Şekiller ve Çizelgeler
17
Simgeler ve Kısaltmalar
29
KOMPOZİT MALZEMELER VE UYGULAMA ALANLARI
1.1. KOMPOZİTİN TANIMI
37
1.2. NİÇİN KOMPOZİT MALZEMELER?
39
1.3. MODERN KOMPOZİT MALZEMELER VE SINIFLANDIRILMASI
42
1.3.1. Elyaf Takviyeli Kompozit Malzemeler
43
1.3.2. Kısa Elyaf Takviyeli Kompozitler
44
1.3.3. Rastgele Düzlemsel Yönlendirilmiş Kompozitler
45
1.3.4. Parçacıklarla Takviyeli Kompozit Malzemeler
45
1.3.4.1. Sert Metal Kesici Uçlar
47
1.3.5. Dağınımla (Dispersiyon) Mukavemetlendirilmiş Kompozit Malzemeler
49
1.3.6. Yapısal Kompozitler
49
1.3.6.1. Tabakalı (Katmanlı) Kompozitler
49
1.3.6.2. Sandviç Kompozitler
52
1.4. KOMPOZİT MALZEMELERİN GELENEKSEL MALZEMELERLE KARŞILAŞTIRILMASI
53
1.5. TARİHSEL GELİŞİMİ
57
1.6. PLASTİK ESASLI KOMPOZİTLER
59
1.7. METAL ESASLI KOMPOZİTLER
65
1.8. SERAMİK MATRİS KOMPOZİTLER
68
1.9. KARBON–KARBON KOMPOZİTLER (K–K)
69
KOMPOZİTLERDE TAKVİYE ELEMANLARI VE ÖZELLİKLERİ
2.1. TAKVİYE ELEMANLARI
75
2.1.4. Aluminyum Oksit
88
2.1.5. Silisyum Karbür
90
2.1.6. Organik Moleküller
94
2.2. NATURAL (DOĞAL) TAKVİYE ELEMANLARI
99
2.2.7. Coir Fibre (Hindistan Cevizi Elyafı)
104
2.3. DOĞAL FİBERLERİN UYGULAMA ALANLARI
104
SORULAR VE PROBLEMLER
108
KOMPOZİTLER İÇİN MATRİKS MALZEMELERİ
3.1. MATRİKSİN FONKSİYONU
113
3.2. METAL MATRİKSLER
114
3.2.1. Aluminyum ve Aluminyum Alaşımları
114
3.2.1.1. Aluminyum ve Alaşımlarının Sınıflandırılması
115
3.2.1.2. Döküm Alaşımları
121
3.2.2. Magnezyum Alaşımları
123
3.2.3. Çinko Alaşımları
124
3.2.4. Titanyum Alaşımları
125
3.3. PLASTİK MATRİKSLER
126
3.3.1. Termoplastikler
128
SORULAR VE PROBLEMLER
137
KOMPOZİT MALZEMELERİN ÜRETİM METODLARI
4.1. ÜRETİM TEKNİKLERİ
141
4.1.1. Sıvı Metal Emdirmesi (İnfiltrasyon)
142
4.1.2. Sıkıştırmalı veya Sıvı Dövme Döküm Tekniği
144
4.1.3. Basınçlı İnfiltrasyon
145
4.1.4. Sıvı Metal Karıştırması
147
4.1.5. Yarı Katı Karıştırma
150
4.1.6. Plazma Püskürtme
151
4.1.7. Toz Metalurjisi Tekniği
152
4.1.8. Mekanik Alaşımlama (MA) (High energy ball milling)
155
4.1.9. Spark (kıvılcım) Plazma Sinterleme (SPS)
156
4.1.10. Toz Enjeksiyon Kalıplama (TEK) (Powder Injection Molding–PIM)
157
4.1.11. Difüzyon Bağlama ve Vakumda Presleme
157
4.1.12. Sıcak Presleme ve Sıcak İzostatik Presleme
160
4.2. ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLERİN DAYANIMINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER
161
4.3. MMK'LERİN ÜRETİM TEKNİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI
163
4.4. PLASTİK MATRİKSLİ KOMPOZİTLERİN ÜRETİMİ
164
4.4.1. Elyaf Yatırma Metodu
165
4.4.2. Püskürtme Metodu
166
4.4.3. Basma ve Transfer Kalıplama
167
4.4.4. Reçine Transfer Yöntemi (RTM)–Resin Transfer Molding
167
4.4.5. İnfüzyon Yöntemi
169
4.4.6. Vakum Destekli Reçine Transfer Kalıplama (VARTM)
170
4.4.7. Tabakalı Birleştirme
172
4.4.8. Helisel Sarma Yöntemi
173
4.4.9. Enjeksiyon Kalıplama
175
4.4.10. Profil Çekme Metodu
176
4.5. TERMOPLASTİK REÇİNELİ KOMPOZİTLERİN ÜRETİM TEKNİKLERİ
176
4.5.1. Enjeksiyon Kalıplama
177
4.5.2. Termo Şekillendirme
180
4.6. KOMPOZİTLERİ SEÇİM KRİTERİ VE ÇALIŞMA SICAKLIĞI
180
SORULAR VE PROBLEMLER
183
TAKVİYE ELEMANI VE MATRİKS ARAYÜZEYİ
5.1. KOMPOZİTTE ARAYÜZEYİN ÖNEMİ
187
5.2. TAKVİYE ELEMANI VE MATRİKS SEÇİMİ
189
