ABSTRACT Mechanical properties in tension, bending, fatigue and lap-shear in two different proportions (0.5%wt and 1%wt) of TRGO (Thermally Reduced Graphite Oxide) doped ARALL (Aramid Aluminium Laminate) were examined. The materials and their failure modes were characterized morphologically by examination through SEM (Scanning Electron Microscopy). Some mechanical properties of ARALL were improved when doped with 0.5% of TRGO, showing a significant increase of fatigue properties, as well as a change in fracture surface morphology. Tension andbending properties showed variable results and further studies should be carried out to arrive to definitive conclusions, while lap-shear testing showed lower shear values. The results were statistically validated through mono-factorial variance analysis. Comparing the present results with previous work on CNT (Carbon Nanotubes) doped ARALL, it can be stated that: (a) TRGO doped ARALL showed improved fatigue properties when compared with non-doped ARALL, but in a less effective way than doping with CNT, (b) TRGO doped ARALL tension properties showed no significant variation as compared with ARALL alone, showing no deleterious influence as in the CNT doping case, (c) TRGO doped ARALL bending properties resulted better than non-doped ARALL, but similar than those obtained when doping with CNT and (d) TRGO decreased the adherence between aramid fiber impregnated L20 epoxy resin and aluminium. These last results are sustained based on observed improvements as a percentage value, without a statistical variance analysis made on CNT doped ARALL.

RESUMEN Se estudiaron las propiedades mecánicas de ARALL (Aramid Aluminium Laminated) al ser reforzado con dos dosificaciones (0.5 y 1% en peso) de TRGO (Thermically Reduced Graphite Oxide), en busca de aumentar las propiedades mecánicas de este material compuesto en tracción, flexión, fatiga y Lap Shear. Los resultados mostraron un aumento en algunas de las propiedades mecánicas de ARALL al ser dopado con TRGO, principalmente en el material que fue reforzado con 0,5%, destacando un cambio en la morfología de fractura de la superficie del aluminio, así como también un aumento significativo de la resistencia a la fatiga del material, tema de gran interés principalmente para el mundo aeronáutico. Otras propiedades como resistencia a la tracción y flexión presentaron resultados variables, siendo necesario un mayor estudio para poder definir el efecto de la cantidad de refuerzo sobre la respuesta entregada por el material estudiado. En el caso de lap-shear, se presentó una disminución en la resistencia al corte de la resina con la dosificación de 0.5% TRGO. Los resultados obtenidos fueron validados estadísticamente mediante el análisis de varianza unifactorial. Al comparar los resultados obtenidos con los de estudios anteriores donde se utilizaron nanotubos de carbono (NTC), se puede concluir que: (a) en fatiga el TRGO se mostró menos efectivo que los NTC en la mejora de vida útil; (b) en tracción el TRGO no presentó variaciones importantes a diferencia de los NTC que disminuyen considerablemente las propiedades mecánicas, (c) en flexión el TRGO no presentó una eficiencia respecto a la obtenida con NTC y (d) el TRGO disminuyó la adherencia de la resina epoxy L20 impregnada con fibra de aramida al aluminio. Estas conclusiones se basan en mejoras porcentuales, ya que no existe un sustento estadístico que respalde los resultados obtenidos en los trabajos que se utilizaron NTC.

ABSTRACT Mechanical properties in tension, bending, fatigue and lap-shear in two different proportions (0.5%wt and 1%wt) of TRGO (Thermally Reduced Graphite Oxide) doped ARALL (Aramid Aluminium Laminate) were examined. The materials and their failure modes were characterized morphologically by examination through SEM (Scanning Electron Microscopy). Some mechanical properties of ARALL were improved when doped with 0.5% of TRGO, showing a significant increase of fatigue properties, as well as a change in fracture surface morphology. Tension andbending properties showed variable results and further studies should be carried out to arrive to definitive conclusions, while lap-shear testing showed lower shear values. The results were statistically validated through mono-factorial variance analysis. Comparing the present results with previous work on CNT (Carbon Nanotubes) doped ARALL, it can be stated that: (a) TRGO doped ARALL showed improved fatigue properties when compared with non-doped ARALL, but in a less effective way than doping with CNT, (b) TRGO doped ARALL tension properties showed no significant variation as compared with ARALL alone, showing no deleterious influence as in the CNT doping case, (c) TRGO doped ARALL bending properties resulted better than non-doped ARALL, but similar than those obtained when doping with CNT and (d) TRGO decreased the adherence between aramid fiber impregnated L20 epoxy resin and aluminium. These last results are sustained based on observed improvements as a percentage value, without a statistical variance analysis made on CNT doped ARALL.

