B4C katkılı karbon elyaf takviyeli epoksi kompozitlerinmekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and tribological properties of B4C-doped carbon fiber reinforced epoxy composites
Yazar: MİRAY CAYMAZ
Danışman: PROF. DR. BÜLENT AKTAŞ
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, B4C mikropartiküller ve karbon elyaf kumaşlarla birleştirilerek polimer matrisli kompozit malzemeler üretilip bu malzemelerin mekanik ve tribolojik özellikleri incelenmiştir. Karbon elyaflara ağırlıkça %1, 3, 5 ve 7 oranlarında B4C katılarak vakum destekli reçine infüzyon yöntemi ile üretim gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin Arşimed prensibi ile yoğunlukları, optik mikroskopla mikro yapıları, Rockwell sertlik yöntemiyle ile sertlik değerleri araştırılmış, çekme, üç nokta eğilme, charpy darbe dayanımı, yüzey pürüzlülüğü, aşınma, sürtünme gibi mekanik ve tribolojik özellikleri incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda örneklerde B4C katkı oranına bağlı olarak sertlik ve yoğunluğun arttığı gözlenmiştir. Çekme ve eğilme testi sonucunda malzemelerde %3 katkı oranına kadar çekme ve eğilme dayanımında artış gözlenmiş ve bu orandan sonra düşüş yaşanmıştır. Charpy darbe dayanımı test sonucunda örneklerde sadece %1 B4C katkı oranında dayanım artmıştır ve diğer katkı oranları arttıkça dayanım değerlerinde paralel bir azalma gözlenmiştir. Kırık yüzeylere yapılan kesit yüzey analizi sonucunda örneklerde katkı miktarına bağlı olarak kırık yüzeylerde herhangi bir farklılığa rastlanmamıştır. Örneklerin yüzey pürüzlülüğünde maksimum değer saf malzemede yakalanmış olup daha sonra değerlerde düşüş gözlenmiştir. Sürtünme ve aşınma testlerine göre B4C katkısı sonucu örneklerin sürtünme, aşınma hacmi ve özgül aşınma oranında azalma olmuştur. Aşınan yüzeylerden alınan optik mikroskop görüntüleri neticesinde malzemelerin aşınma mekanizmasında abrasiv aşınmanın meydana geldiği gözlenmiştir. Sonuç olarak karbon kumaşa eklenen B4C katkısının mekanik ve tribolojik özellikleri iyileştirdiği bulunmuştur.

Abstract:
In this study, B4C microparticles and carbon fiber fabrics were combined with polymer matrix composite materials and mechanical and tribological properties of these materials were examined. Production was carried out by vacuum-assisted resin infusion method by adding B4C in 1, 3, 5 and 7% by weight to carbon fibers. Mechanical and tribological properties such as tensile, three-point bending, charpy impact resistance, surface roughness, wear, friction were examined. As a result of the examinations, it was observed that hardness and density increased depending on the ratio of B4C
additives in the samples. As a result of the tensile and bending test, an increase in tensile and bending strength was observed in materials up to a 3% additive rate, and after this rate, a decrease was observed. Charpy impact resistance as a result of the test, the strength of the samples increased by only 1% of the B4C contribution rate, and a parallel decrease in the strength values was observed as other contribution rates increased. As a result of cross-sectional surface analysis of broken surfaces, no differences were found on broken surfaces depending on the amount of contribution in the samples. The maximum value in the surface roughness of the samples was captured in pure material, and then a decrease in values was observed. According to the friction and wear tests, the friction, wear volume and specific wear rate of the samples were reduced as a result of the B4C contribution. As a result of optical microscope images taken from worn surfaces, abrasive wear occurred in the wear mechanism of materials. As a result, B4C additive added to carbon fabric was found to improve mechanical and tribological properties.