Kompozit malzeme - Composite material

İnsan saçına kıyasla siyah bir karbon fiber (takviye bileşeni olarak kullanılır)
Kompozitler, tek tek bileşenlerinkinden farklı özelliklere sahip genel bir yapı oluşturmak için malzemeleri bir araya getirerek oluşturulur.

Bir kompozit malzeme (aynı zamanda adı verilen bileşim, madde ya da kısaltılmış bileşik ortak adıdır) a, malzemenin iki veya daha fazla bileşen malzemeler üretilir. Bu bileşen malzemeler, özellikle farklı kimyasal veya fiziksel özelliklere sahiptir ve tek tek elementlerden farklı özelliklere sahip bir malzeme oluşturmak için birleştirilir. Bitmiş yapı içinde, tek tek elemanlar ayrı ve farklı kalır, bu da kompozitleri karışımlardan ve katı çözeltilerden ayırır .

Tipik mühendislik ürünü kompozit malzemeler şunları içerir:

Yeni malzemenin tercih edilmesinin çeşitli nedenleri vardır. Tipik örnekler, yaygın malzemelerle karşılaştırıldığında daha ucuz, daha hafif, daha güçlü veya daha dayanıklı malzemeleri içerir.

Daha yakın zamanlarda araştırmacılar, robotik malzemeler olarak bilinen kompozitlere algılama, çalıştırma, hesaplama ve iletişimi aktif olarak dahil etmeye başladılar .

Kompozit malzemeler genellikle tekne gövdeleri , yüzme havuzu panelleri , yarış arabası gövdeleri, duş kabinleri, küvetler , depolama tankları , imitasyon granit ve kültür mermer lavabolar ve tezgahlar gibi binalar , köprüler ve yapılar için kullanılır . Ayrıca genel otomotiv uygulamalarında giderek daha fazla kullanılmaktadırlar.

En gelişmiş örnekler , zorlu ortamlarda uzay aracı ve uçakta rutin olarak çalışır .

Tarih

En eski kompozit malzemeler, bina inşaatı için tuğla oluşturmak üzere saman ve çamurun birleştirilmesinden yapılmıştır . Eski tuğla yapımı , Mısır mezar resimleriyle belgelenmiştir .

Wattle ve daub , 6000 yıldan daha eski olan en eski kompozit malzemelerden biridir. Beton aynı zamanda kompozit bir malzemedir ve dünyadaki diğer sentetik malzemelerden daha fazla kullanılmaktadır. 2006 itibariyle, her yıl yaklaşık 7,5 milyar metreküp beton üretiliyor - dünyadaki her insan için bir metreküpten fazla.

  • Odunsu bitkilerin , her ikisi de doğru ahşap arasından ağaçlar ve benzeri gibi bu gibi bitkilerin avuç içi ve bambu , insanlar tarafından prehistorically kullanılmış ve hala inşaat ve yapı iskelesi yaygın olarak kullanılan doğal kompozit verir.
  • Kontrplak , MÖ 3400, Eski Mezopotamyalılar tarafından; ahşabı farklı açılarda yapıştırmak, doğal ahşaba göre daha iyi özellikler verir.
  • Kartonaj , alçıya batırılmış keten veya papirüs tabakaları Mısır'ın İlk Ara Dönemi'ne tarihlenmektedir c. MÖ 2181-2055 ve ölüm maskeleri için kullanıldı .
  • Cob kerpiç, ya da çamur duvarlar, (bir birleştirici madde olarak saman veya çakıl çamur (kil) kullanarak), binlerce yıldır kullanılmaktadır.
  • Beton , MÖ 25 civarında , Mimari Üzerine On Kitap'ında , kireç harçlarının hazırlanmasına uygun seçkin agrega türleri yazan Vitruvius tarafından tanımlanmıştır . İçin yapısal havan , o tavsiye puzolan ait sandlike yataklarından volkanik kumlar vardı Pozzuoli yakın renkte kahverengimsi-sarı-gri Napoli ve kırmızımsı-kahverengi at Roma . Vitruvius, binalarda kullanılan çimentolar için 1 kısım kirecin 3 kısım puzolana oranını ve su altı çalışmaları için 1:2'lik bir kirecin pulvis Puteolanus'a oranını belirtir, esasen bugün denizde kullanılan beton için karıştırılan oran ile aynıdır. Doğal çimento-taşlar , yandıktan sonra, Roma sonrası dönemden 20. yüzyıla kadar betonlarda kullanılan ve üretilen Portland çimentosundan daha üstün bazı özelliklere sahip çimentolar üretti .
  • Kağıt ve yapıştırıcının bir bileşimi olan papier-mâché yüzlerce yıldır kullanılmaktadır.
  • İlk yapay elyaf takviyeli plastik , 1935'te Al Simison ve Arthur D Little tarafından Owens Corning Company'de gerçekleştirilen cam elyafı ve bakalit kombinasyonuydu.
  • En yaygın ve bilinen kompozit biri fiberglas , küçük cam elyaf, bir polimerik malzeme (normal olarak bir epoksi ya da polyester) içine gömülü olduğu,. Cam elyafı nispeten güçlü ve serttir (aynı zamanda kırılgandır), buna karşın polimer sünektir (aynı zamanda zayıf ve esnektir). Böylece elde edilen cam elyafı nispeten sert, güçlü, esnek ve sünektir.

Örnekler

Kompozit malzemeler

Beton, çok yaygın olarak kullanılan sağlam, güçlü bir malzeme veren çimento ve agrega karışımıdır.
Kontrplak inşaatta yaygın olarak kullanılmaktadır.
NASA'da test için kullanılan kompozit sandviç yapı paneli

Beton , en yaygın yapay kompozit malzemedir ve tipik olarak bir çimento matrisi ile tutulan gevşek taşlardan (agrega) oluşur . Beton ucuz bir malzemedir ve oldukça büyük bir basınç kuvveti altında bile sıkışmaz veya kırılmaz. Ancak beton, çekme yüklemesine dayanamaz (yani gerilirse hızla parçalanır). Bu nedenle, betonun (gerilim) germe kuvvetleri yüksek direnç olabilir çelik çubuklar, genellikle oluşturmak üzere betona eklenir, uzama karşı yeteneği vermek için takviyeli beton .

Fiber takviyeli polimerler , karbon fiber takviyeli polimer ve cam takviyeli plastik içerir . Matrise göre sınıflandırılırsa, termoplastik kompozitler , kısa lifli termoplastikler , uzun lifli termoplastikler veya uzun lif takviyeli termoplastikler vardır. Kağıt kompozit paneller de dahil olmak üzere çok sayıda termoset kompozit vardır . Birçok gelişmiş termoset polimer matris sistemi, genellikle bir epoksi reçine matrisinde aramid lifi ve karbon lifi içerir .

Şekil hafızalı polimer kompozitler, matris olarak fiber veya kumaş takviyesi ve şekil hafızalı polimer reçine kullanılarak formüle edilmiş yüksek performanslı kompozitlerdir. Matris olarak bir şekil hafızalı polimer reçinesi kullanıldığından, bu kompozitler, aktivasyon sıcaklıklarının üzerinde ısıtıldıklarında çeşitli konfigürasyonlarda kolayca manipüle edilebilme yeteneğine sahiptir ve daha düşük sıcaklıklarda yüksek mukavemet ve sertlik sergileyecektir. Ayrıca malzeme özelliklerini kaybetmeden tekrar tekrar ısıtılabilir ve yeniden şekillendirilebilirler. Bu kompozitler, hafif, sert, konuşlandırılabilir yapılar gibi uygulamalar için idealdir; hızlı üretim; ve dinamik güçlendirme.

Yüksek gerilimli kompozitler , yüksek deformasyon ayarında çalışmak üzere tasarlanmış ve genellikle yapısal esnemenin avantajlı olduğu konuşlandırılabilir sistemlerde kullanılan başka bir yüksek performanslı kompozit türüdür. Yüksek gerilimli kompozitler, şekil hafızalı polimerlere birçok benzerlik gösterse de, performansları genellikle matrisin reçine içeriğinin aksine fiber düzenine bağlıdır.

Kompozitler ayrıca, metal matrisli kompozitlerde (MMC) veya kemik ( kollajen liflerle güçlendirilmiş hidroksiapatit ), sermet (seramik ve metal) ve betonu içeren seramik matris kompozitlerde (CMC) olduğu gibi diğer metalleri güçlendiren metal lifleri de kullanabilir . Seramik matrisli kompozitler, dayanım için değil, esas olarak kırılma tokluğu için üretilmiştir . Kompozit malzemelerin başka bir sınıfı, uzunlamasına ve enine bağcıklı ipliklerden oluşan dokuma kumaş kompozitini içerir. Dokuma kumaş kompozitleri kumaş formunda oldukları için esnektir.

Organik matris/seramik agrega kompozitleri arasında asfalt betonu , polimer betonu , mastik asfalt , mastik silindir hibrit , diş kompoziti , sözdizimsel köpük ve sedef bulunur . Chobham zırhı , askeri uygulamalarda kullanılan özel bir kompozit zırh türüdür .

Buna ek olarak, termoplastik kompozit malzemeler, belirli metal tozları, 2'den bir yoğunluk aralığı olan malzemeler elde birlikte formüle edilebilir g / cm 3 g / cm 11 bulundunuz 3 (kablosu ile aynı yoğunluğu). Bu tür malzemelerin en yaygın adı "yüksek yerçekimi bileşiği" (HGC), ancak "kurşun değiştirme" de kullanılır. Bu malzemeler ağırlıklandırma, dengeleme (örneğin, bir tenis raketinin ağırlık merkezini değiştirme ), titreşim sönümleme, alüminyum, paslanmaz çelik, pirinç, bronz, bakır, kurşun ve hatta tungsten gibi geleneksel malzemelerin yerine kullanılabilir. ve radyasyon koruma uygulamaları. Yüksek yoğunluklu kompozitler, belirli malzemeler tehlikeli kabul edildiğinde ve yasaklandığında (kurşun gibi) veya ikincil işlem maliyetleri (işleme, bitirme veya kaplama gibi) bir faktör olduğunda ekonomik olarak uygun bir seçenektir.

Esnek termoplastik laminatlarla sert ve kırılgan epoksi bazlı karbon fiber takviyeli polimer laminatların serpiştirilmesinin , geliştirilmiş darbe direnci gösteren yüksek oranda sertleştirilmiş kompozitlerin yapılmasına yardımcı olabileceğini gösteren birkaç çalışma yapılmıştır . Bu tür serpiştirilmiş kompozitlerin bir başka ilginç yönü, herhangi bir şekil hafızalı polimerlere veya şekil hafızalı alaşımlara ihtiyaç duymadan şekil hafızalı davranışa sahip olabilmeleridir, örneğin sıcak tutkalla serpiştirilmiş balsa katları, akrilik polimerlerle aralanmış alüminyum katları veya PVC ve karbon fiber takviyeli polimer laminatları serpiştirilmiş ile polistiren .

Bir sandviç yapılandırılmış karma hafif ama kalın çekirdek iki ince ancak sert yüzeyleri tutturulması ile kompozit malzemeden bir sınıftır. Çekirdek malzeme normalde düşük mukavemetli bir malzemedir, ancak daha yüksek kalınlığı, genel olarak düşük yoğunluklu , yüksek bükülme sertliğine sahip sandviç kompozit sağlar .

Ahşap, lignin ve hemiselüloz matrisinde selüloz lifleri içeren doğal olarak oluşan bir kompozittir . İşlenmiş ahşap , ahşap lifli levha, kontrplak , yönlendirilmiş yonga levha , ahşap plastik kompozit (polietilen matriste geri dönüştürülmüş ahşap lifi), Pykrete (buz matrisinde talaş), Plastik emdirilmiş veya lamine kağıt veya tekstil gibi çok çeşitli farklı ürünleri içerir. Arborit , Formica (plastik) ve Micarta . Mallite gibi diğer mühendislik ürünü laminat kompozitler, hafif alaşım veya GRP yüzey kaplamalarına yapıştırılmış , son tahıl balsa ağacından merkezi bir çekirdek kullanır . Bunlar düşük ağırlıklı, yüksek sertlikte malzemeler üretir.

Parçacıklı kompozitler, dolgu malzemesi olarak, cam, epoksi gibi ametal olabilen matris içinde dağılmış parçacıklara sahiptir. Otomobil lastiği, parçacıklı kompozit bir örnektir.

Kaplamanın yüzey hidrofobikliğini, sertliğini ve aşınma direncini arttırdığı gelişmiş elmas benzeri karbon (DLC) kaplı polimer kompozitler rapor edilmiştir.

Örneğin Fe bazlı tozlardan ve polimer matrisinden oluşan nanokristal dolgudan oluşan bir polimer matrisine sahip olanlar dahil olmak üzere ferromanyetik kompozitler. Örneğin metalik camlardan elde edilen amorf ve nanokristal tozlar kullanılabilir. Kullanımları, kontrollü manyetik özelliklere sahip ferromanyetik nanokompozitlerin elde edilmesini mümkün kılar.

Ürün:% s

Fiber takviyeli kompozit malzemeler (genellikle yüksek maliyetlerine rağmen) hafif olması gereken, ancak havacılık bileşenleri ( kuyruklar , kanatlar , gövdeler , pervaneler ), tekne ve uçaklar gibi zorlu yükleme koşullarına dayanacak kadar güçlü olması gereken yüksek performanslı ürünlerde popülerlik kazanmıştır. kürek gövdeleri, bisiklet çerçeveleri ve yarış arabası gövdeleri. Diğer kullanımlar arasında oltalar , depolama tankları , yüzme havuzu panelleri ve beyzbol sopaları bulunur . Boeing 787 ve Airbus A350 kanatları ve gövde dahil olmak üzere yapıları, büyük ölçüde kompozitlerin oluşmaktadır. Kompozit malzemeler de ortopedik cerrahi alanında daha yaygın hale geliyor ve en yaygın hokey sopası malzemesidir.

Karbon kompozit, günümüzün fırlatma araçlarında ve uzay aracının yeniden giriş aşaması için ısı kalkanlarında önemli bir malzemedir . Güneş paneli substratlarında, anten reflektörlerinde ve uzay aracı boyunduruklarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Fırlatma araçlarının faydalı yük adaptörlerinde, kademeler arası yapılarda ve ısı kalkanlarında da kullanılır . Ayrıca, bir disk fren sistemleri uçaklar ve yarış araba kullanırken karbon / karbon malzeme ve kompozit malzeme ile karbon elyafı ve silikon karbid matrisi içinde dahil edildiği lüks araçlar ve spor araba .

2006 yılında, galvanizli çeliğe aşındırıcı olmayan bir alternatif olarak, konut ve ticari yer altı yüzme havuzları için fiber takviyeli bir kompozit havuz paneli tanıtıldı.

2007 yılında, tamamen kompozit bir askeri Humvee , TPI Composites Inc ve ilk tamamen kompozit askeri araç olan Armor Holdings Inc tarafından tanıtıldı . Kompozitleri kullanarak araç daha hafiftir ve daha yüksek taşıma yüklerine izin verir. 2008 yılında, karbon fiber ve DuPont Kevlar (çelikten beş kat daha güçlü), ECS Composites tarafından askeri geçiş kasaları yapmak için geliştirilmiş termoset reçinelerle birleştirildi ve yüksek mukavemetli yüzde 30 daha hafif kasalar oluşturdu.

İçme suyu, yangın söndürme, sulama, deniz suyu, tuzdan arındırılmış su, kimyasal ve endüstriyel atıklar, kanalizasyon gibi çeşitli amaçlara yönelik boru ve bağlantı parçaları artık cam takviyeli plastiklerden üretilmektedir.

Cephe uygulaması için germe yapılarda kullanılan kompozit malzemeler yarı saydam olma avantajını sağlar. Uygun kaplama ile birleştirilmiş dokuma taban bezi, daha iyi ışık iletimi sağlar. Bu, dışarının tam parlaklığına kıyasla çok rahat bir aydınlatma seviyesi sağlar.

Rüzgâr türbinlerinin kanatları, 50 m boyunda büyüyen boyutlarda, birkaç yıldan beri kompozit olarak üretilmektedir.

İki alt bacak ampute, ampute olmayan atletler kadar hızlı karbon kompozit yay benzeri yapay ayaklar üzerinde koşar.

İtfaiyeciler için tipik olarak yaklaşık 7-9 litre hacim x 300 bar basınç yüksek basınçlı gaz tüpleri günümüzde karbon kompozitten yapılmaktadır. Tip-4-silindirler, yalnızca valfe vidalanacak dişleri taşıyan başlık olarak metal içerir.

5 Eylül 2019'da HMD Global , çerçeveler için polimer kompozit kullandığı iddia edilen Nokia 6.2 ve Nokia 7.2'yi tanıttı .

genel bakış

Karbon fiber kompozit parça.

Kompozit malzemeler, bireysel malzemelerden oluşturulur. Bu bireysel malzemeler, kurucu malzemeler olarak bilinir ve bunun iki ana kategorisi vardır. Biri matris ( bağlayıcı ) diğeri ise takviyedir . En azından her türden bir porsiyon gereklidir. Takviye, matris takviyeyi çevreledikçe ve göreli konumlarını koruduğu için matristen destek alır. Takviyeler olağanüstü fiziksel ve mekanik özelliklerini kazandırdıkça matrisin özellikleri iyileştirilir. Mekanik özellikler, sinerjizm yoluyla tek tek bileşen malzemelerinden kullanılamaz hale gelir. Aynı zamanda, ürün veya yapının tasarımcısı, çeşitli matris ve güçlendirme malzemeleri arasından optimum bir kombinasyon seçme seçenekleri elde eder.

Mühendislik kompozitlerini şekillendirmek için şekillendirilmelidir. Takviye, kalıp yüzeyine veya kalıp boşluğuna yerleştirilir. Bundan önce veya sonra matris takviyeye dahil edilebilir. Matris, parça şeklini zorunlu olarak belirleyen bir erime olayına maruz kalır. Bu erime olayı, bir termoplastik polimer matris kompoziti için erimiş halden katılaşma veya bir termoset polimer matrisi için kimyasal polimerizasyon gibi matrisin doğasına bağlı olarak çeşitli şekillerde gerçekleşebilir .

Son ürün tasarımının gereksinimlerine göre çeşitli kalıplama yöntemleri kullanılabilir. Seçilen matrisin ve takviyenin doğası, metodolojiyi etkileyen kilit faktörlerdir. Yapılacak brüt malzeme miktarı da bir diğer ana faktördür. Hızlı ve otomatik üretim teknolojisi için yüksek sermaye yatırımlarını desteklemek için büyük miktarlar kullanılabilir. Daha ucuz sermaye yatırımları, ancak buna bağlı olarak daha yavaş bir oranda daha yüksek işçilik ve alet masrafları, küçük üretim miktarlarına yardımcı olur.

Ticari olarak üretilen birçok kompozit, genellikle reçine çözeltisi olarak adlandırılan bir polimer matris malzemesi kullanır . Başlangıç ​​ham maddelerine bağlı olarak birçok farklı polimer mevcuttur. Her biri sayısız varyasyona sahip birkaç geniş kategori vardır. En yaygın olanları polyester , vinil ester , epoksi , fenolik , poliimid , poliamid , polipropilen , PEEK ve diğerleri olarak bilinir . Takviye malzemeleri genellikle liflerdir, ancak aynı zamanda yaygın olarak öğütülmüş minerallerdir. Aşağıda açıklanan çeşitli yöntemler, nihai ürünün reçine içeriğini azaltmak veya lif içeriğini artırmak için geliştirilmiştir. Genel bir kural olarak, yerleştirme, %60 reçine ve %40 lif içeren bir ürünle sonuçlanırken, vakum infüzyonu, %40 reçine ve %60 lif içeriğine sahip bir nihai ürün verir. Ürünün gücü büyük ölçüde bu orana bağlıdır.

