Anasayfa Askeri, Malzeme Bilimi ALTAY Tankının En Büyük Silahı – Bor Karbür, Boron Karbid (B4C) Zırh

ALTAY Tankının En Büyük Silahı – Bor Karbür, Boron Karbid (B4C) Zırh



Yeni nesil sert malzemeler arasında gösterilen bor karbür ya da diğer ismiyle boron karbid, metal olmayan en önemli gruba ait olup, en sert malzemedir. Üretimine, son zamanlarda fazlasıyla ihtiyaç duyulmaktadır. Bunun temel sebebi, üstün mekaniksel özellikleridir. Sertliği, yüksek ergime sıcaklığı, oldukça düşük olan özgül ağırlığı ve korozitif etkilere güçlü dayanımı, bor karbürü yeni nesil zırh teknolojisinin olmazsa olmazlarından biri haline getirmiştir.

Bu kadar üstün özellikli bir malzeme olmasına karşın üretim prosesi oldukça basittir. Gerekli sıcaklık(2500 °C) elektrik arc fırınlarında elde edildikten sonra, ergitme potasına saflaştırılmış boron trioksit (B2O3) ve karbon(C) eldesi için pulverize kok kömürü konularak, redükleme işlemi gerçekleştirilir. İçeride oluşan reaksiyon sonucunda, mikronmetre mertebesinde “Bor Karbür” tanecikleri elde edilir.

Bor Karbür Kimyasal Reaksiyonu;

2B2O3+7C  → B4C+ 6CO
ya da
4H3BO3+7C  → B4C+ 6CO+6H2O

Proses sonucu oluşan bor karbür

bor karbürGörünüm olarak sertliğini yansıtmasada bor karbür en sert malzemelerden birisidir.Sertlik, katı maddeler ve malzemeler için ayırt edici mekanik özelliklerdendir. Öyleki, metal ve metal olmayan maddeler için sertlik birimleri her zaman kullanılmıştır. Metaller için Brinell, Vickers ve Rockvell sertlik belirtirken, metal olmayan katılar için genellikle Mohs sertlik birimi kullanılmaktadır. Sertlik, malzemelerin birbirleri üzerinde yarattıkları deformasyonun boyutu açısından oldukça önemlidir. Hiçbir malzeme, yüksek kütle yada yüksek enerjiye sahip değilse kendinden daha sert bir malzemeyi çizemez ya da deformasyona uğratamaz. Bu açıdan bakıldığı zaman bor karbür “9,5 mohs” sertliği ile üstün sertlik özelliği sergilemektedir.



Savunma Sanayisinde Sert Malzemelerin Kullanımı Neden Önemlidir?

Birinci dünya savaşında, ingilizler metallerin zırh olarak kullanılabileceğini düşünmüşler ve tarihte ilk zırhlı araç olarak geçen Mark IX tank’ı yumuşak çelikten imal etmişlerdir. Böylece, çelikten daha yumuşak olan 1903 üretimi mauser s patrone fişek çekirdekleri, kendinden daha sert olan Mark IX zırh çeliğini delemeyecek ve içerideki piyadeleri güvende tutacaktı. Mühimmatlara karşı, mark ıx’ın çok dayanıklı olduğunun anlaşılması üzerine almanlar mermi çekirdeklerini çeşitli alaşımlarla kaplayarak Mark IX’ın zırhını delmeyi başarmışlardır. Metalleri ve alaşımları sertleştirerek zırh olarak kullanma süreci 1960’ların sonuna kadar devam etmiştir. 1950 tanklarında metal zırhların sertlikleri 6,0 mohs’a kadar dayanmış ve 150mm kalınlığı bulan zırhların fazla ağır olmaları sebebiyle, üreticiler daha hafif ve dayanıklı malzemeler üretme yolları aramıştır. Bu sayede, kompozit zırhlar doğmuştur. Kompozit zırhlar seramik ve plastiğin çelikle birlikte kullanılmasıyla zırh teknolojine katılmışlardır. Fakat bu malzemelerinde eksik noktaları mevcuttur. Plastik, oldukça esnektir hafiftir (~1,3 gr/cm3) fakat çekme mukavemeti düşüktür. Keza seramik, oldukça serttir (~8,0 mohs), çeliğe göre çok hafiftir (~ 2,7 gr/cm3) fakat gevrek malzemedir ve çekme mukavemeti düşüktür.

