Kırpılmış karbon elyaf takviyeli polyester matrisli kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of short carbon fiber reinforced polyester matrix composites
Yazar: METİN EFE YALÇIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN AKGÜL
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma dayanımı = Wear resistance ; Karbon lifler = Carbon fibers ; Poliesterler = Polyesters

Özet:
Bu çalışmada, kısa karbon elyaf (SCF) içeriğinin polyester (PES) matrisli kompozitlerin mekanik ve tribolojik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. El yatırması yöntemiyle ağırlıkça farklı oranlarda (%0,5, %1 ve %2) SCF'ler içeren kompozitler üretilmiştir. Numunelerin eğilme mukavemeti 3-nokta eğme testleri ile, darbe sönümleme performansları ise İzod darbe testi yapılarak incelenmiştir. Ayrıca, numunelerin aşınma direnci özellikleri 20 N yük uygulanarak ölçülmüştür. Numunelerin kırık ve aşınmış yüzeylerinin morfolojisini incelemek için taramalı elektron mikroskobu kullanılmıştır. Test sonuçları, lif içeriğinin artmasıyla SCF takviyeli polyester kompozitin eğilme mukavemetinin azaldığını göstermektedir. Ancak, darbe dayanımı analizinde aynı eğilim gözlemlenmemiştir. Böylece, %2 SCF takviyesi ile PES2CF'nin darbe dayanımını, saf polyestere göre yaklaşık %67 oranında artmıştır. Bu çalışma aynı zamanda SCF takviyeli polyester kompozitlerin aşınma direnci özelliklerinin SCF içeriği ile ilişkili olduğunu ortaya koymaktadır. Dolayısıyla, en yüksek aşınma direnci (1,51×10-3 mm3/m) PES0,5CF numunesi için görülmüştür. Bu nedenle, saf polyestere düşük oranlarda SCF içeriğinin eklenmesi, mekanik özelliklere kıyasla tribolojik davranışlarda da önemli etkiler göstermiştir.

Abstract:
In this study, the effect of the amount of short carbon fibers (SCFs) on the mechanical and tribological properties of polyester (PES) composite were investigated. Composites were produced with different weight fractions (0.5%, 1%, and 2%) of SCFs by the hand lay-up method. The flexural strength of samples was studied by conducting 3-point bending tests, whereas the energy-absorbing performance was examined by performing the Izod impact test. Moreover, the wear resistance properties of samples were measured by applying a 20 N load. The scanning electron microscope was used to examine the morphology of broken and worn surfaces of specimens. Test results exhibit the flexural strength of SCFs reinforced polyester composite was decreased with the increment of fiber contents. However, the same trend was not observed for the impact strength analysis. Thus, the addition of 2 wt. % SCFs onto pure polyester improves the impact strength of pure polyester nearly by 67%. The present study also reveals the wear resistance properties of SCFs reinforced polyester composites are indirectly related with of SCFs content. Hence, the highest wear resistance capacity was observed for PES0.5CF of about 1.51×10-3 mm3/m. Therefore, the addition of small amounts of SCFs into pure polyester attributes significant effects in tribological behaviors compared to mechanical properties.