poli" ve bir birimi

tanımlayan "mer" kelimelerinden oluşur.

Monomerler birleşerek polimerleri oluşturan ayrı yapı

taşlarıdır. Genellikle kompozitlerde kullanılan bütün

polimerler karmaşık kimyasal proseslerden elde edilir.

Polimerlerin dünyasına girmeden önce içerdiği kimya

hakkında bilgi sahibi olmak yararlıdır. Bu malzemeleri

anlayabilmek için kimyagerler gibi bir uzmanlık bilgisine

sahip olmamıza gerek yoktur.

40


Kimyagerler çeşitli kimyasal elementler için kısa işaretlemeler

kullanırlar. Burada tartışacağımız plastiklerin çoğunu oluşturan

önemli elementler şunlardır:

C= karbon

H= hidrojen

O= oksijen

Örneğin; bu kısa işaretlemeler kullanılarak, tipik bir polyester

reçine şu şekilde ifade edilebilir:

H- (OOC - C6H4 - COO - C2H4)n - OH

Böyle bir durumda parantezler içindeki yapı "n" sayısıyla

gösterildiği üzere, kendini çok kez tekrar eder. Bir polimer için bu

uzun bir zincir anlamındadır, "n" değeri yüz'den büyük olabilir. Aynı

kısa işaretleme kullanılarak stiren şu şekilde gösterilebilir;

C6H5-CH=CH2

41


Polietilenin (a) tekrarlayan birimi ve zincir yapısının şematik gösterimi, ve (b)

zigzaglı omurga yapısını gösteren molekülün perspektif görünümü.

42


Tekrarlayan birim ve zincir yapıları

(a)Politetrafloretilen

(b)Poli(vinil klorür)

(c)Polipropilen

43


44

POLİMERLERİN SINIFLANDIRILMASI

Polimerin ana zincirini oluşturan atomların türü açısından polimerler

organik ve inorganik olarak sınıflandırılır.

Organik Polimer

Yapılarında karbon yanında genelde hidrojen atomu bulunmaktadır.

Günlük hayatta kullanılan polimerlerin çoğunun ana zincirinin temel

bileşeni karbon atomudur.

Sentetik ve doğal polimerlerin çok büyük bir kısmı organik polimerlerden

oluşmuştur.

Polietilen, poliesterler, poliamidler, polipropilen, doğal kauçuk, proteinler,

selüloz v.b. gibi polimerleri organik polimerlere örnek olarak verebiliriz.

Yumurtada bulunan protein

doğal organik polimer

Bazı tropikal biitkilerin özsuyundan elde

edilen doğal organik polimer (Kauçuk)

45


İnorganik Polimerler

Polimerlerin birçoğunun ana zincirinin

temel bileşeni karbon atomudur. Ancak

bazı polimerlerde ana zincirde karbon

atomu yerine silisyum, fosfor, sülfür gibi

başka atomlar bulunabilir.

Ana zincirinde karbon atomu bulunmayan

( yan grup olabilir ) polimerlere inorganik

polimerler denir.

İnorganik polimerler yapılarında organik

kısımda içerebilir. Barofan ve silikon bu

polimer tipine örnektir.

Silikon

(inorganik

polimer)

46


Kaynağına göre polimerler

Polimer Bileşikleri kaynağına göre polimerler sentetik ve doğal olmak üzere

sınıflandırılır.

Kaynağına Göre Polimerler

Doğal Polimerler

Kauçuk

Proteinler

Selüloz

Sentetik Polimerler

Polietilen

Polisitren

Politetrafloroetilen

Polivinilklorür

47


Kompozit oluşumunda kullanılan polimerler iki grupta toplanabilir.

Polimerler

Termosetler

Epoksi

Fenol PolyamidYapıştırıcılar

Polyester

Poliüretan

Termoplastikler

Polietilen

Polisitren

Poliamide

Naylon Polipropilen

Pleksiglas

Polikarbonat

Polietilen Teraftalat

Polimerlerin genel özellikleri;

Hafiflik (özgül ağırlığı 0.82 – 2.10),

Düşük elektriksel iletkenlik (elektrik yalıtım malzemesi olarak uygundur),

Düşük ısı iletkenlik (yalıtım avantajı sağlar, köpük formu +)

Renk seçeneği (şeffaftan opağa kadar değişen optik özellikler),

Kimyasal maddelere dayanıklılık (inorganik asitlere, tuzlara, bazlara, tatlı,tuzlu ve pis su etkisine dayanıklılık sağladığı için ideal bir alt yapımalzemesidir),

Düşük su emme,

Kolay imalat ve işlenebilirlik (örneğin imalat sırasında plastiklerin içine metalparçalar gömülebilir veya matkapla vb. aletle delik açılıp, kesilebilir).

