Metal Matriksli Kompozit Malzemeler

8/3/2019 Metal Matriksli Kompozit Malzemeler

1/23

1311060021 AHN ZGR

1311060038 VEDAT TOPALOLU

1311060040 MELH KKBA


2/23

ERK Kompozit malzemelery Kullanm alanlar

y Avantaj ve dezavantajlar

y Snflandrlmas Metal matriksli kompozit malzemeler (MMK)y zellikleri

y

Kullanm alanlary Matriks ve takviye malzemeleri

y retim yntemleri


3/23

KOMPOZT MALZEMELER

stenen ama iin tek bana uygun olmayan, kimyasalbileenleri farkl, birbiri ierisinde pratik olarak znmeyeniki veya daha fazla malzemeyi, kullanm yerindeki arananzellikleri verebilecek duruma getirmek iin belirli artlar ve

belirli oranlarda fiziksel olarak birletirerek oluturulanmalzemelere kompozit malzemeler denir.


4/23

KOMPOZT MALZEMELERN

KULLANIM ALANLARIKompozit malzemeler gnmzde birok alanda

kullanlmaktadr. Ev aletleri

Elektrik ve elektronik sanayi Havaclk sanayi Otomotiv sanayi makineleri Tarm sektr

naat sektr Tamaclk sektr ehir Planlama Mobilya sanayi


5/23

KOMPOZT MALZEMELERAVANTAJLARI:

Yksek mukavemet Kolay ekillendirilme Elektriksel zellik Yksek s dayanm

Titreim snmlendirme Korozyona kars mukavemet Kimyasal etkilere kars

mukavemet Ekonomiklik Estetik grnm

Hafiflik-arlk

DEZAVANTAJLARI Yaplarndaki hava zerrecikleri

yorulma zelliklerini olumsuzetkiler,

Ykn deiik ynlerdeuygulanmas sonucu deiikzellikler gsterirler,

Ayn kompozit malzeme iinekme basma kesme gibioperasyonlar liflerdealmalara neden olduundanbu tr malzemelerde hassasimalattan sz edilemez,

Tasarmlar parametreler iyitanmlanamazsa kompozitteyksek verimlilie ulalamaz.


6/23

KOMPOZT TRLERYapsal bileenlerin ekline gre;

Fiberli kompozitler, Levhasal kompozitler, Partikl kompozitler, Doldurulmu (veya iskelet)

kompozitler,

Tabakal kompozitler,

Kullanlan matrismalzemesine gre; Polimer matrisli, Seramik matrisli, Metal matrisli kompozitler.


7/23

METAL MATRKSL KOMPOZT

MALZEMELER (MMK)Matriks malzemeleri ok eitli metal ve metal alam olan

ve takviyesinde ise ok eitli malzemeler kullanlabilenkompozitlerdir. Takviye malzemeleri srekli fiber, partikl vewhisker eklindedir ve bunlar genellikle oksit, karbr veya nitrrbileimindedir. Metal matrisli malzemeler takviye edildikleri

malzemelere gre stn zelliklere sahiptir. Bu zellikleraada verilmitir.y Yksek elastisise modlne sahiptiry Yksek mukavemet gsteriry Metallerin sneklik ve tokluk; seramiklerin yksek mukavemet ve anma

direnci bu kompozitlerde bir araya gelebiliry Dk younlua sahiptirler

y Scaklk deiiklikleri ve termal oka kar dk hassasiyet gsterirlery Yksek scaklklarda kullanlabilirlery Tekrar retilebilir mikro yap ve zelliklere sahiptirlery Kaynak veya dier yntemlerle kolayca birletirilebilirler

Bu zelliklerden dolay MMKlar ticari olarak ok tercihedilmektedirler. Ancak retimlerinin zor ve maliyetli olmas,krlma tokluklarnn partikl takviyeli MMKlar haricinde dk

olmas baz dezavantajlarndandr.


