Karbon Fiber Esaslı Polimerik Matrisli Kompozitlerin Üretimi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Karbon fiber takviyeli polimerik matrisli kompozitler düşük yoğunluk, yüksek mukavemet ve sıcaklık altında mükemmel ablatif davranışları gibi özelliklerinden dolayı yüksek sıcaklık uygulamalarında tercih edilen mühendislik malzemeleridir. Bu çalışmada, karbon fiber esaslı polimerik matrisli kompozitlerin yüksek sıcaklık altında ısıl davranışları ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda takviye elemanı olarak karbon fiber, polimerik matris olarak da fenolik reçine kullanılmıştır. Kompozit parçanın üretilmesi, spreyleme prosesi ile gerçekleştirilmiştir. Kısa fiberli kompozit malzemelerin elastisite modülü ve termal iletkenlik özelliklerin modellenmesi için Cox ve Halphin-Tsai tasarımlarından yararlanılmıştır. Yük ve vakum altında üretilen numunelere dinamik ve statik ısı akısı testleri, termogravimetrik analiz, kayma dayanımı ve ısıl iletkenlik testleri uygulanmıştır. Elde edilen veriler incelendiğinde vakum altında üretilen numuneler en iyi sonucu vermektedir. Bu sonuçlar ağırlık kaybı % 14, kupon arkası sıcaklık 75 °C, ısıl iletkenliği 0,7 W/ m °C, ilk bozunma sıcaklığı 190 °C, 900 °C’deki ağırlık kaybı % 11 ve kayma dayanımı 8 MPa olarak belirlenmiştir.

Carbon fiber reinforced polymeric matrix composites are engineering materials which are preferred for high temperature applications because of their low density, high strength and excellent ablative properties. In this study, the temperature on the back of coupon, weight loss, first decomposition temperature and shear strength of carbon fiber reinforced polymeric matrix composites were investigated. In experimental studies, carbon fiber and phenolic resin were used as reinforcement and matrix. Laminated composite was produced by spray-up process. Cox and Halpin-Tsai modeling studies were used for Young’s modulus and thermal conductivity prediction of short-fiber reinforced composites. Composites produced in load and vacuum were tested dynamic and static heat flux, thermogravimetric analysis, shear strength and thermal conductivity. Based on the experimental data, composites produced in vacuum showed the best results, including weight loss of 14 %, the temperature on the back of coupon of 75 °C, thermal conductivity of 0.7 W/ m °C, first decomposition temperature of 190 °C, weight loss at 900 °C of 11 %, shear strength of 8 MPa