Havacılıkta kullanılan AA2024-T3 alüminyum alaşımının lazer ile yüzey özelliklerinin değiştirilmesi
Modification of surface properties of AA2024-T3 aluminum alloy used in aviation by using laser
Yazar: ALİ GÜNERHAN
Danışman: DOÇ. DR. BELGİN GENÇ ÖZTOPRAK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Hidrofobisite = Hydrophobicity ; Islanabilirlik = Wettability

Özet:
Alüminyum 2024 ısıl işlem görmüş alaşımı (AA2024-T3) mükemmel yorulma dayanımı nedeniyle uçaklarda yaygın olarak kullanılan alaşımdır. Süper-hidrofobik AA2024-T3 yüzeyler ns atımlı bir fiber lazer kullanılarak tek bir adımda zaman içinde elde edildi. Farklı boyutlardaki mikro ve nano yapılar lazer çıkış gücü ve tarama hızının değiştirilmesi ile üretildi. AA2024-T3 numunelerinin ıslanabilirliği üzerine lazer parametrelerinin etkisi araştırıldı. Lazer ile yüzeyi eritilmiş tüm numuneler, işlem görmemiş numunede olduğu gibi, lazer eritmeden hemen sonra hidrofilik hatta süper-hidrofilik yüzey özelliğine sahipti. Böylece, lazer yüzey eritme işleminden hemen sonra alüminyum alaşımının yüzeylerinin süper-hidrofilik olduğu tespit edildi. Lazer yüzey eritme işleminden sonra AA2024-T3 numuneleri belirli bir süre için ortam havasında depolandı. Bunun sonucunda, lazerle işlem görmüş tüm numunelerin temas açısının zamanla arttığı saptandı. Ayrıca, bazı süper-hidrofobik numunelere 10°'den daha az eğim açısı verildiğinde su damlasının yüzeyden kayarak uzaklaşmış olduğu belirlendi. Su damlası temas açısının 150°'den fazla olması ve kayma açısının 10°'den daha az olması numunelerin depolandığı zaman ölçeğine bağlı olarak lotus etkisinin elde edildiğini ispatlamaktadır. Numunelerin yüzey topografyası optik profilometre ve mikroskop kullanılarak ölçüldü. Islanabilirlik üzerine yüzey kimyası değişikliklerini anlamak için FTIR-ATR ve XPS analizleri gerçekleştirildi.

Abstract:
Aluminum alloy 2024 is the most widely used alloy for aircraft because of their excellent fatigue resistance. The super-hydrophobic AA2024–T3 sample surfaces were obtained over time in a single step by using a ns pulsed fiber laser. Different micro- and nano-structures were fabricated by changing the laser output power and scanning speed. The effects of laser parameters on the wettability of AA2024-T3 samples were examined. As with the untreated sample, all the laser-treated samples have a hydrophilic or super-hydrophilic surface property. It was found that the fresh laser-treated aluminum alloy surfaces are super-hydrophilic. And then, the AA2024-T3 samples were exposed to ambient air for a certain period. It was found that the CAs of all laser-treated AA2024-T3 samples increased over time. Also, the water drop moved away from the surface of some super-hydrophobic samples at angles of less than 10 degrees. Along with the water drop contact angle was more than 150˚ and the sliding angle was less than 10 degrees, it was proved that the lotus effect was obtained at various time scale. The surface topography of the samples was measured by using optical profilometer and microscope. FTIR-ATR and XPS analyses were performed for the surface chemistry changes on hydrophobicity.