Basic information and classification on Composite Materials (Turkish)

1. Kompozit Malzemeler
040100103 Beste Ekmen
070120004 Ertuğrul Şenol
070120005 Recep Emre Tunca
070120040 Esmegül Gürses

2. Sunum İçeriği
 Kompozit Malzeme Nedir
 Kompozit Malzemelerin Genel Özellikleri
 Kompozit Üretim Malzemeleri (Matris, Elyaf)
 Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
 Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları

3. Kompozit Malzeme Nedir
 İstenen amaç için tek başlarına uygun olmayan farklı iki veya daha fazla
malzemeyi istenen özellikleri sağlayacak şekilde, belirli şartlar ve oranlarda
ve fiziksel olarak, makro yapıda bir araya getirerek imal edilen malzemeye
kompozit malzeme denir.
 Kompozit malzemeler iki tip maddeden oluşur; matris ve takviye malzemesi.
Takviye malzemesi taşıyıcı görev üstlenir, etrafında bulunan matris faz ise onu
bir arada tutmaya ve desteklemeye yarar.

4. Kompozit Malzeme Nedir

5. Kompozit Malzemelerin Genel Özellikleri
AVANTAJLAR:
 Mekanik dayanım, basınç, çekme, eğilme, çarpma dayanımı
 Yorulma dayanımı, aşınma direnci
 Korozyon direnci
 Kırılma tokluğu
 Elektrik iletkenliği veya elektriksel direnç
 Akustik iletkenlik, ses tutuculuğu veya ses yutuculuğu
 Rijitlik
 Hafiflik-Ağırlık
 Estetik görünüm

6. Kompozit Malzemelerin Genel Özellikleri
DEZAVANTAJLAR:
 Yapılarındaki hava zerrecikleri yorulma özelliklerine olumsuz etkisi
 Yükün değişik yönlerde uygulanması sonucu değişik özellikler gösterme
 Aynı kompozit malzeme için çekme basma kesme gibi operasyonlar liflerde
açılmalara neden olduğundan bu tür malzemelerde hassas imalattan söz
edilememe
 Tasarımları parametreler iyi tanımlanamazsa, yüksek verimliliğe ulaşılamama

7. Kompozit Üretimi Malzemeleri
MATRİS MALZEMELERİ: İdeal bir matris malzemesi başlangıçta düşük viskoziteli
bir yapıda iken daha sonra elyafları sağlam ve uygun şekilde çevreleyebilecek
katı forma kolaylıkla geçebilmelidir. Kompozit yapılarda matrisin üç temel
fonksiyonu: elyafları bir arada tutmak, elyaflara yükü dağıtmak ve elyafları
çevresel etkilerden korumaktır. Başlıca matris çeşitleri;
 Epoksi Reçine Matrisler
 Polyester Reçine Matrisler
 Vinylester Reçine Matrisler
 Fenolik Reçine Matrisler
 Silikon Reçine Matrisler
 Metalik Matrisler

8. Kompozit Üretimi Malzemeleri - Matris
EPOKSİ REÇİNE MATRİSLER: İki yada daha fazla epoksit içeren bileşenlerden
oluşurlar. Polifenol’ün epikloridin ile bazik şartlarda reaksiyonu sonucu elde
edilirler. Kür işlemleri ile yüksek sıcaklıklara dayanımı 150-200 dereceye
artırılabilir. Büzülmesi %2’den azdır.
Avantaj:
 Yüksek kapma mukavemeti
 Elyaflarda yüksek bağ mukavemeti
sağlama
 Yüksek aşınma direnci
 Yüksek kimyasal direnç ve uçucu
olmama
 Düşük ve yüksek sıcaklıkta sertleşme
özelliği
Dezavantaj:
 Polyestere kıyasla pahalı
 Polyestere kıyasla yüksek viskoziteye
daha az uygun

