Stres altında sertleşen sıvı emdirilmiş kompozitlerin balistik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Zırh malzemelerinde yüksek dayanım, yüksek elastisite modülü, iyi enerji sönümleyebilme ve hafifliğin elde edilmesi önemlidir. Bu amaçla iki ya da daha fazla benzer veya farklı malzeme makro düzeyde birleştirilir. Bu sayede kompozit adını verdiğimiz yeni bir yapı ortaya çıkar. Kompozit, yapısındaki bileşenlerin iyi özelliklerinin bir malzemede belirginleştiği yeni bir yapıdır. Gelişen teknolojinin ihtiyaçlarına cevap veren kompozitlerin üretim ve mekanik özellikleriyle ilgili araştırmalar devam etmektedir. Askeri personeller, zırhlı araçlar ve birçok güvenlik unsuru sahada çok fazla tehditle (Mayın, Zırh Delici Mühimmatlar, El Yapımı Patlayıcılar vs.) sınanmaktadır. Bu yüzden güvenlik unsurlarının kullandığı zırhlar hafiflik, maliyet ve uzun süre kullanım gibi özelliklerden taviz verilmeden güçlendirilebilmelidir. Bu çalışma, Kevlar'ın Stres Altında Sertleşen Sıvı (SASS) emdirilmesiyle balistik özelliklerinin geliştirmesini kapsamaktadır. SASS içeren sıvı silika (AEROSIL 200) ve polietilen glikolden (PEG 400) oluşmaktadır. Sıvı emdirilmiş Kevlar elyafları düşük ve yüksek hızlarda çarpma testine tabi tutulmuştur. Düşük hızlı testler ağırlık düşürme kulesiyle gerçekleştirilmiştir. Yüksek hızlı testler NIJ 0101.06 Seviye II'ye uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Silikanın, SASS içerisindeki kütlesel fraksiyonu, çalışma parametresi olarak belirlenmiştir. Silika oranının değişimiyle malzemelerin davranışındaki değişim incelenmiş; düşük hızlı çarpmalarda enerji sönümlemesinde gelişmeler görülmekle birlikte balistik davranışta belli bir noktaya kadar gelişme, sonrasında davranıştaki iyileşmenin azaldığı kaydedilmiştir.Anahtar Sözcükler: Stres Altında Sertleşen Sıvı, Kevlar, Düşürme Testi, Gaz Silahı, Balistik Performans.

It is important to achieve high strength, high modulus of elasticity, good energy damping for lightweight armor materials. For this purpose, two or more similar or different materials are combined at the macro level. In this way, a new structure emerges that we call composite material. A composite is a new structure in which the good properties of the components in its structure become evident in the material. Research on the production and mechanical properties of composites that meet the needs of the developing technology continues. Military personnel, armored vehicles and many security elements are tested in the field with a lot of threats (such as mines, armor piercing ammunition, IED etc.). Therefore, the armor used by security elements should be strengthened without compromising features such as lightness, cost and long-term use. This study covers the development of Kevlar's ballistic properties by impregnating Shear Thickening Fluid (STF). STF is composed of silica (AEROSIL 200) and polyethylene glycol (PEG 400). STF-impregnated Kevlar fibers have been subjected to impact testing at low and high speeds. Low-speed tests were carried out with a drop tower. High-speed tests were carried out according to NIJ 0101.06 Level II standards. The mass fraction of silica in the STF was determined as the research parameter. The change in the behavior of the materials with the change of silica ratio was investigated; Although improvements were observed in energy dissipation in low-speed impacts, it was noted that ballistic behavior improved up to a certain point, and then the improvement in behavior decreased.Keywords: Shear Thickening Fluid, Kevlar, Drop Test, Gas Gun, Ballistic Performance.