3. FİZİKSEL ÖZELLİK TESTLERİ

a. Yoğunluk ve Porözite

a.1. CEN ENV 1389: Yoğunluk ve Görünür Porözite

Bu test metodu, fiber takviyeli seramik matris kompozitlerin kütle (bulk) yoğunluğu ve açık porözite tayininde kullanılır. Metotta iki yöntem önerilir:

Metot A: test örneğinin sadece boyutları ve kütlesi ölçülerek bulk yoğunluğu hesaplanır.

Metot B: Test örneğinin bir sıvıya daldırılmasıyla yapılan bir testtir; bulk yoğunluk ve açık porözite değerlerinin hesaplanmasına olanak verir. Ortalama gözenek (pore) boyutu 200 mm’den daha büyük olan malzemelerde bu test metodu uygulanamaz.

Test Örnekleri: Örnek geometrisinin seçimi malzemenin doğasına ve takviyenin yapısına bağlı olarak değişir. Test örneğinin kütlesi 2 gramdan büyük, iki boyutu 3 mm’den büyük, hacmi 1 cm³’den büyük olmalıdır.

Ölçülen Özellikler:

m = test örneğinin kütlesi (kg), V_b = test örneğinin (kütle) hacmi (m³), m₁ = kuru test örneğinin kütlesi (kg), m₂ = daldırılan test örneğinin görünür kütlesi (kg), (m₂ = m_s – m_w; m_s = daldırılmış örneğin kütlesi, m_w = telin kütlesi), m₃ = ıslak test örneğinin kütlesi (kg), r_L = daldırma sıvısının yoğunluğu (kg/m³)

a.2. ENV 1007-2: Lineer Yoğunluk Tayini

Bu standart seramik multifilament towların lineer yoğunluklarını (kütle/uzunluk) tayin koşullarını kapsar; silikon nitrid, silikon karbonitrid, aluminosilikat, alumina ve silikon oksit fiberler dahildir.

Tanımlanmış ve doğru tartılmış seramik multifilament tow örneklerin lineer yoğunluğu hesaplanır. Örnekler 105 ± 5 ⁰C’de 1.5 saat kurutulur, bir desikatörde soğutulur. Atmosferde nem absorblamayan multifilament towlarda kurutulma işlemine gerek olmaz.

Test Örneği: Seramik yarn bir kesme makinesinde uygun uzunluklarda kesilir ve düzgün hale gelmesi için gerdirilir. Bu parçalardan kesilerek kütlesi en az 1 gram olan örnekler hazırlanır. Her örnek 1 mg hassasiyetle tartılır.

Örnek hazırlama ve test, normal şartlar altında (1 atm. ve 23 ± 2 ⁰C) ve % 50 ± 5 relatif nemde yapılır. En az üç test örneğiyle çalışılmalıdır.

Ölçülen Özellik:

Lineer yoğunluk, t (tex)

t = lineer yoğunluk (tex = g/1000 m), m = test örneğinin kütlesi (g), L = test örneğinin alındığı yarnın toplam uzunluğu (m)

Malzemenin lineer yoğunluğu, örnekler için elde edilen değerlerin ortalaması alınarak verilir.

b. Hacim Fraksiyonu

CEN ENV 1007-1: Sürekli Fiber Takviyeli Seramik Matris Kompozitlerin Size (Çiriş) Seviyeleri

Size (veya çiriş), seramik fiberlere uygulanarak, fiberlerin ele alınmasını ve kullanılmasını kolaylaştıran malzemelerdir. Çiriş miktarı, çirişin kütlesidir. Çirişli seramik fiberin şartlandırılmış haldeki kütlesine göre % olarak ifade edilir.

Test örneği, içerdiği çirişin solvent ekstraksiyon yöntemiyle uzaklaştırılmasından önce ve uzaklaştırıldıktan sonra tartılır. Solvent seçimi çirişin tipine bağlıdır; genellikle fiber üreticisi tarafından belirtilir.

Test Örnekleri: Test örneğinin minimum kütlesi 2 gramdır. En az üç örnekle çalışılmalıdır.

Hesaplama: Size içeriği, % (SC_i)

i = 1, 2, 3, M₁ = kurutulmuş örneğin ağırlığı , M = kuru kartuşun ağırlığı, M3 = kuru kartuş + kalıntı (çirişsiz) test örneğinin ağırlığıdır.

c. Boyutlar

EN 1007-3: Filament Çapı ve Kesit Alanı

Seramik filamentin kesit alanının ölçülmesinde üç metot kullanılabilir:

Metot A: Boylamasına profil metodu; filament çapının optik mikroskopla ölçüldüğü bir yöntemdir. Genellikle dairesel kesit alanlı filamentlere uygulanır. (Şekil-1a)

Metot B: Enlemesine kesit metodu; optik mikroskopla filament çapının ve kesit alanının ölçüldüğü bir test metodudur. Kesit alanları dairesel olmayan filamentlere uygulanır.

Metot C: Lazer interferometreyle görünür filament çapı ölçülür; dairesel kesit alanlı filamentlere uygulanan bir lazer test metodudur. (Şekil-1b)

Test Örnekleri: Test örneğinden rastgele alınan 25 filamentle çalışılır.

Metot A: Filamentin daldırılacağı ortamın refraktif indeksi, ölçme 10 ⁰C’de yapıldığında, 1.43 ve 1.53 arasında olmalıdır. Ortam higroskopik olmamalı ve filamentle reaksiyona girmemelidir.

Metot B: Seramik filamentler ve matris arasında iyi bir yapışma (Adezyon) sağlayabilen ve büzülmesi minimum olan bir reçine seçilir. Örnek, multiflament tow reçine bloğunun yüzüne dik konumda olacak şekilde yerleştirilir.

Metot C: Filament örneğin hazırlanmasında, Şekil-2(a)’da görüldüğü gibi, bir yerleştirme tabı kullanılır. Filamentin uzunluğu 10-50 mm arasındadır. Yerleştirme tabındaki filament örnek lazer ve ekran arasına konulur.

Ölçülen Özellikler:

Filamant çapı, d (mm) aşağıdaki eşitliklerle hesaplanır:

i = pervaz arası mesafe (mm), N_R = işaret sayısı, n = kalibrasyon sabiti, l = lazer ışını dalga boyu (nm), D = örnek ve ekran arasındaki mesafe (mm), S = filamentin kesit alanı (μm²).

Şekil-1: (a) Mikrometre merceği (Metot A), (b) Lazer interferometrenin yerleşimi (Metot C)

Şekil-2: Metot C; (a) filament yerleştirme,(b) lazer interferens tanımları

GERİ