İleri kompozit malzemeler -...

Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ

MMM291 MALZEME BİLİMİ


Ofis Saatleri: Perşembe 14:00 – 16:00 [email protected], [email protected]

Bursa Teknik Üniversitesi, Doğa Bilimleri, Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi,Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

mailto:[email protected]











Mühendislik Malzemeleri

Metaller

Demir esaslı

metaller

Demir dışı

metaller

Amorf metaller

Plolimerler

Termoplastik

Termoset

Elastomer

Seramikler

Geleneksel

seramikler

İleri teknoloji

seramikleri

Kompozitler

Metal matrisli

kompozitler

Polimer matrisli

kompozitler

Seramik matrisli

kompozitler

Teknolojide sağlanan gelişmelere paralel olarak monolitik malzemeler teknolojininihtiyaç duyduğu malzeme özelliklerini sağlamakta yetersiz kalmıştır. Bu ihtiyacıgidermek üzere kompozit malzemeler geliştirilmiştir.

Mühendislik Malzemelerinin Sınıflandırılması


Malzemelerin Genel Özellikleri

Seramikler

• Sert, metallere oranla düşük yoğunluk, korozyon ve aşınma

direnci, kararlı, yüksek elastik modül, yüksek sıcaklıklarda kullanım

• Kırılgan, düşük tokluk, düşük güvenlik modülü

Metaller

• Yumuşak, elektriksel ve ısıl iletkenlik, yüksek kırılma tokluğu ve

süneklik, yüksek güvenlik modülü

• Seramiklere oranla yüksek yoğunluk ve düşük ergime sıcaklığı,

düşük ve orta sıcaklıklarda kullanım, reaktif

Polimerler

• Kolay şekillendirme kabiliyeti, çok düşük yoğunluk

• Düşük elastik modül, düşük sıcaklıklarda kullanım, çok reaktif,

düşük ergime ve yumuşama sıcaklığı



Özellik Seramik Metal Polimer

Sertlik

Elastik modül

Yüksek sıcaklık mukavemeti

Isıl genleşme

Süneklik

Korozyon direnci

Aşınma direnci

Elektriksel iletkenlik

Yoğunluk

Isıl iletkenlik



MalzemeErgime Sıcaklığı,

CYoğunluk, g/cm3

Sertlik, Mohsa

Elastik Modülb

Isıl genleşme katsayısıc

Alümina, Al2O3 2050 3,8 9 34 8,1

Silisyum karbür, SiC 2800 3,2 9 65 4,3

Zirkon oksit, ZrO2 2660 5,6 8 24 6,6

Berilyum oksit, BeO 2550 3,0 9 40 10,4

Düşük karbonlu çelik 1370 7,9 5 17 15

Alüminyum 660 2,7 3 7 24


Malzemelerin Özellikleri

Çok sünek

Kırılma Davranışı Orta derecede

sünekKırılgan

% RA veya %EL : Büyük Orta Küçük

Sünek kırılma tercih edilir

Sünek : Kırılma öncesi uyarıverir

Kırılgan: Uyarı yok, aniden kırılır

%RA : % alansal küçülme% EL : % uzama



Çok sünek

Kırılma Davranışı

Orta derecede

sünekKırılganYüksek derecede sünek

kırılma davranışı sergileyen malzemelerde kopma

noktasına kadar süren bir boyun oluşumu söz konusudur.

Orta derecede sünek kırılma davranışı sergileyen

malzemelerde kısmi boyun oluşumu meydana gelir daha

sonra sünek kırılma gerçekleşir.

Kırılgan malzemelerde plastik deformasyon meydana

gelmeksizin gevrek kırılma gerçekleşir.

% RA / %EL : Büyük Orta Küçük



Kırılma Davranışı

Metaller sünek kırılma davranışı sergiler.

Seramikler gevrek kırılma davranışı gösterir.

Polimerler hem gevrek hem sünek kırıma davranışı gösterebilir türüne bağlı olarak.

(a) Alüminyumda çanak-koni kırılması

(b) çelikte gevrek kırılma


Malzemelerin Uygulama Alanlarına Örnekler

Uygulama örnekleri Özellikler

Metal ve alaşımlar

Bakır Elektriksel iletken tellerdeYüksek elektriksel iletkenlik, iyi

şekillendirme kabiliyeti

Gri dökme demir Otomobil motor bloklarındaDökülebilir, taşlanabilir, titreşim

sönümleme

Alaşım çeliğiOtomobil ana gövdelerinde, anahtarlarda (somun için)

Isıl işlem uygulanarak mukavemetinin önemli oranda arttırılabilmesi

Seramik ve camlar

SiO2-NaO-CaO Pencere camıOptik olarak saydam, ısıl yalıtım

sağlama

Al2O3, MgO, SiO2

Refrakter uygulamaları (örneğin fırınlarda ısıya

dirençli astar olarak), eriyik metalin içerisinde tutulduğu

potalar

Isıl yalıtım özelliğine sahip, yüksek sıcaklıklara dayanabilen, eriyik

metale karşı göreceli olarak inert

Baryum titanatMikroelektronik

uygulamalarda kapasitörolarak

Yüksek yük depolama kabiliyeti

Silikaİletişim teknolojileri için optik fiber uygulamaları

Kırınım indeksi, düşük optik kayıplar


Malzemelerin Uygulama Alanlarına Örnekler

Uygulama örnekleri Özellikler

Polimerler

Polietilen Yiyeceklerin paketlenmesiKolayca ince, esnek ve hava

geçirmez bir şekle getirilebilmesi

EpoksiTümleşik devrelerin sarılmasında

(kapsüllenmesinde)Elektriksel yalıtkanlık ve neme karşı

direnç

FenollerKontrplak tabakaların

yapıştırılmasındaGüçlü ve neme karşı dirençli

Yarıiletkenler

SilikonTransistörlerde ve tümleşik

devrelerdeEşsiz elektriksel davranış

GaAsOptoelektronik (ışıkelektron bilimi)

sistemlerdeElektrik sinyallerini ışık, lazerler, lazer diodları, vb’ye dönüştürme

Kompozitler

Grafit-epoksi Uçak bileşenlerinde Yüksek mukavemet/ağırlık oranı

Tungsten karbür-kobalt (WC-Co)

Taşlama için karbür kesici uçlarda Yüksek sertlik, iyi ısıl şok direnci

Titanyum kaplanmış çelik

Reaktör kaplarındaÇeliğin düşük maliyet ve yüksek

mukavemetiyle titanyumun yüksek korozyon direnci


SORULAR

İleri kompozit malzemeler -...

Documents