5.3. ARAYÜZEY REAKSİYONLARI VE DENKLEMLERİ
190
5.4. ADHEZYON VEYA YAPIŞMA TEORİSİ
191
5.4.1. Islatma ve Çözünme Bağı
191
5.5. ARAYÜZEY BAĞ MUKAVEMETİNİN ÖLÇÜLMESİ
195
5.5.1. Adhesive ve Kohesiv Kırılma
197
5.5.2. Deneysel Ölçüm Teknikleri
197
5.5.2.1. Kırılma Yüzeyi İncelemeleri
200
SORULAR VE PROBLEMLER
204
TASARIMI/MAKRO – MEKANİK ANALİZ – I
6.1. METAL VE POLİMERLERDE GERİLME/UZAMA DAVRANIŞLARI
209
6.2. ELASTİK VE VİSKO–ELASTİK MALZEMELER
210
6.3. KOMPOZİTLERDE TAKVİYE ELEMANI/MATRİKS VE ARAYÜZEY MEKANİZMASI
212
6.4. KOMPOZİTLERDE ELYAF DÜZENLENMESİ
212
6.5. KOMPOZİT TABAKALARIN MAKROMEKANİK ANALİZİ
213
6.5.1. İzotropik Tabaka
214
6.5.2. Ortotropik Tabaka
215
6.5.2.1. Ortotropik Tabakada Keyfi Doğrultu
217
6.5.2.2. Gerilim Bağıntıları
217
6.5.2.3. Uzama Bağıntıları
218
6.5.2.4. Gerilme–Uzama Bağıntıları
220
6.5.2.5. Mühendislik Sabitleri Bağıntısı
223
6.6. KOMPOZİT TABAKALARDA DAYANIM KARAKTERİSTİKLERİ
224
6.6.1. İzotropik Malzemelerde Dayanım Teorileri
224
6.6.1.1. Maksimum Gerilme Teorisi
224
6.6.1.2. Maksimum Uzama Teorisi
225
6.6.1.3. Maksimum Kayma Gerilmesi Teorisi
226
6.6.1.4. Toplam Gerilme Enerji Teorisi
226
6.6.1.5. Gerilme Enerjisi Teoreminden Sapma
227
6.6.2. Ortotropik Tabakanın Dayanımı
230
6.6.2.1. Maksimum Kayma Teoremi
230
6.6.2.2. Maksimum Uzama Teorisi
231
6.6.2.3. Tsai–Hill Enerji Teorisi
232
SORULAR VE PROBLEMLER
235
KOMPOZİTLERİN MAKRO – MEKANİK ANALİZ – II
7.1. GENEL GERİLME–UZAMA İLİŞKİSİ
239
7.2. TEK YÖNLÜ TAKVİYELİ KATMANLI KOMPOZİT İÇİN 2B HOOK KANUNU
241
7.3. TABAKALI KOMPOZİTİN ELASTİK SABİTLERİ İÇİN RİJİTLİK VE UYUM MATRİSİ ARASINDAKİ İLİŞKİ
242
7.4. 2B AÇISAL TABAKA İÇİN HOOK KANUNU
245
PROBLEMLER VE TEST SORULARI
259
KOMPOZİTLERİN MİKRO – MEKANİK ANALİZİ
8.1. KOMPOZİTİN MİKRO–MEKANİĞİ
265
7.2. KOMPOZİTLERDE GERİLME–UZAMA EĞRİSİ
267
8.3. TAKVİYE EKSENİNE PARALEL YÖNDEKİ ELASTİK MODÜLÜ
269
8.4. TAKVİYE EKSENİNE DİK YÖNDE ELASTİK MODÜLÜ
270
8.7. ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLERİN DAYANIMI
276
8.8. KISA ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLERİN DAYANIMI
281
8.9. KISA ELYAFLARLA TAKVİYELİ KOMPOZİTLERİN ELASTİK MODÜLÜNÜN TAHMİNİ ANALİZİ (PREDICTION OF MODULUS OF SHORT FIBERS)
284
8.10. HACİM İÇERİKLERİ (VOLUME FRACTIONS,%)
287
8.11. AĞIRLIK İÇERİKLERİ (WEIGHT FRACTIONS, WT.%)
287
8.12. YOĞUNLUK (DENSITY)
288
8.13. BOŞLUK İÇERİĞİ (VOID CONTENT)
289
8.14. ELEKTRİK İLETKENLİĞİ
289
8.15. ELYAF HACİM İÇERİĞİNİN HESAPLANMASI
290
8.16. KOMPOZİTLERİN TOKLUĞU
291
8.16.1. Metal Matriksli Kompozitlerde Tokluk ve Özellikleri
294
SORULAR VE PROBLEMLER
305
KOMPOZİTLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ
9.1. KOMPOZİTLERİN ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİ EDEN DEĞİŞKENLER
309
9.1.1. Takviye Elemanı Boyutu ve Özellikleri
310
9.1.2. Elyaf Hacim Oranı
311
9.1.3. Elyaf Şekli ve Doğrultusu
313
9.1.4. Elyaf Çapı ve Boy/Çap Oranı
316
9.1.5. Matriks Özellikleri
317
9.1.6. Elyaf Geometrisinin Etkisi
319
9.1.7. Üretim Metodu ve Parametrelerin Etkisi
321
9.1.8. Mikro Yapının Etkisi ve Porozite
321
9.1.9. Metal ve Plastik Esaslı Kompozitlerin Bazı Mekanik Özellikleri
327
9.2. ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLERİN YORULMA DAVRANIŞLARI