Martin Hubbe ve Lucian A Lucia, ahşabı bir lignin matrisi içindeki selüloz liflerinin doğal bir bileşimi olarak görüyorlar .

Kompozitlerde çekirdekler

Kompozitin birkaç yerleştirme tasarımı ayrıca, prepregin köpük veya bal peteği gibi birçok başka ortam ile birlikte sertleştirilmesini veya sonradan sertleştirilmesini içerir. Genellikle bu bir sandviç yapı olarak bilinir . Bu, kaporta, kapı, radom veya yapısal olmayan parçaların üretimi için daha genel bir düzendir.

Polivinilklorür , poliüretan , polietilen veya polistiren köpükler, balsa ağacı , sözdizimsel köpükler ve petekler gibi açık ve kapalı hücre yapılı köpükler genellikle kullanılan çekirdek malzemelerdir. Açık ve kapalı hücreli metal köpük , çekirdek malzemeler olarak da kullanılabilir. Son zamanlarda, 3D grafen yapıları (grafen köpüğü olarak da adlandırılır) çekirdek yapılar olarak da kullanılmıştır. Khurram ve Xu ve diğerleri tarafından yakın zamanda yapılan bir inceleme, grafenin 3D yapısının üretimi için en son tekniklerin özetini ve bu köpük benzeri yapıların kendi için bir çekirdek olarak kullanım örneklerini sağladı. ilgili polimer kompozitler.

Yarı Kristal Polimerler

İki fazın kimyasal olarak eşdeğer olmasına rağmen, yarı kristalli polimerler hem nicel hem de nitel olarak kompozit malzemeler olarak tanımlanabilir. Kristal kısım daha yüksek bir elastik modüle sahiptir ve daha az sert, amorf faz için takviye sağlar. Polimerik malzemeler, moleküler yapıya ve termal geçmişe bağlı olarak %0 ila %100 kristallik, yani hacim oranı arasında değişebilir. Bu malzemelerdeki kristallik yüzdesini ve dolayısıyla fiziksel özellikler bölümünde açıklandığı gibi bu malzemelerin mekanik özelliklerini değiştirmek için farklı işleme teknikleri kullanılabilir. Bu etki, polietilen alışveriş poşetleri gibi endüstriyel plastiklerden, farklı mekanik özelliklere sahip ipekler üretebilen örümceklere kadar çok çeşitli yerlerde görülmektedir. Çoğu durumda bu malzemeler, sferülitler olarak bilinen rastgele dağılmış kristallere sahip parçacık kompozitleri gibi davranır. Bununla birlikte, anizotropik olacak ve daha çok fiber takviyeli kompozitler gibi davranacak şekilde tasarlanabilirler. Örümcek ipeği durumunda, malzemenin özellikleri, hacim fraksiyonundan bağımsız olarak kristallerin boyutuna bile bağlı olabilir. İronik olarak, tek bileşenli polimerik malzemeler bilinen en kolay ayarlanabilen kompozit malzemelerden bazılarıdır.

fabrikasyon yöntemleri

Normal olarak, kompozitin imalatı, takviyenin matris ile ıslatılmasını, karıştırılmasını veya doyurulmasını içerir. Matris daha sonra (ısı veya kimyasal reaksiyonla) sert bir yapı halinde birbirine bağlanması için indüklenir. Genellikle işlem açık veya kapalı bir şekillendirme kalıbında yapılır. Ancak, bileşenlerin tanıtılma sırası ve yolları önemli ölçüde değişir. Kompozit üretimi, gelişmiş elyaf yerleştirme (Otomatik elyaf yerleştirme), cam elyaf püskürtme yerleştirme işlemi , filament sarma , lanksit işlemi , özel elyaf yerleştirme , tafting ve z- pinleme dahil olmak üzere çok çeşitli yöntemlerle elde edilir .

kalıba genel bakış

Takviye edici ve matris malzemeleri, bir erime olayına maruz kalmak için bir kalıp içinde birleştirilir, sıkıştırılır ve sertleştirilir (işlenir). Parça şekli temelde erime olayından sonra belirlenir. Ancak, belirli işlem koşulları altında deforme olabilir. Erime olayı Bir termoset polimer matris malzemesi için, organik peroksit gibi ekstra ısı veya kimyasal reaktivite olasılığından kaynaklanan bir kürleme reaksiyonudur. Bir termoplastik polimerik matris malzemesi için erime olayı, erimiş halden katılaşmadır. Titanyum folyo gibi bir metal matris malzemesi için erime olayı, yüksek basınçta ve erime noktasına yakın bir sıcaklıkta bir kaynaştırmadır.

Bir kalıp parçasının "alt" kalıp, diğer kalıp parçasının "üst" kalıp olarak adlandırılması birçok kalıplama yöntemi için uygundur. Alt ve üst, kalıbın uzaydaki konfigürasyonunu değil, kalıplanmış panelin farklı yüzlerini ifade eder. Bu konvansiyonda her zaman bir alt kalıp, bazen bir üst kalıp vardır. Alt kalıba malzeme uygulanarak parça yapımına başlanır. Alt kalıp ve üst kalıp, erkek tarafı, dişi tarafı, a tarafı, b tarafı, alet tarafı, kase, şapka, mandrel vb. gibi daha yaygın ve spesifik terimlerden daha genelleştirilmiş tanımlayıcılardır. Sürekli üretim farklı bir terminoloji kullanır.

Genellikle, kalıplanmış ürüne panel denir. Belirli geometriler ve malzeme kombinasyonları için döküm olarak adlandırılabilir. Belirli sürekli süreçler için bir profil olarak ifade edilebilir. İşlemlerden bazıları otoklav kalıplama , vakum poşet kalıplama , basınçlı torba kalıplama , reçine transfer kalıplama ve hafif reçine transfer kalıplamadır .

Diğer üretim yöntemleri

İmalat diğer tipleri içerir döküm , santrifüj döküm örgü (a üzerine eski ) sürekli döküm , filament sarma , pres kalıplama, transfer kalıplama , pultrüzyon kalıplama ve şekillendirme kayma . CNC filament sarımı, vakum infüzyonu, ıslak yerleştirme, sıkıştırma kalıplama ve termoplastik kalıplama gibi şekillendirme yetenekleri de vardır . Bazı projeler için kür fırınları ve boya kabinleri uygulaması da gereklidir.

bitirme yöntemleri

Kompozit parçaların bitirilmesi de nihai tasarımda çok önemlidir. Bu kaplamaların çoğu, yağmur erozyon kaplamaları veya poliüretan kaplamaları içerecektir.

