Havacılık Alanında Kullanılan Yapısal Yapıştırıcıların Termal Çevrim Performanslarının Arbon Nanoyapı Katkısıyla İyileştirilmesi

Abstract

Bu projede; havacılık alanında kullanılan yapısal yapıştırıcıların mekanik ve termal özelliklerini iyileştirmek için yapıştırıcı içerisine karbon nanoyapılar ilave edilerek nanokompozit yapıştırıcılar üretilmiş olup, bu yapıştırıcıların farklı bağlantı tipleri ile hem mekanik hem de termal özellikleri deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Bu inceleme için, çift bileşenli Araldite 2015, DP460, DP125 ve DP270 yapısal yapıştırıcılara %0.5, %1 ve %2 oranında Grafen, Grafen Oksit, Karbon Nanotüp ve Fulleren nanoyapılar ilave edilerek elde edilen bulk nanokompozit yapıştırıcıların üretilmiştir. Bu nanokompozit yapıştırıcıların mekanik özellikleri çeki testleri ile termal özellikleri ise Differential Scanning Calorimeter (DSC) thermograms and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) spektrum ile incelenmiştir. Ayrıca havacılıkta sıklıkla kullanılan AA2024-T3 alüminyum alaşımı ve karbon elyaf takviyeli kompozitler malzemeler, nanoyapı takviyeli nanokompozit yapıştırıcılar ile birleştirilerek tek tesirli ve çift tesirli bindirme bağlantılar üretilmiştir. Üretilen bu bağlantılara üç farklı termal çevrim uygulanmış olup, hem normal hem de termal çevrim uygulanmış bağlantı numunelerin çeki ve dört nokta eğme hasar yükleri belirlenmiştir. Diğer taraftan bu bağlantıların nümerik analizleri yapılmıştır. Yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantıların nümerik analizlerin doğru yapılabilmesi için nümerik analizde cohesive zone model kullanılmıştır. Nanokompozit yapıştırıcıların cohesive zone model parametrelerini belirlemek için nanoyapı ilaveli yapıştırıcı ile double cantilever beam bağlantı numuleri üretilmiş ve bu numunelere Mod-I testi uygulanarak belirlenmiştir. Gerçekleştirilen çalışma sonucunda; sert karakterli yapıştırıcıya nanoyapı ilave edildiğinde yapıştırıcıyı bir miktar esnekleştirdiği, esnek yapıştırıcıya ilave edildiğinde ise bir miktar sertleştirdiği görülmüştür. Nanoyapı katkılı yapıştırıcı ile elde edilen bağlantıların hem çeki hem de dört nokta eğme hasar yükleri artmıştır. Termal çevrime maruz bırakılmış nanoyapı katkısız ve nanoyapı katkılı bağlantıların hasar yükleri incelendiğinde ise, yapıştırıcıya nanoyapı ilave edilmesi bağlantının termal çevrim performansını önemli derecede iyileştirmiştir. Ayrıca literatürde yapıştırıcıya nanoyapı ilave etmek için birkaç farklı yöntem uygulanmış olup bu yöntemler ile elde edilen bağlantıların hasar yüklerinde standart sapma yaklaşık %15-40 arasında olmaktayken, proje kapsamında yeni bulunan bir yöntem ile standart sapma minimuma (yaklaşık %1-2) indirilmiştir. Ayrıca deneysel sonuçlar ile nümerik sonuçlar birbiriyle oldukça uyumlu olduğu görülmüştür