Plastiklerin yüksek termal genleşme katsayıları, diğer malzemelerlebirleştirilirken dikkate alınmalıdır.

Sünme ve yorulma olayları plastikleri olumsuz yönde etkiler.

Yüksek sıcaklıklar plastikleri olumsuz yönde etkiler.

Plastiklerin UV dayanıklılığı düşüktür. 48

POLİMERLER VE ÖZELLİKLERİ

Plastikler atmosfer ve diğer dış etkilere karşı çok büyükdayanıklılık gösterdiğinden, doğada kolay yok olmazlar.Çoğunlukla, polietilen ve nitroselüloz dışında plastiklerzamanla doğada yok olmaz. Bu nedenle plastikartıkların geridönüşümü önemli bir çevre sorunu halinegelmiştir.

49

POLİMERLER VE ÖZELLİKLERİ(TERMOPLASTİKLER)

1. PET, polietilen tereftalat

2. HDPE, yüksek yoğunluklu polietilen

3. PVC, polivinil klorit

4. LDPE, düşük yoğunluklu polietilen

5. PP, polipropilen

6. PS, polistiren

7. Diğer plastik türleri

Plastik üreticileri tarafından kullanılan uluslararası kodlama (geri dönüşüm)

Polietilen

Etilen (C2H4) monomerinde karbon atomlarındanoluşan ana zincire hidrojen atomları bağlıdır. Etilenmonomerinin polimerizasyonu ile elde edilir.

Etilen uygun basınç, sıcaklık ve katalizörlerin etkisindebırakılırsa:

50


Polietilen

Saf polietilen şeffaf veya beyaz olabilir.

İnce film kalınlığında şeffaf, kalınlaştıkça parlak ve opak görünüm alır.

Pigment ilavesi ile renklendirilebilir.

Erime sıcaklığı 110-137oC arasındadır.

51


Polietilen

Polimerizasyon sıcaklığı, basınç ve kullanılan yöntemegöre 3 farklı türü vardır:

1. Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE): Dallanmış yanzincirlerin bağlı olduğu bir ana zincir yapısına sahiptir.Özellikle LDPE kimyasallara dirençli değil.

2. Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE): Düz bir anazincire bağlı kısa ve az sayıda yan zincir yapısına sahiptir.Bu nedenle polimer ana zincirleri birbirlerine dahayakındır ve yoğunluk ile dayanım artmıştır.

3. Lineer düşük yoğunluklu polietilen (LLDPE): Anazincire sık ve kısa yan zincirler bağlanmıştır. 52


Polietilen

53


HDPE su borusuHDPE temiz su tesisat

boruları

HDPE koruge boru

HDPE doğalgaz

Borusu

54


HDPE, LDPE,

geomembran

(sızdırmazlık için)

HDPE Boru

HDPE Şise

HDPE Bidon

Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE)

55


LDPE Pelet

HammaddeLDPE Poşet

LDPE FilmLDPE Sıvı Kapları

Düşük Yoğunluklu Polietilen (LDPE)

LDPE Eldiven

LDPE Geri

dönüşümlü poşet

Polivinil klorür (PVC)

Kullanım oranı polimerler içinde ikinci sıradadır.

Kimyasallara dirençli olması nedeniyle pis su borusu vesanayide atık su borusu olarak kullanımda tercih edilir.

Amorf yapılıdır. Güçlü dipol bağları nedeniyle hemerime sıcaklığı yüksektir (204oC), hem de kimyasallaradirençlidir.

Saf PVC polimeri yüksek dayanımlıdır ancak bağlı klornedeniyle gevrek davranış gösterir. PVC'ye çeşitlikatkılar ilave edilerek gevreklik özelliği amaca göreazaltılır. 56



PVC'nin maliyetini düşürmek için Dolgu malzemesi olarak inerttoz maddeler ilave edilir.

(talk: Mg3Si4O10(OH)2) ,kalsit:CaCO3, silikatlar…)

Renklendirme için organik veya inorganik pigmentler

kullanılır.

Plastiklerin tokluk özelliklerini geliştirmek amacıyla en çok cam lifleri güçlendirme malzemesi olarak kullanılır.

57



Sert PVC (rigid): Tek başına PVC işlenemeyecek kadargevrek bir malzemedir. Bir miktar kauçuk benzerimalzeme ilavesi ile sert ancak işlenebilir bir ürünedönüştürülebilir. Sert PVC inşaat sektöründe en çokkullanılan polimerdir.

