$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Kompozit, bir matris ve bir veya daha fazla takviye malzemesinin birleştirilmesiyle oluşturulan bir malzemedir. Bir kompozitin genel eğilme mukavemeti, yapıldığı malzemelerin özelliklerine bağlıdır. Seramik, güçlü sıkıştırma özelliklerine sahip sert bir malzemedir, ancak bu malzeme aynı zamanda çok kırılgandır. Cam veya polimer elyaflarla karıştırılarak daha sünek bir malzemeye dönüşür.
Örneğin, yapay kemik kompozitlerinde, seramik gerekli basınç dayanımını sağlarken, polimer lifler buna gerilme ve eğilme dayanımı ekler. Seramik ve polimer malzemeleri farklı miktarlarda birleştirerek, belirli bir uygulama için özel olarak tasarlanmış benzersiz malzemeler oluşturulabilir.
Bu video, Paris sıvası ile üç seramik matris kompozitinin nasıl yapılacağını gösterecek ve hangi preparatın en güçlü bükme özelliklerine sahip olduğunu belirleyecektir. Bu numunelerin eğilme mukavemeti, üç noktalı eğilme testi kullanılarak ölçülecektir.
Üç noktalı bükme testine daha yakından bakalım. Bu yöntemde, çubuk şeklindeki bir numune, iki paralel pim üzerine uzunlamasına monte edilir. Montaj, malzemenin dış bir kuvvet altında bükülmesinin yanı sıra gerilmesine de izin verecek şekilde olmalıdır.
Bu testte, ortadaki numuneye dik olarak bir dış kuvvet uygulanır. Sonuç olarak, dış yükün uygulandığı tarafta sıkıştırma kuvvetine ve gerildiği karşı tarafta çekme kuvvetine maruz kalır. Bu iki kuvvetin kombinasyonu aynı zamanda orta hat boyunca tam bir stres alanı yaratır.
Bu üç kuvvet birlikte belirli bir numunenin eğilme veya eğilme mukavemetine karar verir. Dış kuvvetin artmasıyla, bir malzemenin bükülme veya sapma miktarı da malzeme bozulana kadar artar. Bir malzeme üzerindeki eğilme gerinimi, numunenin sapması, açıklık uzunluğu ve kalınlığı kullanılarak hesaplanabilir. Malzemenin eğilme gerilimi, numunenin uygulanan kuvveti, açıklık uzunluğu, genişliği ve kalınlığından hesaplanabilir.
Üç noktalı eğilme testi, bir malzemenin eğilme gerilmesi ve gerinim eğrisini verir. Elastik bölgedeki bir eğrinin eğimi, numunenin eğilme modülünü temsil eder ve belirli bir malzemenin ne kadar esnetilebileceğini ölçer. Gerilim-gerinim eğrisinin altındaki alan, bir malzeme tarafından kırılmadan önce emilen enerji miktarını temsil eder, dolayısıyla malzemenin tokluğunun bir ölçüsüdür.
Teorik olarak, bir kompozitin maksimum eğilme mukavemeti, matrisinin maksimum eğilme mukavemeti ve hacim fraksiyonları altında takviye malzemeleri kullanılarak karışımlar kuralı ile hesaplanabilir.
Artık üç noktalı bükme yönteminin nasıl çalıştığını ve malzemenin eğilme özelliklerini nasıl ölçeceğinizi anladığınıza göre, üç seramik esaslı kompozit yapalım ve hangisinin en yüksek eğilme mukavemetine sahip olduğunu bulalım.
İlk önce üç seramik matris kompozit örneği yapalım. Başlamak için, çubuk şeklinde üç numune yapabilen mavi bir kauçuk kalıp alın. İlk numunenizi düz sıvadan yapacağız. Başlamak için, 40 gram kuru alçı tozunu plastik bir kaba tartın, ardından yavaşça 20 mililitre deiyonize su ekleyin ve pürüzsüz bir kıvam elde edene kadar bir çubukla karıştırın. Hemen bir sonraki adıma geçin çünkü alçı yaklaşık beş dakika içinde sertleşmeye başlar. Daha sonra, elde edilen bulamacı kalıbın bölmelerinden birine dökün. Kalıbı tamamen doldurun ve çubukla düzeltin. Son olarak, bardağı ve fazla alçıyı atın. Lütfen çubuğu ileride kullanmak üzere saklayın.
Alçı tozu ve doğranmış cam elyafları kullanarak ikinci kompozit numunenizi yapacaksınız. Bunu yapmak için önce dört gram doğranmış cam elyafı plastik bir kaba tartın. Daha sonra, aynı kaba 40 gram alçı tozu tartın ve ardından yavaşça 20 mililitre deiyonize su ekleyin. Lifler iyice karışana ve pürüzsüz bir kıvam elde edilene kadar bulamacı çubukla karıştırmaya devam edin. Bulamacı, birinci numune için tarif edildiği gibi ikinci kalıba dökün.
