Bor katkılı duyarsız tahrip gücü yüksek yeni patlayıcıların geliştirilmesi

Bu tez çalışması kapsamında, mühimmat sistemlerinde sıklıkla kullanılan alüminyum katkılı, polimer bağlı ve dökülebilir özellikte yüksek tahrip etkili patlayıcıların yerine kullanılabilecek ve daha iyi performans özellikleri gösterebilecek magnezyum kaplı bor (MKB) ve metal borür (AlB2, MgB2 ve AlB12) gibi bor ve bileşikleri katkılı yüksek tahrip etkili patlayıcılar geliştirilmiş ve üretilmiştir. Bu patlayıcıların içeriğinde katı bileşenler olarak enerjik dolgu malzemesi siklotetrametilen tetranitramin (HMX), metal yakıt olarak MKB veya metal borürler (AlB2, MgB2 ve AlB12); sıvı bileşenler olarak ise bağlayıcı hidroksil sonlu polibütadien (HTPB), plastikleştirici isodesil pelargonat (IDP), katalizör trifenilbizmut (TPB) ve dibütiltin dilaurat (DBTDL), ıslatma maddesi lesitin ve sertleştirici izoforon diizosiyanat (IPDI) belirli bir formülasyonda yer almaktadır. Tez çalışmasının ilk kısmında, referans ve geliştirilen patlayıcılarda katı bileşen olarak farklı ortalama tane boylarında kullanılan HMX'lerin ve metal/metaloit tozlarının karakterizayon çalışmaları; fiziksel ve mekanik özellikleri (tane boyu dağılımı, gerçek yoğunluk, yığın yoğunluk, sıkıştırılmış yoğunluk, nemlilik ve SEM) ve HMX'ler için ayrıca performans özellikleri (kalorifik enerji) ölçülerek gerçekleştirilmiş ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Tez çalışmasının daha sonraki aşamasında, içeriğindeki Sınıf 5 HMX'in Sınıf 1 HMX'e ağırlıkça oranı 2,5 olan, katalizör olarak ağırlıkça %0,2 trifenil bizmut (TPB) ve metal yakıt olarak magnezyum kaplı borun (MKB) kullanıldığı ilk patlayıcı (MKB-01) üretilmiştir. Ancak üretilen MKB katkılı patlayıcının üretim sonu başlangıç viskozitesinin ve kürlenme hızının yüksek olmasından dolayı istenilen işlenebilirlik özelliklerinde olmadığı gözlenmiştir. MKB katkılı patlayıcının üretim sonu başlangıç viskozitesinin, içeriğinde yer alan HMX'lerin farklı ortalama tane boylarına ve bunların ağırlıkça birbilerine oranlarına bağlı olduğu göz önüne alınarak, patlayıcının üretim sonu viskozitesini düşürmek amacıyla tüm bileşenler ve miktarları sabit tutularak, patlayıcı içerisinde farklı ortalama tane boylarında kullanılan HMX'lerin (Sınıf 1 (d50=164µm) ve Sınıf 5 (d50=24µm)) ağırlıkça birbirlerine oranları değiştirilmiş ve patlayıcı içerisinde farklı sınıflardaki HMX'ler (Sınıf 2(d50=36µm)/Sınıf 3(d50=317µm)) 0,5 oranında kullanılmıştır. Sonuçlar, patlayıcıda Sınıf 2/Sınıf 3 0,5 oranında HMX kullanımının patlayıcının üretim sonu başlangıç viskozitesini işlenebilirlik sınırlarına çektiğini göstermiştir. Patlayıcının kürlenme hızının yüksek bulunmasında etkili olan parametrelerden patlayıcı içerisinde yer alan katalizör miktarı ve türü de değiştirilerek patlayıcının içerdiği katalizör miktarı azaltılmış ve ayrı bir katalizör türü de denenmiştir. Sonuç olarak, ağırlıkça %0,0006 oranında DBTDL katalizörünün kullanımının MKB katkılı patlayıcının kürlenme hızını düşürerek işlenebilirliği sağladığı gözlenmiştir. Üretilen üretim sonu başlangıç viskozitesi ve kürlenme hızı optimize edilen MKB katkılı patlayıcının ve aynı formülasyonda üretilen alüminyum ve metal borür (AlB2, MgB2 ve AlB12) katkılı patlayıcıların karakterizasyonu, fiziksel ve mekanik özellikleri (viskozite, nemlilik, gerçek yoğunluk, shore A sertlik, gerinim ve gerilim), ısıl özellikleri (ısı kapasitesi, ısıl iletkenlik katsayısı, ısıl genleşme katsayısı, vakum ısıl kararlılık, camsı geçiş sıcaklığı ve kendiliğinden tutuşma sıcaklığı), küçük ölçekli hassasiyet özellikleri (sürtünme hassasiyeti) ve performans özellikleri (kalorifik enerji, infilak hızı, şok basıncı ve darbe) ölçülerek gerçekleştirilmiş ve patlayıcıların özellikleri referans olarak alınan alüminyum katkılı patlayıcının özellikleri ile karşılaştırılarak AlB2 katkılı patlayıcının özellikle ısıl ve performans özelliklerinin referans patlayıcıdan çok daha iyi olduğu saptanmıştır. Sonuç olarak, yapılan tez çalışması bor gibi ülkemizde bol miktarda bulunan bir metaloitin alüminyum ile bileşiğinin patlayıcı üretiminde başarıyla kullanılabileceğini göstermiştir.