8/23

METAL MATRKSL KOMPOZTMALZEMELERN KULLANIM

ALANLARI KESC ULAR UZAY SANAY

y Uzay yaplar B/Al, B/Mg, Gr/Mgy Antenler B/Al, B/Mg, Gr/Mg

HAVACILIKy Uaklarda gvde ve i donanm

paralar B/Al, SiC/Al, Gr/Aly Kompresr kanatlar B/Al, SiC/Al, Gr/Aly Trbin kanatlar Wolfram ve tantal

takviyeliy Sper alamlar, in-situ tektiklery Helikopter paralar B/Al, SiC/Al, Gr/Al,

Gr/Mg, Al2O3/Mg, Al2O3/Al

OTOMOTVy Motor bloklar SiC/Aly Pistonlar SiC/Aly Biyeller SiC/Aly Ak plakalar Gr/Pb

ELEKTRKy Motor fralar Gr/Cuy Kablo, elektrik kontaklar Gr/Cuy Ev aletleri ak plakalar Al2O3/Pb, Gr/Pb,

Cam/Pb

TIPy Protezler B/Al, SiC/Aly Tekerlekli sandalyeler B/Al, SiC/Al

SPOR MALZEMELERy Tenis raketleri B/Al, Gr/Al, SiC/Aly Kayak sopalar B/Al, Gr/Al, SiC/Aly Kayaklar B/Al, Gr/Al, SiC/Aly Oltalar B/Al, Gr/Al, SiC/Aly Golf sopalar B/Al, Gr/Al, SiC/Aly Bisiklet ereveleri B/Al, Gr/Al, SiC/Al

TEKSTL SANAYy Mekikler B/Al, Gr/Al, Si/Al

DERy Yataklar Gr/Pby Kimyasalekipman Al2O3/Pby Andrc takmlar B/ Al2O3, SiC/Al2O3


9/23

METAL MATRKSL

KOMPOZTLERDE MATRSMALZEMELER

Genellikle Al, Ti, Mg, Ni, Cu ve Zn

matriks malzemesi olarak kullanlr.Fakat Al ve alamlar Ti, Mg ve Zn dahayaygn olarak kullanlmaktadr.y Al ve Al alamlar

y Mg alamlar

y Zn alamlar

y Ti alamlar


10/23

METAL MATRKSL

KOMPOZTLERDE TAKVYEMALZEMESEer kompozit yapsal uygulamalarda kullanlacaksa

kompozitin;y Elastik modl,

y ekme mukavemeti,y Younluu,y Isl genleme katsays,y Partikl ekli ve boyutunemli hale gelir.

Takviye faz ekillerine gre 5 gruba ayrlr;y Srekli fiberlery Ksa fiberlery Whiskerlery Partikllery Teller (sadece metal)


11/23

METAL MATRKS KOMPOZT

MALZEMELERN RETMYNTEMLER1. Sv metal emdirmesi (infiltrasyon)2. Sktrmal veya sv dvme dkm teknii

3. Basnl infiltrasyon4. Sv metal kartrmas5. Hzl katlatrma6. Yar kat kartrma7. Plazma pskrtme8. Toz metalurjisi teknii9. Difzyon balama ve vakumda presleme10. Scak presleme ve scak izostatik presleme


12/23

SIVI METAL EMDRMES

(NFLTRASYON)Bu teknik hem ksa elyaf hem de srekli elyaflatakviyeli MMK retilmesinde yaygn olarak kullanlanbir metottur. Bu metotta nce istenilen ekilde uygunbalayc kullanlarak mastar hazrlanr. Kompozittetasarlanan elyafn hacim ierii ve dorultular buaamada yaplr. Hazrlanan bu model kalp ierisineyerletirilir ve ergimi metal enjekte edilerek bumastarn slanmas salanr. Bu srada organikbalar yanar ve katlamaya braklr. Emdirme ilemibasnla da gerekletirilebilir.Bu durumda elyaflararasna matriksin girmesiyle aa kacak atl gazlarda yapdan uzaklatrlr.RN:Boron elyaflarn SiC ile kaplama yaplmas