9. Kompozit Üretimi Malzemeleri - Matris
POLYESTER REÇİNE MATRİSLER: Dibazik asitlerin, dihidrik alkoller (glikol)
yada dihidrik fenollerle karışımının yoğuşması ile şekillenir. Polyester bileşeninin
doymuş asitle yada alternatif malzeme olarak glikolle modifikasyonu temeline
dayanır. Kür işlemi ile esnekliği iyileştirilerek kopma gerilmesi arttırılabilir.
Avantaj:
 Takviyelerin nemini dışarı kolayca atabilmesini sağlayan düşük vikozite
 Düşük maliyet
 İyi çevresel dayanım

10. Kompozit Üretimi Malzemeleri - Matris
VİNYLESTER REÇİNE MATRİSLER: Polyesterlere benzerler. Polyesterle
glikolün bir kısmının yerine doymamış hidrosilik bileşenlerin kullanılması ile elde
edilirler. Korozif ortamlardaki kullanımlar için donatılı plastik bileşenlerin
üretiminde yararlanılmaktadır. Bu polimerler kimyasal dayanım gerektiren kimya
tesislerinde, borularda ve depolama tanklarında kullanılmaktadır.
Avantaj:
 Elyaf ve matris arasında iyileştirilmiş bir bağ mukavemetine sahip olma

11. Kompozit Üretimi Malzemeleri - Matris
FENOLİK REÇİNE MATRİSLER: Bu yüzyılın başından beri yaklaşık yüz yıldır
kullanılmaktadır. Bu reçineler 300 dereceye kadar sürekli, asbest lifleriyle
donatılmaları halinde ise kısa süreli olarak 1000 dereceye kadar
kullanılabilmektedirler.
Avantaj:
 Isı stabiliteleri
 Elektrik özellikleri
 Suya ve alkaliler dışındaki kimyasal maddelere dayanıklılıkları

12. Kompozit Üretimi Malzemeleri - Matris
SİLİKON REÇİNE MATRİSLER: Silikon reçineler, diğerlerinden farklı olarak
yapılarında karbon yerine inorganik esaslı silikonlar bulunan malzemelerdir.
Mekanik ve elektriksel özelliklerini çok az değişikliklerle 250 dereceye kadar
koruyabilirler. Süpersonik arabalarda kullanılırlar.
Dezvantaj:
 Mekanik dayanım düşük
 Maliyeti yüksek

13. Kompozit Üretimi Malzemeleri - Matris
METAL MATRİSLER: Metallerin matris malzemesi olarak kullanılması, yine metal
olan birçok ince liflerin üretimiyle başlamıştır. Kompizit üretiminde metal matris
malzemesi olarak, bakır alüminyum, titan, nikel, gümüş gibi metaller başta
gelmektedir. Matris malzemesi erimiş halde, moleküler yapıda, levha veya ince
tabaka şeklinde olabilmekte ve kullanılan üretim teknolojisine bağlı olarak
dökme, karıştırma, presleme, elektroliz yoluyla kaplama, haddeleme
yöntemleriyle liflerle birleştirilmektedir.
Avantaj:
 Taşıyıcılık açısından yüksek dayanım
 Tokluğu arttırma yolu ile yüksek
sıcaklığa dayanıklılık
Dezavantaj:
 Üretimi zor
 Maliyeti yüksek

14. Kompozit Üretimi Malzemeleri
ELYAFLAR: Matris malzeme içerisinde yer alan elyaf takviyeler kompizit yapının
temel mukavemet elemanlarıdır. Düşük yoğunluklarının yanı sıra yüksek elastik
modüle ve sertliğe sahip olan elyaflar kimyasal korozyona da dirençlidirler.
Günümüzde kompizitlerin donatılmasında boyutsal ve şekilsel özellikleri çok
farklı lifler (elyaflar) kullanılmaktadır.
 Cam Lifler
 Çelik Teller
Bunların dışında asbest lifleri, karbon lifleri, aromid lifler, bor lifleri ve silisyum
karbür lifleri de sayılabilir.

