Nano malzeme takviyeli epoksinin alüminyum yapıştırma bağlantılarında higrotermal yaşlandırmaya ve hibrit takviyenin mekanik özelliklere etkisi
The effect of nanomaterial reinforced epoxy on hygrothermal aging and hybrid reinforcement on mechanical properties in aluminium adhesive joints
Yazar: ELANUR OZUN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR BORA
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Hibrit yöntem = Hybrid method ; Kayma dayanımı = Shear strength ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Yapıştırmalı bağlantılar = Adhesive links ; Yaşlandırma = Ageing

Özet:
Mühendislik uygulamalarında sahip oldukları düşük yoğunluk, yüksek dayanım, geri dönüştürülebilirlik gibi mükemmel özelliklerden ötürü alüminyum malzemeler sıklıkla tercih edilmektedir. Günümüzde havacılık ve otomotiv gibi sektörel uygulamalarda alüminyum malzemelerin birleştirilmesinde sergilediği yüksek özgül dayanım performansları dolayısıyla öne çıkan yapıştırma yöntemi, ağırlık ve yakıt tüketiminin azaltılması gibi çeşitli avantajlar sunmaktadır. Mekanik performansların artırılması amacıyla yapıştırıcı içerisine üstün fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip malzemeler takviye edilmekte olup özellikle nano boyutlu takviye malzemeleri kayda değer katkıları dolayısıyla bu alandaki çalışmalara yön veren konuma gelmiştir. Nano malzeme takviyeleriyle, zorlu servis koşullarında sıcaklık ve nem etmenlerinden önemli ölçüde etkilenen yapıştırma bağlantılarının performanslarının iyileştirilmesi önemli bir kazanç olarak görülmektedir.

Bu çalışmada, FPL-dağlanmış AA7075-T6 alüminyum plakalar tek tesirli olarak epoksi yapıştırıcı ile birleştirilmiştir. Yapıştırıcı içerisine farklı ağırlık oranlarında nano boyutlu bor nitrür (BNNP), çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve silika (SNP) malzemeleri takviye edilerek ASTM D1002-99 standardına göre gerçekleştirilen kayma testleri sonrasında nano malzeme türünün ve takviye oranlarının yapıştırma bağlantılarının kayma dayanımları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca, uzun süreli dayanım performansı açısından farklı nano malzeme takviyelerinin etkilerinin incelenmesi amacıyla yapıştırma bağlantıları oluşturulmuş ve 6 haftaya kadar higrotermal yaşlandırmaya maruz bırakılmıştır. Tekil takviyelerin yanı sıra oluşturulan hibrit nano malzeme takviyeli yapıştırma bağlantılarıyla hibrit takviye stratejisinin mekanik özelliklere etkileri maliyet ve ağırlık parametreleri ile ilişkilendirilerek incelenmiştir.

Abstract:
Aluminium materials are often preferred in engineering applications due to their excellent properties such as low density, high strength, recyclability. The bonding method, which stands out due to its high specific strength performance in joining aluminium materials in sectoral applications such as aviation and automotive, offers various advantages such as reducing weight and fuel consumption. In order to increase the mechanical performances, materials with superior physical and chemical properties are reinforced into the adhesive, and especially nano sized materials are in a leading position in this field due to their remarkable contributions. With nanomaterial reinforcements, it is seen as important gain to improve the performance of adhesive joints, which are significantly affected by temperature and humidity factors in harsh service conditions.

In this study, FPL-etched AA7075-T6 aluminium plates were bonded with epoxy adhesive as a single lap joint. Nano sized boron nitride (BNNP), multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and silica (SNP) materials with different weight ratios were reinforced into the adhesive, and the effects of nanomaterial type and reinforcement ratios on the shear strength of adhesive joints were investigated after shear tests performed according to ASTM D1002-99. In order to examine the effects of different nanomaterial reinforcements in terms of long-term durability performance, the adhesive joints exposed to hygrothermal aging for up to 6 weeks. In addition to the individual reinforcements, with the hybrid nanomaterial reinforced adhesive joints manufactured and the effects of the hybrid reinforcement strategy on the mechanical properties were investigated by associating with cost and weight parameters.