Kompozit yakıtlı roketlerde kullanılan piroteknik ateşleyicinin bozunma mekanizması ve ömrünün incelenmesi
Investigation of the decomposition mechanism and life of the pyrotechnic igtiner used in composite fuel rockets
Yazar: KAAN TURGAY ÖZKAN
Danışman: DOÇ. DR. MUHARREM PUL
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Bu tez çalışmasında MTV (Magnezyum Teflon Viton) piroteknik malzemesinin sıcaklığa bağlı yaşlandırılması ile farklı sürelerde ömrünün belirlenmesi amaçlanmıştır. Piroteknik malzemenin 10, 20 ve 30 yıl sonrasında yapısında meydana gelen kimyasal ve fiziksel değişimleri belirlemek maksadıyla TGA analizi sonucunda çıkan değerler ile bozunma reaksiyonu denklemleri hesaplanmıştır. Bulunan değerler ışığında piroteknik numune 45 ºC'da 10, 20 ve 30 yıl sonrasına denk gelen sürelerde hızlı yaşlandırılarak üç farklı numune elde edilmiştir. Yeni sentezlenmiş numune ve yaşlanmış üç numuneye; kalorifik değer, magnezyum miktarı, yığın yoğunluğu, sürtünme hassasiyeti, darbe hassasiyeti, nem tayini ve SEM-ED X  analizi yapılmıştır.
Test ve analizlerden elde edilen verilere göre; numunelerin kalorifik değerlerinin mevcut kullanım şartlarında kabul edilebilir seviyede olduğu ve yaşlanma ile maksimum % 4,6 değişim olduğu, magnezyum tayininde, magnezyum miktarının azaldığı ve azalma oranının (maksimum %3.06) olduğu , nem tayininde yaşlanmamış numunenin nem yüzdesinin % 0.15 çıktığı tespit edilmiş ve bu değerin mevcut kullanım şartlarında kabul edilebilir olduğu değerlendirilmektedir. Yığın yoğunluğu tayininde, piroteknik malzemenin yığın yoğunluğunun yaşlanma ile azaldığı ve azalmanın malzemenin yanma hızını ve verimlilğini azaltacağı değerlendirilmektedir. "Bruceton Yöntemi" ne göre yapılan sürtünme hassasiyetinde numunelerin sürtünmeye karşı duyarsız olduğu tespit edilmiştir. Darbe hassasiyetinde numunelerin yaşlanma devam ettikçe darbe kuvvetine karşı hassasiyetinde bir artış olduğu belirlenmiştir. SEM Analizinde yaşlanma ile numunelerin yüzey görüntülerinde önemli bir değişiklik olmadığı tespit edilmiştir. Element analizinde yaşlanma devam ettikçe magnezyum oranının azaldığı sonucuna varılmıştır.
Piroteknik malzemenin 25ºC'da 30 yıl sonrasında sızdırmaz koşullarda ve ideal depolama durumunda;  kalorifik değer, magnezyum miktarı,element analiz ve yığın yoğunluğu sonucunda mevcut kullanım şartlarında beklenen performansı karşılayabildiği, sürtünmeye karşı hassas olmadığı ancak darbe hassasiyetinin yaşlanma devam ettikçe arttığı değerlendirilmektedir. SEM analizinde yapısal bütünlük olarak değişiklik göstermediği kanaatine varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Enerjik Malzeme, Piroteknik Malzeme, MTV Piroteknik Malzemesi, Magnezyum Teflon Viton, Raf Ömrü, Hızlandırılmış Yaşlandırma

Abstract:
In this thesis study, it is aimed to determine the lifespan of MTV (Magnesium Teflon Viton) pyrotechnic material in different periods by temperature-dependent aging. In order to determine the chemical and physical changes occurring in the structure of the pyrotechnic material after 10, 20 and 30 years, the values obtained as a result of the TGA analysis and the degradation reaction equations were calculated.In the light of the values found, three different samples were obtained by rapid aging of the pyrotechnic sample at 45 ºC for periods of 10, 20 and 30 years. Newly synthesized sample and three aged samples; calorific value, magnesium amount, bulk density, friction sensitivity, impact sensitivity, moisture determination and SEM-EDX analysis were performed.
According to the data obtained from tests and analysis; It was determined that the calorific values of the samples were at an acceptable level under the current conditions of use and that there was a maximum change of 4.6% with aging. In the magnesium determination, the amount of magnesium decreased and the rate of decrease was (maximum 3.06%). In the moisture determination, the moisture percentage of the unaged sample was 0.15%, and this The value is considered acceptable under current usage conditions. In determining the bulk density, it is evaluated that the bulk density of the pyrotechnic material decreases with aging and that the decrease will reduce the burning speed and efficiency of the material. In the friction sensitivity test performed according to the "Bruceton Method", it was determined that the samples were insensitive to friction. It has been determined that there is an increase in the sensitivity of the samples to impact force as the aging continues. In SEM Analysis, it was determined that there was no significant change in the surface images of the samples with aging. Elemental analysis concluded that the magnesium rate decreases as aging continues.
After 30 years at 25ºC, the pyrotechnic material is stored in sealed conditions and in ideal storage conditions; As a result of calorific value, magnesium amount, elemental analysis and bulk density, it is evaluated that it can meet the expected performance under current usage conditions, is not sensitive to friction, but its impact sensitivity increases as aging continues. In the SEM analysis, it was concluded that there was no change in structural integrity.

Keywords: Energetic Material, Pyrotechnic Material, MTV Pyrotechnic Material, Magnesium Teflon Viton, Shelf life, Accelerated Aging