Partikül ve fiber takviyeli alüminyum matrisli kompozitin balistik performansının incelenmesi
Investigation of ballistic performance of particulate and fiber reinforced aluminium matrix composites
Yazar: AFŞIN ALPER CERİT
Danışman: PROF.DR. BAKİ KARAMIŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
IV PARTİKÜL VE FIBER TAKVİYELİ ALÜMİNYUM MATRİSLİ KOMPOZİTİN BALİSTİK PERFORMANSININ İNCELENMESİ ÖZET Partikül takviyeli metal matrisli kornpozitler yüksek elastisite modülü, mukavemet, sertlik ve aşınma direnci gibi avantajlara ve monolitik metal eşlerine göre düşük tokluk, yüksek maliyet, işleme ve işlem güçlüğü gibi dezavantajlara sahiptir. Fiber takviyeli kornpozitler ise yüksek mukavemet, yüksek çekme modülü, düşük ağırlık gibi avantajlara, yüksek maliyet gibi dezavantajlara sahiptir. Bu iki yapımn yüksek hızdaki çarpma davranışı üzerine çok fazla çalışma yapılmadığı anlaşılmıştır. Bu çalışmada, iki farklı tanecik takviye ( AI2O3 ve SiC ) ve fiber ( Kevlar-49 ) takviye kullanılmıştır. Matris olarak Al-5083, Al-2024 ve Al-7075 kullanılarak, alüminyum matrisli partikül ve fiber takviyeli kornpozitler üretilmiştir. Kompozitin partikül takviyeli olan kısmı döküm yöntemiyle üretilmiş, fiber takviyesi daha sonra arka yüzeye epoxy ile yapıştırılmıştır. Partiküller SiC için %30, AI2O3 için %20 ve %30 hacim oranlarında takviye edilmiştir. Fiber tabakaları ise 1 1 kat (3 kg/m2 balistik enerji absorbe etme özelliği) ve 22 kat (6 kg/m2 balistik enerji absorbe etme özelliği) olarak hazırlanmıştır. Bu sistemlerin her ikiside basmçlı döküm yöntemiyle üretilmiştir. Balistik testler, alüminyum 5083 destek plakaları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Testlerde 7.62 x 39 mm Normal (AK-47 mermisi) ve 7.62 x 51 mm A.P. ( Zırh delici G3 mermisi) mermiler kullanılmıştır. Mermilerin hızlan, sırasıyla 710 ve 800 m/s'dir. Çarpma sonrasında kompozitlerde, destek plakalarında meydana gelen hasarlar incelenmiştir. Kornpozitler ve destek plakalarında yapraklaşma, radyal çatlama, kavlama, tabaklaşma ve şişme hasarlar tespit edilmiştir. Ayrıca tane boyutu ve türünün etkiside incelenmiştir. Anahtar kelimeler: Balistik, Metal Matrisli Kompozit, Çarpma, Nüfuziyet

Abstract:
INVESTIGATION OF BALLISTIC PERFORMANCE OF PARTICULATE AND FIBER REINFORCED ALUMINIUM MATRIX COMPOSITES ABSTRACT Particle reinforced metal matrix composites have well known advantages such as higher elastic modulus, strength, hardness and wear resistance, and disadvantages such as lower toughness, higher cost, difficulty of processing and machining in comparison with their monolitic matrix materials. Fiberous composites have high tesile modulus, high strength and low weight, where as they cause high cost. However there is a limited number of study on their mechanical behaviour under high speed impact. In this study, two different particles ( AI2O3 and SiC ) and fiber ( Kevlar-49 ) were used as reinforcements. Al-5083, Al-2024 and Al-7075 aluminium alloys were used as a matrix material. The particle-reinforced aluminium metal-matrix composite was manufactured by squeeze casting method, lamina composite was bonded with epoxy to back of the particle reinforced composite. One is an alumina particle reinforced system with nominal reinforcement volume fraction of %20 and %30, the other is silicon carbide particle reinforced system with nominal reinforcement volume fraction of %30. The lamina composite of 1 1 layers (3 kg/m2, ballistic energy absorption property) and 22 layers (6 kg/m2, ballistic energy absorption property). Ballistic tests of the test materials with aluminium 5083 backing block were performed. Normal projectile of 7.62 x 39 mm (AK-47 projectile) and Armor Piercing of 7.62 x 51 mm (Armor piercing G3 projectile) were used in a velocity of 710 and 800 m/s, respectively. Failure mechanisms and deformation behaviour of the composites, and the backing blocks were examined after the impact loading was applied. Different failure mechanisms such as petalling, radial cracking, spalling, bulging, dishing etc. were observed on the composites and backing block. The effects of particle size and type on the performance of the composites were investigated. Key words: Ballistic, Metal Matrix Composites, Impact, Penetration