Yüzey modifikasyon etkisinin fiber/metal lamina kompozitler üzerindeki mekanik özelliklerin incelenmesi
Investigation of surface modification effects on the mechanical properties in fiber/metal laminate composites
- Tez No: 1019712
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SUAT BAHAR BAŞTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, savunma sanayii ve uzay/uçak uygulamalarında kullanım potansiyeli barındıran fiber metal lamina (FML) kompozit sistemlerin üretimi, ara-yüzey özelliklerinin geliştirilmesi ve mekanik karakterizasyonu üzerine odaklanılmıştır. Çalışmada metal katman olarak 1050 serisi alüminyum (Al) alaşımı ve kompozit bileşen olarak ise dokuma tipinde E-Cam/Epoksi pre-preg tercih edilmiştir. Metal tabaka ile kompozit arasındaki yapışma performansını belirlemek amacıyla alüminyum yüzeylere asidik yağ alma, silan modifikasyonu ve kromatlama olmak üzere üç farklı işlem uygulanmıştır. Karşılaştırma yapabilmek için Al metal katmanı işlem görmemiş olan FML kompozit yapı ve sadece pre-preg içerikli kompozit numuneler de üretilmiştir. Tüm panellerin üretimi sıcak presleme yöntemiyle 1 ton yük altında ve 150 °C sıcaklıkta 15 dakika bekleme süresiyle gerçekleştirilmiştir. Üretilen numunelerin mekanik davranışları ve ilgili temel parametreleri çekme, üç nokta eğme, laminalar arası kayma ve bindirmeli kayma testleri ile belirlenmiştir. İlaveten, morfolojik karakterizasyon ve yüzeyde su tutma özellikleri de sırasıyla taramalı elektron mikroskobu ve temas açısı analizörü ile gerçeklenmiştir. Çekme ve eğme test sonuçları kıyaslandığında pre-preg kompozitlerin en yüksek mukavemet değerlerini gösterdiği gözlenmiştir. FML sistemler arasında ise kromat kaplanmış Al levha içeren numunelerin gerek dayanım gerekse çekme ve/veya eğme modülü açısından en iyi performansı sergilediği tespit edilmiştir. Bununla birlikte laminalar arası kayma testinde ise pre-preg kompozit örneklerin en düşük kayma mukavemetine sahip oldukları saptanmış olup kromatlı FML yapıların maksimum değerleri sergilediği belirlenmiştir. Böylece, alüminyum levhanın mevcut kompozite entegrasyonuyla, oluşan yeni hibrid sistemin kesme yüklerine karşı direncinin önemli ölçüde arttırıldığı görülmektedir. Bindirmeli kayma testi sonuçları değerlendirildiğinde ise silan kaplı FML numunelerin bu yükleme altında en iyi dayanımı sağladığı gözlenmiş olup diğer tüm testlerde olduğu gibi işlemsiz Al içeren FML örnekler ise en zayıf özellikleri sergilemiştir. Bu teste maruz kalan Al ve kompozit bileşenlerin yüzeyleri elektron mikroskobu ile incelendiğinde özellikle silanla kaplanmış Al levha üzerinde kompozit kalıntılarının biriktiği görülmüştür. İşlem görmemiş metal katman içeren FML dışındaki diğer hibrit kompozitlerin metal katmanlarında da kısmen benzerlik gösteren kalıntılara rastlanmış olup bu durum iki bileşen arasındaki güçlü etkileşim ve etkin ara-yüzey bağlanmasına atfedilmektedir. Ayrıca yüzey işlemleri sonrasında temas açısının belirgin şekilde azaldığı gözlenmiş olup alüminyum yüzeyin ıslanabilirliğinin artmasıyla daha hidrofilik bir karakter kazandırıldığı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis focuses on the fabrication, interfacial property enhancement, and mechanical characterization of fiber metal laminate (FML) composite systems, which have significant potential for applications in the defense industry as well as aerospace and aviation fields. In the study, 1050 series aluminum (Al) alloy was used as the metal layer, while woven-type E-glass/epoxy pre-preg was selected as the composite constituent. In order to evaluate the adhesion performance between the metal and composite layers, three different surface treatments were applied to the aluminum surfaces: acidic degreasing, silane modification, and chromate conversion coating. For comparison purposes, FML composites with untreated aluminum layers as well as composite samples consisting solely of pre-preg were also produced. All panels were fabricated using a hot pressing method under a load of 1 ton at a temperature of 150 °C with a dwell time of 15 minutes. The mechanical behavior of the produced samples and the associated fundamental parameters were determined through tensile, three-point bending, interlaminar shear, and lap shear tests. In addition, morphological characterization and surface wettability properties were evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and contact angle measurements, respectively. When tensile and flexural test results were compared, pre-preg composites exhibited the highest strength values. Among the FML systems, however, the samples containing chromate-treated aluminum sheets demonstrated the best overall performance in terms of both strength and tensile and/or flexural modulus. On the other hand, interlaminar shear test results revealed that pre-preg composite samples exhibited the lowest shear strength, whereas chromate-treated FML structures showed the highest values. This indicates that the integration of the aluminum layer into the composite significantly enhances the resistance of the resulting hybrid system against shear loading. Evaluation of lap shear test results showed that silane-treated FML samples provided the highest strength under this loading condition, whereas, similar to other mechanical tests, FML samples containing untreated aluminum exhibited the weakest performance. SEM analysis of the fracture surfaces of aluminum and composite components subjected to this test revealed the accumulation of composite residues particularly on silane-treated aluminum surfaces. Similar residue patterns, although to a lesser extent, were also observed on the metal layers of other hybrid composites, except for those containing untreated aluminum. This observation suggests strong interfacial interactions and effective bonding between the two constituents. Furthermore, a significant decrease in contact angle was observed after surface treatments, indicating enhanced wettability and a transition of the aluminum surface toward a more hydrophilic character.
Benzer Tezler
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM DEMİRCİ
- Dislokasyon-dislokasyon etkileşimi
Başlık çevirisi yok
YILDIRIM AYDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. MUSTAFA DİKİCİ
- Balıkesir ovasının ve yakın çevresinin jeomorfolojisi ile uygulamalı jeomorfolojisi
Başlık çevirisi yok
AYHAN ÖZOĞUL