Farklı sentetik fiberler ile takviye edilmiş alüminyum tabakalı kompozitlerin mekanik özelliklerine termal çevrimin etkisi

Bu çalışmada, farklı fiberlerle takviye edilmiş alüminyum tabakalı kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine termal çevrim işleminin etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Araştırma kapsamında, 2024-T3 alüminyum alaşımlı levha ile cam, karbon, bazalt ve aramid fiberlerin tekil veya kombinasyon hâlinde kullanımıyla toplam beş tabakadan oluşan on farklı tabakalı kompozit yapı (Arall, Carall, Glare, Barall, Ar-Carall, Ar-Glare, Ar-Barall, Car-Glare, Car-Barall ve Gl-Barall) vakum torbalama yöntemiyle üretilmiştir. Kompozitlerin 1., 3. ve 5. tabakaları alüminyum levhalardan, 2. ve 4. tabakaları ise belirlenen fiber takviye kombinasyonlarından oluşturulmuştur. Üretilen kompozit numunelerin bir bölümü doğrudan mekanik testlere tabi tutulmak üzere ayrılmış; diğer bölümü ise farklı sayılardaki termal çevrim işlemine maruz bırakılmıştır. Termal çevrimler, sıcaklık farkı 120 °C olacak şekilde –45 °C ile +75 °C arasında uygulanmış ve bu çevrimler sırasıyla 5., 15., 25., 50., 100. ve 150. döngü sayılarında gerçekleştirilmiştir. Çevrim sonrasında, kompozit numunelerin mekanik davranışları çekme testi, eğilme testi, çentik darbe testi, kısa kiriş tabakalar arası kayma (SBS) testi ve yarı statik penetrasyon testi (QSPT) ile değerlendirilmiştir. Bu doğrultuda, hem tabakalı kompozit yapı bileşiminin hem de uygulanan termal çevrim sayısının mekanik performans üzerindeki etkileri karşılaştırmalı ve sistematik bir biçimde analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular, termal çevrimlerin fiber metal laminat (FML) kompozitlerin mekanik performansı üzerinde karmaşık ve yapıya özgü etkilere sahip olduğunu ortaya koymuştur. Genel olarak, bazı kompozit türlerinde ilk çevrimlerde hafif bir mukavemet artışı gözlemlenirken, artan çevrim sayısıyla bu artışın kısmı geri kaybedildiği ve uzun çevrimler sonunda yeniden bir toparlanma eğiliminin ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Termal çevrimlerin uzama miktarı ve enerji emilimi kapasitesi üzerinde ise genellikle olumlu etkiler yarattığı görülmüştür. Özellikle bazı hibrit FML kompozitlerin, tek tip fiber içeren kompozitlere kıyasla termal çevrimlere karşı daha istikrarlı veya iyileşmiş mekanik özellikler sergilediği belirlenmiştir. Bu sonuçlar, FML'lerin tasarım ve uygulama süreçlerinde termal çevrim etkilerinin dikkate alınmasının kritik önem taşıdığını göstermektedir. Ayrıca, farklı malzemeler arasındaki termal genleşme katsayılarının uyumsuzluğundan kaynaklanan iç gerilmeler, mikroçatlak oluşumu ve delaminasyon gibi hasar mekanizmalarının anlaşılması, daha dayanıklı ve uzun ömürlü kompozit yapıların geliştirilmesi açısından yol gösterici olacaktır.