Havacılık uygulamaları için bor katkılı termoset kompozit malzemelerin birleştirme yöntemlerinin geliştirilmesi
Development of joining methods of boron integrated thermoset composite materials for aerospace applications
Yazar: ADNAN KALAYCI
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGÜR DEMİRCAN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada havacılık uygulamalarında kullanılan termoset kompozit malzemelerin birleştirme yöntemlerinde bor katkısı araştırılmıştır. Birleştirme yöntemi olarak yapıştırmalı birleştirme yöntemi seçilmiştir. Yapıştırmalı birleştirme yönteminde havacılık uygulamalarında da kullanılan cam elyaf ve karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli termoset kompozit malzemeler ile hegzagonal bor nitrür (hBN) kullanılmıştır. Kullanılan cam elyaf ve karbon elyaf takviyeli termoset kompozit malzemeler vakum infüzyon yöntemiyle üretilmiştir. Yapıştırmalı birleştirme yönteminde yapıştırıcıya ağırlıkça % 0, 1, 2 ve 3 oranlarında hegzagonal bor nitrür (hBN) katkısı yapılmıştır. Hegzagonal bor nitrür (hBN) katkılı yapıştırıcının cam elyaf ve karbon elyaf takviyeli termoset kompozit malzemelere olan etkisi incelenmiştir. Bu araştırma sonucunda termoset kompozit malzemelerin yapıştırmalı birleştirmesinde yapıştırıcıya katılan hBN katkısının ağırlıkça % 2 oranında olduğu durumda en iyi tek bindirmeli çekme gerilmesine sahip olduğu anlaşılmıştır. En yüksek tek bindirmeli çekme gerilmesi değerine "0°cam%2hbn" kodlu cam elyaf takviyeli 0° yönlenimli ağırlıkça % 2 hBN katkılı yapıştırmalı numunelerde görülmüştür. Karbon elyaf takviyeli termoset kompozit numunelerde en yüksek tek bindirmeli çekme gerilmesine "0°karbon%2hbn" kodlu 0° yönlenimli % 2 hBN katkılı numunelerde görülmüştür. Bu araştırma sonucunda termoset kompozit malzemelerin yapıştırmalı birleştirmesinde yapıştırıcıya katılan hBN katkısının ağırlıkça % 2 oranında olduğu durumda en iyi tek bindirmeli çekme gerilmesine sahip olduğu anlaşılmıştır. Hegzagonal bor nitrür (hBN) katkısının, karbon elyaf takviyeli numunelerde, cam elyaf takviyeli numunelere göre daha çok etki gösterdiği anlaşılmıştır. Cam elyaf ve karbon elyaf takviyeli kompozit numunelerin tek bindirmeli çekme gerilmelerinde, 0° yönelimli kompozit numunelerin, 90° yönelimli numunelerden daha yüksek olduğu ortaya çıkmıştır.

Abstract:
In this study, boron contribution was investigated in the joining methods of thermoset composite materials used in aviation applications. The bonding method was chosen as the joining method. In the bonding joining method, glass fiber and carbon fiber reinforced thermoset composite materials with epoxy matrix were used in this study. The glass fiber and carbon fiber reinforced thermoset composite materials used were produced by vacuum infusion method. Samples from manufactured composite materials were prepared in accordance with ASTM D5868-01 standards. Hegzagonal boron nitride (hBN) additive adhesive was applied to the prepared glass fiber and carbon fiber reinforced thermoset composite samples. As a result of this research, it was understood that the by weight of 2% hBN contribution to epoxy adhesive had the best test results from the single lap shear test. The highest single lap shear test value was obtained in 0° directional glass fiber reinforced composites with the code of "0°cam%2hbn" in the adhesive samples with a 2% hBN contribution. In the case of carbon fiber reinforced thermoset composite samples, the highest single lap shear test value was obtained in 0° directional carbon fiber reinforced composites with the code of "0°carbon%2hbn" in the adhesive samples with a 2% hBN contribution. In the combination of glass fiber and carbon fiber reinforced composites, it was observed that glass fiber reinforced composites had better single-lap shear test results than carbon fiber reinforced composites. It was found that the integration of hegzagonal boron nitride (hBN) in epoxy adhesive had more positive effects in carbon fiber reinforced composites than glass fiber reinforced ones. The results of single-lap shear tests of 0° oriented composites of glass and carbon fibers were found to be higher than 90° oriented ones.