Yumuşak PVC (plasticized): Akışkanlaştırıcı ilavesi ile PVCçok daha esnek, şekil değiştirme yeteneği yüksek birmalzeme haline getirilebilir. Oyuncak sektörünün enönemli hammaddesidir. Kağıt kaplama, tekstil sektörü,elektrik kablosu bantı işlerinde kullanılır.

58



59


PVC kapı ve pencere kasaları, profilleri


60


PVC kalorifer tesisatı boruları PVC Baret

PVC Sandalye

Polipropilen (PP)

Ana zincirde bağlı olan metil grubu (CH3) zincirindönme hareketini kısıtlar. Bu nedenle sert ve esnekliğiaz, aşınmaya dayanıklı bir plastiktir.

Polietilene kıyasla erime sıcaklığı da daha yüksektir(165-177oC).

Şekil değiştirmeden 120oC'ye kadar dayanır.

Hafif (0.9g/cm³), kimyasallara dayanıklı, su emme oranıdüşüktür.

En ucuz polimerlerdendir.61


Polipropilen (PP)

62


PP'nin erime sıcaklığı yüksek olduğu için

radyatör fanlarında kullanılır.PP saklama kabı

PP halat

PP beher ve laboratuvar ekipmanı

Polipropilen (PP)

63


PP sulama

borusu

PP kalorifer ısıtma

tesisatı borusuPP boru kaynak ve kesme ekipmanı

Polistiren (PS)

64


Polistiren, stiren monomerinin polimerizasyonu ile

üretilen bir polimerdir.

Yoğunluğu 1,03-1,06 g/cm³ arasında değişir.

Rijit polistirenin erime sıcaklığı 150-243oC arasındadır.

Malzemeler termal şekillendirme veya enjeksiyon

kalıplama yöntemleri ile üretilir.

Polistiren (PS)

65


Rijit polistiren

Saf polistiren (homopolimer) oldukça sert, kırılgan ve

parlaktır.

Nispeten düşük erime noktasına sahip çok pahalı olmayan

bir reçinedir. Modifikasyon yöntemleriyle kauçuk ilavesiyle

esneklik kazandırılabilir.

Rijit polistiren hızlı yanar, kuvvetli gaz kokusu yayar, önemli

miktarda kurum üretir.

Asetonlu ortamda erir. UV ışınlarına dirençlidir.

Polistiren (PS)

66


Genleştirilmiş polistiren köpük (expanded polystrene

(EPS) foam)

EPS köpük, polistiren taneciklerinin genleştirilmesi ve

birbirine kaynaşması ile elde edilen bir ısı yalıtım

malzemesidir.

Taneciklerin genleştirilmesi ve köpük elde edilmesi için

kullanılan genleştirici gaz ‘Pentan’dır.

Organik bir bileşen olan pentan, tanecikler içinde çok sayıda

küçük gözeneklerin oluşmasını sağlar. Reaksiyon için buhar

verilir. Üretim sırasında ve üretimi takiben çok kısa sürede

pentan hava ile yer değiştirir. Açığa çıkan pentan gazı

atmosferde zaten bulunan CO2 ve su buharına-H2O’ya

dönüşür.

Polistiren (PS)

67


Genleştirilmiş polistiren köpük (expanded polystrene

(EPS) foam)

PS İzolasyon MalzemesiPS Ambalaj Malzemeleri

Polistiren (PS)

68


Yoğunlaştırılmış polistiren köpük (Extrude polystrene

(XPS) foam)

İlk Ekstrüde Polistren Köpük 1940'lı yılların başında,

Amerika'da askeri amaçlı talep üzerine yüzer sallar için

üretilmiştir.

Yoğun kullanımı sonucunda, su ve neme karşı oldukça

dirençli olduğu fark edilen bu ürünlerin aynı zamanda ısı

yalıtım teknik özelliklerinin farkına varılmıştır ve ısı yalıtımı

amacıyla üretimine devam edilmiştir.

Piyasada sert köpük olarak adlandırılır. Dış cephe

mantolamasında en çok kullanılan malzemedir.

Üretiminde HCFC (hidrokloroflorokarbon) gazları

kullanılmaktadır.

Polistiren (PS)

69


Yoğunlaştırılmış polistiren köpük (Extrude polystrene

(XPS) foam)

Polistiren (PS)

70


Ekstrüde polistiren köpük Expanded polistiren köpük

10 kat büyütme 10 kat büyütme

XPS EPS

Mikroskop altında kıyaslama

Polimetil metakrilat (PMMA , pleksiglas)

71


Termoplastik bir polimer olan PMMA piyasada daha çok

"akrilik cam", pleksiglas veya fleksiglas olarak isimlendirilir.

Yoğunluğu 1.17-1.28 g/cm³ değerleri arasındadır.

