Nano malzeme takviyeli epoksinin alüminyum yapıştırma bağlantılarında higrotermal yaşlandırma şartları altında mekanik özelliklere etkisi
Effect of nanomaterial reinforced epoxy on mechanical properties of aluminium adhesive joints under hygrothermal aging conditions
Yazar: REYHAN CEYLAN
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: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Kayma dayanımı = Shear strength ; Nanomateryaller = Nanomaterials ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Yapıştırmalı bağlantılar = Adhesive links ; Yaşlandırma = Ageing

Özet:
Yapıştırma bağlantılarının endüstriyel uygulamalarda kullanım alanlarına bağlı olarak sıcaklık ve nem gibi çeşitli çevresel faktörlere maruz kaldığı bilinmektedir. Bu bağlamda yapıştırma bağlantılarının çevresel faktörler altında mekanik özellerinin incelenmesi ve performanslarının iyileştirilmesi önem arz etmektedir. Bu amaçla bu çalışmada, iki farklı ön yüzey işlemi uygulanmış (zımparalama ve FPL-dağlama) AA7075-T6 alüminyum plakalar ve ağırlıkça %0-%4 takviye oranında nano malzeme takviyeli (grafen ve alümina) epoksi yapıştırıcı tek tesirli olarak birleştirilmiştir. Böylece, farklı takviye oranlarında farklı yüzey ön işlemleri ve nanomalzeme türlerinin birleşik etkisinin, yapıştırma bağlantılarının kayma dayanımını nasıl değiştirdiği araştırılmıştır. Kayma testleri sonrası, tüm takviye nanomalzeme türlerinde ve takviye oranlarında FPL dağlanmış yapıştırma bağlantılarında, zımparalanmış bağlantılara kıyasla kayma dayanımında önemli bir artış gözlemlenmiştir. Ayrıca her iki tür nano malzeme takviyesinde de yapıştırma bağlantılarının kayma dayanımı değerlerinde önemli iyileşmeler tespit edilmiştir. Bununla birlikte her bir nanomalzeme için optimum takviye oranı belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında FPL-dağlanmış AA7075-T6 alüminyum plakalar, ayrı ayrı optimum takviye oranında grafen ve alümina takviyeli epoksi yapıştırıcı birleştirilmiştir. Ardından yapıştırma bağlantıları 60°C'de  ve %100 bağıl nemde 1, 2, 4 ve 6 haftalık higrotermal yaşlanmaya maruz bırakılmıştır. Higrotermal yaşlanma sonrası grafen ve alümina takviyeli yapıştırma bağlantılarının su alma oranları hesaplanmış ve takviyesiz yapıştırma bağlantıları ile kıyaslanmıştır. Ayrıca higrotermal yaşlandırma öncesi ve sonrasında yapıştırma bağlantılarının hasar yüzeylerinden dijital kamera ve SEM ile alınan görüntüler ile hasar türleri detaylı olarak incelenmiştir.

Abstract:
Adhesive joints are exposed to various environmental factors such as humidity and temperature, depending on their use in industrial applications. In this context, it is important to examine the mechanical properties of adhesive joints under these environmental factors and improve their performance. For this purpose, in this study, AA7075-T6 aluminium adherends with two different surface pretreatments and 0-4 wt. % nanomaterial (graphene and alumina) reinforced epoxy adhesive were combined as a single lap adhesive joint. Thus, it was investigated how the combined effect of different surface pretreatments and nanomaterial types at various reinforcement ratios changed the shear strength of the adhesive joints. After shear tests, significant increase in shear strength was observed in FPL-etched adhesive joints compared to abraded adhesive joints in all reinforcement nanomaterial types and reinforcement ratios. Additionally, significant improvements in the shear strength values of adhesive joints were determined in both types of nanomaterial reinforcements. Furthermore, the optimum reinforcement ratio was determined for each nanomaterial type. In the second step of the study, FPL-etched AA7075-T6 aluminium adherends were bonded separately with graphene and alumina reinforced epoxy adhesive at the optimum reinforcement ratio. Afterwards, adhesive joints were exposed to hygrothermal aging for 1, 2, 4, 6 weeks at 100% relative humidity and 60°C. After hygrothermal aging, the water uptake ratios of graphene and alumina reinforced adhesive joints were calculated and compared with nonreinforced adhesive joints. Also, failure images taken with digital camera and SEM analysis from the fracture surfaces before and after hygrothermal aging were examined in detail.