331
9.3. MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
332
9.3.2. Termal Uzama Miktarı
332
9.3.3. Özgül Isı ve Termal İletkenlik
333
9.3.4. Ergime Sıcaklığı
334
9.4. KARBON–BASALT ELYAF TAKVİYELİ EPOKSİ KOMPOZİTLERİN
ÜRETİMİ VE BAZI MEKANİK ÖZELLİKLERİ
335
9.4.1. Malzemelerin Hazırlanması
335
9.4.2. Kompozitlerin Mikroyapısı
337
9.5. SONUÇLAR VE TARTIŞMA
338
9.5.1. Kompozitlerin Yapıları
338
9.5.2. Yoğunluk ve Sertlik Sonuçları
339
9.5.3. Eğilme Dayanımı
340
9.5.4. Kırılma Yüzeyi (Fracture Surface)
342
9.5.6. Darbe Dayanımı
342
9.7. BASALT TAKVİYELİ EPOKSİ BAZLI KOMPOZİTLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ
344
9.7.1. Numunenin Hazırlanması
344
9.7.2. Mekanik Testler
345
9.7.3. Sertlik/Basma Testi
345
9.7.4. Üç Noktalı Eğilme Testi
345
9.8. SONUÇLAR VE TARTIŞMA
346
9.8.1. Yoğunluk ve Sertlik Ölçüm
346
9.8.2. Üç Noktalı Eğilme Dayanımı
346
9.8.3. Darbe Testi Darbe Dayanımı
347
9.9. SONUÇ VE ÖNERİLER
348
SORULAR VE PROBLEMLER
349
KOMPOZİTLERİN AŞINMA DAVRANIŞLARI
10.2.1. Statik&Kinetik Sürtünme Katsayısı
355
10.2.2. Kuru Sürtünme
356
10.2.3. Yapışma Sürtünmesi Teorisi
357
10.2.4. Deformasyon nedeniyle sürtünme
357
10.2.5. Küre Şeklinde Bir Parçacık Tarafından Oluşan Deformasyon
358
10.3. DEFORMASYON TEORİLERİ
360
10.4. KAYNAK BÜYÜMESİ (JUNCTION GROWTH)
360
10.5. KURU SÜRTÜNME KANUNLARI
363
10.6. YAĞLAMA (LUBRICATION)
363
10.7. TRİBOLOJİK SİSTEM
364
10.8. GERÇEK TEMAS ALANI
365
10.9. AŞINMA VE TÜRLERİ
369
10.10. AŞINMA MEKANİZMLARI
370
10.10.1. Abrasif Aşınması
370
10.10.2. Yapışma Aşınması (Adhesive Wear)
373
10.10.2.1. Adhesive Aşınma Kanunları
374
10.10.3. Korozyon Aşınması
378
10.10.4. Erozyon Aşınması (Erosive Wear)
379
10.10.5. Yorulma Aşınması
379
10.10.6. Fretting Aşınması
380
10.11. KOMPOZİTLERİN AŞINMA DAVRANIŞI
381
10.12. KOMPOZİTLERİN AŞINMA YÜZEYLERİ
384
SORULAR VE PROBLEMLER
391
KOMPOZİT MALZEMELERİN İŞLENEBİLİRLİĞİ
11.1. KOMPOZİT MALZEMELERİN İŞLENMESİ
395
11.1.1. Geleneksel İşleme Metodu
396
11.1.2. Geleneksel Olmayan İşleme Metodu
397
11.1.3. Bazı MMK’lerin İşlenebilirliği
398
11.1.3.1. SiC–Al Kompozitler
398
11.1.3.2. Oksitli Takviyeli Kompozitler
399
11.3. YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ
405
11.4. TAKIM ÖMRÜ–KESME HIZI İLİŞKİSİ
413
SORULAR VE PROBLEMLER
417
12.1. YENİ GELİŞEN TEKNOLOJİLER
421
