İleri kompozit malzemeler -...
TRANSCRIPT
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
MMM291 MALZEME BİLİMİ
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
Malzemelerin Genel Özellikleri
Özellik Seramik Metal Polimer
Sertlik
Elastik modül
Yüksek sıcaklık mukavemeti
Isıl genleşme
Süneklik
Korozyon direnci
Aşınma direnci
Elektriksel iletkenlik
Yoğunluk
Isıl iletkenlik
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
Malzemelerin Genel Özellikleri
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
Malzemelerin Özellikleri
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
Malzemelerin Özellikleri
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
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
Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ
SORULAR