Malzeme Bilgisi

Yarımetal veya metalimsi sınıfından bir element olan Bor'un ismi çok eski zamanlardan beri bilinen ve kullanılan bir bor bileşiği olan boraks'a adını veren Arapça burak kelimesinden gelir. Türkiye bor yataklarının 1865 yılında bulunmasından sonra yabancılar tarafından işlenmiş, 1950’lerden itibaren Türk özel sektörü ve Etibank da işletmeye başlamıştır. 1978’de devletleştirme sonucu sadece Etibank tarafından işletilmeye devam edilmiştir.

Doğada 200’den fazla bilinen bor minerali olmasına rağmen bunlardan ancak 15 kadarı iktisâdi değere sahiptir. Dünya üzerindeki bilinen işletilebilir bor cevherlerinin yaklaşık dörtte üçü Türkiye toprakları üzerindedir. Toprakta bileşikler halinde bulunan başlıca bor cevherleri;

Kompozit patlayıcı ailesi HBX, TORPEX türü patlayıcıların yerini almak için ABD tarafından geliştirilmiştir. Bu hususta temel hedef hem TORPEX kadar güçlü hem de TORPEX'den daha kararlı, duyarsız ve güvenli mühimmat ve harp bağlıklarının geliştirilebilmesi olmuştu.

HBX ismi "Yüksek Basınçlı Patlayıcılar" olarak Türkçe çevrilebilecek "High Blast Explosives" tanımlamasından türetilmiş bir kısaltmadır. HBX kabaca TORPEX'e yakın güçtedir, bununla birlikte belirgin derecede daha duyarsızdır. Bu duyarsızlaştırma ise içeriğe D-2 duyarsızlaştırıcısı, kalsiyumklorür ve kalsiyumsilikat eklenmesiyle elde edilmiştir. Aslında, HBX içine duyarsızlaştırıcı eklenmiş bir tür TORPEX'tir demek doğru olur.

Magnezyum dünya üzerinde en bol bulunan elementlerden biridir ve yer kabuğunun ağırlıkça yaklaşık %2,7'sini teşkil eder ki en çok bulunan sekizinci elementtir ve altıncı metaldir. Tabiatta; deniz suyunda çözülmüş olarak (%0,13) ve toprakta çeşitli cevherin içinde bileşikler halinde mevcuttur. Bu cevherlerin en yaygınları Dolomit (CaMg(CO₃)₂), Magnesit(MgCO₃) ve Karnalit (KMgCl₃.6H₂O) olarak sayılabilir.

Gümüşî beyaz renge sahip olan magnezyum yapısal amaçlarla kullanılabilir olarak kabul edilen en hafif metaldir. Çeliğin ortalama 7,83kg/dm³, alüminyumun 2,7kg/dm³ değerindeki yoğunluklarının yanında sadece 1,74kg/dm³ lük yoğunluğu ile, hafif ve sağlam yapılar üretmekte ciddi bir üstünlük sağlayabilir.

İkinci Dünya Savaşı yıllarında dehşet verici Alman denizaltı tehditine karşı ihtiyaç duyulan daha etkili sualtı mühimmatları için çok yoğun çalışmalar gerçekleştirildi. Bu amaçla üzerinde çalışılan bütün kompozit patlayıcılar içinde o zaman için en güçlüsü İngiltere'de geliştirilen TORPEX'tir. TORPEX ismi "Torpido Patlayıcısı" olarak Türkçe'ye çevrilebilecek "TORPedo EXplosive"den türetilmiştir. Daha sonra TORPEX-1 olarak adlandırılan bu ilk üretilen TORPEX;

• %45 RDX
• %37 TNT
• %18 Alüminyum

karışımından oluşmaktaydı. Bilahare geliştirilen ve savaş sonrası dönemde kullanılmaya başlanan TORPEX-2 ise;

Oksijen ve silikondan sonra yer kabuğunda en çok bulunan üçüncü element ve en çok bulunan metal olan alüminyum yer kabuğunun ağırlıkça ~%8,2'nin teşkil eder. Bununla birlikte çok tepkin bir metal olduğundan saf halde bulunamaz.

