Effetto dei trattamenti superficiali sulla resistenza all'interfaccia di compositi ibridi.

In this thesis work, the adhesion strength at the interface of Fiber Metal Laminates (FMLs) based on AZ31B magnesium alloys alternated with a layer of glass fiber-reinforced polymer matrix composite was analyzed. The development of FMLs has been influenced by the necessity to produce lightweight, high-performance materials, particularly for the aviation industry. The main characteristic of these hybrid materials, which will be discussed in the paper, is the alternation of metal-polymer layers, which leads to structural improvements and focuses attention on chemical and mechanical properties at the interface. The aim of the work is to investigate the main effects of surface treatments to evaluate the bonding strength at the metal-polymer interface. For this purpose, in the first phase of the activities, a laser surface treatment aimed at the realization of textures capable of increasing the metal-polymer mechanical adhesion was carried out. Subsequently, in combination with the laser treatment, a phosphating treatment was carried out so as to improve the resistance at the interface from the chemical point of view as well. Once the surface treatments were performed, the activities focused on characterizing the surfaces through EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) analysis to determine the chemical composition of the alloy and the influence of the treatments themselves. In the second part of the work, however, the focus was on performing mechanical tests with the aim of evaluating how the surface treatment can change the behavior of the material in response to applied loads. Finally, the influence of surface treatments in the mechanical drilling operation was evaluated since it is one of the most widely used assembly operations to which these materials are subjected.

Nel presente lavoro di tesi è stata analizzata la resistenza di adesione all’interfaccia di Fiber Metal Laminates (FMLs) a base di leghe di magnesio AZ31B alternate da uno strato di composito a matrice polimerica rinforzato con fibre di vetro. Lo sviluppo degli FML è stato influenzato dalla necessità di produrre materiali leggeri e performanti, in particolare per l’industria aeronautica. La principale caratteristica di questi materiali ibridi, di cui si discuterà nell’elaborato, è l’alternanza di strati metallo-polimero, la quale comporta miglioramenti strutturali e focalizza l’attenzione sulle proprietà chimiche e meccaniche all’interfaccia. L’obiettivo del lavoro è quello di indagare i principali effetti delle lavorazioni superficiali per valutare la resistenza dell’adesione all’interfaccia metallo-polimero. A tale scopo, nella prima fase delle attività, si è effettuato un trattamento superficiale con laser volto alla realizzazione di texture in grado di incrementare l’adesione meccanica metallo-polimero. Successivamente, in combinazione con il trattamento laser è stato effettuato un trattamento di fosfatazione in modo da migliorare la resistenza all’interfaccia anche dal punto di vista chimico. Una volta eseguiti i trattamenti superficiali, le attività si sono concentrate sulla caratterizzazione delle superfici attraverso analisi EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) per determinare la composizione chimica della lega e l’influenza dei trattamenti stessi. Nella seconda parte del lavoro, invece, l’attenzione si è focalizzata sull’esecuzione delle prove meccaniche con lo scopo di valutare come il trattamento superficiale possa modificare il comportamento del materiale in risposta a carichi applicati. Infine, è stata valutata l’influenza dei trattamenti superficiali nell’operazione di foratura meccanica in quanto è una delle operazioni di assemblaggio più utilizzate a cui sono sottoposti questi materiali.