Hegzagonal bor nitrür katkılı karbon/bazalt hibrit kompozitlerin karakterizasyonu ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Characterization and investigation of the mechanical characteristics of hexagonal boron nitride doped carbon/basalt hybrid composites
- Tez No: 664648
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET YAPICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Bu çalışmanın amacı, elle yatırma ve vakum torbalama tekniği ile hegzagonal nano bor nitrür (h-nBN) katkılı karbon kumaş, bazalt kumaş ve hibrit (karbon kumaş+bazalt kumaş) takviyeli polimer matrisli kompozitlerin üretilmesi ve yapısal, termal ve mekanik olarak karekterize edilmesidir. Kompozit malzemelerin yapısına ağırlıkça %1; %2; %4 oranlarında h-nBN katılmıştır. Elde edilen malzemelerin mekanik özelliklerinin tayininde, ASTM D3039 standardına göre çekme, ASTM D7264 standardına göre üç noktalı eğilme, ASTM D256 standardına göre darbe deneyleri kullanılmıştır. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve termal gravimetri (TGA) analizleri ile nano partikül ilavesinin kompozitlerin termal özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Numunelerdeki organik bileşenleri belirlemek için FTIR analizleri yapılmıştır. Kompozitlerin yapısal ve mikroyapısal özellikleri, X-ışını difraktometrisi (XRD) kullanılarak kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir. Yüzey morfolojisi ve nano bor nitrürün dağılımları taramalı elektron mikroskobu (SEM)-EDS haritalama, çekme testinden sonra kırık yüzey morfolojileri ise stereo mikroskop ile incelenmiştir. Ayrıca numunelerin mikrodalga emilim özellikleri, 3-18 GHz frekans aralığında Agilent marka 2 Portlu PNA-L network analizör cihazında iletim/yansıma ölçümleri ile araştırılmıştır. Mekanik deneylerden elde edilen sonuçlara göre, kompozit malzemelere eklenen h-nBN partikülleri, belli oranlarda, kompozitin çekme, eğilme ve darbe dayanımlarını arttırmıştır. Hegzagonal nano bor nitrür katkılı malzemeler içerisinde en yüksek çekme ve eğilme dayanımları olan malzeme grupları, %1 h-nBN takviyeli, en yüksek darbe dayanımı olan malzemeler ise %4 h-nBN takviyeli kompozitlerdir. Çekme deneyleri sonrasında ortaya çıkan hasarlar gözlemlenerek hasar türü tespit edilmiştir. Bunlar katmanlar arasındaki zayıf ara yüzey yapışmasından kaynaklanan matris çatlaması, lif kırılması ve delaminasyondur. Ayrıca h-nBN takviyesinin polimer matrisli kompozit malzemelerin mikrodalga emilimi üzerinde de olumlu etkileri olduğu saptanmıştır. Çalışmalar sonucunda referans malzemeleri daha nitelikli bir kompozit ürüne dönüştürülmüştür.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is the production of hexagonal nano boron nitride (h-nBN) doped carbon fabric, basalt fabric, and hybrid (carbon fabric+basalt fabric) reinforced polymer matrix composites by hand lay up and vacuum bagging technique and characterized structural, thermal and mechanical. The composites were reinforced by 1 wt.%; 2wt.%; 4 wt. ratios with h-nBN. Tensile tests according to the ASTM D3039 standard, three-point bending according to the ASTM D7264 standard and impact experiments according to the ASTM D256 standard were carried out to determine the mechanical properties of the composite samples. The effects of nanoparticle addition on the thermal properties of composites were investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetry (TGA) analyses. FTIR analyses were performed to determine the organic components in the samples. The structural and microstructural properties of composites have been extensively characterized using X-ray diffractometry (XRD). Surface morphology and dispersions of nano boron nitride were investigated using Scanning Electron Microscopy- EDS Mapping, the fracture morphologies were investigated after tensile test by means of stereo microscope. Microwave properties of samples were investigated through transmission/reflection measurements in Agilent brand 2-Port PNA-L Network Analyzer in the frequency range of 3-18 GHz. According to mechanical test results, the addition of the h-nBN particles increased the tensile, bending and impact strengths of the composite in certain proportions. The highest tensile and bending strength were obtained at 1 wt.% h-nBN ratios and the highest impact results obtained at 4 wt.% h-nBN ratios. Types of the damage formation were determined by the observation of damages occuring after tensile testing. These are matrix cracking, fiber breakage, and delamination caused by poor interface adhesion between layers. In addition, it has been determined that h-nBN reinforcement has positive effects on microwave absorption properties of polymer matrix composite materials. As a result of the studies, the reference materials have been transformed into a more qualified composite product.
Benzer Tezler
- Karbon siyahı ve bor nitrür katkılı iletken polietilen kompozit yapımı ve özelliklerinin incelenmesi
Investigating the manufacturing and properties of electrically conductive polyethylene composites with carbon black and boron nitride added
ERSİN ERTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN ÇAYLI
- Havacılık uygulamaları için bor katkılı termoset kompozit malzemelerin birleştirme yöntemlerinin geliştirilmesi
Development of joining methods of boron integrated thermoset composite materials for aerospace applications
ADNAN KALAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR DEMİRCAN
- Vakum infüzyon yöntemi ile Karbon/H-BNNS modifiyeli epoksi kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Carbon/H-BNNS modified epoxy composite materials by vacuum infusion method
ÇAĞLAR SUBAŞI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH TUĞRUL SEYHAN
- hBN ve MWCNT Katkılı PA66/Cam Nanokompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of hBN and MWCNT integrated PA 66/Glass Nanocomposites
NASER REZAEI ANSAROUDI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriOndokuz Mayıs ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM İNANÇ
- Polimer matris kompozit malzemelerde çeşitli bor bileşiklerinin katkısının mekanik ve termal özellikler üzerine etkisi
The effect of additives of various boron compounds on mechanical and thermal properties of polymer matrix composite materials
MERVE BİLGE
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÖZGEDİK