Karbon elyaf takviyeli epoksi kompozit malzemelerin karakterizasyonu
The characterisation of carbon fiber reinforced epoxy composite materials
Yazar: AZİME DEMİREL
Danışman: PROF.DR. AHMET BİÇER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Epoksi reçine = Epoxy resin ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Termal özellikler = Thermal properties

Özet:
Kompozit malzeme kullanımının gitgide arttıgı günümüzde karbon elyaftakviyeli epoksi kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonununyapılması bu çalısmada hedeflenmistir. Çalısmada, tek yönlü karbonelyaf-epoksi reçineden olusan kompozit malzemeler hazırlanarak, elyafyatırma açısının tabakalı epoksi kompozit malzemeler üzerindeki etkileriçesitli karakterizasyon teknikleri kullanılarak incelenmistir. Kompozitmalzemeler otoklav yöntemiyle hazırlanmıstır.Hazırlanan kompozit malzemelerin karakterizasyonu asamasında;mekanik özelliklerin belirlenmesi için çekme, sıkıstırma, tasıma vedüzlem içi kayma testi, termal özelliklerin belirlenmesi için diferansiyeltaramalı kalorimetre (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA), kırılmayüzeylerinin karakterizasyonunda taramalı elektron mikroskobu (SEM)uygulanmıstır.Yapılan mekanik karakterizasyon çalısmaları sonunda, elyafyönlenmelerinin kompozitin mekanik dayanımında oldukça etkili oldugugörülmüstür. Çekme testi sonucunda, esit tabaka sayısında farklıyönlendirmelerle hazırlanan numune gruplarından en yüksek çekmedayanımı ve çekme modülü degerini, çekme dayanımı 1713,48 MPa veçekme modülü 127,12 GPa degerleri ile 0o yönlendirmeli numune grubuvermistir. Aynı zamanda çok yönlü numunelerde 0o`li yönlendirme oranıarttıkça dayanım artmaktadır. ±45o yönlendirmeli numunelere uygulanandüzlem içi kayma testi sonucunda tabaka sayısı 10 kattan olusankompozitin düzlem içi kayma dayanımı 75,20 MPa ve düzlem içi kaymamodülü 5,00 MPa degeri elde edilmistir. Tasıma testi sonucunda 0o`liyönlendirme oranı azaldıkça tasıma dayanımı artmıstır. En yüksektasıma dayanımı 1010,46 MPa ve tasıma modülü 105,17 GPa olarakbulunmustur. TGA termogramları incelendigi zaman karbon elyaftakviyeli epoksi kompozitin bozunma sıcaklıgı degeri yaklasık 385 oColarak bulunmustur.SEM mikrograflarından matris sitemi olan epoksi reçinenin, takviyesistemi olan tek yönlü karbon elyafları ıslatabilirliginin ve ara yüzeyyapısmalarının basarılı oldugu düsünülmüstür. Mikrograflarda elyafdogrultuları açıkça görülebilmistir.Anahtar Kelimeler : Karbon elyaf, epoksi reçine, polimer kompozit,mekanik özellikler, termal özellikler

Abstract:
In this study, unidirectional carbon fiber/epoxy resin compositematerials were produced. Then, the effect of change in fiber directionaland number of ply on the composite structure was examined. For thisobjective, the specimens were fabricated from commercially availablecarbon/epoxy pre-impregnated tapes. The tapes were made ofunidirectional carbon fibres Magnamite® AS4 pre-imregnated withHexcel 8552 epoxy resin. Composite materials were produced by usingautoclave technique.In order to determine mechanical properties of the composite materialstensile, bearing, compressive and in plane shear tests were conducted.Thermal properties of composite materials were analyzed by usingdifferential scanning calorimeter (DSC) and thermogravimetric analysis(TGA). The fracture surface of the composite materials were examinedby using scanning electron microscope (SEM) test method.As a result of mechanical characterization studies showed that, thedirectional of the fiber is very effective on the mechanical performanceof the composite. The 0o orientation gave the maximum tensile strength1713,48 MPa and tensile modulus 127,12 GPa. When the 0o orientationply increase on multi-directional composite materials, the tensilestrength of the composites samples increased. The in-plane shearstrength 75,20 MPa and modulus 5,00 MPa were found with the ±45oorientations of the plies of the composite materials. When the 0oorientation ply decrease on multi-directional composite materials, thebearing strength and modulus of the composite samples increased.The maximum bearing strength 1010,46 MPa and the maximum bearingmodulus 105,17 GPa was found. The decomposition temperature of thecomposite samples are found about 385oC from the TGA thermograms.The SEM micrographs taken from fracture surfaces were examined, thecarbon fiber epoxy composites showed good wetting of fiber with resin.The fiber directions are shown clearly with the micrographs.Key Words : Carbon fiber, epoxy resin, polymer composite,mechanical properties, thermal properties