Poliüre kaplı metal levhaların mekanik özelliklerinin incelenmesi ve zırh malzemesi olarak kullanımının değerlendirilmesi
Investigation of the mechanical properties of polyurea coated metal plates and evaluation of their use as armor material
Yazar: MELİKE YILDIRIM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU DİDEM ÇORBACIOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Eski çağlardan itibaren insanoğlu, zorlayıcı yaşam koşullarına ve yaşamını tehdit eden unsurlara karşı kendini korumaya çalışmıştır. Bu amaçla metal ve metal türevi malzemelerden başlayarak pek çok farklı türde ürün geliştirmiş ve kullanmıştır. Özellikle Dünya savaşlarıyla birlikte gelişen silah teknolojileri, balistik korunma amaçlı kullanılan malzemelerin önemini arttırmıştır. Günümüzde de başta metaller olmak üzere seramikler, polimer ve kompozit malzemeler, tehdit şiddetine bağlı olarak çeşitlendirilerek zırh malzemesi yapımında kullanılmaktadır. 
Hafif metaller ve alaşımları, ekonomik ve çevresel nedenlerden dolayı endüstride yoğun biçimde kullanılmaktadır. Savunma sanayinde kullanılmak üzere geliştirilen zırh malzemelerinden beklenen özellikler ise yüksek mukavemet/yoğunluk oranı, kolay şekillendirilebilme, korozyona karşı ve kimyasal etkilere karşı direnç gibi özelliklerdir. Polimerler hafiflikleri, yüksek mukavemetleri, fiziksel ve kimyasal koşullara karşı dayanıklılık gibi kabiliyetlerinden ötürü pek çok sektörde sıklıkla kullanılmaktadır ve zırh malzemesi üretimi için ihtiyaç duyulan önemli özellikleri sağlamaktadır. Polimerlerin bu üstün özelliklerinin değerlendirilmesi ve yeni teknolojik ürünlerin geliştirilmesi için yapılan çalışmalar arasında son zamanlarda metal-poliüre birleşimi dikkat çekmektedir.
 
Literatürde bildirilen birtakım deneysel araştırmalar, metal levhalara uygulanan Poliüre kaplamanın, levhaların darbe direncine ve balistik dayanımına önemli ölçüde katkı sağladığını ve zırh malzemesi üretiminde değerlendirilebileceğini ortaya koymuştur. 
Bu çalışmada alüminyum, paslanmaz çelik ve DKP sac levha üzerlerine farklı kalınlıklarda poliüre kaplama yapılarak, metal-poliüre çok katmanlı zırh sisteminin mekanik özellikleri incelenmiş, mevcut koruma teknolojilerine alternatif olabilirliği değerlendirilmiştir.  
Çalışmada hafifliği nedeniyle alüminyum, üstün sertliği nedeniyle paslanmaz çelik ve ekonomik avantajları nedeniyle endüstriyel kullanımlı sac levhalar (DKP) kullanılmıştır. Levhalar sabit kalınlıkta (4mm) ve boyutta (25x25cm) kesilmiş ve levha arka yüzeylerine 3 farklı kalınlıkta (2mm, 3mm, 4mm) Poliüre kaplama uygulanmıştır. Elde edilen malzemelere çekme deneyi ve ağırlık düşürme testi uygulanmış, metal levhaların darbe direncine kaplama ile kazandırılan özellikler tespit edilmeye çalışılmıştır. Polimer kaplamanın levhaların darbe direncine katkı sağlayan yapısı ve kinetik enerjiyi sönümleme kabiliyeti araştırılmıştır. Elde edilen bulgular ile, P-316 levha tipinin en yüksek çekme dayanımına sahip olduğu, Al-5083 levha tipinin ise en yüsek enerji absorpsiyon değerine sahip olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Since the dawn of time, humanity tried to defend itself from harsh conditions and elements that threatened life. With this purpose humanity created and used many different products made out of metal and metal derivatives. Improved defence industries, especially after the World Wars, have greatly increased the importance of ballistic materials that are being used for protection. Nowadays materials such as seramics, polymers, composites and especially metals are being used as armor materials according to the severity of the threat. 
Light metals and their alloys, are in widespread usage in industry because of environmental and economic issues. Desired properties of materials developed for usage for defence industries, are high resistance/density ratio, easy formability, resistance aganist corosion and chemical effects. Polymers are being used in many different sectors for their lightweightness, high resistance and their durability aganist physical and chemical conditions and provides the desired properties for production of materials for armor. Evaluation of these superior properties of polymers and development of new technological products such as metal-polyurea combination attracts attention recently. 

Several studies recently reported to the literature have pointed out the feasibility of metal plates covered in polyurea as materials for armor production and their great improvement in impact resistance and ballistic resistance. 
In this study, properties of diffrent thickness levels of aluminum, stainless steel and DKP sheets covered with polyurea are evaluated and them being an alternative for current armor materials are considered.  
Aluminum for its lightweightness, stainless steel for its unmatched durability and DKP sheets for their economic advantages were used. The plates are made in fixed thickness (4mm) and dimensions (25x25cm) and 3 different thickness levels (2mm,3mm,4mm) of polyurea were applied to their rear surfaces. Tension tests and impact tests are implemented on the obtained products and their improvements on the impact resistance were detected. The structre of the polymers that improve the impact resistance and the ability to absorb kinetic energy were researched.