Processing and characterization of polymer composites with superior impact resistance
Üstün darbe dayanımlı polimer bazlı kompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 134272
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. METİN TANOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
oz Fiberlerle mukavetlendirilmiş kompozit malzemeler, askeri, taşıma, enerji ve inşaat mühendisliği uygulamalarında son zamanlarda artan bir kullanım alam bulmaktadır. Reçine Transfer Kalıplama (RTK) ve Vakum Destekli Reçine Kalıplama (VDRK) teknikleri, bu tip kompozitlerin üretiminde önemli duruma gelmiştir. Bu proses teknolojilerinde, ön şekillendirilmiş elyafın (fiber preform) kullanımı bir takım avantajlar sunmaktadır. Fabrikleri bir arada bağlayan termoplastik bağlayıcıların kullanımı, katmanların net şekilli preformların konsolidasyonuna izin vermektedir. Bu çalışmada, cam preformlar değişik termoplastik bağlayıcı konsantrasyonları ile kaplanmış fabrik katmanlarının ısı ve basınç uygulaması ile elde edilmiştir. Bağlayıcı içeren ve içermeyen kompozit laminalar (VDRK) tekniği kullanılarak üretilmiştir. Farklı oranlarda thermoplastik bağlayıcı içeren ön şekillendirilmiş cam elyafların ayrılma mukavemeti optimum binder konsantrasyonunu belirlemek için ölçülmüştür. En yüksek ayrılma mukavemeti bağlayıcı oranının ağırlıkça % 9 olduğu preformlarda elde edilmiştir. Ayrıca preform basma testi universal test cihaza kullanarak 8 katmanda oluşan ve bağlayıcı içeren (% 3,6, ve 9 ağ.) ve içermeyen preformlar ile gerçekleştirilmiştir. Bunun sonucunda, bağlayıcının preform kompaktlanma seviyesi üzerinde oldukça önemli etkisinin olduğu gözlenmiştir. En yüksek kalınlık azalması ve böylece fiber hacim oranının % 3 ağ. bağlayıcı ile ulaşılmıştır. Bağlayıcının kompozit plakaların mekanik özelliklerine olan etkilerinin belirlenmesi için, bağlayıcı içeren ve içermeyen kompozitlerin eğme mukavemeti ve modülü, Mode I laminalar arası kırılma tokluğu, laminalar arası akma mukavemeti, ply-lay up ve in-plane yükleme yönünde basma mukavemeti ve modülü ölçülmüştür. Kompozit eğme mukavemeti ve Mode I laminalar arası kırılma tokluğunun % 3 ağ. oranında bağlayıcının bulunması ile sırasıyla % 30 ve 40 oranında azaldığı gözlemlenmiştir. Diğer yandan kompozit eğme modülü plastik bağlayıcı miktarına bağlı olarak artarken akma mukavemeti hemen hemen sabit kalmaktadır. Hem kompozit ply-lay up basma mukavemeti hem de modülü % 3 ağ. bağlayıcıya kadar artmakta ve daha fazla plastik bağlayıcı eklenmesiyle birlikte azalma eğilimi göstermektedir. Aynı sonuçlar, in-plane yönünde basma mukavemeti ve modülü değerleri içinde bulunmuştur. Thermoplastik bağlayıcının E-cam/polyester panellerin balistik performansına olan etkilerin değerlendirmek için, NATO 2920 standardına göre 1.1 gr fragment simule eden mermiler kullanılarak balistik test gerçekleştirilmiştir.Tahribatsız C-scan ultrasonik muayene testi kompozit panellerin üzerinde balistik testten sonra oluşan hasar oranının saptanması için kullanılmıştır. Sonuç olarak plastik bağlayıcıma oranının artmasıyla panellerin üzerindeki balistik hasar oranının azaldığı gözlemiştir. Thermoplastik bağlayıcının reaktif reçine sisteminde çözünmesini takip edebilmek amacıyla, reaktif reçine sistemine çeşitli oranlarda thermoplastik bağlayıcı eklenerek bir model matriks malzeme hazırlanmıştır. Sonuç olarak thermoplastik bağlayıcının reçine içerisindeki çözünürlüğünün sınırlı oranda olduğu gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Fiber reinforced polymeric composite materials have recently gained widespread use in military, transportation, energy and civil engineering applications. Resin Transfer Molding (RTM) and Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM) process have become important in the manufacture of these types of composites. In those techniques, use of fiber preforms offer some distinct advantages. Using thermoplastic binders that bond the fabrics together allows the plies to be consolidated into near net shape preform. In the present work, glass preforms were consolidated by application of heat and pressure over plies of the glass fabrics that were coated with various concentration of thermoplastic polyester binder. Composite laminates with and without binder were fabricated by utilizing VARTM technique. The peel strength of the preforms with various binder contents was measured to determine the optimum binder concentration. The highest peel strength was obtained from preforms that were prepared with about 9 wt.