SAVUNMA SANAYİ VE METALURJİ-1

Herkese merhaba! Yeni başladığımız bu seride savunma sanayi tabanında malzeme bilimine değineceğiz. Savunma sanayiinde kullanılan malzemelerden birçok farklı özellik beklenmektedir. Bu özellikleri sağlayan ideal malzeme bulunana dek çalışmalar yürütülmektedir. Bu alanda yapılan çalışmalar bazen negatif sonuçlar verse bile, bu çalışmalardan çıkarılan sonuçların mühendislik için önemi yadsınamaz bir gerçektir. Bu yazıda ele alacağımız konu ise dünya genelinde yaygın kullanım alanına ve avantajlı özelliklere sahip olan ‘Magnezyum Alaşımları’.

Magnezyumun, çelik ve çinkodan %75, alüminyumdan ise %33 daha hafiftir. Dolayısıyla magnezyum, ağırlığın ciddi bir tasarım faktörü olduğu mühendislik uygulamalarında kullanılması için biçilmiş bir kaftandır. Örneğin hafifliği sebebiyle magnezyum, birçok alanda konstrüksiyon malzemesi olarak kullanılır. Ayrıca düşük yoğunluğa (1.74 kg/m^3) sahip olması magnezyumun savunma sanayinde kullanılması için çekici bir özelliktir. Düşük yoğunluk, düşük eylemsizlik sağlar. Bu da hızlı hareket etmesi gereken araçlar için önemli bir noktadır. Ancak alaşımsız olarak magnezyum, düşük mukavemet ve tokluk değerlerine sahiptir. Ayrıca yüksek sıcaklıklardaki uçuculuğu ve nemli ortamlarda korozyona uğraması sebebiyle alaşımlandırılarak kullanılır. Alaşım elemanlarından Al, mukavemeti; Zn tokluğu; Mn, korozyona karşı dayanıklılığı artırmaktadır.

Mg alaşımları hafiflik ve yüksek özgül mukavemetlerinden (mukavemet/yoğunluk) dolayı savunma sanayinde önemli bir yere sahiptir. Hafiflik, imalat sırasında parçanın daha kolay taşınması ve bitmiş ürünün daha ucuza sevk edilmesi demektir. Bunların yanı sıra, örneğin zırhlı araçların engebeli arazi koşullarındaki çok yönlü hareket ve manevra kabiliyetini önemli derecede etkileyen bir unsurdur. Bu yüzden, zırh malzemelerinin ağırlığını azaltmak ya da daha iyi balistik performans sağlamak için alüminyum, seramik veya kompozit malzemelerin(gelecek yazılarda değineceğiz) yanı sıra magnezyum alaşımları da iyi bir tercihtir.

Savunma sanayinde magnezyum alaşımlarının kullanıldığı temel ürünler:

Hava araçları: Helikopter ve uçakların rotor göbekleri, ters tepki sistemi, vites kutuları vb.
Kara araçları: Tanklar, vites kutusu, motor filtresi, koltuk çerçevesi vb.
Ateşli silahlar: Alıcı, şarjör, tüfek dipçiği, silah gövdesi vb.
Roketler ve Füzeler: Füze gövdesi, dümen gövdesi vb.
Personel ekipmanları: Giyilebilir kumaş antenler, bilgi ekranı, bilgisayarlar, kasklar vb.

Hava Araçları – Roketler ve Füzeler

Uçuş emniyetinin önemli bir unsur olduğu havacılık sektöründe, hava araçlarında rastlanan korozyon, üzerinde titizlikle düşünülmesi gereken bir konudur. Ağırlık azaltılması gibi temel bir konuda başarılı olsa da, magnezyum alaşımları korozyon direncinde problem yaratmaktadır. Bu sebeple, hava araçlarında magnezyum alaşımları henüz sadece, hidrolik depolar, rotor göbeği(görsel-1), yakıt depoları gibi üzerine yük binmeyen parçalarda aktif olarak kullanılmaktadır. Kısa ve orta menzilli balistik füzelerin imalatlarında da kullanılan magnezyum, dayanıklılığıyla avantaj sağlamaktadır.

Kara Araçları

Kara araçlarında ise magnezyum alaşımları, hafiflikleriyle öne çıkmaktadır. Örneğin HMMWV ‘run flat’ tekerlekler(görsel-1), magnezyum alaşımından döküm yoluyla imal edilir. Bu tekerlek askeri araçların lastiklerinin içine yerleştirilir ve lastik patlasa da aracın harekete devam edebilmesini sağlar. Magnezyum alaşımları, benzer şekilde askeri araçların şanzıman gövdelerinde kullanılarak, ağırlıktan yaklaşık %20 oranında tasarruf sağlamaktadır.

Hafifliğinin yanı sıra dayanıklılıkları sebebiyle de kullanılmaktadır. Örneğin çarpma esnasında yüksek dinamik ve statik zorlamalara maruz kalan koltuk çerçeveleri(görsel-2) ve kapı çerçevelerinde magnezyum alaşımları kullanılmaktadır. Ek olarak magnezyum alaşımları çeliğe göre daha düşük toleranslarda üretilebilme avantajına da sahiptir.

Ateşli Silahlar

Magnezyum alaşımları bu alanda da hafifliğiyle büyük faydalar sağlamaktadır. Alüminyum dövme alaşımı ile üretilen silah gövdeleri nispeten ağır olmaktadır. Bu sebeple magnezyum ilave edilerek oluşturulan özel bir alaşım kullanılır. Magnezyum oranındaki artışla silahta ağırlık düşüşü sağlanır. Bu avantajı nedeniyle tüfek ve tabanca gövdeleri, şarjör yuvaları gibi bazı parçalarda magnezyum alaşımları tercih edilmektedir.

görsel: magnezyum alaşımdan üretilmiş bir silah gövdesi

Askeri Ekipmanlar

Magnezyum alaşımları askeri personel ekipmanlarında ve iletişim cihazlarında da kullanılmaktadır. Personel tarfından giyilen bilgi ekranları ve kullanılan cihazlar az yer kaplamalı, hafif ve dayanıklı olmalıdır.Örneğin cep telefonu, dizüstü bilgisayar, haberleşme ekranları gibi ekipmanlar. Bu alandaki rakibi olan alüminyumdan yine hafifliği sayesine öne çıkmaktadır. Magnezyum gövdeden yapılmış bir iletişim cihazı alüminyumdan yapılmış olana göre %30 ağırlık kazancı sağlar.