Takım

Kalıp ve kalıp eklerine "takım takımı" adı verilir. Kalıp/takım farklı malzemelerden yapılabilir. Takım malzemeleri arasında alüminyum , karbon fiber , invar , nikel , güçlendirilmiş silikon kauçuk ve çelik bulunur. Takım malzemesi seçimi normalde bunlarla sınırlı olmamak kaydıyla termal genleşme katsayısı , beklenen döngü sayısı, son ürün toleransı, istenen veya beklenen yüzey durumu, kür yöntemi, kalıplanacak malzemenin cam geçiş sıcaklığı , kalıplama yöntemi, matris, maliyet ve diğer çeşitli hususlar.

Fiziki ozellikleri

Üst sınır (izostres) ve alt sınır (izostres) koşulları ile sınırlanan fiber hacim fraksiyonunun bir fonksiyonu olarak bir kompozit malzemenin toplam mukavemetinin grafiği.

Genellikle, kompozitin fiziksel özellikleri doğada izotropik değildir (uygulanan kuvvetin yönünden bağımsız). Ancak bunlar tipik olarak anizotropiktir (uygulanan kuvvetin veya yükün yönüne bağlı olarak farklıdır). Örneğin, kompozit panelin sertliği genellikle uygulanan kuvvetlerin ve/veya momentlerin oryantasyonuna bağlı olacaktır. Sağdaki çizimde gösterildiği gibi, kompozitin mukavemeti iki yükleme koşuluyla sınırlıdır.

Karışımların izostrain kuralı

Hem fiberler hem de matris yükleme yönüne paralel olarak hizalanırsa, her iki fazın deformasyonu aynı olacaktır (fiber-matris arayüzünde delaminasyon olmadığı varsayılarak). Bu izostrain koşulu, kompozit mukavemeti için üst sınırı sağlar ve karışımlar kuralı ile belirlenir :

Şekil a) kompozit malzemelerin uygulanan kuvvete dik olduğu izostres durumunu ve b) kuvvete paralel katmanlara sahip olan izostres durumunu göstermektedir.

burada E C etkin bileşik Young modülüdür ve V i ve E i , bileşik fazların sırasıyla hacim fraksiyonu ve Young modülüdür .

Örneğin, izostrain altında sağdaki şekilde gösterildiği gibi α ve β fazlarından oluşan bir kompozit malzeme, Young modülü aşağıdaki gibi olacaktır:

burada V a ve V p , her fazın ilgili hacim fraksiyonlarıdır. Bu, izostrain durumunda olduğu düşünülerek türetilebilir,
Kompozitin düzgün bir kesite sahip olduğu varsayıldığında, kompozit üzerindeki stres iki faz arasındaki ağırlıklı ortalamadır,
Bireysel fazlardaki stresler Hooke Yasası ile verilir,
Bu denklemleri birleştirmek, kompozitteki toplam stresin
O zaman gösterilebilir ki

Karışımların izostres kuralı

Alt sınır, liflerin ve matrisin yükleme yönüne dik olarak yönlendirildiği izostres koşulu tarafından belirlenir:

ve şimdi suşlar ağırlıklı bir ortalama haline geliyor
Bireysel fazlar için Hooke Yasasını yeniden yazmak
Bu yol açar
Hooke Yasasının tanımından
ve genel olarak

Yukarıdaki örneği takiben, sağdaki şekilde gösterildiği gibi izostres koşulları altında α ve β fazlarından oluşan bir kompozit malzemeye sahip olsaydınız, kompozisyon Young modülü şöyle olurdu:

İzostrain koşulu, uygulanan bir yük altında, her iki fazın da aynı gerilimi yaşadığını ancak farklı stres hissedeceğini ifade eder. Nispeten, izostres koşulları altında her iki faz da aynı stresi hissedecektir, ancak suşlar her faz arasında farklılık gösterecektir. İzostres ve izostres arasındaki herhangi bir yükleme koşulu için genelleştirilmiş bir denklem şu şekilde yazılabilir:

burada X, modül veya stres gibi bir malzeme özelliğidir; c, m ve r, sırasıyla kompozit, matris ve takviye malzemelerinin özelliklerini temsil eder ve n, 1 ile -1 arasında bir değerdir.

Yukarıdaki denklem, iki fazlı bir bileşimin ötesinde, bir m bileşenli sisteme genelleştirilebilir:

Fiberler yükleme yönü ile hizalandığında kompozit sertliği maksimize edilse de, çekme dayanımının matrisinkini aştığı varsayıldığında fiber çekme kırılma olasılığı da artar. Bir fiberin bir miktar yanlış yönlenme açısı θ olduğunda, birkaç kırılma modu mümkündür. Küçük θ değerleri için , fiberin artan enine kesit alanı ( A cos θ) ve düşük kuvvet ( F/ cos θ) nedeniyle kırılmayı başlatmak için gereken stres (cos θ) −2 faktörü kadar artar . σ paralel / cos 2 θ kompozit gerilme mukavemetine yol açan elyaf, burada σ paralel elyaflar uygulanan kuvvete paralel olarak hizalanmış kompozitin gerilme mukavemetidir.

Orta dereceli yanlış yönlenme açıları θ matris kesme kırılmasına yol açar. Yine enine kesit alanı değiştirilir, ancak kayma gerilimi artık kırılma için itici güç olduğundan, matrisin liflere paralel alanı ilgi çekicidir ve 1/sin θ faktörü kadar artar. Benzer şekilde, bu alana paralel kuvvet tekrar azalır ( F/ cos θ), bu da τ my / sin θ cos θ toplam çekme mukavemetine yol açar, burada τ my matris kesme kuvvetidir.

Son olarak, büyük θ (π/2'ye yakın) değerleri için, lifler artık yükün çoğunu taşımadığından, enine matris arızasının meydana gelme olasılığı en yüksektir. Yine de, liflere dik olan kuvvet 1/sin θ faktörü kadar azalacağı ve alan 1/sin θ faktörü kadar azalacağı ve 1/sin θ değerinde bir kompozit çekme mukavemeti üreteceği için, çekme mukavemeti tamamen dik yönelimden daha büyük olacaktır. σ perp / sin 2 θ burada σ perp , uygulanan kuvvete dik olarak hizalanan liflerle kompozitin çekme mukavemetidir.

Grafik, uygulanan strese paralel hizalanan liflere göre yanlış yönlendirme açısına bağlı olarak bir kompozit malzemenin yaşayabileceği üç kırılma modunu göstermektedir.

Ticari kompozitlerin çoğu, güçlendirici liflerin rastgele dağılımı ve oryantasyonu ile oluşturulur, bu durumda kompozit Young modülü, izostres ve izostres sınırları arasına düşer. Bununla birlikte, mukavemet-ağırlık oranının mümkün olduğunca yüksek olacak şekilde tasarlandığı uygulamalarda (havacılık endüstrisinde olduğu gibi), fiber hizalaması sıkı bir şekilde kontrol edilebilir.