% of the binder. Preform compression test was also performed using universal test machine with preforms composed of eight plies of glass fabrics with binder (3,6 and 9 wt.%) and without binder. It was observed that the binder has significant effect on the degree of preform compaction. The highest thickness reduction and therefore fiber volume fraction of the preforms was reached via 3 wt.% of binder. The flexural strength and modulus, compressive strength and modulus through ply-lay up and in-plane loading directions, apparent mterlaminar shear strength, mode I interlaminar fracture toughness of the composites with and without binder were measured to evaluate the effects of the binder on the mechanical properties of the composite plates. It was found that the flexural strength, mode I interlaminar fracture toughness of the E- glass/polyester composite system decreases 30 and 40 percentage, respectively due to the presence of 3 wt% and 6 wt.% of binder. On the other hand, the flexural modulus of the composite increases while the apparent mterlaminar shear strength remains almost constant by the introduction of the binder. The ply-lay up compressive strength and modulus were found to increase up to 3 wt% of binder and decrease upon further addition of binder. The same findings are valid for the compressive strength and modulus through in-plane loading direction. Ballistic test was performed on E- glass/polyester composite panels according to NATO standards 2920 using 1.1 -gr. fragment-simulating projectiles (FSPs) to evaluate the effects of the binder on theballistic performance of the E-glass/polyester composite laminates. The ultrasonic C- scan test method was used to monitor the extent of the damage on the panels due to ballistic impact It was seen that the damage on the ballistically impacted composite panels decreases with increasing binder. A model matrix material was prepared adding various concentrations of the binder to the reacting resin system in order to follow the extend of binder dissolution within the matrix resin. It was found that there is no complete dissolution of the binder in the matrix resin.
Benzer Tezler
- Processing and characterization of cocufeni based high entropy alloys
Cocufeni esaslı yüksek entropili alaşımların üretimi ve karakterizasyonu
BURAK KÜÇÜKELYAS
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
PROF. DR. DENİZ UZUNSOY
- Haloysit nanotüp dolgu malzemesi ile termoplastik ve termoplastik elastomer polimer matris kompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of halloysite filled thermoplastic and thermoplastic elastomer composite materials
TUĞÇE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
- Additive manufacturing and characterization of metal particle incorporated polymer matrix functionally enhanced composites
Metal parçacık ile birleştirilmiş polimer matris fonksiyonel olarak güçlendirilmiş kompozitlerin katmanlı imalatı ve karakterizasyonu
ÖZGÜR UYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
- Enerji depolamada yenilikçi karbon yapılı esnek yüzeylerin üretimi ve analizi
Production and analysis of novel carbon structured flexible surfaces for energy storage applications
ESRA ŞERİFE KILIÇ
Doktora
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Ortopedik uygulamalar için polimer matrisli kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of polymer matrix composistes for orthopedic applications
YASİN AKGÜL
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN AHLATCI
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