BİRLEŞİK (KOMPOZİT) MALZEMELER

  Kompozit malzemeler adından da anlaşılacağı gibi inorganik (metaller, seramikler) malzemeler, organik malzemeler (plastikler)in bir araya gelerek kendi özelliklerinden farklı bir malzeme oluşmaktadır. Bu malzemelere kompozit malzemeler denir.  Örneğin beton,  kontraplak ve cam fiberler kompozitin kötü fakat tipik örnekleridir. Kompozitlerle hafif, sağlam,  sünek ve yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemeler üretilebilir. Bu  malzemelerin elde edilmesi mümkün olmasaydı, sert ve darbe dayanımı yüksek kesici takımlar üretilemezdi ve bunların yerine kullanılabilecek bir malzemede parçalanabilirdi.

 Yukarda bazı kompozit malzemeleri örnekleri görülmektedir.

a.     Kontraplak:ağaç kaplama katmanlarından oluşan bir laminar kompozittir.

b.     Cam fiberler:yumuşak bir polimer matriste bükülmeyen, sağlam cam fiberler içeren fiber takviyeli kompozittir.

c.      Beton:çimento matriste kaba kum veya çakıl içeren parçacık takviyeli bir kompozittir.

      Kompozit malzemeler yeni bulunan bir malzeme grubu olmayıp, doğada var olan yapılardan hareketle, farklı özelliklere sahip malzemelerin birleştirilmesi sonucu oluştuğunu söylemiştik. Bu tanıma göre küçük parçacıklar halinde karbon içeren demirde kompozit malzeme sınıfına girecektir. Ancak perlitik yapıdaki çelik, ferrit ve sementit tabakaların düzenli dizilişine sahip olması nedeniyle, mikrop kompozit olarak kabul edilebilir. Bu durumdan doğabilecek tartışmaları önlemek amacıyla kompozit malzemeler iki veya daha fazla malzemenin mikroskobik düzeyde birleşimi şeklinde tanımlanabilir.

       Teknolojide kompozit malzemeler 1940lı yıllarda havacılık sektörüne hizmet vermek üzere geliştirilmeye başlanmıştır. Amaç çelik ve alüminyum alaşımları gibi konvansiyonel malzemelerin yerine daha düşük ağırlıklı ancak daha mukavemetli, sertlik değeri, aşınma dayanımı ve kırılma tokluğu yüksek malzemelerin geliştirilmesiydi. Kompozit malzemelerin her alanda üstün özellikleri açıkça görülmektedir. Ancak elyaf takviyeli kompozitlerin özellikleri elyaf takviyelerin yönlenmelerine bağlı olarak çok değişken bir dağılım gösterebilirler.    

Kompozitlerin işlem teknikleri

Döküm infiltrasyonu içine alan döküm işlemi:kompoziti üretmek için takviye elemanının birinin etrafı sıvı ile sarılmaktadır.

Biçimlendirme:kompoziti oluşturan yumuşak eleman sert elemanın çevresinde şekillendirmek için basınçla zorlanır.

Birleştirme:iki eleman yapıştırıcı, deformasyon veya yüksek sıcaklık işlemleri ile birleştirilir. Sıkıştırma ve sinterleme:toz haline getirilmiş elemanları şekillendirmek için preslenir ve tozların birleşmesini sağlamak için pişirilir.

Kompozit Malzemelerin   Sınıflandırılnması 

Yapılarında çok sayıda farklı malzeme kullanabilen kompozitlerin guruplandırılmasında kesin sınırlar çizmek mümkün olmamakla birlikte, yapıdaki malzemenin formuna göre bir sınıflama yapmak mümkündür.

      1) Elyaflı kompozitler:

Bu kompozit tipi ince elyafların matris yapıda yer almasıyla meydana gelmiştir. Elyafların matris içindeki yerleşimi kompozit yapının mukavemetini etkileyen önemli bir unsurdur. Kompozit yapının mukavemetinde önemli olan diğer bir unsur ise elyaf matris arasındaki bağın yapısıdır. matris yapıda boşluk söz konusu ise elyaflarla temas azalacaktır. Nem absorbsiyonuda elyaf ile matris arasındaki bağı bozan olumsuz bir özelliktir.

   2) Parçacıklı kompozitler:

     Bir matris malzeme içinde başka bir malzemenin parçacıklar halinde bulunması ile elde edilir. İzotrop yapılardır. Yapının mukavemeti parçacıkların sertliğine bağlıdır. en yaygın tip plastik matris içinde yer alan metal parçacıklardır. metal parçacıklar ısı ve elektriki iletkenlik sağlar. Metal matris içindeki seramik parçacıklar içeren yapıların sertlikleri ve yüksek sıcaklık dayanımları yüksektir.

  3) Tabakalı kompozitler:

  Tabakalı kompozit yapı, en eski ve en yaygın kullanım alnına sahip tiptir. Farklı elyaf yönlenmelerine sahip tabakaların birleşimi ile çok yüksek mukavemet değerleri elde edilir. Isıya ve neme dayanıklı yapılardır. Metallere göre hafif ve aynı zamanda mukavemetli olmaları nedeniyle tercih edilen malzemelerdir. Sürekli elyaf takviyeli tabakalı kompozitler uçak yapılarında kanat ve kuyruk gurubunda yüzey kaplama malzemesi olarak çok yaygın bir kullanıma sahiptirler.

     4) Karma (hibrit) kompozitler:

      Aynı kompozit yapıda iki yada daha fazla elyaf çeşidinin bulunması olayıdır. bu tip kompozitlere hibrit kompozitler denir. bu alan yeni tip kompozitlerin geliştirilmesine uygun bir alandır. Örneğin kevlar ucuz ve tok bir elyaftır ancak basma mukavemeti düşüktür. Grafit ise düşük tokluğa sahip pahalı ancak iyi basma mukavemeti olan bir elyaftır. bu iki elyafın kompozit yapısında bir arada bulunması mile elde edilen hibrit kompozitin tokluğu grafit kompozitten daha iyi aynı zamanda maliyeti daha düşüktür.