Panel sertliği de panelin tasarımına bağlıdır. Örneğin, kullanılan elyaf takviyesi ve matris, panel oluşturma yöntemi, termoset ile termoplastik ve dokuma türü.

Kompozitlerin aksine, standart dövme formlardaki izotropik malzemeler (örneğin alüminyum veya çelik), uygulanan kuvvetlerin ve/veya momentlerin yön yönelimine rağmen tipik olarak aynı sertliğe sahiptir. Bir izotropik malzeme için kuvvetler/momentler ve gerinimler/eğrilikler arasındaki ilişki, aşağıdaki malzeme özellikleriyle açıklanabilir: Young Modülü, Kesme Modülü ve Poisson oranı , nispeten basit matematiksel ilişkilerde. Anizotropik malzeme için, ikinci dereceden bir tensörün matematiğine ve 21'e kadar malzeme özelliği sabitine ihtiyacı vardır. Ortogonal izotropinin özel durumu için, Young Modülü, Kesme Modülü ve Poisson oranının her biri için üç farklı malzeme özelliği sabiti vardır - kuvvetler/momentler ve gerinimler/eğrilikler arasındaki ilişkiyi ifade etmek için toplam 9 sabit.

Malzemelerin anizotropik özelliklerinden yararlanan teknikler, zıvana ve zıvana bağlantılarını (ahşap gibi doğal kompozitlerde) ve sentetik kompozitlerde Pi Bağlantılarını içerir .

Kompozitlerin Mekanik Özellikleri

Parçacık Güçlendirme

Genel olarak, parçacık takviye edilir güçlendirme daha az kompozit lif takviyesi. Mukavemeti ve tokluğu arttırırken kompozitlerin sertliğini arttırmak için kullanılır . Mekanik özelliklerinden dolayı aşınma direncinin gerekli olduğu uygulamalarda kullanılırlar . Örneğin, çimentonun sertliği, çakıl parçacıklarının büyük ölçüde güçlendirilmesiyle arttırılabilir. Parçacık takviyesi, düşük maliyetli ve uygulanması çok kolay olduğu için malzemelerin mekanik özelliklerini ayarlamak için oldukça avantajlı bir yöntemdir.

Elastik modülü partikül takviyeli kompozit olarak ifade edilebilir

burada E elastiklik modülü , V ise hacim oranıdır . c, p ve m alt simgeleri sırasıyla bileşik, parçacık ve matrisi gösterir. ampirik olarak bulunabilen bir sabittir.

Benzer şekilde, partikül takviyeli kompozitlerin çekme mukavemeti şu şekilde ifade edilebilir:

burada TS çekme mukavemetidir ve ampirik olarak bulunabilen bir sabittir (eşit değildir ).

Sürekli Elyaf Takviyesi

Genel olarak, sürekli fiber takviyesi, bir fiberin güçlü faz olarak zayıf bir faz olan matrise dahil edilmesiyle uygulanır. Elyaf kullanımının popüler olmasının nedeni, olağanüstü mukavemete sahip malzemelerin elyaf formlarında elde edilebilmesidir. Metalik olmayan lifler, bağlarının kovalent yapısı nedeniyle metal liflere kıyasla genellikle çok yüksek bir mukavemet/yoğunluk oranı gösterir . Bunun en meşhur örneğidir karbon liflerinin uzanan bir çok uygulamaya sahiptir spor vites için koruyucu ekipman için alan sanayi .

Kompozit üzerindeki stres , fiberin ve matrisin hacim oranı cinsinden ifade edilebilir .

stres nerede , V hacim oranıdır . c, f ve m alt simgeleri sırasıyla kompozit, fiber ve matrisi gösterir.

Her ne kadar gerilme-uzama elyaf kompozitlerin davranışı sadece test ile belirlenebilir, beklenen eğilim, üç aşaması vardır stres-gerilme eğrisinin . İlk aşama, hem fiberin hem de matrisin elastik olarak deforme olduğu gerilme-gerilme eğrisinin bölgesidir . Bu lineer elastik bölge aşağıdaki biçimde ifade edilebilir.

nerede stres, gerinim, E elastik modül ve V hacim oranıdır . c, f ve m alt simgeleri sırasıyla kompozit, fiber ve matrisi gösterir.

Hem lif hem de matris için elastik bölgeyi geçtikten sonra, gerilme-gerilme eğrisinin ikinci bölgesi] gözlemlenebilir. İkinci bölgede, matris zayıf faz olduğu için matris plastik olarak deforme olurken fiber hala elastik olarak deforme olur. Anlık modül , ikinci bölgedeki stres-gerinim eğrisinin eğimi kullanılarak belirlenebilir. Stres ve zorlanma arasındaki ilişki şu şekilde ifade edilebilir:

nerede stres, gerinim, E elastik modül ve V hacim oranıdır . c, f ve m alt simgeleri sırasıyla kompozit, fiber ve matrisi gösterir. İkinci bölgede modülü bulmak için eğrinin eğimi modüle eşit olduğundan bu denklemin türevi kullanılabilir .

Çoğu durumda , ikinci terim ilkinden çok daha az olduğu için varsayılabilir .

Gerçekte, gerilmeye göre gerilimin türevi , fiber ve matris arasındaki bağlanma etkileşimi nedeniyle her zaman modülü döndürmez . Bu iki faz arasındaki etkileşimin gücü , kompozitin mekanik özelliklerinde değişikliklere neden olabilir . Fiber ve matrisin uyumluluğu, iç stresin bir ölçüsüdür .

Kovalent şekilde bağlanmış yüksek mukavemetli elyaf (örneğin karbon fiberler ) deneyimi çok elastik deformasyona yana kırık önce plastik deformasyon nedeniyle olabilir dislokasyon hareket . Oysa metalik lifler plastik olarak deforme olacak daha fazla alana sahiptir, bu nedenle kompozitleri, hem lifin hem de matrisin plastik olarak deforme olduğu üçüncü bir aşama sergiler. Metalik lifler , metal lifli kompozitlerin metalik olmayanlara göre avantajlarından biri olan kriyojenik sıcaklıklarda çalışmak için birçok uygulamaya sahiptir . Gerilim-gerinim eğrisinin bu bölgesindeki gerilim şu şekilde ifade edilebilir:

nerede stres, gerinim, E elastik modül ve V hacim oranıdır . c, f ve m alt simgeleri sırasıyla kompozit, fiber ve matrisi gösterir. ve sırasıyla fiber ve matris akış gerilmeleri içindir. Üçüncü bölgeden hemen sonra kompozit boyunlanma gösterir . Kompozitin boyunlanma gerilmesi, kompozitlerin diğer mekanik özellikleri gibi, fiberin boyun verme gerilmesi ile matris arasında olur. Zayıf fazın boyun verme gerilimi, güçlü faz tarafından geciktirilir. Gecikmenin miktarı, güçlü fazın hacim fraksiyonuna bağlıdır.