Optik bakımından şeffaftır, beyaz ışık geçirgenliği %92 ‘dir.

Renklendirilmiş ve opak olarak da kullanılır. Üstün optik

özellikleri olan PMMA'ın plastikler içinde ayrı bir yeri vardır.


72


Aynı kalınlıktaki cama göre ısıyı %20 daha az iletir.

2 mm den 40 mm kalınlığa kadar saydamlığını kaybetmeden

üretilebilir.

Levha halinde döküm veya ekstrüzyon yöntemiyle üretilir.

Deforme olma sıcaklığı 70-105°C aralığındadır. Erime

sıcaklığı 140-160oC aralığındadır.

Yanıcı bir termoplastiktir. Sıcakta işlenerek şekillendirilebilir.

Basınçla ve vakumla form verilebilir. Soğuduktan sonra

şeklini muhafaza eder.

250°C de alevle tutuşabilir. Kendi kendine yanma sıcaklığı

400°C'dir.

Çekme dayanımı 40-70 MPa aralığındadır.

Darbe dayanımı rijit polistiren kadar yüksektir.

Cama göre darbelere 6 kat daha dayanıklıdır


73


Genelde cama alternatif malzeme olarak tercih edilir.

Kullanım alanları

Cadde ve otoyol aydınlatmalarında (ısıya dayanıklı sert tip)

Işıklı reklamlarda

Binalarda; tavan aydınlatma kubbeleri,

Balkon paravanları, rüzgar kesiciler ve güneşlikler

Mağaza dekorasyonları

Telefon kabinleri

Kış bahçeleri

Abajur ve avize yapımında

Cetvel gönye türü kırtasiyecilik malzemeleri

Bina iç aydınlatmalarında, sinyal lambalarında

Otomobil ve yatlarda rüzgar kesici olarak kullanılır

Poliamitler (Naylon)

74


Poliamit yüksek molekül ağırlığı ve çapraz yapıda bağları

nedeniyle sert bir plastiktir.

Bükülmeye ve aşınmaya dayanıklı bir plastik türüdür. Yük

altında uzun süre çalışabilme özelliğine sahiptir.

Plastikleştirici katkılarla yumuşatılabilir.

Özgül Ağırlığı: 1,135 gr/cm³

Çekme Dayanımı: 650 kgf/cm²

Kopma Uzaması: % 273

Eğime Dayanımı: 515 kgf /cm²


• 1930lu yıllarda, DuPont firması polyesterin genişleyebilen güçlü biriplik olduğunu tespit etmişti.

• Ancak asıl buluş, kimyagerlerin, eritilmiş polyester geçirdikleriçubukları çekmeleriyle ortaya çıkmıştır. Bir çubuk sabitken diğeriondan uzaklaşınca kopmadan önce oldukça uzayabilen, ayrıca ipeğebenzeyen yapıda bir madde ortaya çıkıyordu.

• Ne var ki, bu polyester çok çabuk eriyordu, giysi yapmaya uygundeğildi. Bunun üzerine kimyagerler aynı işlemi poliyamidle denemeyekarar verdiler ve bugün "naylon" olarak bildiğimiz madde doğmuşoldu.

75



• İpek çorapların yerine naylon çoraplar piyasaya sürüldü. Buürünler ilk günlerde çok pahalıydı. II. Dünya Savaşı yıllarında DuPont çorap yerine paraşüt üretmeye başladı...

• Naylon çorapların ucuzlaması ve geniş kitlelere yayılması ancaksavaş ertesi gerçekleşti

76


Naylon halatBalonlu naylon

kaplama

Naylon kıllı

badana fırçası

Polikarbonat

• Polikarbonatlar, termoplastiklerin özel bir grubudur. İşlenmesi, kalıplanması, ısıl olarak şekillendirilmesi kolaydır (157oC yumuşama, 267-270oC erime noktası)

• Yoğunluk, 1.20 g/cm³

• Kullanım sıcaklık aralığı, -100°C'den +135°C'ye

• UV ışınlarına karşı dayanım, zayıf fakat üzerine UV koruyucu kaplama yapılarak dayanımı artırılmaktadır

77


Polikarbonatın Bisphenol A ve fosgen (karbonil klorür)'den sentezlenmesi

Polikarbonat

• En yaygın polikarbonat plastik tipi, Bisfenol A grupları ilebağlanmış karbonat gruplarının oluşturduğu polimer zincirleresahip olanıdır. Bu tip polikarbonat çok dayanıklı bir malzemedir,kurşun geçirmez cam yapımında kullanılır.

• Polikarbonatların karakteristikleri pleksiglasa (PMMA ; akrilik)oldukça benzer, fakat polikarbonat daha yüksek dayanımlı vedaha pahalıdır.

