• Sonuç bulunamadı

KOMPOZİT MALZEMELER

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "KOMPOZİT MALZEMELER"

Copied!
4
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

KOMPOZİT MALZEMELER

ÖZET: “Kompozit malzeme, temel olarak birbirleri

içerisinde çözünmeyen ve birbirlerinden değişik şekil ve

veya malzeme özelliği olan iki ya da daha çok malzemenin

karışmasından ya da birleşiminden meydana gelen

malze-me bütünüdür. Günümüzde en çok kullanılan

kompozit-lerden biri betondur. Çimento ve kumdan meydana gelen

malzeme matriks çelik çubuklar ile desteklenir. Bir diğer

tanınmış kompozit ise kerpiçtir. Çamur ve samanın

karış-tırılması ile oluşturulan bu malzeme oldukça eskiden beri

bilinen belki de insanlık tarihinin en eski yapı malzemesidir.

Kompozit malzeme teknolojisi bugün hızla gelişmektedir

ve hemen her gün piyasaya yeni ürünler sunulmaktadır.”

ANAHTAR KELİMELER: Kompozit Malzeme; Metal;

Korozyon; Maliyet.

ABSTRACT: “Composite material is the entirety of

material which is essentially insoluble in each other and

which is a mixture of two or more materials with different

shape and / or material properties. One of the most widely

used composites today is concrete.The material coming

from the cement and plaque is supported by matrix steel

bars. Another well known composite is mudbrick. This

ma-terial, formed by the mixing of mud and straw, is perhaps

the oldest building material of human history, which has

been known for quite some time. Composite material

tech-nology is developing rapidly today and new products are

being offered to the market almost every day. “

KEYWORDS: Composite Material; Metal; Corrosion;

Cost.

COMPOSITE MATERIALS

(2)

1. Kompozit Malzemeler Hakkında Genel Bilgi

Kompozit malzeme, genel anlamıyla iki veya daha fazla malzeme kullanılarak oluşturulmuş malzemeye denir. Ortaya çı-kan malzeme, değişik özellikler içeren ve yeni özellikleri olan malzeme olarak kulla-nılmaktadır. Malzemelerin kendi içerikle-rinde ara yüzey bağlantısı oluşturacak bi-çimdeki bileşene kompozit malzeme adı verilmektedir. Ortaya çıkan bileşen, kulla-nılan malzemelerden farklı, fiziksel ve me-kanik özellik sergilemektedir. Yani gelişti-rilmiş yeni bir endüstriyel malzeme ortaya çıkmaktadır. Kompozit malzemenin yal-nızca yapısal işlevlerinin yanı sıra, elektrik-sel, çevresel ve termal özellikleri sebebiyle de birçok alanda kullanılır (Şahin, 2000). Kompozit malzeme yakın zamanda icat edilen bir malzeme olmayıp, tabiatta var-lık gösteren yapılardan hareketle, değişik özellikleri olan malzemelerin birleştirilme-siyle ortaya çıkarılmaktadır. Böylece küçük partiküller şeklinde karbon içeren demiri de kompozit malzeme adı altında adlan-dırmak mümkündür. Fakat, perlitik yapıda bulunan ferrit ve sementit katmanlarının düzenli diziliş bir yapıda olmasından do-layı, mikro kompozit şeklinde adlandırılır. Böylelikle kompozit malzemeler “iki veya daha fazla malzemenin makroskobik du-rumda karışımı” diye adlandırılmaktadır. (Gibson, 1994).

Malzemeler genelde; metaller, se-ramikler ve organik malzemeler şeklinde gruplandırılır. Bu sınıflandırmanın

birbiri-ne kıyasla üstünlükleri ve zayıflıkları bu-lunmaktadır. Bu üç grubun yanı sıra, iki veya daha çok sayıda aynı ya da değişik grupta bulunan malzemelerin, optimum fonksiyonlarını bir arada birleştirmek veya yeni bir özellik meydana getirmek için, bu malzemelerin mikro ve makro dü-zeyde bütünleştirilmesiyle oluşmuş kom-pozit malzemelerde öncelikli hedef, bile-şenlerin ayrı ayrı içeriğinde var olmayan özelliklerin bulunmasıdır.

