THE EFFECT OF PARTICLE FILLING ON IMPACT BEHAVIOR IN GLASS FIBER REINFORCED POLYMER MATRIX COMPOSITES


Kösedağ E. , Çalışkan U. , Ekici R.

MAS 9th INTERNATIONAL EUROPEAN CONFERENCE ON MATHEMATICS-ENGINEERING-NATURAL&MEDICAL SCIENCES, Bursa, Turkey, 8 - 10 November 2019, pp.32-41

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: Bursa
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.32-41

Abstract

Havacılık, Otomotiv, savunma sanayi başta olmak üzere endüstrinin birçok alanında üstün özellikli malzemelere olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu doğrultuda seramik partiküller kullanılarak üretilen dolgulu polimer matrisli kompozit malzemeler son yıllarda öne çıkmaktadır. Dolgu malzemesinin nispeten daha iyi olan mekanik özelikleri ile eklendiği fiber takviyeli polimer matrisli kompozit malzemenin mekanik özelliklerini iyileştirdiği birçok çalışmada rapor edilmiştir. Seramik dolgu, cam fiber takviye ve polimer matristen oluşmuş hafif ve üstün mekanik özelliklere sahip malzeme elde etmek mümkündür. Hayatımızın birçok noktasında kullandığımız kompozit malzemeler çeşitli yollarla darbelere maruz kalabilmektedir. Bu  bağlamda kullanılan kompozit malzemelerin darbe davranışının bilinmesi hayati öneme sahiptir.

Bu çalışmada nano boyutta, farklı hacim oranlarındaki SiC seramik partiküllerinin dolgu malzemesi olarak kullanıldığı cam fiber takviyeli polimer matrisli kompozitler vakum infüzyon yolu ile üretilmiştir. Dolgu malzemesi oranının kompozit malzemenin düşük hızlı darbeye maruz kaldığındaki davranışını analiz etmek için ağırlık düşürme testi yapılmıştır. Ortalama 70 nm boyutunda SiC partikülleri ağırlıkça % 0, 0.1, 1 olacak şekilde epoksi ve sertleştiriciye karıştırılarak cam fiberlere vakum altında emdirilip 100°C sıcaklıkta 1 saat boyunca kürlenmesi beklenmiştir. Ardından oda şartlarında 24 saat bekletildikten sonra numuneler darbe testleri için 100x100x3 mm olacak şekilde kesilmiştir. Cam fiberler 0-90° açılar ile 10 katman olacak şekilde serilmiştir. Düşük hızlı darbe testlerinde 5.045 kg ağırlığındaki yarı küresel vurucu 3.45 m/s hızla fırlatılmasıyla 30 joule’lik bir enerji ile numunelerin üzerine düşürülmüştür. Test edilen numunelerin hiçbirinde delinme gözlenmemiş olup dolgu oranının artması ile numunelerin daha gevrek bir hal aldığı tespit edilmiştir. Elde edilen temas kuvveti- zaman eğrilerine göre dolgu oranının artması ile temas süresinin arttığı ve maksimum temas kuvvetinin düştüğü tespit edilmiştir. Ayrıca temas kuvveti – yer değiştirme eğrileri altındaki alanın numunenin absorbe ettiği enerjiyi verdiği göz önüne alındığında dolgu oranının %1 e kadar artması ile absorbe edilen enerjinin de arttığı saptanmıştır. Bunun yanında enerji zaman grafikleri incelendiğinde 30J luk enerjiye sahip olan vurucunun % 0, 0.1, 1 dolgulu kompozitlere çarptıktan sonra sırasıyla 19.88, 11.52, 9.98 Joule enerji ile geri teptikleri dolayısıyla dolgusuz numunenin 10.12 Joule, %0.1 dolgulu numunenin 18.48 Joule ve %1 dolgu barındıran numunenin ise 20.02 Joule enerji absorbe ettiği belirlenmiştir.