Magnezyum matrisli lamine kompozit üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Production of magnesium matrix composite laminate and investigation of its properties
Yazar: REYHAN KALAYCI
Danışman: PROF. DR. BURHANETTİN İNEM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışma ticari olarak alüminyum kullanılarak üretilen fiber metal lamine (FML)
kompozit malzemelerde alternatif bir malzeme olarak magnezyum alaşımlarının
kullanılabilirliğinin incelenmesini amaçlamaktadır. Magnezyumun düşük yoğunluğa sahip
olması, son yıllarda özellikle havacılık ve savunma endüstrilerinde araştırılan ve kullanılan
bir malzeme haline gelmesini sağlamıştır. Çalışma kapsamında AZ31B ve 1050 Al metal
plakalar ile üretilmiş FML kompozit malzemelerin özellikleri karşılaştırılmıştır. Karbon ve
cam (glass) prepreg kumaşlar ve yapıştırma işlemi için bazı numunelerde yapıştırıcı
(adhesive) film kullanılmıştır. Kumaşlar 0° yönünde serilmiştir. Kumaşların serimi
öncesinde yüzey hazırlığı olarak mekanik ve kimyasal yüzey hazırlıkları yapılmıştır.
Yüzey hazırlığının yapışmaya etkisini görmek adına her bir AZ31B ve 1050 Al plaka için
zımpara ve kumlama yüzey işlemleri yapılmıştır. Ardından yüzeylere %7'lik kromik asit
çözeltisi uygulanmıştır. Test plakaları vakum altında otoklavda 120±5 °C'de 6 bar'da
kürlenmiştir. Kürlenme işlemi sonucunda, yüzey hazırlığı zımparalama ile yapılan AZ31B,
karbon ve cam (glass) prepreg kombinasyonu ile üretilen numunede katların birbirinden
ayrıldığı görüldü. Diğer numunelerde makro boyutta yapışma görülmüştür. Numunelerin
CNC'de kesimi sırasında AZ31B ve karbon prepreg kombinasyonu ile üretilen numunede
katlar arası ayrılma görülmüştür. Yapılan ultrasonik muayene sonucunda yüzey hazırlığı
kumlama ile yapılmış AZ31B, karbon ve cam (glass) prepreg kombinasyonu ile üretilen
numune de bölgesel olarak katlar arası ayrılma tespit edilmiştir. Bu bilgiler doğrultusunda
cam (glass) ve AZ31B kullanılan kombinasyonlarda yüzey işlemi fark etmeksizin katlar
arasında yapışma sağlanamamıştır. Üretilen FML kompozitler ile yapılan çekme
testlerinden elde edilen sonuçlara göre 1050 Al kullanılarak üretilen FML numunelerinin
çekme dayanımlarında %50 oranında artış gözlenmiştir. AZ31B kullanılarak üretilen FML
numunelerinin çekme dayanımlarında ise %14 oranında bir artış görülmüştür. Optik
mikroskop ile yapılan görüntülemelerde AZ31B ve 1050 Al metal plaklar ile prepreg katlar
arasında yapışmanın sağlandığı ve dayanım artışının sağlandığı görüldü.

Abstract:
This study aims to investigate the feasibility of using magnesium alloys as an alternative
material in fiber metal laminated (FML) composite materials, which are commercially
produced using aluminum. The low density of magnesium has made it a material that has
been researched and used in the aerospace and defense industries in recent years. Within
the scope of the study, the properties of FML composite materials produced with AZ31B
and 1050 Al metal plates were compared. Carbon and glass prepreg fabrics and adhesive
film were used for bonding in some samples. The fabrics were lay-up in the 0° direction.
Mechanical and chemical surface preparations were performed as surface preparation
before laying the fabrics. In order to see the effect of surface preparation on adhesion,
sanding and sandblasting surface treatments were performed for each AZ31B and 1050 Al
plate. The surfaces were then treated with a 7% chromic acid solution. The test plates were
cured in an autoclave under vacuum at 120±5 °C and 6 bar.As a result of the curing
process, it was seen that the plies were separated from each other in the sample produced
with the combination of AZ31B, carbon and glass prepreg, whose surface preparation was
done by sanding. Macro adhesion was observed in other specimens. During CNC cutting
of the samples, separation between the layers was observed in the sample produced with
the combination of AZ31B and carbon prepreg. As a result of the ultrasonic examination,
localized interlayer separation was detected in the sample produced with the combination
of AZ31B, carbon and glass prepreg, whose surface preparation was made by sandblasting.
In line with this information, adhesion between the layers could not be achieved regardless
of the surface treatment in the combinations using glass and AZ31B. According to the
results obtained from the tensile tests performed with the produced FML composites, a
50% increase in the tensile strength of the FML samples produced using 1050 Al was
observed. An increase of 14% was observed in the tensile strength of FML specimens
produced using AZ31B. Optical microscope imaging showed that adhesion was achieved
between AZ31B and 1050 Al metal plates and prepreg plies and strength increase was
achieve.