Rheological optimization of a castable plastic bonded explosive and investigation of its mechanical properties
Dökülebilir plastik bağlı bir patlayıcının reolojik optimizasyonu ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 895684
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELİS ÖNEL KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Savunma sanayiinde mevcut kaynakların etkin kullanımı, özellikle PBXN-109 ve -110 gibi dökülebilir polimer bağlı patlayıcılar (PBX) için kritik öneme sahiptir. PBX reolojisi bileşen özelliklerine bağlıdır ve karıştırma sonrası elde edilen başlangıç viskozitesi döküm kalitesini büyük ölçüde etkilemektedir. Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) Savunma Sanayii Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü (SAGE) bünyesinde uygulanan PBXN-109 formülasyonlarının düşük viskoziteleri nedeniyle başarılı bir döküm elde edilebilirken, bazı PBXN-110 formülasyonları belirlenen viskozite sınırlarını aşmaktadır. Bu çalışmada, optimum viskoziteyi düşürmek için bir PBXN-110 formülasyonunun reolojik özellikleri, enerjik toz içeriği ve monomodal, bimodal ve trimodal karışımlardaki enerjik toz içeriği ve parçacık boyutu dağılımı ayarlanarak optimize edilmiştir. Patlayıcı üretim hattında kritik bir faktör olan viskoziteyi etkileyen temel fiziksel parametreleri belirlemek için siklotetrametilen-tetranitramin (HMX) enerjik tozlarının mikromeritik analizi yapılmıştır. Düşük Hausner oranı ve sıkıştırılabilirlik indeksi ile akıcılığın arttığını gösteren küresel HMX parçacıkları ve çok modlu parçacık boyutu dağılımları, daha düşük viskozite elde etmek için kilit faktörler olarak belirlenmiştir. Ortalama parçacık boyutunun başlangıç viskozitesine etkisi araştırılmış ve HMX parçacıklarının bir plastikleştirici ile ön kaplama işleminin başlangıç viskozitesini daha da düşürdüğü gösterilmiştir. HMX süspansiyonlarının yalancı-plastik (ing. pseudo-plastic) kayma incelmesi davranışı, kayma gerilimi ve kayma hızının fonksiyonu olan ve kuvvet yasasına dayalı Oswald modeli ile gösterilmiştir. HMX süspansiyonlarının başlangıç viskozitesinin Arrhenius tipi olmayan sıcaklık bağımlılığı, Vogel-Fulcher-Tammann-Hess (VFTH) modeli kullanılarak belirlenmiştir. Mikromeritik verilere dayalı istatistiksel analizler, küreselliğin, yığın ya da sıkıştırılmış yoğunluğun ve ortalama parçacık çapının HMX süspansiyonlarının başlangıç viskozitesini önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. Bu bulgular, HMX süspansiyonlarının başlangıç viskozitesini etkileyen parametreleri ayarlayarak PBX döküm süreçlerini optimize etmek için değerli bilgiler sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Efficient utilization of the available resources in the defense industry is crucial, particularly for castable polymer-bonded explosives (PBX) like PBXN-109 and -110. The rheology of PBX is strongly influenced by the properties of its components, and the initial post-mixing viscosity significantly impacts casting quality. PBXN-109 formulations employed at the Defense Industries Research and Development Institute (SAGE) of The Scientific and Technological Research Council of Turkiye (TUBITAK), achieve successful casting attributable to their low viscosity. However, certain PBXN-110 formulations exceed the designated viscosity constraints. In this study, rheological properties of a PBXN-110 formulation were optimized by adjusting the energetic powder content and particle size distribution in monomodal, bimodal, and trimodal mixtures to reduce viscosity. Micromeritic analysis of cyclotetramethylene-tetranitramine (HMX) energetic powders was conducted to identify key physical parameters influencing viscosity, a critical factor in the explosive production line Spherical HMX particles with low Hausner ratio and compressibility index, indicative of enhanced flowability, and multimodal particle size distributions were identified as key factors for achieving lower viscosity. The influence of mean particle size on the initial viscosity was investigated, and it was shown that pre-coating the HMX particles with a plasticizer further reduces the initial viscosity. Mooney equation effectively showed the exponential dependence of initial viscosity of a bimodal Class 2 and Class 3 HMX suspension based on solid loading between 82–86%. The pseudoplastic shear thinning behavior of HMX suspensions was shown with the Oswald model based on a power law as a function of shear stress and shear rate. The non-Arrhenius temperature dependence of initial viscosity of HMX suspensions was presented by employing the Vogel-Fulcher-Tammann-Hess (VFTH) model. Statistical analyses based on micromeritic data highlighted that sphericity, bulk or tapped density, and mean diameter significantly influence the initial viscosity of the HMX suspension. These findings provide valuable insights for optimizing PBX casting processes by controlling the parameters that affect the initial viscosity of HMX suspensions.
Benzer Tezler
- Effects of particle granulation optimisation and new binder development on properties of alumina based castable refractories
Tane boyut dağılımı optimizasyonunun ve yeni bağlayıcı geliştirilmesinin alümina esaslı dökülebilir refrakterlerin özelliklerine etkileri
MELİS OKTAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER SERDAR ÖZGEN
- Biyomalzeme üretiminde su bazlı silisyum nitrür şerit döküm süspansiyonlarının reolojik optimizasyonu
Rheological optimization of water based silicon nitride tape casting suspensions for biomaterial production
HAKAN ÜNSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyomühendislikKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEYDA POLAT
- Atık ekmeklerin hidroliz optimizasyonu ve hidrolizatların reolojik karakterizasyonunun belirlenmesi
Optimization of enzymatic hydrolysis of waste bread and determi̇nation of rheological characterization of hydrolyzates
ŞEYMANUR GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gıda MühendisliğiNamık Kemal ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET ŞÜKRÜ DEMİRCİ
- Ultrases dalgaları ile oleozom ekstraksiyonunun optimizasyonu ve model emülsiyon formülasyonunda kullanımı
Optimization of oleosome extraction with ultra-sonication and its use in model emulsion formulation
BETÜL HARMANKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ERİNÇ
- Preparation and rheological characterization of calcium silicate/aluminate based cementitious inks
Kalsiyum silikat alüminat esaslı çimento mürekkeplerinin işlenmesi ve reolojik karakterizasyonu
PELİN KELEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM ŞAHİN