Karbon polimer matrisli kompozitlerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, CYTEC Engineered Materials firmasından temin edilmiş olan HMF 934 kodlu karbon prepregler kullanılarak toplam 7 kattan oluşan yönsüz ve yönlü olarak adlandırılan kompozit malzemeler vakum torbalama yöntemiyle üretilmiştir. Kürleme işlemi 170o C sabit sıcaklıkta, üç farklı basınçta (16` = 0,53 atm, 20` = 0,67 atm ve 27` = 0,9 atm) ve iki farklı sürede (160 dk ve 200 dk) yapılmıştır. Yönsüz kompozitlerde karbon dokuma kumaşlar 0o açıda, yönlü kompozitlerde ise kumaşlar sırayla 0o ve 45o açıyla dizilmiştir. Kompozit malzemeleri incelemek için sehim ölçümü, çekme testi, üç nokta eğme testi ve SEM analizleri yapılmıştır. Yapılan sehim ölçümlerinden artan kürleme basıncıyla yönsüz ve yönlü kompozitlerde sehim miktarının arttığı fakat artan kürleme süresiyle düştüğü görülmüştür. Ayrıca, yönlü kompozitlere kıyasla yönsüz kompozitlerin daha düşük esneme gösterdiği belirlenmiştir.Çekme ve eğme deney sonuçlarından artan kürleme süresi ve artan basınçla beraber epoksi matrisli karbon elyaf takviyeli kompozit malzemelerin çekme dayanımlarının, elastiklik modülünün ve eğme dayanımının arttığı görülmüştür. Kumaş yönlenmesinin mekanik özelliklere etkisi incelendiğinde yönsüz kompozit malzeme grubunun diğer gruba göre daha yüksek çekme dayanımına, elastiklik modülüne, eğme dayanımına ve daha düşük esneme özelliğine sahip olduğu belirlenmiştir. Son olarak taramalı elektron miktoskop görüntülerinden demet içerisindeki karbon liflerin epoksi matrisle birbirine sıkı bağlandıkları ve kırılma esnasında gevrek davranış gösterdikleri görülmüştür.

In this study, HMF 934 coded carbon prepreg fabrics obtained from CYTEC Engineered Materials company were used to manufacture directional and nondirectional composite materials composed of 7 layers by using vacuum bagging method. Curing process was done at three different pressures (16` = 0,53 atm, 20` = 0,67 atm and 27` = 0,9 atm) and two different curing times (160 and 200 min) at 170o C constant temperature. Fabric orientation was 0° in nondirectional composites and 0o and 45° alternating layers in directional composites. Deflection measurement, tensile test, 3-point bend test and SEM analyzes were performed to analyse the composite materials.From deflection measurements, it was seen that deflection in directional and nondirectional composites increased with increasing pressure but decreased with increasing curing time. In addition, it was observed that nondirectional composites exhibit lower deflection as compared to directional composites. From the results of tension and bending tests, it was observed that tensile strength, elastic modulus and bending strength of carbon fiber reinforced epoxy matrix composites increased with increasing curing time and pressure. When the effect of carbon fabric orientation on mechanical properties was investigated, it was seen that nondirectional composites had higher tensile strength, elastic modulus and bending strength and lower deflection than directional composites. Finally, it was seen from scanning electron microscope images that carbon filaments in individual tows were tightly bonded with epoxy matrix and they show brittle behavior during fracture.