Alüminyumun (Al) yüzeyinde, oksijene (0₂) olan yüksek ilgisi sebebiyle, havanın teması sonucunda ince fakat yoğun bir oksit tabakası (Al₂O₃) teşekkül eder. Bu tabaka alüminyumu diğer etkilerden korur ancak bazı asitler, bazlar ve tuzlar bu tabakayı çözebilirler dolayısıyla alüminyum bu maddelere karşı dayanıklı değildir.

Bazalt teknolojisi savunma sanayii alanındaki uygulamalar için ihtiyaç duyulan daha üstün nitelikli karma malzemeler elde edebilme çalışmalarına bağlı olarak SSCB'ye dayanmaktadır.

Düzensiz erime, kademeli kristalleşme gibi sorunlar sebebiyle bazalttan büyük miktarlarda ve düzenli olarak sürekli elyaf üretebilme yeteneği ancak bu sorunların çözülebildiği 1980'lerin sonlarında mümkün olabilmiştir. Bu teknoloji o zamanlar SSCB'de geliştirildiğinde ilk bazalt elyafı imalât tesisleri Ukrayna ve Gürcistan'da kuruldu.

Mevcut en güçlü yüksek patlayıcılardan bir olan PEntaerythritolTetraNitrate (C₅H₈N₄O₁₂) kısaca PETN, TNT'den daha güçlü bir patlayıcı arayışının sonucunda ilk defa 1894 senesinde üretildi. Bununla birlikte ticari olarak üretimi ancak pentaerythritol'ün sentezlenebilmesi için gereken kimyasalların (formaldehit ve asetaldehit) kolayca elde edilebildiği 1930'larda mümkün olabildi.

Penthrite, niperyth veya nitropenta olarak da adlandırılan PETN beyaz ve kokusuz kristal yapısındadır. 141^oC'de erir ve 205^oC'de patlar. Yoğunluğu 1,76 kg/dm3'tür. Sıcaklık, darbe ve sürtünmeye karşı hassastır. Suda çözülmez, alkol, eter ve benzen içinde çok az çözülür, aseton ve metil asetat içinde ise çözülür.

Çok çeşitli alt türleri olan cam elyafları göreceli düşük maliyetleri, yüksek mukavemetleri, kimyevi dayanıklılıkları ve kolay temin edilebilmeleri ile karma malzeme üretiminde diğer elyaf türlerinden çok daha yaygın olarak kullanılırlar. Eski Mısırlıların ısı ile yumuşatılmış camdan, kaba elyaflar elde ederek çeşitli kaplar imâl ettikleri söylenmektedir. Bugün kullanılan haliyle sürekli cam elyafının ilk üretimi ise 1935 senesinde ABD'de gerçekleşmiştir. Yüksek sıcaklık elektrik uygulamaları için üretilen bu ilk elyafa da elektrikten hareketle E camı adı verilmiştir.

1942'de cam elyaf takviyeli kompozitler ilk kez uçakların yapısal parçaları için kullanılmaya başlandı. 1960'ların başlarında S camı adı verilen daha yüksek mukavemetli yeni bir cam elyafı türü geliştirildi. 2000 yılına gelindiğinde ise dünya üzerindeki cam elyafı tüketimi yaklaşık 2,6 milyon tona ulaşmıştı.

İkinci Dünya Savaşı esnasında daha güçlü patlayıcı arayışları devam ederken oktojen veya homocyclonite olarak da bilinen ve cyclotetramethylenetetranitramine (C₄H₈N₈O₈) olarak tanımlanan HMX ilk kez İngiltere'de 1942 civarında üretilmiştir. HMX ismi bir kıslatmadır ve Yüksek Eriyici Patlayıcı (High Melting eXplosive) veya Majestelerinin Patlayıcısı (Her Majesty's eXplosive) veya Yüksek Hızlı Askeri Patlayıcı'dan (High-velocity Military eXplosive) türetildiği söylenmektedir.

