Al2O3 ve Al2O3-ZrO2 kaplı seramik plakaların balistik dayanımının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, askeri araçların pasif korumasında kullanılan zırhların yapısal bütünlüğünün korunması ve zırh yapısında kullanılan seramik plakaların çoklu atışa dayanımının arttırılması için yüksek ağırlık artışı olmaksızın bir yapı oluşturulması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda zırh nitelikli Al2O3 seramik plakaların arka plakaya yapışacak yüzeyleri atmosferik plazma sprey kaplama yöntemi ile Al2O3-YSZ toz malzemeleri kullanılarak kaplanmıştır. Toz karışım oranları belirlenirken, oluşturulan kaplamanın yüksek kırılma tokluğuna sahip olmasını sağlayacak dönüşüm toklaşması mekanizmasının gerçekleşmesi göz önünde bulundurulmuş, bu yüzden ağırlıkça %15 ve %10 YSZ içeren iki karışım yapılmıştır. Hazırlanan karışımlarla elde edilen kaplamaların Vickers indentasyon yöntemi ile sertliği ve elde edilen izler üzerinde yapılan hesaplamalarla kırılma tokluğu ölçümleri yapılmış, ağırlıkça %5'lik YSZ artışının kaplama sertliğinde %6,3'lük bir azalmaya neden olduğu, kırılma tokluğunda ise %4,7'lik bir artış sağladığı hesaplanmıştır. Alüminyum plakalar ile yapılan penetrasyon derinliği testlerinde %15 YSZ içeren numune, kaplama yapılmamış seramik içeren bir pakete göre %50 daha iyi sonuç vermiştir. Çoklu atışa dayanım testinde ise atış yapılan seramikte meydana gelen bölgesel hasar ve komşu seramiklere iletilmeyen çatlaklar da, yapılan çalışmanın başarılı olduğunu göstermiştir.

The aim of this study is to make a structure that saves the structural unity of an armor, which is used for passive protection of armored vehicles, and also to enhance the multi hit capability without so much extra weight. In accordance with this purpose, the bonding surfaces of the armor graded alumina ceramic tiles are coated with Al2O3-YSZ powders using atmospheric plasma spray coating mechanism. The mixture ratios of the powders are determined according to the transformation toughening mechanism in order to improve the fracture toughness of the structure and 15 wt %-10 wt % by weight YSZ contained mixtures are prepared. Vickers indentation test is applied to the coatings to determine the hardness and also the fracture toughness of the coatings are calculated with the data gained from the hardness measurement. As a result of the characterization tests, it is seen that 5 wt % YSZ increase in the coating causes a 6,3% decrease in the coating, on the other hand the fracture toughness of the coating increases 4,7%. Ballistic tests are done with aluminum back plates adhered to alumina tiles. As a result of the depth of penetration tests, the performance of the specimen which is prepared with 15 wt % YSZ coating has 50% better bugle value than non-coated specimen. As a result of the multi hit tests, the local deformation of the coating and the undamaged neighbor ceramics are remarkable.