Akademik Veri Yönetim Sistemi
Çanakçı A. (Yürütücü), Çuvalcı H., Gedikli H., Yılmaz A. H., Varol T., Erdemir F., et al.
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2022 - 2025
Günümüz teknolojisinde zırh malzemeleri tek tip saldırı türüne karşı cevap verecek şekilde tasarlanmış yapılar yaygın olarak kullanılmaktadır. Gelişen teknoloji ile savunma sanayinde saldırı amaçlı kullanılan hem balistik hem de kimyasal özellikleri bir arada bulunduran silahlar tehditleri çok farklı alana taşımıştır. Hem savunma sanayinde hem de literatürdeki araştırmalarda kullanılan zırh malzemelerinin sadece bir tehdide cevap veren tasarımların kullanıldığı görülmektedir. Ayrıca savunma sanayinde kullanılan zırh malzemelerinin hafiflik (düşük yoğunluk, yüksek darbe enerji sönümleme kabiliyeti, yüksek ergime sıcaklığı, yüksek darbe direnci ve düşük maliyet özelliklerine sahip olması gereken malzemelerdir. Zırh malzemesi olarak metal malzemeler içerisinde en yaygın kullanılan alaşımlı çelikler olup birçok uygulama alanında (tank, personel koruyucu, obüs, hafif personel taşıyıcılar, helikopter gibi) kullanılmaktadır. Fakat zırh çelikleri birçok avantaja sahip olmasına rağmen üretim esnasında mekanik deformasyon ve alaşımlama işlemlerinin uzun süre alması, yüksek yoğunluk değerine sahip olması, yüksek maliyetli olması ve radyoaktif enerji sönümleme özelliğinin zayıf olması kullanımını olumsuz etkilemektedir. Titanyum ve alaşımları da zırh malzemeleri içinde kullanılan diğer malzeme türüdür. Bu malzeme klasik döküm yöntemleri ile üretilemediği ve ayrıca ülkemizde işletilebilir bir titanyum yatağı bulunmadığı için yüksek üretim maliyetine sahiptir. Alüminyum ve alaşımları ise çeliklere kıyasla 3 kat daha hafif olması zırh malzemesi olarak kullanılması için caziptir. Ancak mekanik dayanımlarının kompozit bir yapı ile arttırılması gerekir. B4C, SiC, Al2O3 gibi seramiklerin düşük yoğunluk (sırasıyla; 2.52 g/cm3, 3.21 g/cm3, 3.98 g/cm3), yüksek ergime sıcaklığı (sırasıyla; 2375 0C, 2750 0C, 2100 0C), yüksek sertlik ve basma mukavemeti özellikleri ile zırh malzemeleri tercih edilmekte fakat gevrek yapıları, düşük kırılma tokluğu ve düşük darbe sönümleme özelliklerinden dolayı zırh malzemeleri kullanımını sınırlandırmaktadır.
Yapılması planlanan bu tez çalışmasında toz metalürjisi yöntemi kullanılarak alüminyuma ağırlıkça %1-40 arasında bor karbür (B4C) seramik takviyeli fonksiyonel dereceli bir katmanı metal köpük olan malzemeler üretilecektir. Alüminyum matrisi olarak mikro boyutta AA2024 alaşımı kullanılarak, fonksiyonel dereceli yapının en alt katmanı %100 AA2024 alaşımından oluşacaktır. Diğer katmanları ise ağırlıkça %1-40 arasında değişen mikro boyutlu B4C takviyeli kompozit katmanlardan oluşurken, en üst katmanda ise %100 AA2024 metal köpük katmandan oluşacaktır. Metal köpük plakaların üretiminde TiH2 tozu köpürtücü madde olarak kullanılacak ve köpürtme işlemi yüksek sıcaklıkta fırın ortamında yapılacaktır. Mekanik öğütme işlemi parametreleri (hız, süre, bilye-toz ağırlık oranı), uygulanacak soğuk ve sıcak pres basınç değerleri, sıcak presleme sıcaklık değeri, matris ve takviye toz boyutları, TiH2 miktarı için optimizasyon çalışmaları yapılarak en iyi özelliklere sahip olan kompozit zırh malzemeleri üretilecektir. Yapılacak tez çalışmasında, AA2024 metal köpük katman ve AA2024-B4C kompozit katmanlar fonksiyonel dereceli olarak üretilerek hem balistik hem de kimyasal (nükleer) etkilere karşı dayanımlı yeni nesil zırh malzemelerinin geliştirilmesi bakımından özgündür. Tek bir malzeme ile birçok özelliği (hafiflik, balistik dayanım, düşük ısıl iletkenlik, yüksek mukavemet, radyoaktif dayanım) bünyesinde barındıran yeni nesil zırh malzemesinin üretilmesi şimdiye kadar çalışılmamış bir konudur.