15. Kompozit Üretimi Malzemeleri - Elyaf
CAM LİFLER:
Cam lifleri veya diğer bir deyişle
cam elyafları kompizitlerin
üretiminde en çok kullanılan
donatı malzemelerindendir.
Demeter halinde üretilir. Üstün
özelliklerinin yanı sıra, ekonomik
olması sebebiyle tercih edilir.
Çeşitli matris malzemeleriyle
kullanılmış olmasına karşılık, temel
kullanım alanı cam takviyeli plastik
(CTP) endüstrisidir.

16. Kompozit Üretimi Malzemeleri - Elyaf
ÇELİK TELLER:
Çelik teller özellikle beton ve
harçların donatılmasında
kullanılabilmektedir. Farklı
yöntemlerle üretilen donatı
telleri, matriste aralarındaki
aderansın artırılması amacıyla
değişik biçimlerde de
yapılmaktadır. Teller genellikle
suda kolaylıkla çözülebilen özel bir
yapıştırıcıyla birlikte tutturularak
demetler halinde üretilmektedir.

17. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
Yapılarında çok sayıda farklı malzeme kullanılabilen kompozitlerin
gruplandırılmasında kesin sınırlar çizmek mümkün olmamakla birlikte, yapıdaki
malzemelerinin formuna göre bir sınıflama yapmak mümkündür.
 Elyaflı Kompozitler
 Parçacıklı Kompozitler
 Tabakalı Kompozitler
 Karma Kompozitler

18. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
ELYAFLI KOMPOZİTLER: İnce elyafların matris yapıda yer almasıyla meydana
gelmiştir. Elyafların yerleşimi, hatasız yapımı ve elyaf ile matris arası bağ yapı
kompozitin mukavemeti açısından çok önemlidir.
Uzun elyafların matris içinde birbirlerine paralel şekilde yerleştirilmeleri ile
elyaflar doğrultusunda yüksek mukavemet sağlanırken, elyaflara dik doğrultuda
düşük mukavemet elde edilir. İki boyutlu yerleştirilmiş elyaf takviyelerle her iki
yönde de eşit mukavemet sağlanırken, matris yapısında homojen dağılmış kısa
elyaflarla izotrop bir yapı oluşturmak mümkündür. Ayrıca, elyafların uzunluk/çap
oranları arttıkça matris tarafından elyaflara iletilen yük miktarı artmaktadır.
Matris yapıda boşluklar söz konusu ise elyaflarla temas azalacaktır. Nem
obsorbsiyonu da elyaf ile matris arasındaki bağı bozan olumsuz bir özelliktir.

19. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
PARÇACIKLI KOMPOZİTLER: Bir matris malzeme içinde başka bir malzemenin
parçacıklar halinde bulunması ile elde edilirler. İzotrop yapılardır. Yapının
mukavemeti parçacıkların sertliğine bağlıdır. En yaygın tip plastik matris içinde
yer alan metal parçacıklardır. Metal parçacıklar ısıl ve elektriki iletkenlik sağlar.
Metal matris içinde seramik matris içeren yapıların (cermet), sertlikleri ve yüksek
sıcaklık dayanımları yüksektir. Bunlar kollar, kulplar, elektirk parçaları,
muhafazalar vb. gibi küçük parçacıkların yapımında kullanılırlar.

20. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
TABAKALI KOMPOZİTLER: Tabakalı kompozit yapı, en eski ve en yaygın
kullanım alanına sahip olan tiptir. Farklı elyaf yönlenmelerine sahip tabakaların
bileşimi ile çok yüksek mukavemet değerleri elde edilir. Isıya ve neme dayanıklı
yapılardır. Metallere göre hafif ve aynı zamanda mukavemetli olmaları nedeniyle
tercih edilen malzemelerdir. Pek çok katmanlı kompozit düşük maliyet, yüksek
dayanım veya hafifliğini korurken, aşınma veya abrasiv aşınma direnci, gelişmiş
görünüm ve mükemmel ısıl genleşme özelliklerini kapsamaktadır. Buna karşın
korozyon ve aşınma direnci gibi önemli özelliklerin pek çoğu öncelikle kompoziti
oluşturan elemanlardan birine bağlıdır. Elektrik şarjını depolamak için kullanılan
kondansatörler esas itibariyle dönüşümlü olarak bir iletken ve bir yalıtkan
katmanların üst üste gelerek meydana getirdiği katmanlı kompozitlerdir.

21. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması
KARMA KOMPOZİTLER: Aynı kompozit yapıda iki yada daha fazla elyaf
çeşidinin bulunması olasıdır. Bu tip kompozitlere hibrid kompozitler denir. Bu alan
yeni tip kompozitlerin geliştirilmesine uygun bir alandır. Örneğin, kevlar ucuz ve
tok bir elyafdır ancak basma mukavemeti düşüktür. Grafit ise düşük tokluğa
sahip, pahalı ancak iyi basma mukavemeti olan bir elyafdır. Bu iki elyafın
kompozit yapısında hibrid kompozitin tokluğu grafit kompozitden iyi,maliyeti
düşük ve basma mukavemetide kevlar elyaflı kompozitden daha yüksek
olmaktadır.

22. Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları
OTOMOTİV SANAYİİNDE KULLANIM:
 Otomobilin ağırlığını azaltmak; yakıt tüketiminde hatırı sayılır tasarruflara yol
açtığından, otomobil üreticileri ağırlığı azaltacak yeni malzeme arayışlarına
girmiştir. Alternatif olarak üretilen elektrikli arabalarda ise motorlar daha az
güç tükettiğinden ağırlık daha çok önem kazanır.
 Kompozit malzemeler, katılığın özgül ağırlığa oranı bakımından çelik ve
alüminyum ile karşılaştırıldığında, bu değer birkaç kat daha fazla
olabilmektedir.
 Polimer matrisli kompozitler ile emniyetli tasarımlar mümkündür. Ön kısmı
cam elyaf takviyeli polimer kompozitten yapılmış bir araba 35 mil/saat
çarpma testini geçmiştir. Çarpışmalarda çelik kadar güvenlik sağladığı gibi,
polimer kompozitler titreşim kontrolü gibi özellikleriyle de daha üstün
performans göstermeye adaydır.

23. Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları

24. Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları
UÇAK YAPIMINDA KULLANIM:
Havacılıkta son yıllarda yapılan temel bir atılım metal malzeme yerine kompozit
malzeme kullanımı konusudur. Uçak yapılarında kullanılan ileri kompozitler, elyaf
takviyeli kompozitlerdir. Genellikle epoksi matris içinde sürekli elyaflar
kullanılmaktadır. Uçak yapılarında alüminyum alaşımları gibi konvansiyonel
malzemelerin yerini alan kompozit malzemeler, düşük ağırlığa oranla yüksek
mukaveket sağlarlar.

25. Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları
UÇAK YAPIMINDA KULLANIM:

26. Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları
BASINÇLI GAZ KABINDA KULLANIM:
Basınçlı gaz kapları konusunda değişik malzemeler ile çok sayıda alternatif çözüm
bulunmaktadır. (Örneğin çelik, alüminyum, cam elyaf takviyeli plastikler gibi.)
İstenen yüksek emniyet faktöründen dolayı bu tür basınçlı kapların ağırlıkları
genel olarak çok farklıdır. Daha önceden sıkıştırılmış gazlar için hafif basınç
kapları geliştirilmeye başlanmıştır. Bu kapların;
 Gaz ile çalışan otobüs ve kamyonlarda
 Hidrojen, Helyum gibi sıkıştırılmış sanayi gazı taşıyan treylerde
kullanılması ön görülmektedir.

27. Kompozit Malzemelerin Kullanım Alanları
DİĞER KULLANIM ALANLARI:
 Motorlar
 Spor malzemelerinin üretimi (kayak, tenis
raketleri)
 Dişli çarklar
 Özel takımlar
 Kamyon yaprak yayları
 Karoseri elemanları
 Boru tesisatları
 Depolar
 Yapı işleri
 Deniz araçları yapımında
 Elektrik kontak malzemeleri
 Nükleer reaktörler
 Sürünme dirençli manyetik malzemeler
 Batarya ızgaraları
 Elektrik elemanları, ısıtıcılar

28. Teşekkürler…