Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: AHMETCAN ALKOÇ
Danışman: Afife Binnaz Hazar
Özet:
Günümüzde havacılık endüstrisinde yapıştırma teknolojisi; yapıya hafiflik katması, kolay kullanımı ve yüksek verimliliği nedeniyle uçak yapımı için geleneksel yöntemlere göre giderek daha fazla tercih edilmektedir. Özellikle kompozit-kompozit yapıştırma işleminden önce, sergilediği düşük yüzey enerjisi ve ıslanabilirlik nedeniyle polimer yüzeylerin ön işlemden geçirilmesi büyük önem arz etmektedir. Sunulan doktora tez çalışması; karbon fiber takviyeli polimer malzemelerin üretimi, yüzey hazırlığı, yüzey karakterizasyonu ve hızlandırılmış yaşlandırma koşulları altındaki dayanıklılık testleri olmak üzere dört ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, karbon fiber takviyeli epoksi kompozit bağlantılar önceden emprenye edilmiş (Prepreg; Pre-Impregnated) malzemeler kullanılarak vakum torbalama ve otoklav yöntemiyle üretilmiştir. İkinci bölümde, üretilen plakaların farklı dokuya sahip her iki yüzeyine (reçine bakımından zengin vakum torba taraf yüzey ve kalıp taraf yüzey) atmosferik basınçlı plazma yüzey işlemi (APT; Atmospheric Pressure Plasma Treatment) uygulanmış ve optimum proses parametreleri (plazma nozul hızı, plazma nozul-yüzey mesafesi ve geçiş sayısı) belirlenmiştir. Üçüncü bölümde, su ve diiyodometan kullanılarak temas açısı ölçümleri ile yüzeyin hidrofilik davranışı; Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR-ATR; Fourier Transform Infrared Spectroscopy with Attenuated Total Reflectance) ve X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS; X-ray Photoelectron Spectroscopy) kullanılarak yüzeyin kimyasal bileşimi ve fonksiyonel gruplar; Profilometre, Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM; Atomic Force Microscopy) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM; Scanning Electron Microscopy) kullanılarak yüzey topografyası ve morfolojisi belirlenmiştir. Yüzey karakterizasyon sonuçları, atmosferik basınçlı plazma işleminin ardından temas açısındaki azalmanın, yüksek oksijen konsantrasyonu ve kompozit yüzey üzerinde polar fonksiyonel grupların (örnek: -OH, -NH2, -NH3, C=O, O-C=O) varlığıyla ilişkili olduğunu göstermiştir. Atmosferik basınçlı plazma işlemi, 22,41 MPa tek bindirmeli kesme mukavemet değeri ile %19,7 oranında dikkate değer bir artışa yol açarak işlemin etkinliğini vurgulamıştır. Dördüncü bölümde, yüzey hazırlama tekniklerinin uzun vadeli bağlantı dayanıklılığı üzerindeki etkisini incelemek amacıyla 576 saat boyunca 71°C ve %95 bağıl nem ortamında çalıştırılan bir iklimlendirme kabininde kama testi (WT; Wedge Test) gerçekleştirilmiştir. Zamana bağlı çatlak yayılımı ilerlemesi, dijital mikroskop kullanılarak 0, 24, 48, 72, 192, 384 ve 576 saat değerlerinde ölçülmüştür. 576 saat yaşlandırmanın ardından bağlantılar açılarak kırılmış yüzeylerin hata modları değerlendirilmiş olup, plazma yüzey işlemi uygulanmış olan yüzeylerde kohezif hata modu elde edilmiştir. Son olarak, kama testinden elde edilen bulgular; atmosferik basınçlı plazma işleminin ilk çatlak oluşumuna ve çatlak ilerlemesine karşı üstün direnç göstererek, havacılıkta en yaygın kullanılan peel-ply yöntemine göre %25 daha yüksek kırılma tokluk enerjisi (GIC) sergileyerek 1492 J/m² değeri elde edilmiştir. Bu sonuçlar, atmosferik basınçlı plazma yüzey hazırlama tekniğinin potansiyel olarak geleneksel yüzey tekniklerinin yerini alabileceğini ve uzun süreli bağlanma mukavemeti sağlayabileceğini göstermiştir.