Son kompozit numuneyi düz sıva tozu ve cam elyaf bant kullanarak yapacaksınız. Bunu yapmak için, önce yaklaşık beş inç uzunluğunda iki cam elyaf bant şeridi kesin ve tartın. İkinci olarak, ilk numune için yaptığınız gibi düz bir alçı tozu ile bir bulamaç yapın.
Daha sonra, alçının yaklaşık 1 / 3'ünü kalıba dökün. Alçının üzerine bir şerit cam elyaf bant yerleştirin ve bir çubukla bastırın. Her zaman sıvanın cam elyafı iyice ıslattığından emin olun, ardından kalan sıvanın yaklaşık 1 / 2'sini cam elyaf bandın üzerine dökün.
Ardından, ikinci bant şeridini alçının üzerine yerleştirin ve bir çubukla aşağı doğru bastırın. Alçının geri kalanını ikinci şeridin üzerine dökün ve çubukla aşağı doğru bastırın.
Her çubuğun ortalama uzunluğunu, genişliğini ve yüksekliğini ölçün. Kalibre edilmiş kalibreler kullanarak üç noktalı test fikstüründe numunenin açıklık uzunluğunu ölçün. UTM cihazını sıfıra ayarlayın ve dakikada beş milimetrelik ek yer değiştirme hızını başlatın.
Düz sıva ve doğranmış cam elyaf numuneler için, numuneler başarısız olana kadar testi çalıştırın. Cam elyaf bant kompoziti için, sapma altı milimetre olana kadar testi çalıştırın. Her testten verileri bir metin dosyasında toplamak için bilgisayarınızdaki laboratuvar görünümü programını kullanın.
UTM, hem kuvvet hem de sapma için tek sütunlu bir metin dosyası oluşturur. Laboratuvar görünümü arabirimi, karşılık gelen okumaları iki farklı diziye ayırır. Şimdi, UTM tarafından oluşturulan sayıları ve yük hücresinin maksimum değeri olan 1.000'i kullanarak ham verileri kuvvete ve sapmaya dönüştürün.
Ardından, kuvvet ve sapma değerlerini kullanarak eğilme gerilmesini ve gerinimini hesaplayın. Üç numunenin eğilme-gerilme eğrisini çizin: alçı, doğranmış cam kompozit ve fiber bant kompozit. Eğriden maksimum eğilme mukavemetini bulun. Ayrıca maksimum mukavemette eğilme gerinmesini bulun. Ardından, her numune için eğilme modülünü ve eğrinin altındaki toplam alanı hesaplayın.
Son olarak, üç örneğin sonuçlarını karşılaştırın. Bu deney, bir numunenin istenen mukavemetinin farklı takviye malzemeleri kullanılarak elde edilebileceğini göstermektedir. Örnek verileri incelediğimizde, cam elyaf bandın en büyük ek gücü sağladığını görüyoruz. Aynı zamanda eğrinin altındaki maksimum alanı kaplar, bu nedenle üçü arasında en zorudur. Elyaf uzunluğu ve oryantasyonu, kompozit numunelerin özelliklerini büyük ölçüde etkiler.
Örneğin, maksimum takviye ancak cam elyaf bant numunenin yüzeylerine paralel olarak ayarlandığında elde edilebilir. Bu uzamsal oryantasyon, alçı matrisi bozulduğunda cam elyaf bandın ek kuvvetlere dayanmasını sağlar. Daha uzun parçalar, cam elyaf takviyesini çevreleyen daha fazla sıva olduğu için test altında maksimum çekişe izin verecektir.
Seramik matris kompozitler çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır: uzay bilimi, biyomühendislik ve otomotiv kırma sistemleri. Seramik matris kompozitler, yapay kemiklerimizin sentezlenmesinde de kullanılmaktadır. Kemiklerimiz doğası gereği güçlü bir kompozit yapıya sahiptir, bu nedenle hastalık veya travmatik yaralanma nedeniyle bir kemiği değiştirme ve çoğaltma yeteneğine sahip olmak tıp biliminin önemli bir bileşenidir.
Seramik kompozitler ayrıca daha yüksek mukavemetleri, daha yüksek termal kararlılıkları ve daha düşük aşınmaları nedeniyle olağanüstü otomotiv kırma sistemleri sağlar. Bu nedenlerden dolayı spor arabalarda kullanılırlar.
Jove'un Seramik Matrisli Kompozit Malzemelere Giriş ve Bükülme Özelliklerini yeni izlediniz. Artık kompozit bir malzemenin nasıl yapıldığını anlamalı, üç noktalı bükme testini kullanarak eğilme özelliklerini test etmeli ve diğer kompozitlerle karşılaştırmalısınız.
İzlediğiniz için teşekkürler.
(6)