Karbon elyaf takviyeli polimer kompozitlerin metal malzemelerle birleştirilmesi ve birleştirmede hasar analizi
Adhesive bonding of carbon fiber reinforced polymer composites with metal materials and failure analysis in joining
Yazar: GİZEM CANDAŞ
Danışman: PROF. DR. YUSUF ÖZÇATALBAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Birleştirme = Joint ; Karbon fiber = Carbon fiber ; Kesme dayanımı = Shear strength ; Yapıştırma = Agglutinate ; Yüzey işleme tekniği = Surface handling technique

Özet:
Savunma ve havacılık sektörlerinde polimer matrisli kompozit malzemeler ile metal malzemeler çeşitli yöntemlerle birleştirilerek kullanılmaktadır. Bu çalışmada AA7075 T6 ve Ti6Al4V Grade5 alaşımlarındaki plakalar, polimer matrisli karbon fiber takviyeli (CFRP) plaka ile yapıştırma yöntemiyle birleştirilmiştir. Metal plakaların yüzeylerine çeşitli kimyasal ve mekanik aşındırma işlemleri uygulanarak farklı yapıştırma yüzeyleri elde edilmiştir. Bu plakalar CFRP plakalarla epoksi bazlı film kullanılarak yapıştırılmıştır. Yapıştırma işleminde yapıştırıcı kalınlığının stabil olmasını sağlamak için hazır yapıştırıcı film kullanılmıştır. Yapıştırma sonrası kür çevrimlerinde yapıştırıcı filmin üretici firmasına ait teknik datada verilen 120°C'de 1 saatlik kür çevrimi uygulanmıştır. Numuneler ASTM D1002 standardına uygun ölçülerde üretilmiş ardından yapıştırılarak kesme testi uygulanmıştır. Kesme testi sonrasında metalografik çalışmalar için hassas kesim işlemine tabi tutularak bakalite alınmıştır. Metalografik çalışmaları tamamlanan numuneler optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskop (SEM) cihazları kullanılarak yüzey işlemlerinin kompozit- metal arayüzey yapışma dayanımına etkileri araştırılmıştır. Cam kumu ile kumlama ve eloksal kaplama işlemine tabi tutulan titanyum ve alüminyum plakaların kesme dayanımlarının, diğer yüzey işlemlerine kıyasla en iyi sonuçları verdiği belirlenmiştir. Bu iki numune arasında ise yüksek kesme dayanımının AA7075-T6 + CFRP hibrit yapılı malzemede olduğu görülmüştür. Çapraz iz oluşturulan numunelerde ise en düşük dayanım değerleri elde edilmiştir.

Abstract:
In the defense and aerospace sectors, polymer matrix composite materials and metal materials are used by combining them with various methods. In this study, plates in AA7075 T6 and Ti6Al4V Grade5 alloys were bonded to a polymer matrix carbon fiber reinforced (CFRP) plate via adhesive bonding method. Different bonding surfaces were obtained by applying various chemical etching and mechanical processes to the surfaces of the metal plates. These plates are joined with CFRP plates using epoxy-based film. A ready-made preform adhesive film is used to ensure that the adhesive thickness is stable in the bonding process. In the curing cycles after bonding, a 1-hour curing cycle was applied at 120°C, which is given in the technical data of the manufacturer of the adhesive film. The samples were produced in accordance with the ASTM D1002 standard and then shearing tests were applied. After the shearing test, it was subjected to precision cutting for metallographic studies and mounted. The effects of surface treatments on the composite-metal interfacial adhesion strength were investigated by using optical microscope and scanning electron microscope (SEM) devices on the samples whose metallographic studies were completed. It was determined that the shear strengths of titanium and aluminum plates, which were subjected to sandblasting and anodized coating with glass sand, gave the best results compared to other surface treatments. Between these two samples, it was observed that the higher the shear strength was in the AA7075-T6 + CFRP hybrid material. The lowest strength values were obtained in the samples with machined cross traces.