Nanopartikül katkılı polimer matrisli kompozitlerle tamir edilen çentikli alüminyum plakaların düşük hızlı darbe davranışları üzerine katkı tipi ve oranının etkileri
The effects of additive type and ratio on the low speed impact behavior of notched aluminum plates repaired with nanoparticle added polymer matrix composites
Yazar: EBRU GÜÇLÜ
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP GÜL APALAK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT ÇALIŞKAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Darbe = Impact ; Kompozit yamalar = Composite patch ; Kompozitler = Composites ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Bu çalışmada nanopartikül katkılı polimer matrisli kompozitlerle tamir edilen çentikli alüminyum plakaların düşük hızlı darbe davranışları üzerine katkı tipi ve oranının etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, ilk olarak Silisyum karbür (SiC) ve Grafen nanopartikül malzemeler epoksi reçineye ağırlıkça %0,5i %1 ve %2 oranlarında ilave edilerek ultrasonik karıştırıcı ile homojenize edilmişlerdir. Daha sonra, katkısız, SiC ve Grafen nanopartikül içeren Karbon fiber [0/900] takviyeli polimer matrisli kompozit plakalar vakum infüzyon yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen katkılı kompozit plakalardan belirlenen boyutta kesilen yamalar ve çentikli alüminyum levhalar (100x100 mm boyutunda) ile Araldite 2015-1 endüstriyel yapıştırıcısı ile yapıştırılarak yama işlemi yapılmıştır. Bu işlem sonrasında, nanopartikül katkılı kompozit plakalarla tamir edilen çentikli Al plakalara, 50,100 ve 150 J enerji seviyelerinde düşük hızlı darbe testleri uygulanmıştır. Darbe testleri sonrasında, elde edilen kuvvet-zaman, kinetik enerji-zaman grafikleri ve darbe bölgesinin hasar görüntüleri irdelenmiştir. Hasarlara bakıldığında sırasıyla, kompozit yama matrisinde çatlamalar, karbon fiberde lif kopmaları ve deliminasyonlar şeklindedir. Yama kompozit türleri incelendiğinde, 100 J enerji seviyesi için %0,5 ve %1 oranlarında nano grafen partikül katkılı yamalarda daha verimli sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of additive type and ratio on the low velocity impact behavior of notched aluminum plates repaired with nanoparticle-filled polymer matrix composites were experimentally investigated. For this purpose, first of all, silicon carbide (SiC) and graphene nanoparticle materials were added to the epoxy resin at 0.5%, 1% and 2% by weight, and homogenized with an ultrasonic mixer. Then, carbon fiber [0/900] reinforced polymer matrix composite plates containing SiC and Graphene nanoparticles without additives were produced by vacuum infusion method. Patches cut in the specified size from the produced additive composite plates and notched aluminum sheets (100x100 mm in size) were adhered with Araldite 2015-1 industrial adhesive and patched. After this process, low-speed impact tests at 50, 100 and 150 J energy levels were applied to the notched Al plates repaired with nanoparticle filled composite plates. After the impact tests, the obtained force-time, kinetic energy-time graphs and damage images of the impact zone were examined. Looking at the damages, cracks in the composite patch matrix, fiber breaks, and deliminations in the carbon fiber are observed, respectively. When patch composite types were examined, more efficient results were obtained in patches with nano graphene particle filled at 0.5% and 1% rates for 100 J energy level.