Karbon nanotüp ve polivinil alkol nanoelyafla güçlendirilmiş epoksi yapıştırıcıların alüminyum bağlantılar üzerindeki kırılma davranışları
Fracture behavior of epoxy adhesives reinforced with carbon nanotubes and polyvi̇nyl alcohol nanofibers in aluminum joints
Yazar: MÜRSEL EKREM
Danışman: PROF. DR. AHMET AVCI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Analitik yöntem = Analytical method

Özet:
Bu tez çalışmasında, elektro-eğirme yöntemiyle polivinil alkol (PVA) nano elyaf ve ağırlıkça % 1, 3, ve 5 Çok Cidarlı Karbon Nano Tüpler (ÇCKNT) ihtiva eden PVA nano elyaflar üretilmiştir. Ayrıca epoksi reçinenin ağırlıkça % 1 oranında ÇCKNT takviyeli epoksi yapıştırıcıda üretilmiştir. Daha sonra ÇCKNT, PVA nano elyaf ve farklı oranlarda ÇCKNT takviye ederek üretilen PVA nanoelyafla güçlendirilen yapıştırıcıların tek taraflı bindirmeli ve çift konsol kiriş (ÇKK) test bağlantıları oluşturulmuştur. Yapıştırılan malzeme olarak Al 2024-T3 levha kullanılmıştır. Oluşturulan bağlantıların kayma dayanımları ve kırılma toklukları incelenmiştir. Modifiyeli yapıştırıcıların mekanik özelliklerinin belirlenmesi için tek taraflı bindirmeli bağlantısı ASTM D1002-10 standardına ve ÇKK testleri ise ASTM D3433-99 standardına uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Tek taraflı bindirmeli bağlantıların kayma şekil değiştirmeleri deneysel olarak ölçülmüştür ve bu sonuçlar analitik yöntemle elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. PVA nano elyaf ve ÇCKNT ile takviye edilen PVA nano elyafların karakterizasyonu fourier dönüşümlü infrared spektrometre (FT-IR), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile incelenmiştir. Epoksi yapıştırıcının kuvvetlendirilmesinde kullanılan ÇCKNT'lerin dağılımı ile PVA nano elyaf ve farklı oranlarda ÇCKNT takviyeli nano elyaf numunelerin kırılma yüzeylerin morfolojisi SEM ile görüntülenmiştir. Ayrıca kırılma yüzeylerin, hasar mekanizmaları ile kırılma tokluğuna etki eden faktörler araştırılmıştır. 
Tek taraflı bindirmeli ve ÇKK test bağlantılarında ağırlıkça % 1 ve 3 oranlarında ÇCKNT takviyeli PVA nano elyafla güçlendirilmiş yapıştırıcıların kayma dayanımları ve kırılma toklukları önemli ölçüde artmıştır. ÇKK test deney sonucunda ÇCKNT takviyeli PVA nanoelyaf köprülenmesi ve sıyrılması, kırılma adımları, mekanik kilitleme gibi mekanizmalar ile nano elyaf takviyeli yapıştırıcıların kırılma tokluğu değerlerinde büyük artışlar sağlanmıştır.

Abstract:
In this dissertation, polyvinyl alcohol (PVA) nano fibers and PVA nano mats with 1-3-5% by weight multi walled carbon nano tubes (MWCNT) were produced by electro spinning method. Besides, MWCNT reinforced epoxy adhesive, which was 1% of epoxy resin by weight, was produced. Then, single lap and double cantilever beam test joints of adhesives reinforced with MWCNT, PVA nano fibers and PVA nano fibers consolidated with various rates of MWCNT were formed. Al 2024-T3 sheets were used as adherend. The shear strengths and fracture toughness of formed joints were determined. In order to determine the mechanical properties, the adhesive joints were subjected to single lap shear tests and double cantilever beam tests in accordance with ASTM D1002-10 and ASTM D3433-99 standards. Shear strains for single lap joint test specimens were experimentally measured and obtained results were compared with analytical results. The characteristics of PVA nano fibers and PVA nano fibers consolidated with MWCNT were investigated by using Fourier transforms infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The dispersion of MWCNTs used for reinforcement of epoxy adhesive, fracture surface morphologies of PVA nano fibers and PVA nano fibers consolidated with various rates of MWCNT were examined by using SEM. Factors affecting fracture surface, fracture toughness and damage mechanisms were also investigated. 
It is observed that in single lap and DCB test joints, shear strengths and fracture toughness of adhesives reinforced with PVA nano fibers consolidated with 1% and 3% MWCNT by weight have increased considerably. DCB test revealed that considerable increase was achieved in fracture toughness values of adhesives reinforced with nano fibers  with mechanisms like bridging and pull-out of PVA nano fiber reinforced with MWCNT, fracture steps, mechanical interlocking.