Gelişmiş seramik malzemelerin uygulamaları
Yüksek Hızlı Uçaklarda Uygulamalar
Yüksek hızlı uçaklar, büyük askeri güçlerin geliştirmek için yarıştığı stratejik ekipmanlardır. Süpersonik uçuşları ve keskin yapıları ciddi aerodinamik ısınma sorunlarına yol açmaktadır. Yüksek hızlı uçaklar için tipik termal ortam, yüksek sıcaklıklar ve karmaşık, zorlu termo-mekanik yükler içermektedir. Mevcut yüksek sıcaklık alaşımları artık gereksinimleri karşılayamamaktadır, bu da seramik matris kompozitlerinin ortaya çıkmasına yol açmıştır. Özellikle SiCf/SiC kompozit seramik malzemeler, uçak motorlarının türbin kanatları, nozul kılavuz kanatları ve türbin dış halkaları gibi sıcak yapısal bileşenlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kompozit malzemenin yoğunluğu, yüksek sıcaklık alaşımlarının yaklaşık 1/4’ü kadardır, bu da önemli bir ağırlık azalmasına yol açmaktadır. Ayrıca, 1400°C’ye kadar sıcaklıklarda çalışabilirler, bu da soğutma sistemi tasarımını büyük ölçüde basitleştirir ve itme gücünü artırır.
Hafif Zırhlarda Uygulamalar
Hafif kompozit zırh, modern ekipmanların hayatta kalabilirliğini korumak için çok önemlidir. Seramik liflerin ve lif takviyeli seramik matris kompozitlerinin geliştirilmesi, hafif kompozit zırh uygulamaları için temel teşkil etmektedir. Şu anda kullanılan başlıca koruyucu seramik malzemeler arasında B4C, Al2O3, SiC ve Si3N4 bulunmaktadır. Mükemmel mekanik özellikleri ve maliyet etkinliği ile silisyum karbür seramikler, en umut vadeden kurşun geçirmez seramik malzemelerden biri haline gelmiştir. Bireysel asker ekipmanları, ordu zırhlı silahları, silahlı helikopterler, polis ve sivil özel araçlar dahil olmak üzere çeşitli zırh koruma alanlarındaki çeşitli uygulamaları, onlara geniş uygulama olanakları sağlamaktadır. Al2O3 seramiklerine kıyasla, SiC seramiklerinin yoğunluğu daha düşüktür, bu da ekipman hareketliliğini iyileştirmek için faydalıdır.
Küçük Silahlarda Uygulamalar
Silah sistemlerinin önemli bir bileşeni olan küçük silahlar, genellikle tabancalar, tüfekler, makineli tüfekler, el bombası fırlatıcıları ve özel bireysel ekipmanları (bireysel roketatarlar, bireysel füzeler vb.) içerir. Ana işlevleri, düşman hedeflerini öldürmek veya yok etmek için mermileri hedef alana fırlatmaktır. Küçük silahların çalışma koşulları arasında yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, yüksek irtifa, nemli ısı, toz, yağmur, toz-yağmur, tuzlu sis ve nehir suyuna batırma yer almaktadır. Korozyon direnci çok önemlidir. Şu anda küçük silahlar için başlıca korozyon önleyici işlemler arasında mavileştirme, sert eloksal, iyon kontrollü penetrasyon teknolojisi, elmas benzeri karbon kaplamalar ve plazma nitrürleme bulunmaktadır. Özellikle deniz ortamlarında kullanılan silah ve ekipmanlar için, 500 saatten fazla tuz püskürtme ortamında korozyon direncine yönelik gereksinim, geleneksel kaplama işlemlerine önemli bir zorluk teşkil etmektedir.
Silah Namlularındaki Uygulamalar
Silah namlusu, mermi atan silahların temel bileşenidir. Silah namlusunun iç yapısı, hazne, sıkıştırma konisi ve yivlerden oluşur; hazne ve yivler sıkıştırma konisi ile birbirine bağlanır. Geleneksel silah namluları genellikle yüksek mukavemetli alaşımlı çelikten yapılır. Ateşleme sırasında, namlunun içi itici gazların ve mermilerin birleşik etkilerine maruz kalır ve bu da namlunun iç duvarında çatlaklara ve kaplamanın ayrılmasına yol açar. Namlu deliğindeki hasar, yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve yüksek hızlı itici gazların ve mermilerin namlu duvarına tekrarlanan etkisinin sonucudur. Sıkıştırma konisi ve namlu ağzı genellikle ilk arızalanan kısımlardır.
Silah namlusu ömrünü uzatmak için, namlu deliğinin krom kaplanması en yaygın yöntemdir, ancak krom kaplama tabakasının oksidasyon direnci sıcaklığı 500°C’yi aşmaz. Ateşleme sırasında hazne basıncındaki sürekli artış ve silah namlusu ömrü gereksinimlerindeki üstel artışla birlikte, namlunun taşıdığı basınç ve sıcaklık da artmaktadır. Seramiklerin yüksek sertliği, yüksek mukavemeti ve yüksek sıcaklıkta kimyasal inertliği kullanılarak, silah namlusu aşınması etkili bir şekilde azaltılabilir ve hizmet ömrü uzatılabilir.
Mühimmat Uygulamaları
Mühimmatın ana bileşenleri savaş başlığı ve fünyedir. Hasara neden olan en doğrudan bileşen olarak savaş başlığı, esas olarak gövde, parçalanma elemanları, patlayıcı madde ve fünyeden oluşur. Savaş başlığının öldürücülüğünü sürekli olarak iyileştirmek, silah geliştirme alanında her zaman takip edilen bir hedef olmuştur. Özellikle alan etkili el bombaları için, savaş başlığı patlamasıyla üretilen parçalar nihai öldürme elemanlarıdır ve verimli parçalanma teknolojisi bu alanda her zaman bir araştırma zorluğu olmuştur.