Başka bir tabirle hedeflenen doğrultuda öğelerinden daha üstün fonksiyonlara sahip malzeme imalatı amaçlanmaktadır (Gibson, 1994).

2. Kompozit Malzemelerin Özellikleri

Kompozitler, özellikle polimer kompozitler boyut, termal kararlılık, sert-lik, aşınmaya karşı dayanım ve yüksek mukavemet gibi konularda birçok en-düstriyel maddeye göre avantajlı olmak-tadır. Bazı kompozit malzemeler sertlik ve mukavemet olarak metallere yakın özellik göstermelerinin yanında çok daha hafiftir. Kompozit malzemeler; Bileşenler-den oluşmuş, farklı kimyasal yapısı olan, birbiriyle etkileşime girmemiş İki ya da daha çok molekül, kristal ya da faz yapısı-nın beraber bulunduğu, İçeriğindeki mal-zemeler üç boyutlu bileşiminden oluşan, Kendisini oluşturan bileşenlerden daha fazla özellik barındıran yapıdadırlar.

Bu bilgiler dikkate alınarak tanım-lama yapılırsa kompozit malzeme, temel olarak birbirleri içerisinde çözünmeyen ve birbirlerinden değişik şekil ve/veya me özelliği olan iki ya da daha çok malze-menin karışmasından ya da birleşiminden meydana gelen malzeme bütünüdür. Bu tanım ile kompozit malzemeler konusunu kapsayacak tanım yapılabilmektedir. Bu malzemeler belirli uygulama alanları için üstün mekanik ve fiziksel özellikler elde etmek amacıyla belli spesifik konfigüras-yonda değişik fazdaki malzemelerin bir araya getirilmesi ile oluşan malzemeler ol-duklarından çok fazlı malzeme olarak da adlandırılırlar (Şahin, 2000).

3. Kompozit Malzeme Bileşenlerinin Görevleri

Bir kompozit malzeme takviye malzemesi ve bu takviye malzemesinin

etrafını sararak kuvvetli bir şekilde bağ oluşturan matriks malzemesinden oluşur.

Matriksin görevi:

Matriksin asıl görevi içindeki tak-viye elemanlarını bir arada tutarak onların malzeme üzerine gelen gerilmelere en üst düzeyde karşı koyabilmesi için düzen-lenen yerleşimlerini muhafaza etmektir. Kompozit malzemeye gelen tüm yükler matriks yoluyla takviye elemanına aktarı-lır.

Matriks aynı zamanda kullanılan takviye malzemelerini birbirinden izole ederek, kompozit malzemeye daha faz-la destek verebilmelerini sağfaz-lar. Genelde katı malzeme olan takviye malzemelerin her birinin matriks içerisinde ayrı bir girdi gibi davranmaları toplamda oluşturduk-ları destekten daha fazla destek üretme-lerini sağlar. Böylece malzeme üzerinde-ki çatlaklar birbiri üzerinde temas eden takviye elemanları üzerinden ilerleyemez. Matriksin, içinde bulunan takviye malze-mesini aşınmalara karşı, çevresel etkilere karşı ve korozif etkilere karşı koruması ge-rekmektedir. Kırılmış takviye elemanları, içinde oluşan çatlakların durmasını veya yavaşlamasını sağlayan bir etki gösterme-si gerekmektedir. Matriks, takviye elemanı ile etkin bir bağ gücü oluşturarak, kom-pozit malzemenin mukavemetini artırıcı yönde etki oluşturmaktadır.

Takviye malzemesinin görevi:

Bir kompozit malzemede takviye malzemesinin en önemli görevi, matriks içerisinde tekdüze olarak dağılıp, matrik-sin maruz kaldığı gerilmeleri destekleye-rek kompozit malzemenin mukavemetini

(3)

arttırmaktır.

Bir takviye elemanı matriks ile re-aksiyon verip istenmeyen ürünler oluştur-mamalıdır. Takviye malzemesi ve matrik-sin termal genleşmeleri birbirinden faklı olmamalıdır. Maruz kaldıkları ısı değişim-lerinde birbirlerini zayıflatıcı etki göster-memelidirler (Yıldırım, 2005).

