PowerPoint Sunusu

KARBON-KARBON KOMPOZİTLERİ
1/26
Karbon-Karbon Kompozitlerin Genel Özellikleri
– Yüksek elastik modül ve yüksek sıcaklık
mukavemeti (T > 2000oC de bile mukavemet
korunur).
– Sürünmeye dirençli
– Kırılma tokluğu çok yüksek.
– Termal genleşme katsayısı düşük.
– Yüksek termal iletkenlik
– Temel kullanım alanları: Roket motorları, yüksek
performanslı otomobil frenleri ve hava araçları için
sürtünme malzemeleri.
– Kompleks üretim yöntemlerinden dolayı maliyetleri
oldukça yüksektir.
2/26
Maksimum çekme gerilmesib (>40 000 psi)
Termal iletkenlik ~ 11 .W/(m.K)
Lineer termal genleşme =1.1 x 10-6/oC
Yoğunluk <2.990 g/cm3
Elastik modül >69 GPa
Ergime noktası >4100 oC
3/26
C-C Kompozitlerin Üretimi
Sıcak Presleme (Hot pressing)
 Sıvı Faz İnfiltrasyon (Phase impregnation - LPI)
 Kimyasal Buhar İnfiltrasyonu (Chemical Vapor
Infiltration - CVI)
4/26
C-C Kompozitlerin Uygulanması
Uçak fren diskleri
Isıtma boruları
Uzaya giren araçlarda
Roket motoru nozülleri
Kalça kemiği protezleri
Biyomedikal implantlar
Takım ve kalıplar
Motor pistonları
Elektronik ısı düşürücüler
Otomotiv ve motorlu bisiklet gövdeleri
Bisikletler
5/26
C-C Kompozitlerin Havacılık Uygulanması
Uçak ve Havacılık :
NASA termal koruma sistemleri Motor fren
diskleri, roket nozülleri, uzay araclarının
atmosfere giriş çıkış kalkanları, fren diskleri,
ısıtma elemanları vs.
Tüm bu uygulamalar yüksek sıcaklık uygulamalarıdır.
6/26
Uzay mekiği burun konisi
Atmosfere giriş sıcaklığı 3092 K sıcaklıkta
olur (sürtünmeden)
Uçak fren diskleri
Çelikten iki-dört kat daha dayanıklı
Spesifik ısısı çelikten 2.5 kat yüksek.
Uzay mekiği burun bölgesi kapağı (C-C
kompoziti)
Fiberler kaplanarak karbon-karbon kompozitlerin yüksek sıcaklıklarda kullanım
performansları arttırılabilir.
Kimyasal etkilere karşı dayanım,
Yüksek sıcaklıklarda oksidasyona dayanım
7/26
Özellikle uzay ve uçaklarda yüksek sıcaklıklarda çalışan parçalar için fiberler
kaplanırlar.
Karbon karbon tabakalar üzerinde değişikliklere gidilmiş (Oksidasyon ile) Özellikle
uzay mekiği araçlarında iki tabakalı kaplama ile iç kısımda poroziteli bir tabaka
(SiO2 ile izole edilen SiC), dış kısımda yoğun tabaka (SiC partikülleri ilaveli alkali
silika camı)
C-C kompoziti yüzeyinin modifikasyonu için yüzeye Si esaslı malzemeler
difüzyonla emdirilip reaksiyon gerçekleştirilir.
Yüzeyde termal koruma tabakası yapılır.
8/26
Tablo. C-C kompozitleri için literatürde verilen en yaygın ve önemli kaplama malzemeleri
ve yöntemlerinin özeti
9/26
Uzay mekiği yüzeyinde C-C kompozit bölgeleri
10/26
C-C prototip jet uçağı türbin motor
kanatçığı
C-C türbin pervanesi
11/26
C-C otomobil pistonu.
Al alaşımı piston örneği ile beraber bir C-C kompozit pistonu. C-C kompozit piston HarleyDavidson motosiklet motoru için geliştirilmiştir.
12/26
Yarış arabalarında kullanılan C-C debriyaj kavrama ve
fren diskleri.
Roket fırlatma rampaları
13/26
Scim isimli bir uydu araç 2007 yılı içinde Mars atmosferine
doğru fırlatılmayı planlanmakta. Scim 2009 yılında Mars
yüzeyine inip örnekler alarak 2011 yılında dünyaya
dönecek
Scim aracının dış gövdesi C-C esaslı kompozitten
yapılmış. Mars ve atmosferin sürtünmeden
kaynaklanan ısısına dayanacak ve aynı zamanda yüzeyi
toz vs. tutmayacaktır.
14/26
Son yıllarda içi boş karbon fiberler üretilerek bunlar arasına gaz veya sıvı faz infiltrasyon
yöntemleri ile C emdirilmektedir. Çok daha yüksek mekanik ve fiziksel özellikler elde
edilmektedir.
15/26
Şekil. Tipik carbon mikrobobinler
İçi boş fiberler mikro bobin olarak adlandırılmakta.
Karbon mikro-coiller CH4 + Ar atmosferinde 900-120OoC.de
karbon kaplanarak yoğunlaştırılıp C-C kompoziti yapılır
16/26
Şekil. Bazı farklı
yüksek sıcaklık
malzemelerine göre CC kompozitlerin
spesifik mukavemet
ve sıcaklık uygulama
ilişkileri.
17/26