Yüzey Modifikasyon Etkisinin Fiber/Metal Lamina Kompozitler Üzerindeki Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

 Havacılık ve uzay endüstrisi sürekli olarak ağırlığı en aza indirirken veya azaltırken performans ve maliyette de fayda sağlayan malzemeler aramaktadır. Özellikle uçak şirketleri, uçak bileşenlerinde kompozit malzemeleri giderek daha fazla kullanmaktadır. Bu değişim, uçak ağırlığını ve dolayısıyla yakıt maliyetlerini azaltmaya yardımcı olurken, normalde metalik uçaklarla ilişkilendirilen yorulma sorunlarıyla ilgili endişeleri gidermiştir. Bu tür yapılar sıklıkla dolu yağışı, balistik darbe ve hatta patlamalar gibi darbe yüklerine maruz kalmaktadır. 

Fiber metal laminatlar (FML'ler), ince metal alaşım tabakalarına (alüminyum, çelik, magnezyum ve titanyum gibi) ve fiber takviyeli polimerik malzemelerin katlarına dayanan hibrit kompozit yapılardır. Literatürde ve ticari olarak en fazla kullanılan metaller alüminyum, magnezyum veya titanyumdur. Elyaf takviyeli katman ise cam elyafı, karbon elyafı veya aramid elyaf takviyeli kompozittir. Metal ve kompozit malzemenin birleşiminden dolayı, FML'ler metal ve fiber takviyeli kompozitlerin avantajlarından yararlanır. Bu avantajlar, yüksek mukavemet, düşük yoğunluk, mükemmel korozyon direnci, mükemmel nem direnci, yüksek yorulma direnci, yüksek enerji absorbe etme kapasitesi ve yüksek darbe direnci olarak sıralanabilir. İlaveten, metal bileşenlerin süneklik, tokluk ve yüksek eğme mukavemeti/rijitliği gibi özellikleri de FML yapılara pozitif katkı sağlamaktadır.

Fiber metal laminatların yukarıdaki avantajları havacılık, otomobil ve hatta savunma sanaayi uygulamalarında büyük kullanım alanı bulmaktadır. Günümüzde çoğu şirket FML kompozitleri ve/veya alüminyum bileşenlere ilgi duymaktadır. Cam elyaf takviyeli (GLARE), aramid elyaf takviyeli (ARALL) ve karbon elyaf takviyeli (CARALL) FML sistemler özellikle uçak ve uzay/havacılık araçlarının üretiminde yapısal malzeme olarak kullanılmaktadır. Fiber metal laminatlar, Airbus A380'de etkin bir şekilde kullanılmıştır/kullanılmaktadır. Fiber Metal Laminantların bahsedilen avantajlarına rağmen, özellikleri hala daha fazla anlaşılmaya ve araştırmaya ihtiyaç duymaktadır. 

Metal ve kompozit komponentlerin entegrasyonu çok kritik bir aşama olup pek çok araştırmacı tarafından araşatırılmaktadır. Özellikle metal yüzeylerine yapılan modifikasyon işlemleri ve bu işlemlerin FML numunelerin mekanik özelliklerine olan etkisi kritik bir öneme sahiptir. Bu sebeple mevcut proje içeriğinde alüminyum levhalara üç farklı yüzey modifikasyonu planlanmaktadır: kimyasal yağ alma işlemi, kromatlama ve silanlama. Bahsi geçen yüzey işlemlerinin etkileri temas açısı ölçülerek belirlenecektir. Projenin ikinci bölümünde, 0/90 oryantasyonlu (dokuma-woven fabrik) cam fiber/epoksi pre-preg kompozit malzeme ve yüzey işlemi uygulanmış Al levhalar sıcak presleme tekniği ile birleştirilecektir. Üretilen FML kompozitlerin çekme, eğme ve laminalar arası kayma gibi temel mekanik özelliklerinin yanı sıra yapışma karakteristiklerini ortaya çıkaran “bindirme kesme testi-lap shear test” ve “çift konsol kiriş testi-double cantileber beam test” testleri de performe edilecektir. Böylelikle uygulanan yüzey işlemlerinin üretilen FML kompozitlerin mekanik performansına etkisi belirlenmiş olacaktır.