Çeşitli parametrelerde üretilmiş nano takviyeli termoplastik malzemelerin şekillendirilebilirliğinin ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of the formability and mechanical properties of nano reinforced thermoplastic materials produced with various parameters
- Tez No: 950578
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT DİLMEÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Bu doktora tez çalışmasında, savunma sanayi, havacılık ve otomotiv endüstrilerinde yüksek kullanım potansiyeline sahip, elyaf takviyeli polietilen (PE) matrisli kompozit malzemelerin mekanik ve şekillendirilebilirlik özellikleri kapsamlı olarak incelemiştir. Karbon nanotüp (KNT) takviyeli kompozit malzemeler, üstün mukavemet/ağırlık oranları ve gelişmiş mekanik özellikleri nedeniyle modern mühendislik uygulamalarında giderek artan bir ilgi görmektedir. Bu kapsamda, farklı dokuma türlerine (düz, dimi, ±45°) ve takviye elyaflarına (cam, karbon) sahip PE matrisli kompozit numuneler üretilmiş düz ve dimi dokuma içeren yapıların ayrıca KNT takviyeli versiyonları hazırlanarak toplamda on farklı numune grubu oluşturulmuştur. Üretilen numunelere çekme, üç nokta eğme, sertlik (Shore-D), ve Erichsen şekillendirme testleri uygulanmış, elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Çekme testlerinde, KNT takviyeli dimi dokuma karbon elyaf takviyeli kompozitler, 240,32 MPa ile en yüksek çekme mukavemetini göstermiştir. Üç nokta eğme testlerinde, KNT takviyeli düz dokuma cam elyaf takviyeli kompozitler 43,19 MPa maksimum gerilme değeri sergilemiştir. Sertlik testlerinde KNT takviyeli dimi dokuma karbon elyaf takviyeli kompozitler 66,8 Shore-D değeri ile en yüksek yüzey sertlik değeri sunmuştur. Erichsen şekillendirme testleri, dimi dokuma karbon elyaf takviyeli kompozitlerin hem mukavemet hem de şekil alabilme kabiliyeti açısından üstün performans sergilediğini ortaya koymuştur. KNT takviyesiyle tüm numunelerde %4,44 ile %151,96 arasında artan şekillendirme kuvvetleri ve %24,21'e varan oranda daha fazla deformasyon kapasitesi elde edilmiştir. Bu gelişmiş mekanik özelliklerin temel nedenleri arasında, karbon nanotüplerin matris içinde homojen dağılması, yük transferini iyileştirmesi ve çatlak ilerlemesini baskılaması yer almaktadır. Bu çalışma, karbon nanotüp takviyesinin kompozit malzeme performansındaki belirleyici rolünü ortaya koymakta, uygulanan test metodolojisinin önemine dikkat çekmekte ve literatürdeki önemli bir boşluğu doldurmaktadır. Elde edilen bulgular, karbon nanotüp takviyeli dimi dokuma karbon elyaf takviyeli kompozitlerin genel mekanik performans açısından optimum çözüm sunduğunu kanıtlamakta ve bu teknolojinin kompozit malzeme geliştirme alanındaki yüksek potansiyeline işaret ederek gelecekteki araştırmalar için değerli bir kaynak oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this doctoral thesis, the mechanical and formability properties of fiber reinforced polyethylene (PE) matrix composite materials with high potential for use in the defense, aerospace and automotive industries were extensively investigated. Carbon nanotube (CNT) reinforced composite materials are receiving increasing attention in modern engineering applications due to their superior strength-to-weight ratios and enhanced mechanical properties. Within this scope, composite samples with a PE matrix were produced using different weave types (plain, twill, ±45°) and reinforcement fibers (glass, carbon). Additionally, CNT reinforced versions of the structures with plain and twill weaves were prepared, resulting in a total of ten different sample groups. The specimens were subjected to tensile, three-point bending, hardness (Shore-D) and Erichsen forming tests and the results were analyzed comparatively. In tensile tests, CNT reinforced twill woven carbon fiber composites exhibited the highest tensile strength of 240.32 MPa. In three-point bending tests, CNT reinforced plain woven glass fiber composites demonstrated a maximum tensile value of 43.19 MPa. In the hardness tests, CNT reinforced twill woven carbon fiber composites exhibited the highest surface hardness value with 66.8 Shore-D. Erichsen formability tests revealed that twill woven carbon fiber composites showed superior performance in both strength and formability. With CNT reinforcement, the forming forces increased by 4.44% to 151.96% and up to 24.21% more deformation capacity was achieved. The main reasons behind these improved mechanical properties include homogeneous dispersion of CNTs in the matrix, enhanced load transfer and suppression of crack propagation. This study highlights the critical role of carbon nanotube reinforcement in determining composite material performance, emphasizes the importance of the applied testing methodology and fills an important gap in literature. The findings confirm that CNT reinforced twill woven carbon fiber composites offer an optimal solution in terms of overall mechanical performance and provide a valuable reference for further research, underlining the high potential of this technology for future composite material development.
Benzer Tezler
- The production of chopped glass fiber reinforced PPS composite via extrusion and injection moulding and characterization studies
Kırpık cam elyaf takviyeli PPS matrisli kompozitin extrüzyon ve enjeksiyon ile üretimi ve karakterizasyon çalışmaları
FEYZA ZENGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF NİHAT GÜLLÜOĞLU
DR. MEHMET MASUM TÜNÇAY
- Enhancing mechanical performance and flame retardancy of polyethylene fibers
Polietilen liflerin mekanik ve alev geciktiricilik özelliklerinin geliştirilmesi
BEYZA NUR GÜNAYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
DOÇ. DR. HÜSEYİN AVCI
- Bor karbür katkılı PMMA (polimetil metakrilat) polimerkompozitlerin ATRP metodu ile sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of boron carbide additived PMMA (polymethyl methacrylate) polymer composites by ATRP method
DUYGU TULUK TÜRKMANİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CÜNEYT ARSLAN
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Investigation of CNT smart paint for structural health monitoring in advanced and nano-enhanced carbon fiber composites
Gelişmiş ve nano takviyeli kompozit malzemeler için karbon nanotüp içerikli akıllı boyanın yapısal sağlık izleme için geliştirilmesi
YAĞMUR ATEŞCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HÜLYA CEBECİ
- AlN ve Al2O3 katkılı Ti6Al4V alaşımının spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of AlN and Al2O3 reinforced Ti6Al4V alloy via spark plasma sintering method
İLAYDA ÖZBAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN