Yazar "Aras, Sefa" seçeneğine göre listele

Listeleniyor 1 - 1 / 1
  • Küçük Resim Yok
    Öğe
    Termal koruma sistemleri için ablatif polimerik kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
    (Bursa Teknik Üniversitesi, 2023) Aras, Sefa; Ünlü, Derya
    Havacılık, uzay ve nükleer mühendislik gibi birçok alanda yoğun şekilde kullanılan malzemeler ciddi sıcaklıklara ve basınçlara maruz kalmaktadır. Havacılık ve uzay alanında kullanılan atmosfere yeniden giriş uzay araçları, füzeler ve uzay kapsülleri gibi araçlar atmosfere yeniden giriş sırasında şiddetli aerodinamik ısınmalar sonucunda araçların yüzeyinin yüksek sıcaklıklara ve basınca maruz kalmasına neden olmaktadır. Termal koruma sistemleri (TPS), uzay aracı yüzeyinde oluşan aerodinamik ısınmanın uzay aracının içerisine taşınmasını ve yüklere (insan ve kargo) ulaşmasını engelleyerek termal bir bariyer görevi görmektedir. Bu tez çalışmasında, termal koruma sistemlerinde kullanılan ablatif polimerik kompozitler için matris malzemesi geliştirilerek kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin ablasyon özellikleri ve ablasyon mekanizmaları incelenmiştir. Resorsinol-formaldehit reçinesi (RR), farklı ağırlık yüzdelerinde fenilboronik asit ile modifiye edilerek ve farklı ağırlık yüzdelerinde titanyum diborür (TiB2) ile dolgulanarak matris malzemeleri geliştirilmiştir. Matris malzemeleri, DSC (Diferansiyel taramalı kalorimetre), EDS (Enerji dağılımlı spektroskopi), FTIR (Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi), NMR (Nükleer manyetik rezonans), SEM (Taramalı elektron mikroskobu), TGA (Termogravimetrik analiz), XPS (X-Işını fotoelektron spektroskopi) ve XRD (X-ışını kırınım) yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Geliştirilen fenilboronik asit modifiyeli resorsinol-formaldehit reçinelerinin (RRB) yapısında yeni boronat bağları yer almıştır ve piroliz reaksiyonları sırasında boronat bağları, B2O3 (dibor trioksit) yapısına dönüşmüştür. Matris malzemesinin borla modifiyelenmesi ve TiB2 ile dolgulanması termal dayanımı ve kömür verimini arttırmıştır. RR polimerinin kömür verimi 1000 °C'de %47,9 iken, ağırlıkça %6 fenilboronik asit ile modifiyelenerek ve ağırlıkça %20 TiB2 ile dolgulanarak hazırlanan matris malzemesinin (RRBT20) kömür verimi %88,2 değerine çıkarılmıştır. Hazırlanan matris malzemeleri poliakrilonitril (PAN) temelli iğne ile delinmiş karbon fiber keçelere emprenye edilerek kompozitler üretilmiştir. Kompozitlere üç nokta eğme testi yapılmıştır ve reçinenin borla modifiye edilmesi ve dolgulanması kompozitlerin eğilme mukavemetlerini arttırmıştır. Kompozitlerin ablasyon özellikleri, oksiasetilen alev testi kullanılarak belirlenmiştir. Kompozitlerdeki titanyum diborür içeriğinin artması ile ablasyon direnci arttırılmıştır. Saf RR matrisi ile hazırlanan kompozitin ortalama doğrusal ablasyon oranı (DAO), kütle ablasyon oranı (KAO) ve kömürleşme oranı (KO) sırasıyla 0,0273 mm/sn, 0,0652 g/sn ve 0,2120 mm/sn iken, en iyi ablasyon direncini sağlayan K-RRBT20 kompozitinin DAO, KAO ve KO değerleri sırasıyla 0,0053 mm/sn, 0,0195 g/sn ve 0,0543 mm/sn değerine düşürülmüştür. Kompozitlerin ablasyon mekanizmaları, oksiasetilen alevine maruz kaldıktan sonra oluşan kömür tabakalarının EDS (Enerji dağılımlı spektroskopi), SEM (Taramalı elektron mikroskobu), XPS (X-Işını fotoelektron spektroskopi) ve XRD (X-ışını kırınım) analizlerinden elde edilen çıkarımlarla türetilmiştir. Kompozitlerdeki titanyum diborür, yüksek sıcaklık koşulları altında oksidasyona uğrayarak B2O3 (dibor trioksit) ve TiO2 (titanyum dioksit) yapılarını oluşturmuştur. Karbon fiberin ve reçinenin yüksek sıcaklıkta karbon kömürüne dönüşmesi ve TiO2 ile reaksiyona girmesiyle TiC (titanyum karbür) oluşmuştur. Oluşan bu yeni yapılar kompozitlerin ablasyon direncinin artmasına ve kompozitin ısı bariyeri oluşturmasına olanak sağlamıştır. Kompozitlerin oksiasetilen testinde ön yüzeylerine gelen 2650-2700 °C sıcaklık değerine karşın arka yüzey sıcaklıkları 24,8-26,8 °C aralığında kalarak ısı bariyeri sağlamıştır.