13/23

SIKITIRMALI VEYA SIVI DVME

DKM TEKNBu yntemle takviyeden oluturulmu mastar veya yataa ekildegrld gibi sv alam hidrolik basn altnda emdirilmektedir. Svysoutma etkisinden kanmak iin kalp, mastar ve zmba n stmayatabi tutulmaktadr. Takviye ierisindeki hava boluklar veya kalp iletakviye arasndaki boluklara zamansz sv penetrasyonu tehlikesiniazaltmak iin kalp boluu ierisine szdrmaz ekilde yerletirilir. Dahasonra kompozit alamn sv scakln amayacak ekilde kritikscakla kadar stlmaktadr. Eer kritik scaklk alrsa svpenetrasyonu tamamlanmam olacaktr. SiC, grafit, Al2O3 ve paslanmazelik gibi takviye elemanlar ergimi metal ierisinde gereince slanmaz.Bu nedenle sv metal emdirmesi tekniiyle kompozit retimi daha zordur.Fakat sktrmal teknikte bu sorun ortadan kalkar.


14/23

BASINLI NFLTRASYONBu tekniin sktrmaldan

fark svnn mastar veya yatakierisine bir zmba yerine basnlsoygaz ile itilmesidir. Bu sistemekildeki gibi bir ucu basnnitesine yerletirilmi pota

ierisindeki sv metaledaldrlmtr. Dier ucu atmosfer yada vakuma balanm ve ierisindetakviye malzeme bulunan birsilindirden olumaktadr. Takviye,geii engelleyecek ekilde silindirierisine yerletirilir. Silindirierisindeki bu paracklar sv

metale daldrlr veya baka biryerde n stmaya tabi tutulur.RN:Bu yntemle yaklak %55hacimsel younlua sahip SiCpreformun kalay ile infiltrasyonusalanr.


15/23

SIVI METAL KARITIRMASIBu retim ynteminin ok

eitli versiyonlar vardr. Bazlarunlardr:y Bir enjeksiyon tabancas kullanlarak

sv ierisine tayc soygaz iletozlarn enjeksiyonu

y Kalp dolarken sv ierisine seramik

paracklarnn ilavesiy Mekanik hareket ile oluturulanvorteks ierisinden paracklarn svmetale ilavesi

y Sv ierisinde, matriks alam vetakviye toz karmndan meydanagelen kk briketlerin ilavesi vekartrlmas

y Karlkl hareket eden cubuklar

kullanlarak parcacklarn svierisine itilmesiy Merkezka etki ile ince paracklarn

sv ierisine datlmas veyaultrasonik ile sv srekli harekethalindeyken paracklarn svierisine enjeksiyonu


16/23

HIZLI KATILATIRMA YNTEMekildeki gibi basn altnda suyla soutulan bakrdisk zerine sv jeti halinde verilerek 40-60 mikronmetre

kalnlnda, 6-8 mikronmetre uzunluunda lamelsitozlar elde edilir. Bunlar bir araya getirilerek deiikikincil ilemlere tabi tutulur.


17/23

YARI KATI KARITIRMARHEOCASTING YNTEM

Bu yntemde ince seramik partikller metalmatrikse, metal matriksin hem sv hem de kat fazierdii scaklkta eklenir. Seramik partikllerineklenmesini takiben kompozit karm mekanik olarakkartrlr.


18/23

PLAZMA PSKRTME YNTEMematik olarak gsterilenteknikte pskrtlecek alam

indksiyon frnnda ergitilir vepotaya basn uygulanr.Ergimi alam pskrtlrkenayn zamanda paracklelyaflar atomize edilmi svierisine enjekte edilereknceden stlm alt katmanzerine keltilir ve toplayczerinde kat bir kelti oluur.Souduktan sonra kaplanmkelmi ubuk haddelenmesiiin gbekten kartlr.

OSPREY

Y

NTEMOsprey firmas tarafndan gelitirilmtir. Yntemin esasdamlack halindeki matriks alamnn hzl katlatrlmasesasna dayanmaktadr. Bu yntemde kontroll atmosfer altndakompozit malzemeyi meydana getirecek olan matriks alambuharlatrlr, partikl halindeki seramik malzeme matriksalamna buhar faznda takviye edilir. Damlack halindekikarm MMK meydana getirecek ekilde bir yerde toplanr.


