Karbon nanotüp ve naylon-6,6 nanofiber ile takviyelendirilmiş Al-Al yapıştırma bağlantılarında kırılma tokluğu ve yorulma davranışları
Fracture toughness and fatigue behaviour of Al-Al adhesive joints reinforced with carbon nanotubes and nylon-6,6 nanofibers
- Tez No: 485107
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. GÜROL ÖNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 234
Özet
Bu tez çalışmasında, ilk önce elektrospin yöntemiyle saf naylon 6,6 (N-6,6) nanofiber ve ağırlıkça %1, 3 ve 5 oranında çok cidarlı karbon nanotüpler (ÇCKNT) ile takviye edilmiş N-6,6 nanofiberler üretilmiştir. Daha sonra ÇCKNT takviyeli/takviyesiz N-6,6 nanofiber ile güçlendirilen epoksi reçine ile tek taraflı bindirmeli bağlantı (TTBB) ve çift konsol kiriş (ÇKK) test numuneleri hazırlanmıştır. Yapıştırılan malzeme olarak Al 2024-T3 levha kullanılmıştır. TTBB'larda kayma gerilmesi ve yorulma davranışları, ÇKK bağlantılarda ise kırılma tokluğuna takviyeli/takviyesiz N-6,6 nanofiberlerin etkisi incelenmiştir. Modifiyeli yapıştırıcıların mekanik özelliklerinin belirlenmesi için TTBB'larda ASTM D1002-10 ve ÇKK testleri için ise ASTM D3433-99 standardı kullanılmıştır. TTBB'ların kayma şekil değiştirmeleri deneysel olarak ölçülmüş ve N-6,6 nanofiberlerin TTBB'larda etkileri karşılaştırılmıştır. Öncelikle, saf epoksi ve ÇCKNT takviyeli/takviyesiz N-6,6 nanofiber/epoksi yapıştırıcıların çekme testinden elde edilen gerilme değerleri hesaplanmıştır. Daha sonra, bu gerilme değerlerinin %75, 70, 65, 60 ve 55'i oranında yorulma testi uygulanmış ve test sonucunda elde edilen yorulma ömrü değerlerine göre S-N grafikleri çizilmiştir. Saf epoksi ve ÇCKNT takviyeli/takviyesiz N-6,6 nanofiber/epoksi yapıştırıcıların karakterizasyonu Fourier Dönüşümlü Infrared Spektrometre (FT-IR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC), Termogravimetrik Analiz (TGA), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ve Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) ile incelenmiştir. Saf epoksi ve ÇCKNT takviyeli/takviyesiz N-6,6 nanofiber/epoksi yapıştırıcıların kırılma yüzeylerin morfolojisi makroskobik görüntüler ve SEM analizleri ile incelenmiştir. Ayrıca, kırılma yüzeylerinin hasar mekanizmaları ile kırılma tokluğuna etki eden faktörler araştırılmıştır. TTBB ve ÇKK test bağlantılarında ağırlıkça %1 ve 3 oranlarında ÇCKNT takviyeli N-6,6 nanofiber ile güçlendirilmiş yapıştırıcıların kayma dayanımları ve kırılma toklukları önemli ölçüde artmıştır. Yorulma testi sonucunda, ÇCKNT takviyeli N-6,6 nanofiber/epoksi yapıştırıcıların tamamında, %55 yükleme durumunda sonsuz ömür olarak kabul ettiğimiz, 106 tekrar sayısına ulaşılmıştır. Diğer yükleme koşullarında, en iyi yorulma ömrü %3 ÇÇKNT takviyeli N-6,6 nanofiber/epoksi yapıştırıcılarda elde edilmiştir. ÇKK testleri sonucunda, ÇCKNT ile takviye edilen N-6,6 nanofiber/epoksi yapıştırıcılarda, nanofiberlerin köprüleme etkisiyle, çatlak ucunun yön değiştirmesi veya çatallanmasıyla çatlak ilerlemesine karşı direnç sağlayarak, kırılma tokluğu değerlerinde büyük artışlar sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, firstly, pure nylon 6,6 (N-6,6) nanofibers and then nylon-6,6 (N-6,6) nanofibers reinforced with %1, %3, and %5 wt. Multi-Wall Carbon Nanotube (MWCNT) were produced by electrospinning. Later, Single Lap Joint (SLJ) and Double Cantilever Beam (DCB) test specimens were prepared with neat epoxy, epoxy blend with nylon-6,6 and epoxy blend with nylon-6,6 reinforced with MWCNT. Al 2024-T3 plate was used as a substrate. In SLJs tests, shear stress and fatigue behavior; in DCB tests, the effect of N-6,6 nanofibers reinforced with/without MWCNT on fracture toughness were investigated. In order to determine