Tüm bu eksikler, tank-tank anti mühimmat olarak bilinen sabot mühimmatlarının bulunması ile birlikte kendini daha çok belli etmiştir. Sabotlar, tungsten alaşımlardan elde edilirler ve sertlik değerleri 8,5 mohs olabilmektedir. Tüm bu oluşumlar, yeni bir zırh malzemesi arayışı başlatmış ve yeni nesil “Bor Karbür” doğmuştur.

ALTAY Tankı ve Bor Karbür Zırh

Ülkemizin %100 yerli sermaye ve %100 Türk mühendisliğiyle OTOKAR tarafından üretilen ALTAY tankı önümüzdeki günlerde seri üretime başlayacağını duyurdu. ALTAY tankı, yeni nesil tüm teknolojilere sahip olarak üretilecek ve uzun süre bu özelliğini koruyacaktır. Fakat onu diğer tanklardan ayıran bir özelliği var ki, onu dünyada ilk olma başarısına ulaştıracak. Bu özellik “Bor Karbür – Boron Karbid” ile üretilen yeni zırh teknolojisi.

Bor Karbür Teknik Özellikleri;

Kimyasal Formül        : B4.9C ve B4.3C
Kristal Yapısı              : Rombobedrik
Özgül Ağırlık (g/cm3)  : 2,510
Ergime Noktası (0 °C) : 2450
Sertlik Mohs Skala      : 9,5
Isı Geçirgenliği (W/MK) : 35



Teknik özellikler incelendiği zaman görülmektedir ki, bor karbür en hafif ve en sert malzemedir. Bor karbürü, ekonomik olarak oldukça ucuza elde edilen 9,0 mohs sertliğe sahip Korund (Al2O3) izler. Korund özgül ağırlığının 4,1 gr/cm3 olduğu düşünülürse, bor karbürün kıymeti daha çok anlaşılmaktadır. Metal alaşımların özgül ağırlıkları 5,5 gr/cm3’ün altına hiçbir zaman düşmez, bu durum tanklar için oldukça büyük bir zırh yükü demektir.

Zırh teknolojisinde önemli etmenlerden bir taneside yüksek ergime sıcaklığıdır. Bilindiği üzere anti-tank mühimmatlarının bir çoğu ısıl etki ile zırhları delmektedir. Örnek olarak; RPG-7, Kornet vs. gibi anti-tank mühimmatları zırha temas ettikleri anda içerisinde bulunan bakır metalini çeşitli kimyasallar ile 1500 °C dereceye kadar ısıtır, ses hızının 3 katı hızla zırha nüfuz etmesini sağlayarak metal ve metal alaşım kompozit zırhları delmektedir.  Bor karbür zırh kaplaması bu tür anti-tank mühimmatlarına karşı yüksek ergime sıcaklığı ile kolaylıkla karşı koymaktadır.

Bor karbür, düşük reaksiyon özelliğiyle reaktif başlıklı mühimmatlara karşıda oldukça üstün başarı sağlamaktadır. Reaktif başlıklı mühimmatlar, çarptıkları metal zırhlarla çok çabuk reaksiyona girerek zırhı oksitlemekte ve dayanımını düşürmektedir. Dayanım seviyesi düşen zırh kolayca delinebilmekte ve aracı kullanılmaz hale getirebilmektedir. Bor karbür, mevcut reaktif başlıklı mühimmatlara karşı oldukça dayanıklıdır ve bu özelliği onu zırh teknolojisinde bir basamak daha yukarı taşımaktadır.

Üretim prosesinden çıkan ve sinterlenerek kullanıma hazır hale getirilen “Bor Karbür Plaka”;

bor karbür plaka

Ülkemizde bor karbür üretimi için fizibilite raporu hazırlanmış ve ekonomik olarak üretilebileceği kanıtlanmıştır. İlerleyen zamanlarda, kurulacak tesiste 50 ton/yıl kapasite ile üretim yapılması planlanmıştır.

KAYNAKLAR
  • Bor Karbür Ön Fizibilite Raporu, ETİ MADEN A.Ş
  • Karaçay, Alp, Cabbar (2013) – Bor Karbür Üretimi ve Karakterizasyonu
  • Atasoy (2011) – “Bor Karbür Üretiminde Metalik Alüminyum Toz İlavesinin Etkisi”, 6 th International Advanced Technologies Symposium
Share on FacebookTweet about this on TwitterShare on Google+Share on LinkedIn