Herkese merhaba! Savunma Sanayi Ve Metalurji serisinin bu yazıdaki konusu kompozit malzemeler. İyi okumalar!
Malzemeler özelliklerine göre metal, seramik ve organik olmak üzere 3 ana bölüme ayrılır. Bu sınıflandırmada malzemelerin birbirine göre iyi veya kötü özellikleri bulunmaktadır. Buna göre istenilen özellikler dikkate alınarak iki veya daha çok malzemenin farklı üretim yöntemleri ile birleştirilmesiyle oluşturulan malzemelere ‘kompozit malzeme’ denir. Kompozit malzemelerin tanımında iki eleman özelliği tanımlama yönünde etken olur; matris ve takviye. Genel olarak kompozit malzemelerde matris; sünek, hafif ve oldukça düşük dayanım özellikleri tanımlarken(örneğin metaller, seramikler ve polimerler) sürekli bir faz olarak gerilmeyi diğer faza aktararak fazı çevreden korur. Takviye; rijit, yüksek dayanım ve sertliği(örneğin karbon veya cam elyafı, grafit ve seramik partiküller) tanımlamaktadır. Diğer bir ifadeyle kompozit malzemeler, birbirlerinin zayıf yönünün düzelterek üstün özellikler elde etmek amacı ile bir araya getirilmiş değişik tür malzemelerden veya fazlardan oluşan malzemeler olarak da tanımlanabilir. Malzemelerin kompozit olarak adlandırılabilmesi için 3 ana özelliğe sahip olması gerekmektedir:
- Bileşenlerin doğal malzemeler olması.
- Kimyasal özellikleri birbirinin aynı olmayan, değişik ara katmanlara bölünmüş iki malzemenin bir araya getirilmesiyle oluşması.
- Bileşen malzemelerin özelliklerinden daha iyi özelliklere sahip olması
Kompozit malzemelerin bazı özelliklerine değinelim;
- Yüksek Mukavemet: Kompozitlerin çekme ve eğilme mukavemeti birçok metalik malzemeye göre daha yüksektir. Bunun yanı sıra kompozit malzemeler korozyon ve kimyasal etkilere karşı da yüksek mukavemet gösterirler. Bu yüzden gerek savunma sanayiinde gerek havacılık ve taşımacılık sektöründe iyi işler çıkarmaktadır. Ayrıca korozyon direnci nedeniyle kimyevi madde tankları, boru ve aspiratörler, tekne ve deniz araçlarında güvenle kullanılmaktadır.
- Kolay Şekillenme: Yüksek mukavemet değerine sahip malzemeler genel olarak kolay şekillendirilemez. Kompozit malzemeler, yukarıda bahsi geçen ‘matris’ ögeleri sayesinde kolay şekillenme özelliği kazanırlar. Kolay şekillenme, büyük ve kompleks parçaların tek parça halinde işlenebilmesine, dolayısıyla işçilikten ve malzemeden tasarruf edilmesine olanak sağlar.
- Isı Dayanıklılığı: Isı iletim katsayısı düşük malzemelerden oluşabilen kompozit malzemelerin ısıya karşı dayanıklı olmaları yüksek ısı altında da kullanılabilmelerine olanak sağlamaktadır.
- Titreşim Sönümlendirme: Kompozit malzemeler, ‘matris’ ögelerinin süneklik özelliği nedeniyle doğal bir titreşim sönümleme ve şok yutabilme özelliğine sahiptir.
Kompozit malzemeler yukarıda bahsedilen özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük özgül ağırlıkları ile taşıtlarda yakıt ekonomisi, hız; taşınması gereken zırh, silah gibi askeri ekipmanlarda da taşıma kolaylığı ve buna bağlı olarak hareket kabiliyeti sağlamaktadır. Savunma sanayiinde kompozit malzemelerin uygulama alanları giderek artmaktadır. Uçak, helikopter gibi askeri hava taşıtlarında; tank, panzer gibi zırhlı araçlarda; askeri taşımacılıkta kullanılan ağır vasıtalarda; kurşungeçirmez yeleklerde, silah gövdelerinde kullanılan kompozit malzemeler, gün geçtikçe daha fazla uygulama biçimiyle karşımıza çıkacaktır.
Son yıllarda gelişen teknoloji ile beraber ileri kompozitlerin savunma sanayindeki yeri ve uygulama alanları hızla artmaktadır. İleri kompozitlerin sıvı zırhlarda, insansız hava araçlarında, tank ve hava araçlarının zırhlarında, hava araçlarının kanat ve kuyruk elemanlarında ve iniş-kalkış pistlerinde kullanılması, savunma sanayinin gelişmesine önemli katkılar sağlamaktadır.
ZIRH: Kompozit malzemeler, askeri taşıtlarda ağırlığı azaltırken bekayı artırır. 30 mm kalınlığında karbonfiber takviyeli kompozitten imal edilen bir uçak gövdesi, sert çelikten yapılmış gövdenin gördüğü işlevi görür ve çelikten %10 daha hafif olur.
Geleneksel zırhlar katı formdadır. Sıvı zırhlar ise normal koşullar altında sıvı formdadır fakat kuvvet altında sertleşir ve katı gibi davranır. Zırhın normal koşullarda sıvı olması, kulanıldığı ürünün hareket kabiliyetini etkilemez. Bu sıvı malzemelere, ‘kesme gerilmesi altında sertleşen malzemeler ( Shear Thickening Fluid)’ denir. Koruyucu zırhlarda kullanılan bu sıvılar, kurşunun yanı sıra ok ve bıçak darbesi gibi darbelere de koruyucu niyelik göstermektedir.
A
SKERİ ARAÇLAR: Askeri taşıma araçlarında, ağır vasıtalarda çeşitli kompozitler kullanılmaktadır. Bu kompozitlerden biri de sürekli fiber takviyeli termoplastiklerdir. Zemin ve yan paneller, bagaj, kompartıman, koltuk bileşenleri kompozit malzemelerin giderek artan kullanım alanlarından bazılarıdır. Şasi, süspansiyon, aktarma organları ve tekerlekler bir kamyonun ağırlığının %40’ını oluşturur ve tüm bunlar kompozit malzemelerin kullanımına potansiyel oluşturur. Askeri araçlarda koltuklar, taban panel bileşenleri, gövde panelleri, takviye yapılar ve diğer bir sürü bileşende ağırlığı azaltmak adına kompozit malzeme içerebilir.
HAVACILIK: Kuyruk konisi hafiflik, güçlülük, uçuş menzili ve yük kapasitesinin artması, hizmet süresinin uzun olması, korozyon direnci, bakım-onarım imkanı ve uygulamaya konulacak teknik yenilikler bakımından kompozit malzemeler, askeri ve sivil uçaklarda giderek artan oranlarda kanat, gövde, yata/dikey dengeleyiciler, helikopter pervane ve milleri ve diğer bölümlerde yaygın olarak kullanım alanına girmiştir.
Kaynak:
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/composite-materials
