Çok farklı malzemeler
Kompozit malzemeler, geleneksel malzemelerden, kompozit parçaların, birleştirildiğinde ayrı kalan ancak özellikleri basitçe eklenerek tahmin edilemeyen yeni bir malzeme oluşturmak için etkileşime giren fiber ve matris malzemeleri (en yaygın olarak polimer reçineler) olmak üzere iki farklı bileşen içermesi bakımından farklılık gösterir. bileşenler.
Aslında, elyaf/reçine kombinasyonunun ana avantajlarından biri tamamlayıcı olmasıdır. Örneğin, ince cam elyafları, nispeten yüksek çekme mukavemetine sahiptir ancak kolayca zarar görebilir. Buna karşılık, çoğu polimer reçine zayıf gerilme mukavemetine sahiptir, ancak çok sert ve yumuşaktır. Bununla birlikte, elyaf ve reçine birleştirildiğinde, birbirlerinin zayıflıklarını dengeleyerek herhangi bir bileşenden çok daha kullanışlı bir malzeme oluşturabilirler.
Kompozitlerin yapısal özellikleri esas olarak elyaf takviyesinden elde edilir. Otomotiv parçaları, gemiler, tüketim malları ve korozyona dayanıklı endüstriyel parçalar gibi büyük pazarlar için ticari kompozitler tipik olarak süreksiz, rastgele yönlendirilmiş cam elyafından veya sürekli ancak yönlendirilmemiş elyaf formlarından yapılır.
Başlangıçta askeri havacılık pazarı için geliştirilen, geleneksel yapısal metallerden daha iyi performans gösteren gelişmiş kompozitler artık iletişim uydularında, uçaklarda, spor malzemelerinde, ulaşımda, ağır sanayide ve petrol ve gaz arama ve rüzgar türbini yapımında enerji sektöründe bulunuyor.
Yüksek performanslı kompozitler yapısal özelliklerini, işlenebilirliği geliştiren ve mekanik özellikleri iyileştiren bir matriste sürekli, yönlendirilmiş, yüksek mukavemetli fiber takviye malzemelerinden -- en yaygın olarak karbon fiber, arilpoliamid fiber veya cam fiberden -- alır. Sertlik ve kimyasal direnç gibi.
Fiber oryantasyonu kontrol edilebilir, bu da herhangi bir uygulamada performansı artırabilen bir faktördür. Örneğin, kompozit golf sopası millerinde, boron ve karbon fiberler, kompozit mil içinde farklı açılarda yönlendirilir; bu, onların mukavemet ve sertlik özelliklerinden tam olarak yararlanabilmelerini ve tork yüklerine ve çoklu bükülme, sıkıştırma ve çekme kuvvetlerine dayanabilmelerini sağlar.
Cam elyafı
Kompozit endüstrisinde kullanılan elyafların büyük çoğunluğu camdır. Fiberglas, daha ağır metal bileşenlerin yerini almak için çoğu nihai pazar uygulamasında (havacılık endüstrisi önemli bir istisnadır) kullanılan en eski ve en yaygın takviye malzemesidir.
Fiberglas, bir sonraki en yaygın takviye malzemesi olan karbon fiberden daha ağır ve daha az serttir, ancak darbeye daha dayanıklıdır ve kırılmada daha büyük bir uzamaya sahiptir (yani, kırılmadan önce daha fazla esner). Camın tipine, filaman çapına, kaplama kimyasına ("boyutlandırma" adı verilir) ve elyaf formuna bağlı olarak çok çeşitli özellikler ve performans seviyeleri elde edilebilir.
Cam filamentler, sürekli cam filament koleksiyonları olan şerit adı verilen demetler şeklinde sağlanır.
Fitil, genellikle büyük bir makaranın etrafına iplik gibi sarılmış bükülmemiş iplik demetidir. Tek uçlu fitil, şerit boyunca uzanan çok sayıda cam filamandan oluşan sürekli bir şeritten oluşur. Çok uçlu fitil, sarım sırasında kademeli bir düzende eklenen veya bırakılan uzun fakat tamamen sürekli olmayan şeritler içerir. İplik, birlikte bükülmüş bir iplik koleksiyonudur.
Yüksek performanslı fiber
Yüksek performanslı uygulamalarda açık ara en yaygın kullanılan fiber olan karbon fiber, poliakrilonitril (PAN), suni ipek ve asfalt dahil olmak üzere çeşitli öncü sistemlerden yapılır. Öncü lifler kimyasal olarak işlenir, ısıtılır ve gerilir ve ardından yüksek mukavemetli lifler üretmek için karbonize edilir. Piyasadaki ilk yüksek performanslı karbon elyafı suni ipek öncülerinden yapılmıştır.
Günümüzde poliakrilonitril ve asfalt bazlı lifler, çoğu uygulamada yapay liflerin yerini almıştır. Tava bazlı karbon fiber en çok yönlü olanıdır. Mükemmel güç ve yüksek sertlik dahil olmak üzere inanılmaz bir özellik yelpazesi sunarlar. Asfalt lifleri, petrol veya kömür katranı bitümünden yapılır ve yüksek ila aşırı yüksek sertliğe ve düşük ila negatif eksenel termal genleşme katsayısına (CTE) sahiptir. CTE özellikleri, elektronik alet muhafazaları gibi termal yönetim gerektiren uzay aracı uygulamalarında özellikle yararlıdır.
Cam veya aramid elyaflardan daha güçlü olmalarına rağmen, karbon elyaflar darbelere karşı daha az dirençli olmakla kalmaz, aynı zamanda metal ile temas ettiklerinde galvanik korozyona uğrarlar. Üreticiler, laminat işlemi sırasında bariyer malzemeleri veya örtü katmanları (genellikle cam elyafı/epoksi) kullanarak ikinci sorunun üstesinden gelir.
Yüksek performanslı karbon fiberin temel fiber formu, filament demeti adı verilen sürekli bir fiber demetidir. Bir karbon fiber demeti binlerce sürekli, bükülmemiş filamentten oluşur, filament sayısı bir sayı ile temsil edilir ve ardından bir "K" gelir, yani 1 ile çarpılır,000 (örneğin, 12K, filament sayısının 12,000). Demetler, filament sarma veya pultrüzyon kalıplama gibi işlemlerde doğrudan kullanılabilir veya tek yönlü şeritlere, kumaşlara ve diğer güçlendirilmiş formlara dönüştürülebilir.
