Bor potasyum nitrat (BKNO3) pirotekniğinin hızlandırılmış yaşlandırma çalışması ile ömrünün belirlenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: AYFER ALTUN
Danışman: Zümriye Aksu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bor, potasyum nitrat ve bağlayıcı bileşenlerinden oluşan bor potasyum nitrat (BPN) pirotekniği askeri alanlarda pim çekici, roket motor ateşleyicisi, gaz jeneratörü gibi piroteknik sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. BPN pirotekniğinin uzun yıllar depolanması sonucu malzeme yapısında yer alan borun potasyum nitratla tepkimeye girerek bozunmasına bağlı olarak performans çıktılarında düşüş gözlenebilmektedir. Dolayısıyla bu malzemenin performansını kaybetmeyeceği hizmet ömrünün önceden belirlenmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında BPN pirotekniğinin ömrünün belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda, öncelikle bağlayıcı varlığının ve bor/potasyum nitrat karışım oranının değiştiği farklı BPN piroteknikleri üretilmiş ve piroteknik içeriğinin pirotekniğin performansı (kalorifik değer) ve bozunma (yaşlanma) kinetiği üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Tüm BPN piroteknikleri için elde edilen performans çıktıları karşılaştırıldığında, BPN içeriğinde bağlayıcı olup olmamasının BPN pirotekniğinin performansı üzerinde etkisinin olmadığı, yakıtça (borca) zengin BPN karışımlarının performanslarının ise yakıt (bor) oranı daha düşük olan BPN karışımlarından biraz daha yüksek olduğu saptanmıştır. Ayrıca tüm BPN piroteknikleri için DSC/DTA analiziyle ASTM E698-11 Standardı (Flynn/Wall/Ozawa Yöntemi) kullanılarak birinci dereceden olduğu kabul edilen bozunma (yaşlanma) kinetiği hız denklemleri sıcaklığa bağlı olarak çıkartılmış ve 25 °C'ta 10 yıl depolanmaları sonucu gerçekleşecek bozunma oranları hesaplanarak karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, bağlayıcı olup olmaması ve bor/potasyum karışım oranından bağımsız olarak, tüm BPN pirotekniklerinin 25 ºC'ta 10 yıl depolanması sonucu bozunma oranlarının ihmal edilebilir düzeyde olduğunu göstermiştir. Tez çalışmasının sonraki aşamasında ise, askeri sistemlerde kullanılmakta olan BPN 1 pirotekniği için hızlandırılmış yaşlandırma çalışması yapılarak, performans göstergesi olarak kalorifik değerindeki değişim incelenmiş ve pirotekniğin ömrü belirlenmiştir. Bu amaçla yaşlandırılmamış BPN 1 pirotekniği için elde edilen, sıcaklığa bağlı bozunma reaksiyonu hız denklemi kullanılarak, ortalama 25 ºC'ta 10, 20 ve 30 yıllık depolanma sürelerindeki bozunma oranlarına hızlandırılmış yaşlandırma sıcaklığı olarak seçilen 50 ºC'ta sırasıyla 8, 16 ve 24 günde ulaşılacağı hesaplanmıştır. Belirlenen koşullarda gerçekleştirilen hızlandırılmış yaşlandırma çalışmaları sonucunda, yaşlandırılmış BPN 1 numunelerinin kalorifik değerlerinde önemli bir değişim olmadığı görülmüş ve pirotekniğin sızdırmaz koşullarda (nem ve oksijen etkisi olmadan) 25 ºC'ta en az 30 yıl depolama ömrünün olduğu saptanmıştır. Anahtar Kelimeler: BPN Pirotekniği, Bor Potasyum Nitrat, Bağlayıcı, Bozunma Kinetiği, Hızlandırılmış Yaşlandırma, Ömür Belirleme