Katmanlar arası dokusuz yüzey takviyeli hibrit kompozitler geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Development of interlayer nonwoven reinforced hybrid composites and investigation of their properties
Yazar: TEBERNUŞ TİYEK
Danışman: DOÇ. DR. GAYE KAYA
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Lifli kompozitler = Fiber composites ; Plastik kompozitler = Plastic composites

Özet:
Kompozit malzemelerde düşük enerjili darbeler sonucu meydana gelen hasarlar, lif takviyeli termoset polimerik kompozitlerin dayanımlarını büyük oranda düşürmekte ve havacılık gibi kullanım alanlarında güvenlik sorunları ortaya çıkarmaktadır. Fark edilemeyen bu hasarlar kullanım esnasında aniden bir dayanım kaybına yol açarak yapısal bütünlüğü bozmaktadır. Tekstil yapısal kompozitlerde kullanılan cam ve karbon gibi yüksek modüllü lifler, düşük uzama eğilimlerinden dolayı kırılgan bir yapı sergilemekte, bu da düşen süneklik ile birlikte artan delaminasyona neden olmaktadır. Delaminasyonun azaltılması ve sünekliğin arttırılması için uygulanabilir yöntemlerden biri de termoplastik nonwoven (dokusuz yüzey) takviyesidir. Bu çalışmada, polipropilen çözgü, cam ve karbon atkı iplikleri kullanılarak hibrit preformlar üretilmiştir. Üretilen bu preformlar, katlar arası hibritleme yöntemi ile farklı konfigürasyonlarda düzenlenmiş ve katmanlar arasına polipropilen nonwoven yerleştirilmiştir. Kompozitler, epoksi reçine ile vakum infüzyon yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Takviyesiz ve polipropilen nonwoven takviyeli cam/karbon/epoksi hibrit kompozitlerin eğme, basma, darbe ve darbe sonrası basma dayanımları incelenerek kırılma analizleri mikroskobik ve ultrasonik yöntemlerle gerçekleştirilmiştir. Nonwoven takviyesi, kompozit yapıların eğme dayanım ve modüllerinde düşüşe sebep olurken, uzama özelliklerini arttırarak yapıyı daha sünek hale getirmiştir. Katmanlar arasındaki nonwoven takviyesi sayesinde Charpy darbe testinde kompozit yapıların enerji absorpsiyonu artmıştır. Düşen ağırlık darbe testi sonuçları incelendiğinde, nonwoven takviyesinin, kompozit yapıların enerji absorpsiyonuna önemli bir etkide bulunmamakla birlikte, maksimum kuvvet değerlerini arttırdığı ve deformasyon değerlerini düşürdüğü belirlenmiştir. Delaminasyon eğilimi, katmanlar arası nonwoven takviyesinin bariyer görevi görmesinden dolayı azalmış ve bu sayede kompozit yapıların hasar toleransını arttırıcı bir etki olarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
Low-energy impact damages considerably reduce the strength of fiber reinforced thermoset polymeric composites that creates security problems in some usage areas as aviation. These unnoticeable damages cause a sudden strength loss during the usage and disrupt the structural integrity. High modulus fibers such as glass and carbon used in textile structural composites exhibit a brittle behavior due to their low elongation tendency and cause increased delamination with reduced ductility. One of the methods is toughening the thermoset composites with thermoplastic nonwovens to reduce delamination and increase ductility. In this study, hybrid preforms were produced using polypropylene warp, glass and carbon weft fibers. These preforms were arranged in different configurations by interlayer hybridization and polypropylene nonwoven structures were placed between the layers. Composites were manufactured by using vacuum infusion method with epoxy resin. The bending, compression, impact and post-impact compressive strengths of non-reinforced and polypropylene nonwoven reinforced glass/carbon/epoxy hybrid composites were examined and fracture analyzes were performed using microscopic and ultrasonic methods. While the nonwoven reinforcement caused a decrease in the flexural strength and modulus of the composite structures, it increased the elongation and made the structure more ductile. The energy absorption of the composite structures in the Charpy impact test increased by the nonwoven reinforcement between the layers. It was determined that the nonwoven reinforcement did not have a significant effect on the energy absorption of the composite structures, but increased the maximum force values and decreased the deformation values during the drop-weight impact test. The delamination tendency has decreased due to the barrier function of the interlayer nonwoven reinforcement and has been evaluated as an effect increasing the damage tolerance of composite structures.