Alüminyum Kompozit Panel, Pleksi, Dekota, Folyo, Reklam Malzemeleri

METAL ESASLI KOMPOZİT MALZEMELER

2495 0 14 ?ubat 2019, 13:03

Metal esaslı kompozit malzemeler, istenen ve gerekli özellikleri sağlamak üzere en az biri metal olan iki veya daha fazla farklı malzemenin sistematik bileşimiyle elde edilen yeni malzemelerdir. MMK malzemeler alaşımlarla elde edilemeyen özellikleri sağlamak üzere, bir metal matris içinde sürekli fiber veya kısa fiber, whisker veya partikül şeklinde takviye fazı içerirler.

Matris, takviye fazını bir arada tutmaya yarayan bağlayıcı gibi davranır ve asıl işlevi katkı fazına yükü iletmektir. Belli bir uygulama alanında kullanılmak üzere en uygun kompoziti elde edebilmek için metal matrisli kompozitin bileşenleri hakkında tam ve ayrıntılı bilgiye sahip olmak gerekmektedir.

Kompozit malzeme tasarlanırken takviye elemanının; cinsi, şekli, boyutu, dağılımı, yüzey özellikleri, kimyasal kompozisyonu, dağılım miktarı ve homojenliği gibi özgün ve yapısal özellikleri çok önemlidir. Bunun yanı sıra, metal matrisin de nitelikleri dikkate alınmalıdır. Ayrıca takviye fazı ile matris alaşımının kimyasal olarak uyumluluğu da önemli bir konudur.

Günümüz şartlarında üretilebilen metal matrisli kompozit malzemeler üç gruba ayrılmaktadır. Bunlar:

a) Partikül Takviyeli MMK malzemeler: Elastiklik modülünün, belli oranda da mukavemetin artmasıyla amacıyla bağlayıcı matris içine partikül şeklindeki takviye malzemelerinin ilavesi ile oluşturulan MMK malzemelerdir.

Partikül takviyeli MMK malzemeler düşük maliyetlerinin yanı sıra rijitlikte dikkate değer gelişme sağlamakta olup hemen hemen izotropik özellikler gösterirler. Ancak mukavemetteki gelişme sınırlıdır. Ayrıca kopmadaki şekil değişiminin ve kırılma tokluğunun düşük olması da bu kompozitlerin zayıf yönleridir.

b) Whisker veya Kısa Fiber Takviyeli MMK malzemeler: Partikül takviyeli metal matrisli kompozitlere göre daha yüksek mukavemet ve yük iletimi yeteneğine sahip MMK malzemeler olup partikül esaslılara oranla daha pahalıdırlar.

c) Sürekli Fiber Takviyeli MMK malzemeler: Fiberin yüksek performanslı tüm özelliklerini taşıyan MMK malzemelerdir.

Sürekli fiber takviyeli MMK malzemeler elastiklik modül ve mukavemetin en iyi kombinasyonunu vermelerine karşın anizotropiktirler. Asıl zayıflıkları ise kullanılan fiberlerin ve kompozit üretim maliyetlerinin oldukça yüksek olmasından kaynaklanmaktadır.

Dolayısıyla belirtilen kompozit sistemlerinin her birinin kendine has üstünlükleri ve zayıflıkları söz konusudur.

Tablo 1. Bazı metal matrisli kompozit malzemelerin mekanik özellikleri

İlk geliştirilen MMK malzemeler, Bor fiberleriyle güçlendirilmiş Alüminyum alaşımlarıdır. Bu malzemelerde kullanılan bor fiberleri, volfram telden altlık üzerine bor kimyasal buharının yığılmasıyla elde edilmektedir.

Hacimce %51 bor katılarak 6061 alüminyum alaşımının çekme dayanımı 310 MPa'dan 1417 MPa'a, çekme elastik modülü ise 69 GPa'dan 231 GPa'a yükselmektedir. Al-Bor kompozit malzemeleri uzay mekiğinin gövde elemanları gibi yerlerde kullanılmaktadır.

Genel olarak bakıldığında metal matrisli kompozitlerin, metallere göre üstün olan özellikleri şunlardır:

• Yüksek mukavemet / yoğunluk oranı, başka bir deyişle spesifik mukavemet

• Yüksek elastiklik modülü / yoğunluk oranı, başka bir deyişle spesifik modül

• Daha iyi yorulma direnci

• Yüksek sıcaklıklarda mukavemetini koruyabilme ve düşük sürünme oranı

• Düşük termal genleşme katsayısı

• Daha iyi aşınma direnci

Metal matrisli kompozitlerin dezavantajları olarak ise şu maddeler sayılabilir:

• Sürekli fiber takviyesinin söz konusu olduğu durumlarda zor ve karmaşık üretim prosesleri (döküm yöntemi hariç)

• Metallere göre sünekliğin belli oranda azalması

• Yüksek maliyetli üretim sistemi ve teçhizat

• Yeni gelişen bir teknoloji olması nedeniyle firmaların ve üreticilerin deneyimsiz oluşu

Özellikle döküm yönetimi ile üretilen partikül takviyeli MMK malzemeler, sürtünme ve aşınma dayanımının istendiği alanlarda küçümsenmeyecek oranda endüstriyel uygulama alanına sahiplerdir.

Örneğin, Al-Grafit ve Al-SiC MMK pistonlar, yüksek aşınma dayanımı sağlamaları ve yakıt tüketimini azaltmalarından dolayı ön plana çıkmaktadırlar. Bu tür kompozitlerin diğer kullanım şekilleri yatak malzemesi, elektrik kontak malzemesi ve silindir gömleği olabilmektedir.

Kaynak :

Doç. Dr. Adem ONAT Sakarya 2015

DİĞER BLOGLAR