Improving the adhesive joint strength of polymer composite materials by surface preparation processes
Yüzey hazırlama işlemleri ile polimer kompozit malzemelerin yapıştırma bağlantı mukavemetinin iyileştirilmesi
- Tez No: 975706
- Danışmanlar: PROF. DR. KUTLAY SEVER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kompozit malzemelerin çeşitli mühendislik uygulamalarında artan kullanımı, bu malzemelerin yapışma performansını önemli bir araştırma konusu haline getirmiştir. Bu tezde, farklı kompozit ve farklı türdeki malzeme kombinasyonlarından üretilen tekil bindirmeli bağlantıların yapışma performansına, zımparalama, peel ply ve plazma işlemi gibi çeşitli yüzey hazırlama yöntemlerinin etkisi, işlem uygulanmamış yüzeylerle karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, cam elyaf takviyeli epoksi (GF/EP)–alüminyum (Al) gibi farklı türdeki malzemelerden oluşan bağlantılar üzerinde ön bir çalışma gerçekleştirilmiş ve plazma yüzey işleminin, peel ply ve işlem uygulanmamış yüzeylerle kıyaslandığında yapışmayı artırmadaki etkinliği değerlendirilmiştir. Bu çalışmadan elde edilen bulgular, ana deneylerde kullanılacak plazma parametrelerinin seçiminde yol gösterici olmuştur. Çalışma daha sonra diğer bölümlere genişletilmiş ve termoset esaslı GF/EP kompozitler, termoplastik cam elyaf takviyeli polipropilen (PP/GF30) kompozitler ile polipropilen/keten lifi (PP/Flax) kompozitler incelenmiştir. Yüzey işlemleri sonrası, yüzey özellikleri temas açısı ölçümleri, X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Zayıflatılmış Toplam Yansıma Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (ATR-FTIR), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile analiz edilmiştir. Seçilen malzeme kombinasyonlarına uygun yüzey işlemleri uygulanmış ve elde edilen yapıştırmalı bağlantılar tekil bindirmeli kayma ve üç noktalı eğme testleri ile değerlendirilmiştir. Son olarak, tüm bağlantıların kırılma türleri görsel olarak incelenmiştir. Elde edilen bulgular, plazma yüzey işleminin farklı polimer kompozit malzemelerde yüzey özelliklerini iyileştirdiğini ve yapışma dayanımını önemli ölçüde artırdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
With the increasing use of composite materials in various engineering applications, the adhesion performance of these materials has become an important research topic. This thesis investigates the effects of various surface preparation methods, such as sanding, peel ply, and plasma treatment, on the adhesion performance of single lap joints produced from different composite and dissimilar material combinations, in comparison with untreated surfaces. In the first stage of the study, a preliminary investigation was conducted on joints composed of dissimilar materials, such as glass fiber reinforced epoxy (GF/EP)–aluminum (Al), to evaluate the effectiveness of plasma surface treatment in enhancing adhesion compared to peel ply and untreated surfaces. The findings from this study guided the selection of plasma parameters used in the main experiments. The study was then extended to other parts, including thermoset-based GF/EP composites, thermoplastic glass fiber reinforced polypropylene (PP/GF30) composites, and polypropylene/flax fiber (PP/Flax) composites. After surface treatment, the surface properties were analyzed using contact angle measurements, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Attenuated Total Reflection–Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR), Atomic Force Microscopy (AFM), and Scanning Electron Microscopy (SEM). Appropriate surface treatments were applied to the selected material combinations, and the resulting adhesive joints were evaluated through single lap shear and three-point bending tests. Finally, the fracture modes of all joints were visually examined. The results demonstrated that plasma surface treatment improved the surface properties of different polymer composite materials and significantly enhanced their adhesion strength.
Benzer Tezler
- Atmosferik basınçlı plazma uygulanmış karbon fiber takviyeli polimer kompozit-alüminyum yapıştırma bağlantılarının mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical properties of adhesively bonded carbon fiber reinforced polymer composite-aluminum joints subjected to atmospheric pressure plasma treatment
YUNUS EMRE NEHRİ
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ORAL
- Investigation of mechanical properties and adhesively bonded joint performance in carbon fiber-reinforced polymer composites through surface treatments: An acoustic emission study on failure mechanisms and progression
Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özellikleri ve yapıştırma bağlantı performansı üzerine yüzey işlemlerinin etkilerinin incelenmesi: Hasar mekanizmaları ve ilerlemesi üzerine akustik emisyon çalışması
HALİL ŞENOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE SİNEM ŞAŞ ÇAYCI
- Improving the joining performance of carbon fiber/PEEK based thermoplastic composites with laser surface treatment
Karbon fiber/ PEEK esaslı termoplastik kompozitlerin birleşim performansının lazer yüzey işlem ile artırılması
CEREN TÜRKDOĞAN DAMAR
Doktora
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN TANOĞLU
- Havacılık alanında kullanılan nanoyapı katkılı yapısal yapıştırıcıların mekanik özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of mechanical properties of nanostrcuture doped structural adhesives used in aviation field
KÜRŞAT GÜLTEKİN
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN ÖZEL
- Investigating the influence of material and geometrical factors on bonded joint strength: A parametric CZM analysis of single lap joints
Malzeme ve geometrik faktörlerin yapıştırmalı bağlantıların dayanımına etkisinin incelenmesi: Tek bindirmeli bağlantılarda parametrik CZM analizi
SELİNAY ÖZTAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEHER EKEN