78


Polikarbonat

• Ayrıca tek veya çift yüzeyi UV koruyucu madde kaplıpolikarbonat levhalar tek cidarlı ve iki veya daha fazla cidarlıgözenekli levhalar halinde muhtelif renk, kalınlık, özellik veebatlarda imal edilerek yapı sektöründe her türlü açıklıklarınkapatılmasında kullanılabilen (ışıklık, tonoz, tüp geçit, kubbe vb.)esnek bir kaplama malzemesidir. İyi ısı izolasyonu vemukavemeti nedeniyle seralarda cam ve naylona alternatifolarak kullanılmaktadır.

79


Spor salonu, havuzların çatı kaplamalarında

Polikarbonat

• Polikarbonat plaka veya film kullanılarak kompozit kurşungeçirmez cam üretimi yapılmaktadır.

80


Cam polikarbonat kompozit lamine plaka

Polikarbonat

• Polikarbonatdan yapılan diğer ürünler arasında gözlük ve güneşgözlüğü camları, telefon kılıfı, CD, DVD, otomobil far camlarısayılabilir.

81


Polietilen tereftalat (PET)

En önemli ticari polyester olan PET, ilk kez 1944 yılında piyasayasürülmüştür. Yinelenen biriminde hem etilen grubu hem detereftalat grubu içerdiği için poli(etilen tereftalat) adını alır. Yarıkristal amorf yapılıdır.

PET üretiminde hammadde olarak kullanılan etilen glikol ve saftereftalik asit kullanılır.

Yüksek vizkoziteli PET cipslerinden çoğunlukla kullanılan basınçlıkalıplama yöntemi ile şeffaf PET şişeler üretilir. Operasyonsıcaklığı 250~285°C aralığındadır.

82


Polietilen tereftalat (PET)

Dünyadaki plastik üretiminin %18′ini oluşturan polietilentereftalat, gündelik hayatımızda en çok karşılaştığımız plastiktir.

Çoğunlukla sentetik elyaf, yiyecek paketleme ve şişelemeendüstrisinde kullanılır. PET cam elyafla güçlendirilerekmühendislik uygulamalarında yapısal malzeme olarak dakullanılabilir.

83


• Bazı termoplastik polimerlerin fiziksel ve mekanik özellikleri için ortalama değerler verilmiştir. Bu değerlerin polimerin molekül ağırlığına ve numunenin üretim şekline göre farklılık göstermesi mümkündür.

84


Malzeme Tipi Özgül ağırlık Çekme dayanımı (MPa)

Polietilen Termoplastik 0,92 6.2-37.2

PVC Termoplastik 1.30-1.58 10.3-55.2

Polipropilen Termoplastik 0.90-0.91 27.6-40.0

Polistiren Termoplastik 1.05-1.07 27.6-48.3

Nylon Termoplastik 1.13-1.15 48.3-82.8

Malzeme Elastisite modülü (GPa)

Basınç dayanımı (MPa)

Termik genleşme katsayısı

( 1/°C x 10 6)

Polietilen 0.13-1.1 2.8-16.5 180-215

PVC 0.007-5.5 0.7-89.6 54

Polipropilen 0.8-1.2 58.6-69 308

Polistiren 1.4-3.5 7,1 68,5

Nylon 1.8-2.8 48.3-90.6 90

Poliüretan

Poliüretan çok farklı malzemelerin üretiminde kullanılan termoset polimerdir.

Mühendislikte en önemli kullanım alanları:1.Rijit ve elastik polimer

2.Boya,

3.Lif takviyeli kompozit matrisi şeklindedir.

Özgül ağırlığı 1.15 gr/cm³ ile 1.2 gr/cm³ arasında değişmektedir.

İzosiyanat (NCO gruplu polimer) ve poliyol (polialkol, OH gruplu polimer) gruplarının polimerizasyonu ile elde edilir.

85

POLİMERLER VE ÖZELLİKLERİ(TERMOSETLER)

Poliüretan

Poliüretan sıvı, katı veya köpük formda üretilebilir.

Poliüretanlarda hidrojen bağı vardır ve kristal yapılıdır.

Pek çok yumuşak kauçuk benzeri polimer ile blok kopolimer oluşturabilir.

Elde edilecek blok kopolimeri termoplastik elastomer malzemelere benzer özellikler gösterir.

Ancak termoset olduğu için hem aşınmaya daha dayanıklıdır, hem de daha yüksek mekanik özelliklere sahiptir.

86


Poliüretan

87


Poliüretan boya ile metalyüzeyleri korunur.