Kokusuz, beyaz veya şeffaf kristal halde bulunan HMX ısı, darbe ve sürtünmeye karşı hassas değildir. Plastik patlayıcılarda, nükleer bombaların ateşlenmesinde yaygın olarak kullanıldığı gibi roket yakıtı olarak da kullanılır. Suda çözülmez, aseton içinde çözülür. Zehirlidir, özellikler karaciğer ve merkezi sinir sistemine hasar verir.

Bugün RDX olarak anılan madde ilk olarak 1899 senesinde tıbbî olarak kullanılmak üzere üretilmişti. İlk kez patlayıcı olarak kullanılması ise 1920'de gerçekleşti. Cyclonite, hexogen, cyclotromethylene, trinitramine, T4 olarak da adlandırılır. RDX'in niteliklerinin iyileştirilmesi ise ikinci dünya savaşı yıllarında oldu. RDX ismi de muhtemelen bu zamandan gelen bir kısaltmadır ve İngilizce "Research and Development eXplosive" veya "Royal Demolition eXplosive" den oluşturulduğu söylenmektedir. Bu zaman diliminden önce, madde genellikle hegzojen ismiyle tanınmaktaydı.

RDX (C₃H₆N₆O₆) beyaz kristal halde bir katıdır ve yüksek yoğunluğu ve infilâk hızıyla bütün askeri patlayıcılar içinde en güçlüsü olarak kabûl edilir. Bir fünye ile ateşlenmedikçe patlamaz, yanar ve bu sebeple roket yakıtı olarak da kullanılır. Isıya karşı hassasiyeti düşük olduğundan eritilebilir. Yine de erime noktası yüksek olduğundan döküm için kullanmak zordur. Bununla birlikte erime noktası daha düşük olan TNT ile karıştırıldığında harp başlıklarının döküm yoluyla doldurulabilmesi mümkün olabilmektedir.

TNT'nin elde edilmesi Almanya'da 19.yüzyılın ikinci yarısında gerçekleştirilen ve toluenin elde edilmesiyle başlayan bir dizi çalışmanın neticesinde olmuştur. Bu süreç sonunda TNT adı verilen en eski yüksek patlayıcılardan birinin 1891 senesinde imâl edildiği bilinmektedir.

Trinitrotoluene (C₇H₅N₃O₆) altı farklı isomer şeklinde elde edilebilir. Patlayıcılar için kullanılan isomer ise 2,4,6-trinitrotoluene'dir. Bu sebeple patlayıcılar söz konusu olduğunda bahsi geçen TNT'nin bu isomer olduğunu göz önünde bulundurmak uygun olur. Basitçe açıklamak gerekirse toluenin, nitrik asit ve sülfürik asit karşımı ile birleştirilmesi yoluyla elde edilir.

Naylon ailesinin bir üyesi olan aramidin kimyevi bileşimi "poli para fenilen terepitelamid" olarak tanımlanır. İlk olarak 1960'larda geliştirilen meta-aramid ve daha sonra üretilen para-aramid olarak iki bilinen türü mevcuttur. Meta-aramidler ısıya karşı yüksek dirençleri, olağan oksijen seviyelerinde erimemeleri ve alev almamaları sebebiyle koruyucu giysiler, ısı ve elektrik yalıtım malzemeleri gibi alanlarda kullanılırlar.

Burada kısaca bahsedilecek olan para-aramidler ise bazı üstün mekanik nitelikleri sebebiyle karma malzeme üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Para-aramidin, otomobil lastikleri içindeki çelik tellerin yerine kullanılacak bir malzeme arayışı esnasında Dupont tarafından geliştirildiği söylenmektedir. Malzeme halk arasında ticari olarak piyasaya sürülen ilk para-aramid lifine verilen Kevlar tescilli ismiyle tanınır. Dünyadaki ikinci para-aramid üreticisi ise Japon Teijin'dir.