19/23

TOZ METALURJS TEKN

Bu teknikte toz halindeki metal ve seramik malzemelerbirletirilebilir. Seramik paracklarn sv metal tarafndanslatlmasndaki glk nedeniyle toz metalurjisi ile kompozitretimi ilk gelitirilmi metotlardan biridir. Toz metalurjinin temelaamalar ekildeki gibidir.y Hzl katlam metal veya alam tozlarnn elenmesiy Takviye faz ile metal tozlarnn kartrlmasy Yaklak %75 younlukta sktrlmasy Gaz giderme ve ekstrzyon dvme haddeleme ve dier scak ilemler ile

son birletirme ileminin uygulanmas


20/23

DFZYON BALAMA VE

VAKUMLU PRESLEMEBu teknikte ilk olarak levha eklinde metal ya da alamlar ile elyaf eklindetakviye elemanlar etkili yaylma salamak iin kimyasal yzey muamelesine tabitutulmaktadr. Sonra elyaflar nceden belirlenen ynlerde, alarda ve istenilenaralklarda metal tabakalar zerine dzenlenir. Levha halinde hazrlanan bumalzemeler metal bir kaba yerletirilerek szdrmazlk salanr ve vakuma alnr. Dahasonra belirli scaklkta genelde ergime scaklna yakn bir scaklkta stlarakdifzyonla birlemenin gereklemesi iin preslenir veya haddelenir. Yzeylerin temiz

olmas gerekir; aksi halde mekanik zellikler olumsuz ynde etkilenir.


21/23

SICAK PRESLEME VE SICAK

ZOSTATK PRESLEMEBu ilem Al, Mg, Ti ile metal matriksli kompozit paneller retmek iin baarlekilde kullanlr. ekilde grld gibi flamentler metal matristen oluan ince folyotabakalar arasna yerletirilir ve kompoziti yerinde tutmak iin bir balayc ilespreylenir, balayc yaklarak ayrlr. Sonra mastar kompozit tamburdan karlr veistenilen llerde scak pres kalp iine istiflenir. stiflenmi ktle zerine hafif basnuygulanr ve balama scaklna ulaldnda gerekli zaman iin tam ba basncuygulanr. Son olarak basn kaldrlr ve termal uzamalarda uyumsuzluklardan ileri

gelen kalc gerilmeleri en aza indirmek iin komple para yava ekilde soumayabraklr.


22/23

TEEKKRLER


23/23

KAYNAKLARy Fevzi BEDR, Al kompozitlerin retimi, karakteristik zellikleri ve endstriyel

uygulamalar. Sleyman Demirel niversitesi, Makine Mhendislii Blmy Mge ARMATLI KAYRAK, Dzlemsel gerilmeler etkisindeki arall ve glare

kompozit plakalarn rijitlik analizleri. Anadolu niversitesi Sivil HavaclkYksek Okulu

y Engin SAYGILI, Pim balantl kompozit malzemelerde gerilme analizi(Bitirme projesi). Dokuz Eyll niversitesi, Makine Mhendislii Blm

y Prof. Dr. Ahmet ARAN, Metal matrisli kompozit malzemeler. .T.. MakineF

akltesiy Soydiner TEKEL, Onur TETK, rgl kompozit malzemenin ansys veabaqus ile gerilme analizleri ve deneysel krlma tokluununhesaplanmas(Bitirme projesi). Dokuz Eyll niversitesi, MakineMhendislii Blm

y Mehmet LKER YILMAZ, Kompozit basnl tpde gerilme analizi(Aratrmaprojesi). Dokuz Eyll niversitesi, Makine Mhendislii Blm

y Vedat AHN EKNC, Almina takviyeli alminyum matrisli kompozit

malzeme retimi ve mekanik zelliklerinin aratrmas(Yksek lisans tezi).Gazi niversitesi, Fen Bilimleri Enstitsy mit GENCAY BACI, Al2O3 partikl takviyeli Al-Cu esasl metal matriksli

kompozit malzeme retimi(Yksek lisans tezi). stanbul niversitesi, FenBilimleri Enstits

y Prof. Dr. Yusuf AHN, Kompozit malzemelere giri. Sekin Yaynlar

Metal Matriksli Kompozit Malzemeler

Documents

Transcript of Metal Matriksli Kompozit Malzemeler