Karbon Elyaf Takviyeli Prepreg Kompozitlerde Arayüzey Mekaniğinin Karbon Nanoyapı Katkısıyla İyileştirilmesi (original) (raw)
Related papers
Uluslararası Muhendislik Arastirma ve Gelistirme Dergisi, 2020
Öz Son yıllarda kullanılmakta olan mevcut mühendislik malzemeleri gelişen teknolojinin ihtiyaçları karşısında yetersiz kalmaktadır. Bu sorunu çözmek için daha üstün niteliklerde malzeme araştırmaları gelişerek kompozit malzemeler ortaya çıkmıştır. Kompozitlerin en önemli özelliği hafif, uzun ömürlü ve yüksek dayanımlı malzemeler olmasıdır. Bu üstün özelliklerinden dolayı tüm endüstri alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Son zamanlarda bu kompozit malzemelerin arasına, nano katkılı daha üstün özellikteki kompozitler katılmıştır. Bu çalışmada çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) katkılı, ZA-27 (çinkoalüminyum) esaslı nano kompozitler toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiştir. ZA-27 alaşımı içerisine farklı oranlarda (%0,5-%1,0-%1,5-%3,0) MWCNT takviye edilmiştir. Üretilen ZA-27 nano katkılı kompozitlerin, taramalı elektron mikroskobunda (SEM) mikroyapıları incelenmiştir. Bazı mekanik özellikleri tespit etmek üzere; yoğunlukları ölçülerek sertlik ve çapraz kırılma deneyleri yapılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen verilere göre nano kompozit malzemelerin içerisindeki nano takviye miktarlarının, kompozitin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir.
Engineering Sciences, 2021
In this study, aluminum based composites reinforced with multiwalled carbon nanotube were produced by the powder metallurgy method. The effect of carbon nanotube amount (0.15, 0.30, and 0.45%wt.) on the microstructure, apparent density, porosity, compressive strength, and Vickers hardness of the aluminum based composites was examined. The powder metallurgy route consists of mixing, ultrasonic dispersing, drying, filtration, sintering, and pressing processes. The microstructure and crystal structure of specimens were examined by Xray diffractometer and scanning electron microscopy, respectively. The highest mechanical properties were obtained at aluminum based composite reinforced with 0.3%wt. carbon nanotube. The test results showed that the compressive strength, Vickers hardness, and apparent density of 0.3%wt. carbon nanotube reinforced aluminum based composites were improved by ~72%, ~38%, and ~2% compared with those of pure aluminum, respectively. It was detected that the strength of carbon nanotube reinforced aluminum based composites are thought to be deteriorated because of the segregation or accumulation clustering carbon nanotubes observed under the scanning electron microscope.
Karbon Prepreg Malzemeden Üretilen Kompozit Disk Yayların İncelenmesi
Deu Muhendislik Fakultesi Fen ve Muhendislik
Öz Bu çalışmada amaç, çelik disk yayın karakteristik eğrisine yakın ya da çelikten daha iyi karakteristikte karbon prepreg malzemeden kompozit disk yay üretmektir. Bu sayede disk yayın kuvvet/deformasyon oranından uzaklaşmadan tasarım hafifletilmiş olacaktır. Bunun için öncelikle, standart bir çelik disk yay seçilerek sonlu elemanlar analizi metoduyla karakteristik eğrisi belirlenmiştir. Üretilecek kompozit disk yaylar için seçilen çelik disk yay geometrisi kullanılmış ve değişken parametre olarak koni yüksekliği (koniklik açısı) seçilmiştir. Çelik disk yayın koni yüksekliği dahil toplam 5 farklı koni yüksekliği için ANSYS Workbench modülünde karbon prepreg malzeme için analizler yapılmış ve bu analizlerden yararlanılarak disk yaylar kapalı kalıpta otoklav yöntemiyle üretilip deneye tabi tutulmuştur. Kompozit disk yayların üretiminde kullanılan karbon prepregler [0/90/0] oryantasyonunda dizilmiştir. Çelik ve kompozit disk yayların yapılan basma deneyleri sonucunda yay karakteristikleri elde edilip karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, tasarımı ilk haline göre hafifletmekle beraber hangi koniklik açılarındaki kompozit disk yayların çelik disk yayın kuvvet/deformasyon oranına daha yakın olduğu tespit edilmiştir.