4. Kompozit Malzemelerin Olumlu ve Olumsuz Yönleri

Kompozit malzemeler, bileşen-lerinin içerdiği özgün özellikleri bir mal-zemede toplayarak önemli bir üstünlük meydana getirmektedirler. Günümüzde kompozit malzemeler, kullanıldıkları or-tamdaki zor çalışma şartlarına içerdikleri üstün özelliklerle uyum sağlayabilmesi amacıyla üretilmektedir. Bir malzemeden beklenen üstün özellikler genel olarak aşağıdaki gibidir.

• Yüksek dayanım, • Yüksek rijitlik,

• Yüksek yorulma dayanımı, • Mükemmel aşınma direnci, • Yüksek sıcaklık kapasitesi, • Yüksek korozyon direnci, • Yüksek ısı iletkenliği, • Şekillendirilebilirlik,

• Düşük yoğunluk, çekicilik ve estetik görünüm.

Uygun matriks/takviye elemanı çifti, üretim tekniği, bileşenlerin mukave-met özellikleri ve diğer faktörler göz önü-ne alınarak üretim yapılırsa bir kompozit malzemede yukarıdaki belirtilen özellik-lerin tümünü bir arada elde etmek müm-kündür.

Uygun matriks/takviye elemanı seçiminin, sistemin mekanik ve fiziksel özellikleri üzerindeki etkisi büyüktür. Bir kompozit malzeme içerisinde matriks ta-rafından yükün takviye elemanlarına ile-tilmesi için matriks ile takviye elemanları arasındaki ara yüzey bağının da kuvvetli olması gerekmektedir. Ara yüzey bağının kuvvetli olması ise çiftlerin uyumuna ve matriksin ıslatabilirlik özelliğine bağlıdır. Bunun yanında üretim tekniği seçimi dı-şında, takviye elemanlarının matriks içeri-sinde homojen dağılımı da matriks alaşı-mı ve takviye elemanının uygun seçimine bağlıdır. Yukarıda belirtilen malzemeler-den beklenen üstün özellikleri sağlayabi-len kompozitlerin bu özelliklere ek olarak klasik malzemelere göre belirgin

olum-lu yönleri aşağıdaki gibidir (Shwwartz, 1997).

• Yüksek dayanımın ağırlığa oranındaki azalma,

• Amaçlanan işe uygun malzeme tasarı-mının gerçekleştirilebilmesi,

• Korozyona dayanım ile uzun ömür, • Üretiminin ucuzluğu,

• Termal veya elektrik iletkenliğinde ar-tış.

Yukarıda belirtilen üstün özellik-lerinin yanında bazı kompozit malzemele-rin olumsuz yönleri de mevcuttur. Bunlar aşağıdaki şekildedir;

• Üretim güçlüğü, • Pahalı olması,

• İşlenme problemi, işlenme maliyeti-nin yüksek oluşu ve gerekli yüzey pü-rüzlülüğünün elde edilmesinin güçlü-ğü,

• Diğer malzemeler gibi geri dönüşü-münün olmayışı.

5. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

Kompozit malzemeler özellikleri-ne ve içerdikleri bileşiklere göre pek çok sınıflandırma yöntemine tabi olabilirler. Yapılabilecek en genel sınıflandırma aşa-ğıdaki gibidir (Shwwartz, 1997).

• Polimer matriksli kompozit malzeme-ler

• Seramik matriksli kompozit malzeme-ler

• Metal matriksli kompozit malzemeler

6. Kompozit Malzemelerin Sağladığı Faydalar

Bazı kompozitlerin özel olarak ya-pılması nedeniyle aşağıdaki özelliklerin bir kısmına sahip kompozitler üretilebil-mektedir.

1. Yüksek mukavemet: Kompozitler yük-sek mukavemet değerleri sağlayan malzemeler arasında en etkin olanlar-dan birisidir.

2. Hafiflik: Kompozitler birim alan ağırlı-ğında hem takviyesiz plastiklere, hem de metallere göre daha yüksek muka-vemet değerleri sunmaktadır.

3. Tasarım esnekliği: Kompozitler bir ta-sarımcının aklına gelebilecek her türlü karmaşık, basit, geniş, küçük, yapısal, estetik, dekoratif ya da fonksiyonel amaçlı olarak tasarlanabilir.