(sıcaklık ve neme direnç)

Ahşap yüzeylerin korunmasında poliüretan vernik kullanımı

Poliüretan Köpük

• Uygun oranlarda poliyol ile izosiyanat karıştırılarak ve çeşitli köpük yapıcılar ilave edilerek poliüretan köpük elde edilmektedir.

• Köpük yapıcı dozajına bağlı olarak hacimce 100 kat genleşme elde edilebilir.

88


Poliyol + izosiyanat +köpük oluşturucu kimyasal => Poliüretan köpük + ısı

Poliüretan Köpük

89


Poliüretan Köpük

Sıcaklığa karşı dayanıklı, genellikle – 40 ºC ile 120 ºC arasındaki sıcaklıklarda etkilenmezler.

Soğuk hava depolarında kullanılır.

Akustik düzenleme için stüdyolarda poliüretan köpük plaka kullanılır.

Poliüretan sandviç paneller çatı kaplamada kullanılır.

90


Polyester Reçinesi

Polyester reçineleri (unsaturated polyester resin) koyu kıvamlı vezor akan, neredeyse renksiz sıvılardır.

İki bileşenli bir reçine olup, sertleşmesi için katalizör etkisi gösterenorganik peroksit'lerin ilavesi gerekir. (% 1-2 oranında)

Sertleşme süresi ortam sıcaklığına bağlı olup, sertleştirici dedenilen katalizörlerin karışımdaki payına bağlıdır. Reçinenin normaloda sıcaklığında sertleşebilmesi için 3. bir malzemeye ihtiyaç vardır.

91


Polyester Reçinesi

Hızlandırıcı adı verilen bu malzeme bazen reçinenin içine öncedenkarıştırılmakta ve reçine bu şekilde piyasaya verilmektedir.

Polyester reçinelerinin temel maddesi styrol hafif zehirleyiciözellikte ve reaksiyon sırasında buharlaşan bir malzemedir.Polyester atölyelerinden veya yeni teknelerden bildiğimiz kokuuçan styrol 'ün kokusudur.

92


Epoksi Reçine

Epoksi reçineler geniş bir yelpazedeki kompozit malzemelerin üretiminde en yaygın kullanıma sahip reçinelerden biridir. Farklı performans düzeylerine sahip bir dizi ürün elde etmek için reçinenin yapısı geliştirilebilir.

Genellikle epoksi reçineler, bir anhidrit veya bir amin sertleştirici eklendiğinde sertleşme reaksiyonuna girer.

Sonuçta çıkan sertleşmiş reçine genelde mükemmel kimyasal, mekanik ve elektrik özellikleri olan sert termoset maddelerdir.

93


Epoksi Reçine

Epoksi reçineler öncelikle üstün mekanik özellikleri, korozif sıvılarave ortamlara dayanımı, üstün elektriksel özellikleri, yüksek ısıderecelerine dayanım veya bu değerlerin bir kombinasyonu olarakyüksek performanslı kompozit ürünlerinin üretimi amacı ilekullanılmaktadır.

Epoksi reçineler laminat ve döküm uygulamalarında kaplama, yerdöşemesi ve yapıştırıcı olarak kullanılır.

Epoksi reçineler genellikle üstün performanslı fakat daha yüksekmaliyetteki reçine sistemlerinin kullanımını öngören kritikuygulamalarda tercih edilmektedir.

Epoksi reçineler denizcilik otomotiv, elektrik/elektronik ve diğerçeşitli sektörlerdeki kompozit parçaların üretiminde performansfaktörünün maliyet faktöründen daha önemli olduğuuygulamalarda kullanılmaktadır.

94


Epoksi Reçine

95


Epoksi Reçine

96


Kimyasal ankrajda (dübelleme) epoksi

Kompozitler (karma malzemeler); metal, seramik vepolimerlerden iki ya da daha fazla malzemenin bir arayagetirilmesi ile oluşan malzemelerdir.

Kompozit malzeme tasarımında, bir malzemenin tek başınasergileyemeyeceği özelliklere ve de kendisini oluşturanmalzemelerin en iyi özelliklerine sahip olan bir malzemeninüretilmesi amaçlanır.

Küçük boyutlu cam elyafların (fiberlerin) bir polimer(genellikle, epoksi ya da poliester) matris içinde bulunduğucam-elyaf takviyeli kompozit, yaygın olarak kullanılankompozitlerden biridir.

97

4- KOMPOZİT MALZEMELER

Teknolojik olarak diğer önemli bir malzeme de, karbonelyafların bir polimer matris içinde bulundukları karbon elyaftakviyeli kompozitler (KETK)’dir.

KETK, bazı uçak ve uzay uygulamalarında, yüksek teknolojilispor ekipmanlarında (örneğin, bisiklet, golf sopası, tenis raketive kayak) kullanılmaktadır.