Böylece kompozitin çekme mukavemeti hacim oranı cinsinden ifade edilebilir .

burada TS çekme mukavemeti , stres, gerinim, E elastik modül ve V hacim kesridir . c, f ve m alt simgeleri sırasıyla kompozit, fiber ve matrisi gösterir. Kompozit çekme mukavemeti şu şekilde ifade edilebilir:

for 'den küçük veya eşittir (hacim fraksiyonunun keyfi kritik değeri)

için büyük veya eşittir

Hacim fraksiyonunun kritik değeri şu şekilde ifade edilebilir:

Açıkça, eğer daha büyükse kompozit gerilme mukavemeti matristen daha yüksek olabilir .

Böylece, fiberin minimum hacim oranı şu şekilde ifade edilebilir:

Bu minimum değer pratikte çok düşük olmasına rağmen, sürekli liflerin dahil edilmesinin nedeni malzemelerin/kompozitlerin mekanik özelliklerini iyileştirmek olduğu için bilmek çok önemlidir ve bu hacim fraksiyonu değeri bu iyileştirmenin eşiğidir.

Fiber Oryantasyonunun Etkisi

Fiber oryantasyonundaki değişiklik, fiber takviyeli kompozitlerin mekanik özelliklerini, özellikle de çekme mukavemetini etkileyebilir.

Kompozit çekme mukavemeti, (0° ila 10° açılar), uygulanan arasındaki açıya ve liflerin oryantasyonuna bağlı olarak tahmin edilebilir .

TS burada çekme mukavemeti , paralel strestir.

Yanlış yönlendirme nedeniyle, kompozitin matrisi bir kesme kuvveti yaşar. Kompozitlerin çekme dayanımı (10° – 60° açılar) matrisin kayma kırılmasından dolayı şu şekilde ifade edilebilir:

TS burada çekme mukavemeti , makaslama strestir.

Açı (60° – 90° açılardan) bile büyükse, başka bir arıza modu olan enine mod etkin hale gelir. Kompozit enine kırılma mukavemeti şu şekilde ifade edilebilir:

TS burada çekme mukavemeti , dikey strestir.

Böylece kırılma moduna geçişin açısı şu şekilde ifade edilebilir:

kritik açı nerede , paralel gerilim ve kayma gerilimidir.

Bu kritik açı, belirli uygulamalar için kompozit malzemelerin tasarımı için önemlidir.

Lif Çeşitleri ve Mekanik Özellikleri

Endüstride kullanılan en yaygın elyaf türleri , üretim kolaylığı ve bulunabilirliği nedeniyle cam elyafı , karbon elyafı ve kevlardır . Mekanik özelliklerinin bilinmesi çok önemlidir, bu nedenle S97 çeliği ile karşılaştırmak için mekanik özelliklerinin tablosu aşağıda verilmiştir . Fiber kompozitlerin anizotropisi nedeniyle fiber oryantasyon açısı çok önemlidir (daha ayrıntılı açıklama için lütfen "Fiziksel Özellikler" bölümüne bakın). Kompozitlerin mekanik özellikleri , numunelerin kompozitler içindeki liflerin oryantasyonuna göre çeşitli açılarda (standart açılar 0°, 45° ve 90°'dir) konumlandırılmasıyla standart mekanik test yöntemleri kullanılarak test edilebilir . Genel olarak, 0° eksenel hizalama, kompozitleri boyuna eğilme ve eksenel gerilim/basınçlara karşı dirençli kılar, iç/dış basınca direnç elde etmek için 90° çember hizalama kullanılır ve saf burulmaya karşı direnç elde etmek için ± 45° ideal seçimdir.

Fiber Kompozit Malzemelerin Mekanik Özellikleri

Elyaf @ 0° (UD), 0/90° (kumaş) yükleme eksenine, Kuru, Oda Sıcaklığı, V f = %60 (UD), %50 (kumaş) Fiber / Epoksi Reçine (120°C'de kürlenir)
Sembol Birimler Standart

Karbon fiber

Kumaş

Yüksek Modül

Karbon fiber

Kumaş

E-Cam

Cam Elyaf Kumaş

Çelik yelek

Kumaş

Standart

Tek yönlü

Karbon fiber

Kumaş

Yüksek Modül

Tek yönlü

Karbon fiber

Kumaş

E-Cam

Tek yönlü

Cam Elyaf Kumaş

Çelik yelek

Tek Yönlü Kumaş

Çelik

S97

Young Modülü 0° E1 not ortalaması 70 85 25 30 135 175 40 75 207
Young Modülü 90° E2 not ortalaması 70 85 25 30 10 8 8 6 207
Düzlem İçi Kesme Modülü G12 not ortalaması 5 5 4 5 5 5 4 2 80
Binbaşı Poisson Oranı v12 0.10 0.10 0.20 0.20 0.30 0.30 0.25 0.34 -
Ult. Çekme Dayanımı 0° Xt MPa 600 350 440 480 1500 1000 1000 1300 990
Ult. Komp. Güç 0° Xc MPa 570 150 425 190 1200 850 600 280 -
Ult. Çekme Dayanımı 90° YT MPa 600 350 440 480 50 40 30 30 -
Ult. Komp. Güç 90° yc MPa 570 150 425 190 250 200 110 140 -
Ult. Düzlem içi Kesme Stren. S MPa 90 35 40 50 70 60 40 60 -
Ult. Gerilme Gerinimi 0° harici % 0.85 0.40 1.75 1.60 1.05 0,55 2.50 1.70 -
Ult. Komp. 0° gerinim hariç % 0.80 0.15 1.70 0.60 0.85 0.45 1.50 0.35 -
Ult. Gerilme Gerinimi 90° eyt % 0.85 0.40 1.75 1.60 0,50 0,50 0.35 0,50 -
Ult. Komp. 90° gerinim eyc % 0.80 0.15 1.70 0.60 2.50 2.50 1.35 2.30 -
Ult. Düzlem içi kayma gerilmesi es % 1.80 0.70 1.00 1.00 1.40 1.20 1.00 3.00 -
Yoğunluk g/cc 1.60 1.60 1.90 1.40 1.60 1.60 1.90 1.40 -


Lifler @ ±45 Derece yükleme eksenine, Kuru, Oda Sıcaklığı, Vf = %60 (UD), %50 (kumaş)
Sembol Birimler Standart

