Katkı maddelerinin polimer esaslı termoset kompozitlerin mekanik özelliklerine ve darbe dayanımına etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of additives on the mechanical properties and impact strength of polymer based thermoset composites
- Tez No: 851434
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YASİN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Mechanical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 204
Özet
Kompozit malzemelerin ağırlıklarına oranla üstün mukavemetleri başta havacılık, deniz araçları ve otomotiv sektörü olmak üzere birçok endüstriyel sektörde yaygın olarak kullanımını arttırmıştır. Bununla birlikte kompozit malzemelerin mukavemetlerini arttırmak için matris malzemesine mikro ve nano seviyede çok çeşitli katkı maddeleri ilave edilmektedir. Bu çalışmada plain dokuma ve iki eksenli kıvrımsız dikişli E-cam takviyeli epoksi reçine kompozitlerine seramik nanokil, poliamid mikro kürecikleri ve karbon nanotüpleri olmak üzere üç farklı katkı maddesi ilave edilmiştir. Organik interkalasyonlu nanokil, küresel toz poliamid nanopartikülleri ve kısa çoğul duvarlı karbon nanotüplerin ayrı ayrı ve birlikte eklenmesiyle Cam Elyaf Takviyeli Epoksi (GFRE) kompozitlerin mekanik özellikleri ve düşük hızlı darbe davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Kompozit plakalardan deney numuneleri hazırlanarak çekme, basma, burkulma ve düşük hız darbe deneyleri yapılmıştır. Karbon nanotüplerin ağırlık oranı %0,3 iken diğer katkı maddelerinin ağırlık oranı, epoksi reçine-sertleştirici sisteminin %2'sine kadardır. Ayrıca, bu katkı maddeleri yine aynı oranlarda birlikte kullanılarak elde edilen karışımlar da kullanılmış ve her birinin etkisi karşılaştırılmıştır. Kompozit plakalar prepreg ve sıcak presleme teknikleri kullanılarak üretilmiştir. Nanopartikül ilavesi ile kompozitlerin çekme dayanımında %27'ye, basma dayanımında %10'a ve burkulma mukavemetinde yaklaşık %5'e kadar iyileşme gözlemlenmiştir. Plakaların tamamen delinmesine kadar 10 J'den 45 J'e kadar farklı enerji seviyelerinde darbe testleri yapılmıştır. Plakaların hasar özelliklerini değerlendirmek için sonuçlar kuvvet-zaman, kuvvet-deplasman, enerji-zaman ve ortaya çıkan fiziksel hasarların gözlemlenmesi açısından yorumlanmıştır. Nanopartiküllerin eklenmesi, GFRE plakaların pik yükünü (%22,6'ya kadar) ve hasar direncini (%40'a kadar) arttırarak, yüksek darbe enerjisi seviyelerinde kompozit malzemenin hasar mekanizmalarını düzlem dışından düzlem içi yöne doğru değiştirmiştir. Sonuç olarak, kullanılan katkı maddeleri ile kompozitlerin mekanik özelliklerinin ve düşük hız darbe dayanımının önemli ölçüde iyileştiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The usage of composite materials in various industrial applications, especially in aviation, marine and automotive sectors, is increased widely, due to high strength properties compared to their weights. To increase mechanical properties of a composite material, a variety of micro and nano sized additives are added into the matrix material. In this study, ceramic nanoclay, polyamide microspheres and carbon nanotubes are used as an additive to plain woven and biaxial non crimp E-glass fabric reinforced epoxy resin composites. Mechanical properties and the low velocity impact behavior of Glass Fiber Reinforced Epoxy (GFRE) composites with the addition of organic intercalated nanoclay, spheroidal powder of polyamide nanoparticles and short multiwalled carbon nanotubes individually and together were investigated experimentally. The specimens are prepared from composite plates for tensile, compression, buckling and low velocity impact tests. The weight ratio of carbon nanotubes was 0.3%, while the weight ratio of the other additives was up to 2% of the epoxy resin-hardener system. In addition to this, these additives are tested when used together with same ratios and the effects of each mixture is compared. Composite laminates were manufactured using prepreg and hot-pressing techniques. With the addition of nanoparticles, an improvement of up to 27% in tensile strength, 10% in compressive strength and approximately 5% in buckling strength of the composites was observed. Impact tests were carried out at different energy levels from 10 J to 45 J up to complete perforation of the laminates. To evaluate the damage characteristics of the laminates, the results are interpreted in terms of loadtime, load-displacement, energy-time, and observation of the physical damages introduced. Addition of nanoparticles increased the peak load (up to 22.6%) and damage resistance (up to 40%) of the GFRE laminates altering damage mechanisms of the composite material from out of plane to in-plane direction at higher impact energy levels. As a result of these experiments, it is observed that mechanical properties and low velocity impact strength of the composites are improved remarkably with the help of the additive materials.
Benzer Tezler
- Development of ensete fiber based composites and their characterization
Ensete lifi bazlı kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
TOLERA ADERIE NEGAWO
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Tribological behaviour of polymer nanocomposites containing tungsten based nanoparticles
Tungsten esaslı nanopartiküller içeren polimer nanokompozitlerin tribolojik davranışı
KAZIM KARAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN TANOĞLU
- Çeşitli katkı malzemelerinin sinerjitik etkisi ile epoksi esaslı polimer kompozit kaplamanın üretimi ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Production of epoxy based polymer composite coating with synergistic effect of various additives and investigation of its tribological properties
MERVE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADUMAN ŞEN
- Production of high performance and innovative materials based on polybenzoxazine
Polibenzoksazin esaslı yüksek performanslı ve yenilikçi malzemelerin üretilmesi
SEVİNÇ GÜLYÜZ
- The synthesis and characterization of modified resin
Modifiye reçinelerin sentezi ve karakterizasyonu
PELİN DİNÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN