Isı Kalkanları İçin Kalıplanabilir Karbon Fenolik Kompozit Üretimi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada karbon fenolik esaslı kompozit ısı kalkanı üretimi gerçekleştirilmiş, üretilen kompozitlerin mekanik özellikleri ve yüksek sıcaklık altındaki ısıl davranışları incelenmiştir. Karbon fenolik kompozitler, yüksek sıcaklık altında mükemmel ablatif davranışa, düşük yoğunluğa ve yüksek mukavemete sahip, gelişmiş mühendislik malzemeleridir. Bu özellikler karbon fenolik kompozitleri uzay aracı ısı kalkanları uygulamalarında tercih edilen bir malzeme yapmıştır. Deneysel çalışmalarda karbon fenolik kompozitlerin üretimi sıcak laminasyon prosesiyle gerçekleştirilmiştir. Pekiştirici olarak karbon dokumalar, matris olarak ise fenolik reçine kullanılmıştır. Farklı yönlenmelerde karbon dokumalar, farklı reçine-çözücü oranları ve farklı jelleştirme yöntemleri kullanılmış ve bu değişkenlerin malzemenin ısıl ve mekanik özelliklerine olan etkisi incelenmiştir. Isıl ve mekanik özeliklerin belirlenmesi için yapılan karakterizasyon çalışmalarında, üretilen numunelere çekme ve basma dayanımı testi, statik ısı akısı testi, dinamik ısı akısı testi ve ısıl iletkenlik testleri uygulanmıştır. Uygulanan testler sonucunda mekanik ve ısıl özelliklerin, malzemenin içerdiği reçine oranından önemli derecede etkilendiği, reçine oranının ise, reçine-çözücü konsantrasyonu ve jelleştirme koşulları ile kontrol edilebildiği görülmüştür.

In this study, phenolic impregnated carbon ablators are manufactured, mechanical and thermal behaviours of produced composites are observed. Carbon phenolic composites are advanced engineering materials which have high strength, low density and excellent ablative properties. Therefore these composites are preferred for spacecraft heat shield applications. In the experimental, carbon phenolic composites are produced by hot lamination process. Carbon fabrics are used as reinforcements and phenolic resin is used as a matrix. Different carbon vowen types, resin-solvent ratios and gelation methods are used and effects of these variables are inspected by mechanical and thermal characterizations. Characterizations of samples involve; tensile strength test, compression test, static and dynamic heat flux test and thermal conductivity tests. As a result, thermal and mechanical properties of the composites are seen highly dependent to the resin ratio in the material. And the resin ratio can be controlled by resin-solvent ratio used and gelation conditions applied.