Partikül takviyeli kompozitlerin kırılma tokluğunun belirlenmesi

Kompozit malzemeler, iki ya da daha fazla malzemenin kendi özelliklerinden daha üstün özellikte yeni bir malzeme meydana getirmek için makro seviyede birleşmeleriyle meydana gelirler. Kompozit malzemeler hafiflik, yüksek darbe dayanımı, yüksek korozyon direnci ve yüksek termal özelliklerinden dolayı çoğu mühendislik uygulamasında geleneksel malzemelere alternatif olarak kullanılmaktadırlar. Fiber takviyeli kompozit malzemeler yapılarda en çok kullanılan kompozit malzeme türüdür. Cam, karbon, aramid ve bor lifleri, fiber takviyeli kompozit malzemelerde kullanılan başlıca takviye malzemeleridir. Fakat bu tür doğal olmayan liflerin hem üretim maliyetlerinin fazla olması, hem de üretim sırasında çevreye salınan atıklar bilim adamlarını daha çevreci çözümler araştırmaya itmiştir. Doğal liflerin üretimleri için enerji maliyetlerinin az olması ve üretimleri esnasında doğaya karbon salınmaması onlara çevresel ve ekonomik açıdan avantaj sağlamaktadır. Buna karşın doğal lifler petrol esaslı liflerle kıyaslandığında daha düşük mukavemet değerlerine sahiptirler. Kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmek için kompozit malzemelerin içerisine belirli oranlarda takviye yapılmaktadır. Bunların en göze çarpanı kompozit malzemelerin içerisine partikül takviyesi yapmaktır. Bu çalışmada; seramik partiküllerle takviye edilecek jüt/epoksi tabakalı kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, Mod I, Mod I-II ve Mod II yükleme durumundaki kırılma toklukları ve kırılma enerjileri belirlenmiştir. Bu kapsamda 4,5µ, 9,3µ ve 53µ tanecik büyüklüğünde ve %0, %3, %6 ve %9 takviye oranında silisyum karbür (SiC) partiküller ile takviye edilerek 6 tabakalı jüt/epoksi kompozit plakalar üretilmiştir. Üretilen kompozit plakalardan Compact Tension Shear (CTS) test numuneleri standarda (ASTM) uygun ölçülerde kesilmiştir. Kırılma tokluklarını belirlemek için CTS numuneleri ARCAN test aparatı kullanılarak farklı açılarda (0º, 30º, 45º, 60º ve 90º) çekme testine tabi tutulmuştur. SiC partikül boyutu ve takviye oranının kırılma tokluğuna etkisini daha iyi anlamak için kırılma testleri sonrası, hasarlı numunelerin yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Projedeki bir diğer çalışmada, seramik partikül takviyesine sahip jüt/epoksi kompozit plakaların kırılma toklukları, ANSYS sonlu elemanlar paket programında J-İntegral metodu ile belirlenmiştir. Bunun için farklı oranda ve farklı tanecik büyüklüğü ile takviye edilmiş jüt/epoksi tabakalı kompozitlerin mekanik özellikleri deneysel olarak belirlenmiştir.