Bir önceki yazımda kompozitlere kısaca değinmiştim. Şimdiki yazımda da kompozitlerin sınıflandırılmasından bahsedeceğim. Kompozitleri genel olarak 2 (iki) şekilde sınıflandırabiliriz: matris ve takviye (reinforcement) malzemelere göre ayrılır.
Matris Malzemelere göre;
Polimer Matrisli Kompozitler (PMC)
Seramik Matrisli Kompozitler (CMC)
Metal Matrisli Kompozitler (MMC)
A) POLİMER MATRİSLİ KOMPOZİTLER
Polimer matrisli kompozit, bir polimer matristen lifli takviye dağılmış bir faz (reinforcing dispersed phase) ile birleştirilen malzemedir. Polimer matris kompozitleri, düşük maliyetli ve basit imalat yöntemleri nedeniyle çok popülerdir.
Yapı malzemesi olarak takviyesiz (non-reinforced) polimerlerin kullanımı, mekanik özelliklerinin düşük seviyesiyle sınırlıdır: Çekme mukavemeti (tensile strength) en güçlü polimerlerden biri olan epoksi reçinesi (epoxy resin) 140 MPa’dır. Nispeten düşük dayanıma (low strength) ilaveten, polimer malzemeler düşük darbe direncine (low impact resistance) sahiptir.
Polimerlerin güçlü elyaf ağı ile takviye edilmesi, aşağıdaki özelliklerle karakterize edilen polimer matrisli kompozitler üretilir:
- Yüksek gerilme mukavemeti (High tensile strength)
- Yüksek bükülmezlik (rijitlik)* (High stiffness)
- Yüksek kırılma tokluğu (High fracture toughness)
- İyi aşınma direnci (Good abrasion resistance)
- İyi delinme direnci (Good puncture resistance)
- İyi korozyon direnci (Good corrosion resistance)
- Düşük maliyetli (Low cost)
*Bükülmezlik (rijitlik): Malzemede oluşturulan elastik şekil değişikliğinin (deformasyon) bir nitel ölçüsüdür. Bükülmezliği iyi olan bir malzeme yüksek elastikiyet modülüne sahiptir.
Polimer matrisli kompozitlerin (PMC) dezavantajları ise:
- Düşük ısı direnci (Low thermal resistance)
- Yüksek termal genleşme katsayısı (High coefficient of thermal expansion)
- Fiber cam – Cam elyaf takviyeli polimerler
- Karbon fiber takviyeli polimer kompozit
- Kevlar (aramid) fiber takviyeli polimerler
- Bazalt lifi
Takviye elyafları farklı biçimlerde düzenlenebilir:
- Tek yönlü lifler
- Kaldırmalar
- Peçe mat (Veil mat): rasgele yönlendirilmiş ve ilmikli sürekli liflerin ince yığını
- Kırpılmış teller (Chopped strands): rasgele yönlendirilmiş ve halkalı kısa (10 cm’ye kadar) liflerin ince yığını
- Dokuma kumaş
 |
(a) Sıralı fiberler içeren bantlar birleştirilerek çok katmanlı tek yönlü kompozit yapı oluşturulabilir. (b) Sıralanmış fiberler içeren bantlar, yarı-izotropik bir kompozit üretmek için farklı yönlerde birleştirilebilir. Bu durumda 0° > ± 45° > 90° kompozit oluşur. |
B) SERAMİK MATRİSLİ KOMPOZİTLER
Kırılganlığını azaltmak için seramik matrise seramik parçacık veya liflerin eklenmesi ile elde edilen karma malzemedir. Seramik matris kompozitleri, uzun elyaflar veya kısa elyaflarla takviye edilmiştir.
Kısa elyaflı (süreksiz) kompozitler, silisyum karbür, titanyum borür, alüminyum nitrit, zirkonyum oksit ve diğer seramik elyafların kılsı destekli oksit veya oksitsiz seramik matris; geleneksel seramik işlemleriyle üretilir. Çoğu seramik matrisli kompozitleri yüksek mukavemet (high strength) ve elastikiyet modülü nedeniyle silisyum karbür liflerle takviye edilmiştir.
• Yüksek sıcaklıklarda dahi yüksek mekanik dayanım (High mechanical strength)
• Yüksek termal şok direnci (High thermal shock resistance)
• Yüksek bükülmezlik (High stiffness)
• Yüksek tokluk (High toughness)
• Yüksek termal denge (High thermal stability)
• Düşük yoğunluklu (Low density)
• Yüksek sıcaklıklarda dahi yüksek korozyon direnci (High corrosion resistance)