the mechanical properties of modified adhesives, ASTM D1002-10 standard in SLJ, and ASTM D3433-99 standard in DCB tests were employed. Shear stress of SLJs were experimentally measured and the effects of N-6,6 nanofibers on SLJs were compared. At first, tensile values of pure epoxy and N-6,6 nanofiber/epoxy adhesives reinforced with/without MWCNT were calculated. Then, 75, 70, 65, 60 and 55% rate of these tensile values, the fatigue tests were performed, and the S-N graphs were plotted according to the obtained fatigue life values as a result of the test. The characterization of neat epoxy, N-6,6 nanofibers reinforced with/without MWCNT was investigated by Fourier Transform Infrared Spectrometry (FT-IR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The morphology of fracture surfaces of neat epoxy, N-6,6 nanofibers reinforced with/without MWCNT was examined by macroscopic images and SEM analyzes. In addition, damage mechanisms of fracture surfaces and factors affecting the fracture toughness were investigated. In SLJs and DCB test specimen, the shear strength and fracture toughness of adhesive were increased significantly by N-6,6 nanofibers reinforced with 1% and 3 wt. of MWCNT. As a result of the fatigue test, in 55% loading condition regarded as infinite life, we reached 106 cycle in all N-6,6 nanofiber/epoxy adhesives reinforced with MWCNT. In other loading conditions, the best fatigue life was obtained with 3% MWCNT reinforced N-6,6 nanofiber/epoxy adhesives. As a result of the DCB test, the fracture toughness of nanofiber reinforced adhesives had been greatly increased by bridging effect of nanofibers changing direction of crack tip or bifurcation resisting to crack propagation.
Benzer Tezler
- Karbon nanotüp, grafen ve nanofiber takviyeli yapıştırma bağlantı performansının incelenmesi
Investigation of the performance of carbon nanotube, graphene and nanofiber reinforced adhesive bonded joints
İSMAİL DURU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAPICI
- Preparation and characterization of conductive polymer composites, and their assessment for electromagnetic interference shielding materials and capacitors
İletken polimer kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu, ve bunların elektromanyetik parazit kalkanları ve kapasitörler için değerlendirilmesi
ÖZCAN KÖYSÜREN
Doktora
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. GÖKNUR BAYRAM
- Karbon nanotüp ve nanokil katkılı, karbon fiber / epoksi kompozitlerin düşük hız darbe testiyle enerji absorbsiyon davranışlarının incelenmesi
The effects of cnts and nanoclay on the energy absorpti̇on behavi̇or of carbon/epoxy nano composi̇tes under low veloci̇ty i̇mpact
ALEMDAR ONGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMekanik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ERİŞEN
- Karbon nanotüp ve TiB2 parçacık takviyeli magnezyum esaslı nanokompozitlerin üretimi ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Production of carbon nanotube and TiB2 particle reinforced magnesium nanokomposites and investigation of their wear properties
TARIK ÖZDOĞRU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiOsmaniye Korkut Ata ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜBEYLİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE ÖZER
- Karbon nanotüp ve silika nanoparçacıkları içeren sert poliüretan nanokompozit köpüklerin sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Structure-property investigations of rigid polyurethane nanocomposite foams consisting of carbon nanotubes and silica nanoparticles
CANER KENDİRLİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
MorfolojiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN BURGAZ