Zirkonyum ve hafniyum katkılı karbon fiber takviyeli polimer matrisli hibrit kompozitlerin termal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of thermal and mechanical properties of zirconium and hafnium doped carbon fiber reinforced polymer matrix hybrid composites
- Tez No: 938278
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HANİFİ ÇİNİCİ, DR. ERDEM MERMER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Karbon fiber takviyeli polimer kompozitler, özellikle havacılık endüstrisinde önemli bir yere sahiptir. Kompozitlerin ağırlıkları artırılmadan veya işlenebilirlikleri olumsuz etkilenmeden, düşük oranlarda çeşitli katkı maddeleri eklenerek kompozitlerin performansının iyileştirilebileceği bilinmektedir. Bu çalışmada, epoksi reçine içerisine farklı oranlarda Zr ve Hf katkılanarak karbon fiber takviyeli polimer matrisli hibrit kompozitler üretilmiş ve bu katkıların kompozitlerin termal ve mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, epoksi reçine içerisine %0.5, %1, %1.5 ve %2 ağırlık oranlarında Zr ve Hf tozları ayrı ayrı katkılanarak farklı sıcaklıklarda kürlenmiştir. Numunelerin yoğunluk ve hacimsel hesaplamaları, Shore D sertlik ölçümleri yapılmış ve kürleme sıcaklıklarının numune yüzeylerine etkisi incelenmiştir. Daha sonra aynı oranlardaki Zr ve Hf tozları epoksi reçine içine katkılanarak el yatırma yöntemiyle karbon fiberlere uygulanmış ve vakum torbalama yöntemiyle 23 °C'de kürleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozitlere DSC, çekme, eğme testleri ve SEM-EDS uygulanmıştır. Çalışma sonucunda; partikül katkılı kompozitlerde, Zr ve Hf katkılarının 23 °C'de kürlenen tüm numunelerin yoğunluk ve hacimlerinde artışa neden olurken, Shore D sertlik değerlerinde hafif bir düşüşe neden olduğu gözlemlenmiştir. Kürleme sıcaklığındaki artışın numune yüzeylerinde bozulmalara neden olduğu gözlemlenmiştir. Karbon fiber takviyeli hibrit kompozitlerde, her iki katkı maddesinin de çekme gerilim değerlerinde artış sağladığı, Zr katkılı kompozitlerde, %1.5 katkı oranında maksimum değer elde edilirken; Hf katkılı kompozitlerde, katkı oranı arttıkça çekme gerilim değerlerinin arttığı gözlemlenmiştir. Zr ve Hf katkılarının tüm kompozitlerin ILSS (tabakalar arası kayma mukavemeti) değerlerini artırdığı gözlemlenmiştir. DSC analizinde ise her iki katkı maddesinin polimerleşme entalpi değerlerinde düşmeye neden olduğu gözlemlenmiştir. SEM-EDS ile mikroyapı analizleri yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Carbon fiber reinforced polymer composites have an important place particularly in the aerospace industry. It is known that the performance of composites can be improved by adding various additives in low amounts, without increasing their weight or adversely affecting their processability. In this study, hybrid carbon fiber reinforced polymer matrix composites were produced by adding varying amounts of Zr and Hf into the epoxy resin, and the effects of these additives on the thermal and mechanical properties of the composites were investigated. For this purpose, Zr and Hf powders were separately added to the epoxy resin at 0.5%, 1%, 1.5%, and 2% weight ratios and cured at different temperatures. The density and volumetric calculations of the samples, Shore D hardness measurements were performed and the effects of curing temperatures on the sample surfaces were investigated. Then, Zr and Hf powders at the same weight ratios were added to the epoxy resin and applied to the carbon fibers using the hand lay-up method, followed by a curing process at 23°C using the vacuum bagging technique. DSC, tensile, and bending tests and SEM-EDS analysis were performed on the produced composites. As a result of the study, it was observed that the Zr and Hf additions in the particle-reinforced composites resulted in an increase in the density and volume of all samples cured at 23°C, while causing a slight decrease in the Shore D hardness values. It was observed that the increase in curing temperature caused degradation on the sample surfaces. In carbon fiber reinforced hybrid composites, it was observed that both additives resulted in an increase in tensile stress values. The maximum value was obtained at a 1.5% addition ratio in Zr-doped composites, while in Hf-doped composites, tensile stress values increased as the addition ratio increased. It was observed that the additions of Zr and Hf increased the ILSS (interlaminar shear strength) values of all the composites. In the DSC analysis, it was observed that both additives caused a decrease in the polymerization enthalpy values. Microstructural analyses were performed using SEM-EDS.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of hafnium boride-based ceramic powders
Hafniyum borür-esaslı seramik tozlarının sentezlenmesi ve karakterizasyonu
NAZLI AKÇAMLI
Doktora
İngilizce
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL DUMAN
- Katkılı titanyum dioksitin yapısal, mekanik ve optik özelliklerinin incelenmesi: Ab initio hesabı
Investigation of structural, mechanical and optic properties of zr and hf doped titanium dioxide: Ab initio calculation
AYŞE AKYOL
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ÖZDEMİR
PROF. DR. ŞEVKET ŞİMŞEK
- Hafnium-bizmut-erbiyum ve zirkoryum-erbiyum ortak katkılı fiber optik yükselteç kazancının sıcaklık bağımlılığının analizi
Analysis of temperature dependence of hafnium-bismuth-erbium and zircorium-erbium co-doped fiber optic amplifier gain
MEHMETHAN GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FIRAT ERTAÇ DURAK
- İyon katkılı hidrojel ? metal kontaklarda elektriksel özelliklerin incelenmesi
Investigation of electrical properties in ion doped hydrogel - metal contacts
SEVCAN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR YILMAZ
- IVB grubu metal borürlerin ve lantan hekzaborürün mekanokimyasal reaksiyon ortamında sentezlenmesi
The synthesis of IVB group metal borides and lanthanum hexaboride in mechanochemical reaction medium
FİKRET AYNİBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL DUMAN