Korozif ortamın grafen katkılı bazalt/epoksi nanokompozitlerin mekanik ve aşınma özelliklerine etkisi

Bu tezde; grafen nanoplatelet (GNP) katkısının bazalt fiber takviyeli polimer (BFRP) kompozitlerin mekanik ve tribolojik özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Epoksi matris (EP) içerisine ağırlıkça %0.1, 0.3, 0.5 ve 0.7 oranlarında GNP katkısı yapılmıştır. Nanokompozitler el yatırması ve vakum torbalama yöntemleri birlikte kullanılarak iki aşamada üretilmiştir. Katkısız bazalt fiber takviyeli epoksi (Epoksi/BF) kompozit ve GNP katkılı bazalt fiber takviyeli epoksi (GNP-Epoksi/BF) nanokompozitlerin sertlik ve yoğunluk ölçümleri, çekme ve aşınma testleri ASTM standartlarına uygun olarak oda sıcaklığında (25±3 °C) gerçekleştirilmiştir. Tribolojik özellikler ball-on-disk aşınma test cihazında, yüksek sertlik (62 HRC) ve aşınma direncine sahip krom çeliği bilye kullanılarak 0.75 ms-1 kayma hızında, sabit yükler (10 N ve 15 N) altında incelenmiştir. Korozif ortamın etkilerini incelemek için BFRP kompozit malzemeler 2, 4 ve 6 ay süresince tuzlu suda yaşlandırılmıştır. Her iki aylık periyot sonunda çekme ve aşınma testleri tekrarlanarak normal ortam test sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. GNP katkısının termal kararlılık üzerindeki etkileri TGA analizleriyle belirlenmiştir. Çekme ve aşınma testlerine tabi tutulan kompozitlerin hasar mekanizmaları, tuzlu suda yaşlandırılan kompozitlerde meydana gelen bozunma, tuzlu suyun matris ve fiberler üzerindeki tahrip edici etkileri, SEM görüntüleriyle incelenmiştir. Kompozitlerin yüzeylerinde meydana gelebilecek elementer çökelmeler, kimyasal etkileşimler veya yapıdaki yeni bağ oluşumları, EDX, FT-IR analizleri ve AAS ölçümleriyle yorumlanmıştır. GNP katkısı EP/BF kompozitlerde fiber-matris arayüz etkileşimini güçlendirerek, çekme mukavemeti, % uzama ve elastisite modülü değerlerinde belirgin artışlar sağlamıştır. Katı yağlayıcı özelliğiyle bilinen GNP'ler temas bölgelerinde sürtünmeyi azaltarak sürtünme katsayısının düşürülmesinde etkili olmuştur. GNP-Epoksi/BF nanokompozitlerin Epoksi/BF kompozitlerle kıyaslandığında aşınma miktarları düşük, aşınma dirençleri yüksektir. Tuzlu suda yaşlandırma sırasında GNP'ler bariyer etkisi göstermiş, matris içerisine su alımını azaltmıştır. Su absorpsiyonu düşük olan nanokompozitlerde daha az hasara uğrayan EP matris fiberleri korumaya devam ederek, hasarın fiberlere ulaşmasını geciktirmiştir.