Son zamanlarda, otomobil tamponlarında da kullanılmayabaşlanmıştır.

98

4- KOMPOZİT MALZEMELER

"Kompozit Malzeme" kavramının ortaya atılması ve konununbir mühendislik konusu olarak ele alınması ancak 1940'lıyılların başında gerçekleşmiştir.

İlk çağlardan beri insanlar kırılgan malzemenin içine bitkiselveya hayvansal kaynaklı lifler koyarak bu kırılganlık özeliğiningiderilmesine çalışmışlardır. (Kerpiç)

Kompozit malzemenin donatılmasında yaygın olarak kullanılanliflerle ilgili uygulamaların da çok yeni olmadığı eldekibulgulardan anlaşılmaktadır. Örneğin cam liflerinin üretimi,Eski Mısır'a kadar tarihlendirilmektedir. Daha M.Ö. 1600yıllarında Mısır'da ince cam liflerinin yapımının bilindiği, çeşitlikalınlık ve renkte cam lifleriyle bezenmiş amforalarınmevcudiyetinden anlaşılmaktadır.

4- KOMPOZİT MALZEMELERİN TARİHİ

Kompozit Malzeme, belirli bir amaca yönelik olarak,en az iki farklı maddenin biraraya getirilmesiylemeydana gelen malzeme grubudur.

Üç boyutlu nitelikteki bu biraraya getirmede amaç,bileşenlerin hiçbirinde tek başına mevcut olmayan birözeliğin elde edilmesidir.

Diğer bir deyişle, amaçlanan doğrultudabileşenlerinden daha üstün özeliklere sahip birmalzeme üretilmesi hedeflenmektedir.

4- KOMPOZİT MALZEMELERDE AMAÇ

Kompozit malzemede genelde dört koşul aranmaktadır:

İnsan yapısı olması, dolayısıyla doğal bir malzemeolmaması, (Örn. Granit Kompozit Değildir=Quarz+Mika+Feldispat)

Kimyasal bileşimleri birbirinden farklı ve belirliarayüzlerle ayrılmış en az iki malzemenin birarayagetirilmiş olması,

Farklı malzemenin üç boyutlu olarak birarayagetirilmiş olması,

Bileşenlerinin hiçbirinin tek başına sahip olmadığıözelikleri taşıması, dolayısıyla bu amaçla üretilmişolması

4- KOMPOZİT MALZEMELERDE AMAÇ

Kompozit malzeme üretiminde genellikle aşağıdaki özeliklerdenbirinin veya birkaçının geliştirilmesi amaçlanmaktadır.

Mekanik dayanım, basınç, çekme, eğilme, çarpma dayanımı,

yorulma dayanımı, aşınma direnci,

korozyon direnci,

kırılma tokluğu,

yüksek sıcaklığa dayanıklılık,

Isı iletkenliği veya ısıl direnç,

elektrik iletkenliği veya elektriksel direnç,

akustik iletkenlik, ses tutuculuğu veya ses yutuculuğu,

rijitlik,

ağırlık,

görünüm

4- KOMPOZİT MALZEMELERİN GENEL ÖZELLİKLERİ

Kompozit Malzemeler genellikle aşağıda belirtilen özelliklere sahiptirler.

● Düşük Ağırlık

●Yüksek Mukavemet

● Sünek

● Yüksek Sıcaklık Direnci

● Yüksek Şok Direnci

● Yüksek Yorulma Dayanımı

● Mükemmel Aşınma Direnci

● Çekicilik ve Estetik Görünüm

103

4- KOMPOZİT MALZEMELERİN GENEL ÖZELLİKLERİ

Kompozit Malzemelerin Dezavantajları

Üretimin Güçlüğü

Pahalı Olması

İşlenmesinin güç olması yanında maliyetinin yüksekoluşu

Gerekli yüzey kalitesinin elde edilemeyişi

Diğer malzemeler gibi geri dönüşümünün olmayışı

104

KOMPOZİT MALZEMELERİN DEZAVANTAJLARI

OTOMOTİV

UZAY VE HAVACILIK

SAVUNMA SANAYİ

KİMYA

ELEKTRİK

İNŞAAT

DENİZCİLİK

MAKİNA

DİĞER

KOMPOZİT MALZEMELERİN KULLANIM ALANI

106

Yarış otomobili gövdesi

Ergonomik bisiklet-kişiye özel

Kompozit başlık


Otomobil

ön panel

Golf sopa

Karbon-epoksi keman


Karbon palet Snowboard Sorf

Yapay bacak Zıpkın


Askeri ve sivil helikopterlerde pek çok yapısal parça kompozittir.