12.2. NANOTEKNOLOJİNİN TANIMI VE ÖNEMİ
422
10.3. NANOTEKNOLOJİNİN AMAÇLARI VE YARARLARI
423
12.4. NANOTEKNOLOJİNİN YARARLARI NELERDİR? KİMYA İLE İLİŞKİSİ NEDİR?
423
12.5.2. Yakıt Hücresi
428
12.6. NANOTEKNOLOJİDE ARAYIŞLAR
428
12.7. NANOTEKNOLOJİNİN UYGULAMA ALANLARI
429
12.7.1. Malzeme ve İmalat
429
12.7.2. Otomotive ve Havacılık Sanayi
430
12.7.3. Elektronik ve Bilgisayar Teknoloji
430
12.7.4. Mikroelektronik (Biyoçipler)
431
12.7.5. Tıp ve Sağlık Bilimi
431
12.7.6. Tarım ve Gıda Sanayi
432
12.7.8. Çevre ve Enerji
432
12.7.9. Savunma Sektörü ve Tekstil Sanayi
432
12.7.10. Kimya Sanayi
433
12.7.11. Diş Hekimliği (Estetik dolgu maddeleri)
433
12.8. NANOTEKNOLOJİ İLE İLGİLİ ARAŞTIRMA ALANLARI
433
12.8.1. Nanoteknolojinin Günümüzde Tipik Uygulama Örnekleri
434
12.8.2. Nanokarakterizasyon–Nanoteknolojiden Yapılan Aletler
435
12.8.3. Nanofabrikasyon ve Nanorobotlar
436
12.8.4. Nanoteknolojinin Dünyadaki Durumu
437
12.9. NANOKOMPOZİTLER
439
12.10. KOMPOZİT VE NANOKOMPOZİTLERİN ÜRETİM METODLARI
440
12.10.1. Ergimiş Metal Karıştırması
440
12.10.2. Toz Metalurji Metodu
441
12.10.3. Mekanik Alaşımlama
441
12.10.3.1. Alüminyum Matriks Esaslı Kompozitlerin Üretimi
443
12.10.3.2. Ti/TiN Tozlarla Nanokompozitlerin Üretimi
446
12.10.3.3. Al2O3 Parçacıkla Takviyeli Magnezyum Kompozitin Üretimi
447
12.10.3.4. SiC Nanoparçacık Takviyeli Mg Esaslı Kompozitin Üretimi
448
SORULAR VE PROBLEMLER
453
DENEYSEL TASARIM VE MODELLEME TEKNİKLERİ
13.1. DENEYSEL TASARIM VE MODELLEME
457
13.2. MODELLENMEDE KULLANILAN TEKNİKLER
460
13.3. YANIT YÜZEYİ TEKNİĞİ (YYT)–RESPONSE SURFACE METHODOLGY (RSM)
460
13.4. MERKEZİ KOMPOZİT TASARIM (MKT)–CENTRAL COMPOSITE DESIGN
462
13.5. YANIT YÜZEY TEKNİĞİ İLE ELDE VERİLERİN ANALİZİ
463
13.6. TAGUCHİ TEKNİĞİ (TT)
468
13.6.1. Sistem Tasarımı
469
13.6.2. Parametre Tasarımı
469
13.6.2.1. Ortogonal Diziler
470
13.6.2.2. Taguchide Varyans Katsayısı
474
13.6.2.3. Taguchinin Optimizasyonu
474
13.6.3. Tolerans Tasarımı
476
UYGULAMALI ÇÖZÜMLÜ PROBLEMLER
477
SORULAR VE PROBLEMLER
500
EK–A.1. SI BİRİM ÖNEKLERİ
529
EK–A.2. BİRİM KISALTMALAR
529
EK–A.3. BİRİMLER ARASINDA UYGULANABİLEN DÖNÜŞÜM KATSAYISI
530
EK–A.4. SERTLİK ÇEVRİMİ VE ÇEKME DAYANIMINA GÖRE DEĞİŞİMİ
532
EK–A.5. YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ İLİŞKİLERİ VE BİRBİRLERİNİN KARŞILIKLARI
533