Sulu Çözeltilerden Naproksen Gideriminde Aktif Karbon İçeren Aljinat Kompozitleri
4th International Symposium on Innovative Approaches in Engineering and Natural Sciences Proceedings, 2019
Bu çalışmada, endokrin bozucu kimyasallar arasında yer alan naproksenin giderilmesi amacıyla adsorban olarak aktif karbon /aljinat boncuklarının (AC/ALG) fizibilitesi incelenmiştir. Bu kompozitler AC içeriği %1,0-3,0 (a/h) olacak şekilde sentezlenmiştir. AC/ALG kompozitleri FT-IR ve SEM ile karakterize edilmiştir. AC/ALG kompozitlerinin adsorpsiyon performansları adsorban miktarı, pH ve sıcaklık parametrelerine bağlı olarak incelenmiştir. Adsorpsiyon uygulamaları sonucunda naproksenin giderimi % 34-98 arasında değişmektedir. Maksimum adsorpsiyonlarda belirlenen optimum pH değeri 5,03'tür. İncelenen adsorpsiyon izoterm modellerinde, Freundlich ve Temkin izotermleri, Langmuir ve D-R izotermlerine göre adsorpsiyon mekanizmasını daha iyi açıklamaktadır. Termodinamik çalışmalar sonucunda sentezlenen aktif karbon-aljinat boncukları (AC/ALG) ile gerçekleştirilen adsorpsiyonun uygulanabilir, spontan olduğu ve endotermik olduğu teşpit edilmiştir.
Grafen Takviyeli Epoksi Nanokompozitlerin Özelliklerinin İncelenmesi
2020
Son yillarda, grafen sahip oldugu ustun elektronik, termal ve mekanik ozellikler nedeniyle bilim adamlari ve sanayinin cok ilgisini cekmis ve farkli alanlarda ve ileri uygulamalarda kullanilmaya baslanmistir. Grafenin cok az miktarda katki olarak kullanilmasi ile polimerlere ileri ozellikler katmasi nedeniyle, grafen ve turevleri polimer kompozitler alaninda da buyuk ilgi uyandirmistir. Bu nedenle, bu calismada, ozellikle elektriksel iletkenlik ve mekanik ozellikleri iyilestirilmis epoksi kompozitler elde etmek icin grafen belirli oranlarda (agirlikca %0,05, %0,1, %0,25, %0,5 ve %1) epoksi icerisine eklenmis ve nanokompozit filmler uretilmistir. Uretilen nanokompozitlerin ozellikleri, fourier donusumlu kizilotesi spektroskopisi (FT-IR), termogravimetrik analiz (TGA), mekanik test, taramali elektron mikroskobu (SEM), UV-Vis-NIR spektrofotometre ve elektriksel iletkenlik olcumleri yapilarak incelenmistir. Yapilan calisma sonucunda, %1 oraninda grafen katkisi, epoksi filmlerin hacimsel...