Karbon fiber

Yüksek Modül

Karbon fiber

E-Cam

Cam Elyaf

Standart

Karbon Elyaf

Kumaş

E-Cam

Cam Elyaf Kumaş

Çelik Al
Boyuna Modül E1 not ortalaması 17 17 12.3 19.1 12.2 207 72
Enine Modül E2 not ortalaması 17 17 12.3 19.1 12.2 207 72
Düzlem Kesme Modülünde G12 not ortalaması 33 47 11 30 8 80 25
Poisson Oranı v12 .77 .83 .53 .74 .53
Gerilme direnci Xt MPa 110 110 90 120 120 990 460
Basınç Dayanımı Xc MPa 110 110 90 120 120 990 460
Düzlemde Kesme Dayanımı S MPa 260 210 100 310 150
Termal Genleşme Katsayısı Alfa1 Gerinim/K 2.15 E-6 0.9 E-6 12 E-6 4.9 E-6 10 E-6 11 E-6 23 E-6
Nem Katsayısı Beta1 Gerinim/K 3.22 E-4 2.49 E-4 6.9 E-4

Havacılık ve Uzay Sınıfı ve Ticari Sınıf Karbon Fiber Kompozitler, Fiberglas Kompozit ve Alüminyum Alaşım ve Çeliğin Mekanik Özellikleri

Bu tablo, fiber kompozitlerin metale göre en önemli özelliklerinden ve avantajlarından birini, yani spesifik mukavemet ve spesifik sertlik gösterir. Çelik ve alüminyum alaşımı, fiber kompozitlerle karşılaştırılabilir mukavemet ve sertliğe sahip olsa da, kompozitlerin özgül mukavemeti ve sertliği , çelik ve alüminyum alaşımından daha yüksektir .

Maliyet, Özgül Mukavemet ve Özgül Sertliğin Karşılaştırılması
Karbon Fiber Kompozit (havacılık sınıfı) Karbon Fiber Kompozit (ticari sınıf) Fiberglas Kompozit Alüminyum 6061 T-6 Çelik,

Hafif

Maliyet $/LB 20$ – 250$+ 5 – 20 $ $1.50 – $3.00 $3 0,30 ABD doları
Güç (psi) 90.000 – 200.000 50.000 – 90.000 20.000 – 35.000 35.000 60.000
Sertlik (psi) 10 x 10 6 - 50 x 10 6 8 x 10 6 – 10 x 10 6 1 x 10 6 – 1,5 x 10 6 10 x 10 6 30 x 10 6
Yoğunluk (lb/in3) 0.050 0.050 0.055 0.10 0.30
Özgül Mukavemet 1,8 x 10 6 – 4 x 10 6 1 x 10 6 - 1,8 x 363.640–636.360 350.000 200.000
Özgül Sertlik 200 x 10 6 – 1.000 x 10 6 160 x 10 6 -200 x 10 6 18 x 10 6 -27 x 10 6 100 x 10 6 100 x 10 6

Arıza

Şok, darbe veya tekrarlanan döngüsel gerilimler, laminatın iki katman arasındaki arayüzde ayrılmasına neden olabilir, bu durum delaminasyon olarak bilinir . Tek tek lifler, örneğin lif çekme gibi matristen ayrılabilir .

Kompozitler makroskopik veya mikroskobik ölçekte başarısız olabilir . Sıkıştırma hataları, hem makro ölçekte hem de sıkıştırma burkulmasında her bir ayrı takviye lifinde meydana gelebilir. Gerilim bozulmaları, parçanın net kesit arızaları veya kompozitteki bir veya daha fazla katmanın matrisin geriliminde başarısız olduğu veya matris ve lifler arasındaki bağın başarısız olduğu mikroskobik bir ölçekte kompozitin bozulması olabilir.

Bazı kompozitler kırılgandır ve ilk arıza başlangıcından sonra çok az yedek mukavemete sahipken, diğerleri büyük deformasyonlara sahip olabilir ve hasarın başlangıcından sonra yedek enerji emme kapasitesine sahip olabilir. Mevcut lifler ve matrislerdeki farklılıklar ve karışımlarla yapılabilecek karışımlar , kompozit bir yapı olarak tasarlanabilecek çok geniş bir özellik yelpazesi bırakır. Kırılgan bir seramik matris kompozitinin en ünlü başarısızlığı, Columbia Uzay Mekiği'nin kanadının ön kenarındaki karbon-karbon kompozit karo, kalkış sırasında çarptığında kırıldığında meydana geldi. 1 Şubat 2003'te Dünya atmosferine yeniden girdiğinde aracın feci şekilde parçalanmasına yönelikti.

Kompozitler, metallere kıyasla nispeten zayıf taşıma gücüne sahiptir.

Test yapmak

Kompozitler, arızaları tahmin etmeye ve önlemeye yardımcı olmak için inşaattan önce ve sonra test edilir. İnşaat öncesi testler, kavisli yüzeylerin kat kat analizi ve kompozitlerin buruşmasını, kıvrılmasını ve çukurlaşmasını tahmin etmek için sonlu eleman analizini (FEA) benimseyebilir. Malzemeler, üretim sırasında ve inşaat sonrasında ultrasonik, termografi, kesme ve X-ışını radyografisi dahil olmak üzere çeşitli tahribatsız yöntemlerle ve yerel bir alanda bağıl bağ gücü bütünlüğünün NDT için lazer bağ denetimi ile test edilebilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Robert M. Jones (1999). Kompozit Malzemelerin Mekaniği (2. baskı). Taylor ve Francis. ISBN'si 9781560327127.
  • Cederbaum G., Elishakoff I., Aboudi J., Librescu L. (1992). Kompozit Yapıların Rastgele Titreşim ve Güvenilirliği . Teknolojik. Bibcode : 1992tech.book.......C .CS1 bakımı: birden çok ad: yazar listesi ( bağlantı )
  • Librescu L., Şarkı O. (2006). İnce Duvarlı Kompozit Kirişler: Teori ve Uygulama . Springer.
  • Polimerler ve Polimerik Kompozitler: Bir Referans Seri . Springer. 1999.
  • Autar K. Kaw (2005). Kompozit Malzemelerin Mekaniği (2. baskı). CRC. ISBN'si 978-0-8493-1343-1.
  • Mühendisler için Polimer Kompozitlerin El Kitabı, Leonard Hollaway Yayınlandı 1994 Woodhead Publishing
  • Madbouly, Samy, Chaoqun Zhang ve Michael R. Kessler. Biyo Bazlı Bitki Yağı Polimerleri ve Kompozitleri. William Andrew, 2015.
  • Matthews, FL; Rawlings, RD (1999). Kompozit Malzemeler: Mühendislik ve Bilim . Boca Raton: CRC Basın. ISBN'si 978-0-8493-0621-1.

Dış bağlantılar