Nano katkılı kompozitlerde düşük hızlı darbe davranışlarının araştırılması

Son yıllarda ileri mühendislik uygulamalarında kullanılan kompozit malzemelerin darbe dayanımını artırmak amacıyla nano takviyeler sıklıkla tercih edilmektedir. Bu çalışmada, nanokil ve bor karbür (B₄C) katkılı hibrit kompozitlerin düşük hızlı darbe davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Kullanılan kompozitler; cam ve karbon fiber takviyeli olup, 4 Cam+2 Karbon+4 Cam diziliminde yerleştirilmiş, toplamda 10 tabakalı olarak hazırlanmıştır. Farklı oranlarda (ağırlıkça %0,75, %1,25 ve %1,75) nanokil ve bor karbür içeren kompozit levhalar ile katkısız hibrit levhalar olmak üzere üç farklı hibrit kompozit levhalar ayrı ayrı üretilmiştir. Üretilen levhalar daha sonra 100 mm x 100 mm ölçülerinde kesilerek, düşük hızlı darbe testleri gerçekleştirilmiş. Düşük hızlı darbe testleri 30 J, 50 J ve 70 J enerji aralıklarında gerçekleştirilmiştir. Deney sonucunda elde edilen verilerle, Kuvvet-çökme, kuvvet-zaman, enerji -zaman grafikleri elde edilmiştir. Elde edilen veriler kendi aralarında ve katkısız numuneler ile karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda hibrid numunelerin hasar tipleri de elde edilmiştir. Bu deneysel çalışmada; nanokil katkılı, bor karbür katkılı ve katkısız hibrit numunelerde, 30 J, 50 J ve 70 J enerji aralıklarından elde edilen kuvvet değerleri incelendiğinde, en iyi sonuç nanokil katkılı hibrit numunelerden elde edilmiştir. Nanokil oranlarının artmasıyla, her üç darbe aralığında, elde edilen darbe kuvvetlerindeki artış hem katkısız hem de bor karbür katkılı numunelerden elde edilen değerlerden daha yüksek elde edilmiştir. En iyi sonuç 50 J aralığında %1,75 oranına sahip nanokil katkılı hibrit numuneden elde edilmiş olup, aynı enerji aralığında katkısız numuneden elde edilen değere göre %49,93 oranında daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Ancak bor karbür katkılı hibrit kompozitlerden elde edilen kuvvet değerlerinin, katkısız numunelerden elde edilen değerlere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmanın sonunda, düşük hızlı darbe yüklemelerine karşı dirençli, daha hafif ve mekanik olarak daha dayanıklı kompozit malzemelerin geliştirilmesinde, uygulama alanlarına göre nanokil ve bor karbür gibi nano katkı maddelerinin kullanılmasında elde edilen değerler benzer alanda yapılacak araştırmalar için bilimsel bir referans niteliği taşımaktadır. Anahtar Kelimeler: Nanokil, Bor karbür, Hibrit nanokompozit, Düşük hızlı darbe