4. Yüksek dielektrik direnimi: Kompozit-lerin göze çarpan elektrik yalıtım özel-likleri, birçok bileşenin üretimi konu-sunda açık bir tercih nedenidir.

5. Korozyon dayanımı: Kompozitlerin antikorrozif özelliği, diğer üretim mal-zemelerinden üstün olan niteliklerin-den biridir.

6. Kalıplama kolaylığı: Kompozit ürünler, çelik türündeki geleneksel malzeme-lerde karşılaşılan birçok parçanın bir-leştirilmesi ve sonradan monte edil-mesi işlemini tek parçada kalıplama olanağı ile ortadan kaldırmaktadır. 7. Yüzey uygulamaları: Kompozit

ürün-lerde kullanılan polyester reçine, özel pigment katkıları ile renklendirilmek suretiyle, amaca uygun kendinden renkli olarak da üretilebilmektedir. 8. Şeffaflık özelliği: Kompozitler, cam

kadar ışık geçirgen olabilir. Tam şeffaf olması durumunda ışığı yayması saye-sinde, yayılan ışığın önem kazandığı seralarda ve güneş kollektörü yapı-mında önemli avantajlar sağlar.

9. Beton yüzeylere uygulama imkanı: Beton yüzeylere, kompozitler mü-kemmel yapışır. Özellikle, betonun gözenekli olması nedeniyle, kom-poziti oluşturan ana malzemelerden polyester reçinenin beton gözenek-lerinden sızması ve beton kütle içinde sertleşmesinden dolayı mükemmel bir yapışma sağlanır.

10. Demir yüzeylere uygulama imkanı: Demir yüzeydeki pas ve yağ kalıntıları temizlendikten sonra kompozitlerle kaplanabilir. Bu sayede demir ve çelik yüzeyler, kompozitlerle kaplanarak korozyon etkilerinden korunmaktadır. 11. Yanmazlık özelliği: Kompozitlerin alev dayanımı, kullanılan polyesterin özel-liğine bağlıdır. Özellikle Halojenürle-rin, borun ve bazı metallerin kullanı-mı aleve dayanıklılığını artırmaktadır. Alev dayanım özelliğinin arandığı yer-lerde “Alev dayanımlı” polyester kulla-nılmalıdır.

12. Yüksek sıcaklık dayanımı: Kompozit ürünler, termoset plastikler grubun-dan polyester reçineler ile yapıldığı için yumuşamaz ve şekil değiştirmez. Yüksek sıcaklık dayanıklılığında kulla-nılan polyester reçinenin cinsine bağ-lıdır.

13. Kompozitler içine farklı malzemeler gömülebilir: Kompozitler çine demir, ahşap, halat, tel, mukavva, poliüretan Göller Bölgesi Aylık Hakemli Ekonomi ve Kültür Dergisi Ayrıntı Cilt 6 Sayı 64 Temmuz 2018/ 43

(4)

sert köpük gibi malzemeler gömüle-rek mekanik özellikleri farklılaştırıla-bilir.

14. Tamir edilebilirlik özelliği: Tamir izleri-nin görünmemesi için, onarım işlemi-nin bir kalıp üzerinde yapılması, ya da onarımdan sonra zımpara veya boya yapılması gerekir.

15. Kompozitler kesilip delinebilir: Kom-pozitler, tahta gibi kolayca kesilir, deli-nir, zımparalanır. Bu amaçla kullanılan aletlerin sert çelik veya elmas uçlu ol-ması halinde daha iyi sonuç alınmak-tadır.

16. Farklı mekanik özellikler elde etmek için farklı katmanlardan ve farklı bile-şimlerle kompozit malzeme imal edi-lebilir.

17. Kompozit malzemeler kimyasallara, korozyona ve hava şartlarına dayanık-lılık gösterir.

18. Karmaşık parçaların tek olarak üreti-lebilmesinden dolayı parça sayısının azalmasını sağlarlar. Böylece ara bir-leştirme detay parçalarının azalmasıy-la üretim süresi kısalmaktadır (Akın, 2007).