RESUMEN Se estudiaron las propiedades mecánicas de ARALL (Aramid Aluminium Laminated) al ser reforzado con dos dosificaciones (0.5 y 1% en peso) de TRGO (Thermically Reduced Graphite Oxide), en busca de aumentar las propiedades mecánicas de este material compuesto en tracción, flexión, fatiga y Lap Shear. Los resultados mostraron un aumento en algunas de las propiedades mecánicas de ARALL al ser dopado con TRGO, principalmente en el material que fue reforzado con 0,5%, destacando un cambio en la morfología de fractura de la superficie del aluminio, así como también un aumento significativo de la resistencia a la fatiga del material, tema de gran interés principalmente para el mundo aeronáutico. Otras propiedades como resistencia a la tracción y flexión presentaron resultados variables, siendo necesario un mayor estudio para poder definir el efecto de la cantidad de refuerzo sobre la respuesta entregada por el material estudiado. En el caso de lap-shear, se presentó una disminución en la resistencia al corte de la resina con la dosificación de 0.5% TRGO. Los resultados obtenidos fueron validados estadísticamente mediante el análisis de varianza unifactorial. Al comparar los resultados obtenidos con los de estudios anteriores donde se utilizaron nanotubos de carbono (NTC), se puede concluir que: (a) en fatiga el TRGO se mostró menos efectivo que los NTC en la mejora de vida útil; (b) en tracción el TRGO no presentó variaciones importantes a diferencia de los NTC que disminuyen considerablemente las propiedades mecánicas, (c) en flexión el TRGO no presentó una eficiencia respecto a la obtenida con NTC y (d) el TRGO disminuyó la adherencia de la resina epoxy L20 impregnada con fibra de aramida al aluminio. Estas conclusiones se basan en mejoras porcentuales, ya que no existe un sustento estadístico que respalde los resultados obtenidos en los trabajos que se utilizaron NTC.

ABSTRACT The influence on multi walled carbon nanotubes (MWCNT, or simply CNT) as a reinforcement material in an epoxy resin in order to decrease the fatigue crack propagation rate in the 2024 T3 aeronautical Al alloy was studied. CT samples were pre-cracked in a resonant fatigue machine until a 4 mm pre-crack length. Four groups of samples were considered: a non-repaired reference group, two groups repaired with epoxy resin reinforced with two CNT proportions (0.5 and 1 vol %) and a group repaired by the conventional “stop drill” technique. The crack was propagated until a length of 16 mm, measuring the number of cycles to this crack propagation. Resin Hysol EA9320 NA was used, mixing it with the CNT and the hardener, by ultrasonic stirring. S-N curves (stress vs number of cycles) were plotted obtaining an increment of 104% for a 0.5 vol% of CNT, 128% for 1 vol% of CNT and 400% for “stop drill” repairing. These results were referred to the non-repaired samples at the lower load level. These results showed that in repaired samples with CNT reinforced resin, the initiation and propagation of cracks would be delayed, constituting this method a reasonable and convenient repairing procedure useful for aeronautical cracked structures.

RESUMEN Se estudió la influencia de nanotubos de carbono multipared (MWCNT, o simplemente CNT) como material de refuerzo en una resina epóxica con el fin de disminuir la velocidad de propagación de grietas por fatiga en la aleación de uso aeronáutico Al 2024-T3. Se preagrietaron probetas CT en una máquina de fatiga resonante hasta lograr una pregrieta de 4 mm. Se separaron cuatro grupos de probetas: un grupo de referencia sin reparación, dos grupos que fueron reparadas con resina epóxica reforzada con dos dosificaciones de nanotubos de carbono de múltiples capas (0,5 y 1% en volumen) y un grupo reparado con la técnica convencional de “stop drill”. La grieta fue extendida hasta una longitud final de 16 mm, midiéndose el número de ciclos necesarios. La resina utilizada fue Hysol EA9320 NA, la que fue mezclada con agitación ultrasónica con los nanotubos de carbono y el endurecedor. Se trazaron las curvas esfuerzo versus número de ciclos (S-N) obteniéndose un incremento de 104% para el caso de probetas reparadas con polímero con 0,5% de CNT, de 128% en el caso de 1% de CNT y de 400% en el caso de “stop drill”, resultados respecto de las probetas sin reparar en el menor nivel de carga usado. Estos resultados muestran que en probetas reparadas con resina reforzada con CNT, se retardaría la iniciación y propagación de grietas constituyéndose de esta manera en un método alternativo en la reparación de estructuras aeronáuticas agrietadas.