Farklı seramik katkılı polimer matrisli karbon fiber kompozit yapıların özelliklerinin incelenmesi
Investigation of properties carbon fiber reinforced polymer matrix composite with different ceramic filler
Yazar: EBRU BARUT
Danışman: PROF. DR. NİLGÜN KUŞKONMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Gelişen teknoloji ile birlikte alternatif enerji kaynaklarının kullanılması konusunda artış gözlenmiş, enerjiyi en verimli şekilde değerlendirebilmek amacıyla kullanıldığı yere göre istenen özellikleri gösterebilen ileri teknoloji malzemelerin geliştirilmesi önem kazanmıştır. Günümüz ihtiyaçlarına göre şekillenerek, sistemlerde harcanan enerjiyi en aza indirmek için bu ileri teknoloji malzemelerden beklenen en önemli özellikler; yüksek mukavemet, hafiflik ve düşük maliyettir.
Kompozit malzemeler, beklenen bu özelliklere cevap olabilecek, iki veya daha fazla sayıda fazın makro seviyede arayüzey oluşturarak bir araya gelmesi ile oluşmuş heterojen yapılardır. Matris ve takviye olarak adlandırılan iki ana bileşeni bünyesinde bulunduran kompozit malzemeler bu iki fazın ayrı ayrı sahip olduğu avantaj olarak nitelendirilen özellikleri tek malzemeye indirgemesi açısından önem arz etmektedir. Rijitlik, yüksek yorulma ve korozyon dayanımı, düşük yoğunluk, yüksek aşınma direnci ve yüksek mukavemet özelliklerinden dolayı kompozit malzemeler uzay ve havacılık, savunma sanayi, otomotiv, denizcilik sektörü gibi birçok sektörde kullanım alanı bulmuştur. Özellikle otomotiv sektöründe karbon emisyonunu azaltmak, çevre kirliliğini önlemek amacıyla elektrik motorlarının kullanılmaya başlanması ile birlikte harcanan enerji miktarını en aza indirmek ve araçları hafifletmek suretiyle kat edilen menzili artırabilmek için polimer matrisli elyaf takviyeli kompozit malzeme laminasyonları kullanımı konusunda çalışmalar halen yürütülmektedir. 
İçten yanmalı motora sahip araçların yerini elektrik motoru ile çalışan çevre dostu araçların alması bu araçlarda bulunan elektrik bataryaları, kablolar gibi parçaların yanma riskini de beraberinde getirmiştir. Herhangi bir kaza ve yangın durumunda araçlarda bulunan lityum tabanlı bataryaların söndürülmesi ancak özel yöntemlerle mümkün olabilmektedir. Bu sebeple mevcut çalışmada otomotiv sektörüne yönelik imal edilen kompozit malzemelere alev ilerletmeme özelliği kazandırılması amaçlanmıştır.
Çalışma kapsamında, alev ilerletmeme ve sönümleme kabiliyetine sahip çinko borat (2ZnO.3B2O3.3,5H2O), antimon trioksit (Sb2O3) ve sodyum borat (Na2B4O7.10H2O) seramik tozları; vakum infüzyon imalat yöntemiyle üretilmiş karbon fiber takviyeli kompozit levhaların matris bileşenine ilave edilmiştir. Elde edilen kompozit yapıların mekanik özelliklerini belirlemek amacı ile çekme ve darbe testleri ile sertlik ölçümleri yapılmıştır. Kompozit yapıların alev ilerletmeme kabiliyetleri ise UL-94 standartlarına göre hazırlanan deney düzeneğinde test edilmiştir.

Abstract:
Nowadays, using alternative energy resources is being increased with improving technology and on the purpose of forming an estimate of energy usefully, it is become even more important that developing new advanced technology materials have different properties at different area. These advanced technology materials should have some important properties like high strength, low cost and low density to reduce spent energy in systems.
Composite materials are heterogeneous materials that are combined with two or more component with an interphase at macroscale. Composite materials have incorporated two components called matrix and reinforced. These two components have totally different advantages from each other but their composite form have advantages all the properties. Composites are used in various industry like aerospace, automotive, marine industry due to their high strenght, rigidity, resistance of fatigue and corrosion, low density and wear resistance. Especially, in the automotive industry researches are being continuoud today about using polymer matrix composite materials reinforced with carbon fibers with the aim of reducing carbon emission, prohibiting environmental pollution and lighting vehicle's weight. 
Vehicle's with electricity are taken vehicle's, with fuel-injection engine, place and result of this, man faced with a risk about flammability of cables, electric batteries or electric motors. To extinguish of lithium based batteries is just possible with special methods at vehicles when an accident is happened. Due to these reasons, it is aimed to earn flame retardancy properties to composite materials in this study.
In this study, polymer matrix composite materials reinforced with carbon fibers are produced by vacuum infusion technique and three fillers are added to matrix component called antimony trioxide (Sb2O3), zinc borate, sodium borate. Mechanical properties of produced composite materials were analysed with barcoll hardness tester, charpy impact testing device and tensile strength machine. Flame retardancy properties of produced composite materials were investigated flame tester has prepared according to UL-94 test standarts.