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Relationship between laser-generated micro- and nanostructures and the long-term stability of bonded epoxy-aluminum joints

Freund, Jonathan und Löbbecke, Miriam und Delp, Alexander und Walther, Frank und Wu, Shuang und Tröster, Thomas und Haubrich, Jan (2023) Relationship between laser-generated micro- and nanostructures and the long-term stability of bonded epoxy-aluminum joints. Journal of Adhesion. Taylor & Francis. doi: 10.1080/00218464.2023.2223475. ISSN 0021-8464.

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Offizielle URL: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00218464.2023.2223475?journalCode=gadh20

Kurzfassung

To improve the mechanical performance and to address current shortcomings of adhesive bonds such as bond degradation due to aging, a pulsed laser surface pretreatment of the metal surfaces of aluminum AW 6082-T6 joints with epoxy adhesive E320 is investigated. The surface treatment of the specimens resulted in increased single-lap shear (SLS) strengths before and after hydrothermal aging in 80°C hot water compared to nonpretreated reference specimens. In order to reveal the correlations of laser parameters, resulting surface morphologies and the SLS strength, differently laser pretreated surfaces were characterized at the micro- and nanoscale using optical and scanning electron microscopies. The surface enlargement was quantified with a digital image analysis of cross-sections prepared from the joint interfaces. An analysis of variances (ANOVA) of the SLS results indicated that the laser parameters power and pulse frequency were most critical for obtaining high SLS strengths. Pretreated joint surfaces with a high micro- and nano-surface enlargement and deep solidification structures provide high SLS strengths of up to 50 MPa and almost negligible aging losses of merely 4%. Undercut structures on the pretreated surfaces were found to be beneficial for the mechanical and aging properties when only limited micro- and nanostructuring was applied.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195589/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Relationship between laser-generated micro- and nanostructures and the long-term stability of bonded epoxy-aluminum joints
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Freund, JonathanJonathan.Freund (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1379-798X137947129
Löbbecke, MiriamMiriam.Loebbecke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7838-6204NICHT SPEZIFIZIERT
Delp, Alexanderalexander.delp (at) tu-dortmund.dehttps://orcid.org/0000-0002-2057-7806NICHT SPEZIFIZIERT
Walther, FrankTU Dortmundhttps://orcid.org/0000-0003-2287-2099NICHT SPEZIFIZIERT
Wu, Shuangshuang.wu (at) uni-paderborn.dehttps://orcid.org/0000-0001-8645-9952NICHT SPEZIFIZIERT
Tröster, ThomasUniversität Paderbornhttps://orcid.org/0000-0003-3488-5575NICHT SPEZIFIZIERT
Haubrich, JanJan.Haubrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5748-2755NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 Juni 2023
Erschienen in:Journal of Adhesion
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1080/00218464.2023.2223475
Verlag:Taylor & Francis
ISSN:0021-8464
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Laser surface pretreatment; surface structuring; surface enlargement; image analysis; adhesive bonding
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische Strukturen und hybride Werkstoffsysteme
Hinterlegt von: Freund, Jonathan
Hinterlegt am:03 Jul 2023 08:48
Letzte Änderung:17 Jun 2024 03:00

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