Uluslararası Muhendislik Arastirma ve Gelistirme Dergisi, 2019
Öz Günümüzde metaller gibi klasik malzemelerin birçok özellikleri gelişen teknolojinin ihtiyaçları için yeterli olamayınca, daha üstün özelliklere sahip olan kompozit malzemeler üretilmeye başlanarak bu konuda hızlı bir gelişme sürecine girilmiştir. Klasik malzemelere göre kompozit malzemelerin en belirgin özellikleri hafiflik ve sağlamlıklarıdır. Yapılan araştırma ve geliştirmeler neticesinde, bu malzemelerin çekme, darbe dayanımlarının artırılması; yorulma, kimyasal direnç ve elektrik özelliklerinin iyileştirilmesi mümkün olmuş ve kompozit malzemeler yaygın şekilde havacılık, deniz taşıtları, otomotiv, makine, inşaat, askeri ve uzay teknolojisi alanlarında kullanılmaya başlanmıştır. Son yıllarda geliştirilen bu tür kompozitlerin arasında nano katkılı metal matrisli kompozitler yer almaya başlamıştır. Bu çalışmada nano malzeme katkılı Al 2024 kompozitler üretilmiştir. Kompozitlerin üretim yöntemi olarak Vorteks (karıştırmalı döküm) yöntemi kullanılmıştır. Al 2024 içerisine farklı oranlarda (%0,5-%1,0-%2,0-%4,0) karbon nanotüp (CNT)ve nano boyutta grafen (G) takviye edilmiştir. Üretilen alüminyum kompozitlerin mikroyapıları incelenerek, mekanik özelliklerini tespit etmek amacıyla sertlik ve aşınma deneyleri yapılmıştır. İşlenebilirlik deneyleri; 200 m/min kesme hızında, 0,10-0,15 ve 0,30 mm/dev ilerleme değerlerinde ve 1,0 mm sabit kesme derinliğinde yapılmıştır. İşleme deneyleri sırasında kompozit malzemelerin yüzey pürüzlülükleri ölçülmüştür. Ayrıca kesici takımların aşınmalarını belirlemek için mikroskop görüntüleri çekilmiştir. Deneyler sonucunda elde edilecek verilere göre kompozit yapı içerisindeki nano malzeme miktarlarının optimum değerleri belirlenmiştir.
Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 2018
Composite filament manufacturing for use in FDM 3D printer Effect of short carbon fiber ratio on mechanical properties Effect of short carbon fiber ratio on porosity and melt flow index The paper investigates feasibity of FDM 3D printing of 6 mm long carbon fibre reinforced acrylonitrilebutadiene-styrene (ABS) composite filaments. The 3D printed part strength has been significantly improved with 6 mm long carbon fibre reinforcement with the flexibility and processability of the fibres is diminishing with increasing reinforcement content. It has also been determined that the print pattern significantly affects the mechanical properties. Figure A. Composite filament preparation and 3D printing Purpose: Filaments produced with the addition of 6 mm long fibres in ABS matrix in this work aims to improve mechanical properties of the FDM printed parts to enable widespread application of this most popular and inexpensive 3D printing method in direct manufacturing of final, ready for use parts. Theory and Methods: The 6 mm long carbon fibers has been dispersed in ABS granules using a doublescrew extruder with a backflow facility. The mixture has been further processed in a single-screw extruder to produce standard filaments suitable for commercial 3D printers. The carbon fibre reinforced filament with various wt% CF-ABS has been used in a commercial 3D printer to produce ASTM D412 A standard tensile test models. Results: Tensile test results clearly suggested that specimens with higher wt% carbon fibre ratio are stronger than specimens with lower and that raster orientation has a significant effect on the mechanical properties of material. On the other hand toughness and ductility decreases with increasing carbon fibre content. Conclusion: Extrusion temperature and speed play an important role in filament quality which subsequently affects 3D printed part quality. Physical fracture of the fibers in high wt% carbon fibre loading gives rise to porosity in the parts and hence reduces tensile strength. Fiber length, porosity and matrix-fiber interface has also been shown to significantly affect the fluidity behavior of the composite material.
