Kompozitler Farklı malzemelerin üstün özelliklerini aynı malzemede toplamak amacıyla iki veya daha fazla ana malzeme grubuna ait malzemelerin bir araya getirilmesi ile elde edilen malzeme grubudur. Cam takviyeli polimerler: Yüksek dayanım ve tokluk. Beton; çimento, nervür çelik, kum, çakıl. * Üç ana grupta toplanırlar; Yapay Kompozit malzemeler Doğal kompozit malzemeler Parçacık takviyeli kompozit malzemeler

Bileşenler * Kompozit malzemeler iki bileşenden oluşur; Matris Takviye Kompozitler dayanımlarını genelde sert ve gevrek olan takviyeden alırlar. Matris ise takviyeleri bir arada tutma ve tokluk ve süneklik kazandırma görevi görür. *

* * Matris Malzemeleri Polimer esaslı. Metal veya alaşım esaslı Seramik esaslı * Takviye Malzemeleri Seramik: Oksitler, karbürler, silikatlar, nitrürler vs. Metal; Çelik, Titanyum, Bor, Polimer: Aramid, Naylon, vs. *

Yapay Kompozitler Elyaf Malzemeleri A-Cam (pencere camı) AR-Cam (Alkali dayanıklı) C-Cam (Kimyasal dayanıklı) E-Cam (Elektrik yalıtımı) S-Cam (Yüksek dayanım) Kevlar Grafit

Matris Malzemeleri Termoset: Epoksi (yüksek dayanım) Polyester (Genel amaçlı) Fenolik (Yüksek T, aşınma) Silikon (Elektrik izolasyon) Termoplastik Naylon 66 (yüksek süneklik) Polikarbonat (Yüksek tokluk) Polistirin (Yüksek süneklik)

Yapay Kompozitler Metal Matrisli Yapay Komp. B / Al Al2O3 / Al Al2O3 / Mg SiC / Al ThO2 / Ni Seramik Matrisli Yapay Komp. SiC / Al2O3 SiC / Li/Al-silikat Beton (Çakıl, kum, çimento) Cam / t-ZrO2 Al2O3 / t-ZrO2

Polimer Matris En çok kullanılan takviye elemanı Camdır. Diğer takviye elemanları Kevlar (Aramid) / Epoksi Kevlar / Polyester Grafit / Epoksi Grafit / Polyester Grafit / PEEK Grafit / PS

* Takviye Türleri Elyaf; Uzun, kısa, kırpık, keçe, dokuma, vs. Tel ve sakalcık; ince yüksek dayanımlı teller, sakalcıklar (whiskers) Parçacık; tozlar, partiküller, vs. *

* Metal elyaf takviyelerde yüksek dayanımlı metal teller kullanılır. Tellerin yanı sıra tek kristal olan yüksek dayanımlı “visker” adı verilen (sakalcık-whiskers) ince ve kısa geometrilerde kullanılır. “Viskerler en az kristal hataya sahip olduklarından dayanımları teorik değerlere ulaşır” *

Doğal elyaf takviyeli kompozitler Bu gruba ağaçlar girer. Yumuşak ağaçlar Sedir, köknar, çam, ladin Sert ağaçlar Dibudak, kayın, ceviz, meşe, gürgen. Ağaçlarda; Matris; protein esaslı ve yarı selüloziktir. Elyaflar; selüloz esaslıdır. Anizotropik özellik gösterir. Nem ve mikroorganizmalardan etkilenir bu nedenle kullanmadan önce fırınlanması gerekir.

Parçacık Takviyeli Kompozitler Parçacıklar; seramik, metal, polimer matrislerin içerisine katılarak kompozitler yapılır. Boyutlarına göre ince veya kaba taneli olabilirler. Parçacık boyutlarının aynı olmasına özen göstermek gerekir. Parçacıklar mekanik özelliklerin yanı sıra diğer nedenlerle kullanılabilirler; Pigmentler, Gaz oluşturucu katışkılar Katılaşma geciktiriciler Katılaşma hızlandırıcılar Mekanik özeliklerin iyileştirilmesi amacıyla sert parçacıklar katılabilir. Örneğin; metal matrisli malzemeler içine Mekanik alaşımlandırma ile katılması. Bu işleme “dispersiyon sertleşmesi” de denilir.

Mekanik özellikler Kompozitin mekanik özelliklerinde; hacim oraları, zorlama yönü, ara yüzey dayanımına, takviye ve matris malzemesi, takviyenin geometrisi çok önemli. Kompozitlerin mekanik özellikleri Takviyenin dayanımına Takviyenin geometrisine Takviyenin yoğunluğuna bağlıdır. Özgül dayanım ve Özgül modül değerleri de dikkate alınmalı. Bu değerler; Şeklinde bulunur. Kevlar veya karbon takviyeli epoksi kompozitlerde yüksek değerler elde edilir.

Anizotropi Malzemelerin mekanik özellikler açısından yöne bağımlılık göstermesine “Anizotropi” adı verilir. Mekanik özellikler her yönde aynı değildir. * Takviyenin, Uzun Elyaf Dokuma olması durumunda anizotropiye rastlanır. Partikül, kırpık, veya keçe olması durumunda anizotropi azalır.

Takviye Yönü mekanik özellikleri belirleyen önemli bir parametre

Elyafa Paralel Yönde Zorlama *

Elyafa Dik Yönde Zorlama

Parçacık takviye durumunda İki uç durumu hesaba katma söz konusu :Eş gerilme (iso stress) veya eş uzama (iso strain) n = 1  eş birim şekil değişimi n = -1  eş gerilme -1 < n < 1  aradaki değerler. Düşük modüllü matris, yüksek modüllü takviye  n  0 Yüksek modüllü matris, düşük modüllü takviye  n  1/2 m: Düşük dayanımlı bileşen p: Yüksek dayanımlı bileşen n: Zorlanmaya bağlı üstel

Ara yüzey dayanımı Ara yüzey dayanımı, matris ile elyaf arasındaki kuvvet iletimi açısından çok önemlidir. Yüksek toklukta (metal veya polimer) matrise sahip kompozitlerde ara yüzey dayanımının yüksek olması istenir. Düşük toklukta matrise (seramik) sahip kompozitlerde, çatlağın elyafa iletimini engellemek için ara yüzey bağının zayıf olması istenir. Böylece çatlak matristen elyafa geçemeden ara yüzeyde durdurulabilir veya farklı yöne yönlendirilebilir.