7. Kompozit malzemelerin dezavantajları

1. Genel olarak pahalı olması en büyük dezavantajdır.

2. Lamine edilmiş kompozitlerin özellik-leri her zaman ideal değildir, kalınlık yönünde düşük dayanıklılık ve katlar

arası düşük kesime dayanıklılık özelli-ği bulunmaktadır.

3. Malzemenin kalitesi üretim yöntemle-rinin kalitesine bağlıdır, standartlaştı-rılmış bir kalite yoktur.

4. Kompozitler genelde kırılgan (gevrek) malzeme olmalarından dolayı kolay-lıkla zarar görürler, onarılmaları yeni problemler yaratabilir.

5. Sıcak kurutma gerekmektedir.

6. Kompozitler onarılmadan önce çok iyi olarak temizlenmeli ve kurutulmalıdır. Bazı durumlarda bu oldukça güçtür. 7. Bazı kurutma teknikleri uzun zaman

alabilmektedir

Günümüzde en çok kullanılan kompozitlerden biri betondur. Çimento ve kumdan meydana gelen malzeme mat-riks 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 mal-zemesidir. Kompozit malzeme teknolojisi bugün hızla gelişmektedir ve hemen her gün piyasaya yeni ürünler sunulmaktadır. Artan talep ve üretim doğrultusunda ma-liyeti düşen kompozitler, klasik endüstri-yel malzemelere karşı sağladığı pek çok fiziksel ve kimyasal avantajlar sayesinde hafif yapıların ve konstrüksiyonların temel malzemesi olmaya adaydırlar (Akın,2007)

Kaynaklar

1) Akın, E., 2007, Mermer tozları ve uçucu kül ile polimer esaslı kompozit malzeme üretimi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversi-tesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 14-18.

2) Gibson, R.F., 1994, Principles of compo-site material mechanics, Mc Graw Hill, Inc, Department Of Mechanical Engneering, Wayne State University, Detroit,

Michigan , 135-139.

3) Shwwartz, M., 1997, Composite Mate-rials, Prentice Hall PTR, New Jersey, 1-15,

170-171.

4) Şahin, Y., 2000, Kompozit malzemelere giris, Gazi Kitabevi, Ankara, 1-16, 37-41,

65-68.

5) Yıldırım, R., 2005, Ceviz Kabugundan Polimer Kompozit Levha Üretimi Ve Bazı Teknolojik Özelliklerinin Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 23-27. 6) Sınıksaran M.,2012 Volkanik Tüf Tozları İle Polimer Esaslı Kompozit Malzeme Üre-timi, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversite-si Fen Bilimleri Enstitüsü, 6-11.

Referanslar

Benzer Belgeler

Koç’un naaşı, aile kabristanındaki düzenlem elerden sonra, oğlu Rahmi Koç, kızları Suna Kıraç, Se­ m ahat Arsel, Sevgi Gönül, damadı İnan Kıraç, Koç

14 Ocak 2000 tarihinde yapılacak olan toplantıya Sayın Sinan K UN ER ALP de davet edilmiştir ve Hilton Otelinde 13-14 Ocak için oda rezervasyonları

The primary reasons for higher CSR expenditure in Maharashtra, Tamil Nadu, Uttar Pradesh, Karnataka, and Gujarat are mainly because of the higher number of

Mozaik kelimesi anlatmaya yetmez bu renkliliği, canlılığı, çeşitliliği... Çünkü bu­ rada hayat tüm çokkültürlülüğü ve ritüel- leri ile öyle sahici, öyle dingin

Yatırım; herhangi bir kaynağın belirli üretim araçlarına veya diğer fayda yaratacak alanlara ayrılması” (Erkuş ve Rehber 1998)... İşletmenin amacını oluşturan

Kompozitler takviye geometrisi (parçacık, pul ve fiber) veya matris türüne (polimer, metal, seramik ve karbon) göre sınıflandırılır..

Lineer elastik ve küçük deformasyonlara sahip bir cisim için bir noktadaki gerilme ve şekil değiştirmeler, Hooke Kanunu olarak adlandırılan altı eş zamanlı lineer

Lamina enine hasarının matris hasarına bağlı olduğu varsayılırsa, maksimum enine hasar şekil değiştirmesi ve enine çekme mukavemeti aşağıdaki