Hafif Zırh Uygulamaları için Alümina Seramiğinin Oksit Seramik ve Metal Faz Katkısıyla Üretilmesi ve Karakterizasyonu

Abstract

Seramik malzemeler, düsük özgül agırlık ve yüksek mekanik özelliklerinden (sertlik, elastik modülü, basma mukavemeti) dolayı zırh uygulamalarında sıklıkla tercih edilmektedir. Alümina (Al2O3), ileri seramik malzemeler içerisinde en yüksek fiyat-fayda oranına sahip olan malzemedir. Ancak zırh malzemesi olarak sıklıkla kullanılan silisyum karbür (SiC) ve bor karbür (B4C) ile kıyaslandıgında, daha düsük sertlige sahiptir ve özgül agırlıgı da daha yüksektir. Düsük egme mukavemeti ile de SiC ve B4C?e göre daha zayıf balistik performans sergilemektedir.Bu çalısmada, saf alüminanın çesitli katkılarla mukavemet ve sertliginde artıs saglayarak, araç ve personel zırhlarında kullanılmak üzere alternatif bir aday zırh malzemesi olarak üretilmesi ve karakterize edilmesi hedeflenmistir. Bunun için Al2O3 matrise seramik katkı olarak krom oksit (Cr2O3), metal faz olarak da heterojen çöktürme yöntemi kullanılarak nano boyutta nikel (Ni) ilavesi yapılmıstır. Hacimce % 1 Cr2O3 ve % 1 Ni birlikte katkısının saf alüminaya göre özelliklerde önemli iyilestirmeler sagladıgı görülmüstür: mukavemet degerinde % 35, sertlik degerinde % 20?lik artıs saglanmıstır. Katkılı kompozitlerde kırılma modu taneler arasından kısmen tane yarılması moduna degismistir. Cr3+, Al3+ iyonları ile arasındaki yarıçap farkına baglı olarak yer alan katı çözeltisi olusurken tane sınırı mukavemetlendirme etkisi yaratılmakta ve malzemenin mukavemetine ve sertligine olumlu katkı saglamaktadır.Düsük enerjili darbe testlerinde, mukavemet ve sertlik degerlerindeki artısa paralel sonuçlar gözlenmistir: katkılı seramiklerin ortalama maksimum kuvvet (Fmax) degerleri saf alüminadan daha yüksektir. En yüksek Fmax degeri hacimce % 1 Cr2O3 ve % 1 Ni katkılı kompozisyonda bulunmustur ve alüminaya göre % 10?luk bir artıs söz konusudur.