Yüksek teknoloji uygulamalarında kullanılan malzemeler bazenileri malzemeler olarak adlandırılır.

İleri malzemeler, tipik olarak özellikleri iyileştirilmiş gelenekselmalzemeler veya yeni geliştirilmiş yüksek performanslımalzemeler olabilir. Genellikle maliyetleri yüksektir.

İleri malzemeler, yarı iletkenleri, biyo-malzemeleri ve“geleceğin malzemeleri” olarak adlandırabileceğimiz akıllımalzemeler ile nano-mühendislik malzemelerinikapsamaktadır.

110

İLERİ MALZEMELER

YARI İLETKENLER

Metal, seramik, polimer ve kompozit malzemelerin odasıcaklığındaki elektrik iletkenliği aralıklarını gösteren diyagram

111

İLERİ MALZEMELER

YARI İLETKENLER

Yarı iletken malzemelerin elektriksel özellikleri, elektrikselaçıdan iletken metal ve alaşımları ile yalıtkan seramik vepolimer malzemelerin arasındadır.

Bu malzemelerin elektriksel özellikleri, yapılarında çok düşükyoğunluklarda bulunan düzenli atomlarının varlığı ile yakınilişkilidir.

Yarı iletkenler, yaklaşık son otuz yılda, elektronik ve bilgisayarendüstrisinde, (dolayısıyla günlük hayatımızda), devrime yolaçan entegre devrelerin gelişmesini sağlamıştır.

112

İLERİ MALZEMELER

BİYOMALZEMELER

Biyomalzemeler, vücudun hastalanmış veya hasarlıkısımlarının yerine geçmek üzere insan vücuduna yerleştirilenparçalarda kullanılır. Bu malzemelerin zehirli maddeüretmemesi ve vücut dokusu ile uyumlu olması gerekir.

Buraya kadar bahsedilen bütün malzemeler, yani metal,seramik, polimer, kompozit ve yarı iletkenler biyomalzemelerolarak kullanılabilir.

113

İLERİ MALZEMELER

AKILLI MALZEMELER

Akıllı malzemeler, birçok teknoloji üzerinde önemli etkileribulunan en yeni malzeme grubudur.

Akıllı nitelemesi bu malzemelerin, yaşayan organizmalardagörüldüğü gibi, bulundukları ortamda meydana gelendeğişiklikleri hissedebildiklerine ve önceden belirlenen bircevap oluşturabildiklerine işaret etmektedir.

Bir akıllı malzeme (ya da sistemi), giriş sinyalini algılayan birçeşit sensör ve bu sinyale uygun bir cevap oluşturan biraktüatörden (uyarıcıdan) oluşur.

114

İLERİ MALZEMELER

AKILLI MALZEMELER

Aktuatörlerde (uyarıcılarda), şekil hafızalı alaşımlar,piyezoelektrik seramikler, manyetostriktif malzemeler,elektroreolojik/manyetoreolojik akışkanlar olmak üzere dörtfarklı malzeme türü yaygın olarak kullanılır.

Optik fiberler, bazı polimerler de dâhil olmak üzerepiezoelektrik malzemeler ve mikroelektromekanik sistemler,sensörler de kullanılan malzeme ve cihazlar arasındadır.

115

İLERİ MALZEMELER

NANOMALZEMELER

Nanomalzemeler, dört temel malzeme türünün herhangibirine ait olabilir.

Bu malzemelerin özelliklerini inceleyen çalışmalara dananoteknoloji adı verilmiştir.

Parçacık boyutları atomsal boyutlara yaklaştığında,malzemelerin sergiledikleri bazı fiziksel ve kimyasalözelliklerde çarpıcı değişiklikler meydana gelir.

116

İLERİ MALZEMELER

NANOMALZEMELER

Bu özgün ve olağandışı özellikleri sayesinde nanomalzemelerelektronik, biyomedikal, spor, enerji üretimi ve diğerendüstriyel uygulamalarda kendilerine yer edinmişlerdir.

Nanomalzemelerin sağlık üzerine etkileriyle ilgili olarakhazırda yeteri kadar çalışma bulunmamasına rağmen, deri,akciğer ve sindirim sistemi yoluyla hızlı bir şekilde vücuttarafından emilebilecekleri ve yeterli konsantrasyonlardabulunmaları durumunda, akciğer kanseri ya da DNA hasarı gibisağlık riskleri içerdikleri konusunda endişeler vardır.

117

İLERİ MALZEMELER

Documents

KOMPOZİT MALZEMELER · Günlük hayatta kullanılan polimerlerin çoğunun ana zincirinin temel bileşeni karbon atomudur. Sentetik ve doğal polimerlerin çok büyük bir kısmı