Polimer matrisli elyaf takviyeli kompozit malzeme imalatı ve balistik özelliklerin incelenmesi
Production of fiber reinforced composite materials with polymer matrix and investigation of ballistic properties
Yazar: SEDAT ÜNLÜ
Danışman: PROF. DR. ÖZKAN ÖZDEMİR
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Balistik performans = Ballistic performance ; Karbon fiber = Carbon fiber ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Kompozitler = Composites ; Polimer malzemeler = Polymer materials ; Tabakalı kompozitler = Laminated composites

Özet:
Malzeme biliminin hızla geliştiği günümüzde kompozit malzemeler de bu hız ile ivme kazanıp savunma, otomotiv, havacılık, raylı sistemler ve uzay alanlarında kendine yer bulmuştur. Savunma sanayi için silah ve mühimmat alanlarında yapılan çalışmaların artması ile bu tehditlerine karşı korunma en önemli ihtiyaç haline gelmiştir. Tehditlere karşı koruma hem vücut zırhı hem de araç zırhlama olarak geçmişte ve günümüzde yapılmaktadır. Bu koruma genel olarak çelik ile sağlanırken malzeme biliminin gelişmesi ile çelik zırhın yerini almak için kompozit zırh ve seramik zırh alanlarında çalışmalar hız kazanmıştır.  Bu alanlarda yapılan çalışmalar sayesinde vücut zırhında hafifleme silahlı güçlerin hareket kabiliyetini arttırırken balistik koruma seviyelerini de arttırmayı hedeflemektedir. Aynı hedef doğrultusunda araç zırhlandırmada çeliğin yerini kompozit malzemeler ve seramik malzemeler almaktadır.  Vücut zırhında olduğu gibi araç zırhlamada da araç kabiliyetini arttırma, koruma seviyesini üst seviyeye çıkartmak ve modüler zırh tasarımları ile çelik zırhların saha çalışmaların da önüne geçmiştir. 
Bu çalışmada, reçine matrisli Kevlar 29, karbon fiber ve cam elyaf takviyeli tabakalı kompozit malzeme tasarlanmış, farklı katman sayıları için Solidworks çizimleri sonrası ANSYS analiz programı üzerinde analiz yapılarak balistik açıdan malzeme karakterize edilmiştir. Daha sonra tasarlanan balistik kompozit yapılar vakum infüzyon yöntemi ile imal edilmiş ve NIJ-0101.06 standardının IIA. ve III. seviyesine göre 9.19 ve 7.62 mm mühimmat ile balistik testleri yapılmıştır.  Seviye IIA için 650 g ağırlığa sahip 2 numaralı numuneden (cam fiber5 kat + Kevlar 295 kat  + karbon fiber5 kat+ reçine) itibaren koruma sağlanmış olup yapılan ölçümler sonucunda penetrasyon seviyelerinde giderek azalma olduğu tespit edilmiştir. Atış sonrasında yapılan optik incelemelerde fiber yapılarında kopmalar matris fazında kırılmalar ve merminin dönme kuvvetinden kaynaklı mermi çıkış noktalarında yığılmalar olduğu ayrıca mekanik özelliklerini belirlemek için yapılan çekme testi sonucunda numunelerin gevrek olarak kırıldığı gözlenmiştir.

Abstract:
Nowadays, when materials science is developing rapidly, composite materials have gained momentum with this speed and found a place in many fields such as defense, automotive, aviation, rail systems and space. For the defense industry, protection against threats from weapons ammunition has become the most important need. Protection against threats has been carried out in the past and present, both as body armor and vehicle armor. While this protection is generally provided by steel, with the development of material science, studies in the fields of composite armor and ceramic armor have gained momentum to replace steel armor. Thanks to the work carried out in these areas, the easing of body armor is aimed at increasing the mobility of armed forces, as well as increasing the level of ballistic protection. In accordance with the same goal, composite materials and ceramic materials replace steel in vehicle armor. As with body armor, vehicle armor has also been prevented from field studies of steel armor with modular armor designs to increase vehicle capability, increase protection levels to the highest level, and so on.
In this study, Kevlar 29 with resin matrix, carbon fiber and glass fiber reinforced layered composite material was designed, the material was characterized from a ballistic point of view by analyzing the ANSYS analysis program after Solidworks drawings for different layer numbers. The ballistic composite structures designed later were manufactured by vacuum infusion method and IIA of NIJ-0101.06 standard. and III. according to its level, ballistic tests were carried out with 9.19 and 7.62 mm ammunition. Level IIA for 2 samples with a weight of 650 g (glass fiber5 floor + 295 times Kevlar + carbon fiber5 floor+ resin) provided protection from penetration and measured, it was found that the levels gradually decreased. The shot was made after review of an optical fiber structure in the rotational force of the bullet bullet dropouts in the Matrix cracks and exit points and also sourced from an accumulation as a result of the tensile test performed to determine the mechanical properties of the samples it was observed that brittle as broken.