Polimer matris aramid fiber önyüzlü fonksiyonel kademelendirilmiş malzemelerin balistik performansının incelenmesi
Ballistic performance inspection on polymer matrix aramid fibre front faced functionally gaded materials
Yazar: EMİN GÜRKAN KAŞTAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT AYDIN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Ateşli silahların ortaya çıkması ile, başta hayvan derisinden ve postundan yapılan koruyucu aletler, daha sonraları metal malzemelerden yapılmaya başlanmıştır. Her ne kadar metal malzemelerin sertlikleri ısıl işlemler ile arttırılabilse de hareket kabiliyetini sınırlamaları ve ağır olmaları sebebiyle insanları, çevresel tehditlerden korunmak için geliştirecek zırhlarda daha mukavemetli ve daha hafif malzeme arayışına sevk etmiş böylelikle kompozit malzemeler savunma amaçlı kullanılmaya başlamıştır. 
Savunma teknolojileri alanında kullanılan seramik, metal ve polimer matrisli kompozit malzemeler genellikle katmanlı yapıya sahip olmaları ve plaka kalınlığı boyunca mekanik özelliklerin ani olarak değişmesinden dolayı darbe sonrası katman aralarında bazı problemlerle karşılaşılmış ve fonksiyonel kademelendirilmiş malzemelerin kullanımı ile bu ara yüzey problemleri giderilmeye çalışılmıştır. Fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler kalınlık boyunca malzemeyi oluşturan bileşenlerin hacimsel oranlarının sürekli olarak değiştiği yapılar olarak tanımlanmakta olup uzay, havacılık, otomotiv gibi özellikli alanlarda kullanılmaktadır.
Özellikle yüksek mukavemet ve ısıl direnç beklentilerini karşılayan fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler en çok metal ve seramik bileşenlerden oluşmaktadır. Balistik koruma amaçlı kullanılan zırhlarda seramik malzemeler kritik öneme sahiptir ve genelde ön yüz malzemesi olarak tercih edilirler. Ön yüzde bulunan seramik kırılarak hedefe çarpan merminin daha fazla enerjisini sönümler ve ilerlemesini engeller. Arka tarafta bulunan metal ise zırhın dağılmasını ve parçalanmasını engelleyerek kompozitin bütünlüğünü sağlar.
Bu tez çalışmasında, toz istifleme ve sıcak presleme yöntemi ile üretilen Al-SiC fonksiyonel kademelendirilmiş plakalar, prepreg aramid kumaş ile kaplanarak/birleştirilerek hibrit yapılar oluşturulmuş ve tek kademeli gaz silah sistemi ile balistik testleri yapılmıştır. Balistik testler sonrası plakaların ön ve arka yüz deformasyonları ile kesit görüntüleri incelenerek en iyi balistik performans için prepreg aramid katmanın rolü incelenmiştir.
Aramid fiber kaplamanın ön ve arka yüzeylere yapıştırılması balistik performans üzerinde olumlu etki yaratmasına karşın iki fonksiyonel kademelendirilmiş plakanın prepreg aramid kumaş ile birleştirilmesi ile oluşturulan yapının daha başarısız olması tez çalışması ile ortaya konulan en önemli sonuçtur.

Abstract:
With inventing firearms, protective devices which firstly made by animal leather and peltry, later started to be made by metal materials. Even if metal materials' hardnesses can be increased with heat treatment, because of having restricted movement capability and being heavy, people were impelled to find out stronger and lower materials which improve armour for protecting from environmental threats so composite materials have been started to be used for defending purpose.
Because of defence technology field used ceramic, metal and polymer matrix composite materials' generally having graded structure and suddenly changing of mechanic properties along plate thickness, some problems occurred between grades after impact and this interface problems were attempted to remove with using functionally graded materials. Functionally graded materials mean that structure whose volumetric ratio of components which form material iş changing continually and they were used at special fields such as aerospace, aeronautics, automotive.
Especially functionally graded materials which meet expectations at high strength and thermal resistance were mostly composed of metal and ceramic components. Ceramic materials have critical importance at armours which have used for ballistic protection purposes and were generally prefered as front face material. Ceramic at front face absorbs more energy of targeting projectile bu breaking and blocks to go forward. Metal at back Side provide entirety of composite by blocking to scatter and to break into pieces of armour.
In this thesis study, Al-SiC functionally graded plates produced with powder stacking hot pressing method, hybrid structures were formed by coating/connecting with prepreg aramid fabric and ballistic tests were Done with single-stage gas weapon system. After ballistic tests plates' front and back face deformations and cutaway views were inspected and prepreg aramid layer's role were inspected for the best ballistic performance.
The most important result which was finded out with this study iş that sticking on front and back surfaces of aramid fiber coating composed positive impact on ballistic performance, however, structure composed with two functionally graded plates which joined with prepreg aramid fabric is more unsuccessful.