Academic Platform Journal of Engineering and Science
Bu çalışmada, metal-karbon nano-kompozit üretimi hedeflenmiştir ve katkı malzemesi olarak kullanılacak olan nano-karbon formları (grafen), elektro eksfoliasyon yöntemiyle üretilmiştir. Üretilmiş olan grafen, alkol ve polimer bazlı çözücülerde çözülüp, hidrofilik özellik elde edilmiştir takiben metal tozları bu çözeltiye ilave edilerek homojen bir Grafen-Metal tozu karışımı elde edilmiştir. Üretilmiş olan bu karışım tozlar direkt olarak tek eksenli pres ve soğuk isostatik pres ile peş peşe preslenmiştir, daha sonra argon ve azot atmosferinde sinterlenmiş ve nihai olarak da mikroyapı tekstürü, mekanik (sertlik, v.b) ve fiziksel özellikler (porozite, yoğunluk) ölçülmüştür ve karakterizasyon sonuçları tartışılmıştır. İlave edilen ağ..%3 Mg ve %1 Zr, Alüminyumun başlangıç sertlik değerini 20-30 Hv den 80 HV ye yükselmiştir. Artan pres kuvveti ve artan sinterleme sıcaklığına bağlı olarak sertliğin 80 HV ve üzeri seviyelerine yükseldiği ölçülmüştür ancak belirli bir değerden sonra mekanik değerlerde azalma olduğu ölçülmüştür. Bu alaşıma ilave edilen ağ.% 0.05, 0.15, 0.3, 0.45 g grafen takviyesi de yine sertlikte ve mukavemette artış sağlamıştır. Sertlik ve mukavemet değeri sırası ile 100 HV ve 250 MPa daha üst değerlere üzerine yükselmiştir. Grafenin üretimi, kompozit takviye yöntemi ve sinterleme süreci ile ilgili sistematik yeni bir yöntem elde edilmiştir ve bunun sonucunda grafen ilave edilmesinin, matris içinde dolgu etkisi yaparak, mukavemet ve sertlik değerlerinde artışa yol açtığı gözlenmiştir. Ayrıca grafen takviyeli, Al-3Mg-1Zr alaşımda aşınma direncinin artığı gözlemlenmiş ve toz sıkıştırma sürecinde sürtünmenin azaldığı ve sıkıştırılabilirliğin arttığı tespit edilmiştir. Böyle bir sonucun özellikle ekstrüzyon veya derin çekme gibi işlemlerde, şekil verme işlemleri sırasında sürtünme kuvvetlerini azaltarak ve deformasyon kabiliyetini artırarak, mühendislik fayda sağlayacağına inanılmaktadır.
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 2018
Karbon fiberler ile takviye edilmiş kompozitlerin mukavemetlerinin ve rijitliklerinin cam lifleri ile imal edilen kompozitlere oranla çok fazla olması, yoğunluğunun az olması ve yorulma mukavemetlerinin fazla olması sebebi ile günümüzde kullanımları gittikçe artmaktadır. Bununla birlikte bu malzemelerin işlenmesi diğer malzemelere oranla daha zordur. Bu çalışmada karbon fiber takviyeli kompozit malzemelerin PCD takımlar işlenmesinde meydana gelen yüzey pürüzlülüğü araştırılmış ve matematiksel bir model geliştirilmiştir. Deneylerde çalışmada kapsamında tasarımı ve üretimi yapılan üç farklı geometride PCD parmak frezeler kullanılmıştır. Deneyler CNC dik işleme merkezinde yapılmıştır. Kesme parametreleri olarak 350, 400 ve 450m/dak kesme hız ve 1270 mm/dak sabit ilerleme miktarı seçilmiştir. Artan kesme hızının yüzey pürüzlülüğünü olumlu yönde etkilediği görülmüştür. Ayrıca regresyon analizi sonrasında elde edilen ANOVA istatistiklerine göre yüzey pürüzlülüğünde etkili olan parametrele...
International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry
Fiber takviyeli kompozit malzemelerin yüksek mekanik özellikleri, hafifliği ve çevresel faktörlere gösterdikleri dayanım nedeniyle endüstride kullanım alanları artmaktadır. Kalıplar üzerinde farklı üretim yöntemleri ile üretitilen kompozitler, kalıplardan çıkartıldıktan sonra geleneksel talaşlı imalat yöntemlerinden farklı bir şekilde işlenirler. Şekil verme işlemleri kalıpta tamamlanmış olan kompozit malzemelere son şeklini vermek için frezeleme işlemleri uygulanır. Çalışma sırasında CNC tezgâhta sırasıyla 3 ağızlı karbür takım, 4 ağızlı Ti-Al kaplamalı karbür takım ve 7 ağızlı Ti-Al kaplamalı karbür takım kullanılmıştır. Takımlar ile birlikte CNC tezgâhta dönme devri olarak 1000, 2000 ve 3000 dev/dk, ilerleme olarak ise 100, 150 ve 200 mm/dk kullanılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda malzeme yüzey pürüzlülük değerleri, deformasyon faktörü değerleri ve talaşlı imalatın yapıldığı CNC tezgâhtan alınan kuvvet değerleri ile birlikte grafikler yardımıyla hangi parametrelerin ...