Ultra Yüksek Yoğunluklu Polietilen ve Karbon Fiber Hibrit Kompozitlerin Balistik Dayanımının İncelenmesi

Öz

      Teknolojideki gelişmeler silah sanayi alanında önemli ilerlemelere sebep olmuştur. Silah ve mermi sanayinin gelişimiyle birlikte onlardan korunmak için zırh teknolojisinin gelişimi de önem kazanmıştır. Bu doğrultuda yapılan çalışmada, kişisel koruyucu vücut zırhı olarak kullanılan malzemelerin balistik dayanımlarını artırmak amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, yüksek yoğunluklu polietilen (UHMPW-PE) ve farklı katmanlarda karbon fiber malzemelerin, hidrolik pres kullanılarak, belirli basınç ve sıcaklık altında sıkıştırılması ile hibrit kompozit plakalar üretilmiştir. Üretilen plakaların, fragment (parçacık) tesirine karşı balistik dayanımları, STANAG 2920 standardına göre, dinamik laboratuvar şartlarında incelenmiştir. Sonuç olarak, 25 kat UHMPW-PE kompozite 1 kat, 3 kat veya 6 kat karbon fiber prepreg eklenmesiyle balistik dayanımın %8.06, %14.6 ve %22.6 oranında arttığı saptanmıştır. Hazırlanan hibrit zırhların, ilerleyen dönemlerde ihtiyaca uygun konfigürasyonlar oluşturularak zırh malzemesi olarak kullanılabileceği öngörülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Polietilen
• Karbon
• Fiber
• Balistik
• Zırh

Kaynakça

1. [1] Yavaş, M.O., (2009). Hafif Silahlara Karşı Bireysel Savunma Amaçlı Kompozit Malzeme Tasarımı ve Balistik Dayanımı. Yayımlanmış Yüksek Lisans Tezi. Konya: Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
2. [2] Hearle J., (2001). High-Performance Fibres. Boca Raton: CRC Press.
3. [3] Candan C., (2007). Hafif Silahlara Karşı Preslenerek ve Preslenmeden Üretilen Yüksek Yoğunluklu Polietilen (Uhmw-Pe) Zırh Plakalarının Terminal Balistik Özelliklerinin İncelenmesi. 8. Uluslararası Kırılma Konferansı. İstanbul, Bildiriler Kitabı, ss:176-185.
4. [4] Peijs, A.A.J.M., Catsman, P., Govaer, L.E., and Lemstra, P.J., (1990). Hybrid Composites Based on Polyethylene and Carbon Fibres Part 2: Influence of Composition and Adhesion Level of Polyethylene Fibres on Mechanical Properties. Composites. Cilt:21, Sayı:6, ss: 513-521.
5. [5] Zulkifli, F., Stolk, J., Heisserer, U., Tuck-Mun, Y.,A., Zhiyi, L., and Matthew, H.X., (2019). Strategic Positioning of Carbon Fiber Layers in An Uhmwpe Ballistic Hybrid Composite Panel. International Journal of Impact Engineering. Cilt:129, ss:119–127.
6. [6] Liu, X., Li, M., Li, X., Deng, X., Zhang, X., Yan, Y., Liu, Y., and Chen, X. (2018). Ballistic Performance of UHMWPE fabrics/EAMS Hybrid Panel, Composites. Cilt:53, ss:7357-7371.
7. [7] Giray, M. and Baıley, S., (2019). Developments in Lightweight Composıte Ballıstıc Helmet Manufacture. Güvenlik Bilimleri Dergisi. IDEF Özel Sayı, ss:79-94.
8. [8] Lo’pez-Puente, J., Zaera, R., and Navarro, C., (2008). Experimental and Numerical Analysis of Normal and Oblique Ballistic Impacts on Thin Carbon/Epoxy Woven Laminates, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Cilt:39, Sayı:2, ss:374-387.

9. [9] Marrisen, R., Smit, L., and Snijder, C., (2005). Dyneema Fibers in Composites, The Addition of Special Mechanical Functionalities. Proceedings of The Advancing with Composites, International Meeting on Composite Materials, Napel, Basılı.
10. [10] Rouchan, J., (1987), Materiaux Composites Pour d‘aeronefs. Ecole Nationale Sperieure d'Ingenieurs de Constructions. Aeronautiques, ss:95.
11. [11] Korkmaz, N., Çakmak, E. ve Dayık, M., (2016). Dokuma Karbon Elyaf Takviyeli Karbon Nano Tüp-Epoksi Kompozit Malzemelerin Mekanik ve Termal Karakterizasyonu, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. Cilt:20, Sayı:2, ss:338-353.
12. [12] Duodu, E.A., Gu, J., and Ding, W., (2018). Comparison of Ballistic Impact Behavior of Carbon Fiber/Epoxy Composite and Steel Metal Structures. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Mechanical Engineering. Cilt:42, ss:13–22.
13. [13] Folgar, F., (2016). Thermoplastic Matrix Combat Helmet With Carbon Epoxy Skin For Ballistic Performance. Advanced Fibrous Composite Materials For Ballistic Protection. Editör: Chen, X. İngiltere: Woodhead Publishing. Ss:437–56.
14. [14] Lia, Y., Xiana, X.J., Choya, C.L., Guob, M., and Zhangb, Z., (1999). Compressive and Flexural Behavior of Ultrahigh-Modulus Polyethylene Fiber and Carbon Fiber Hybrid Composite. Composites Science and Technology. Cilt:59, Sayı:1, ss:13–8.
15. [15] Bitlisli, B. ve Yazıcı, M., (2019). Araç Zırhlamada Kullanılan Kompozit Malzemelerin Balistik Performanslarının İncelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi. Cilt:24, Sayı:1, ss:25-34.
16. [16] Larsson, F. and Svensson, L., (2002). Carbon, Polyethylene and PBO Hybrid Fibre Composites For Structural Lightweight Armour. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Cilt:33, Sayı:2, ss:221–231.
17. [17] STANAG 2920, (2003). Balistic Test Method for Personel Armor, Personel Korumasında Kullanılan Malzemelerin Balistik Test Metotları Dokümanı.
18. [18] Yanen, C. ve Solmaz, M.Y., (2016). Tabakalı Hibrit Kompozitlerin Bireysel Zırh Malzemesi Olarak Üretimi ve Balistik Performanslarının İncelenmesi, El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi. Cilt:3, Sayı:2, ss:351-362.