CMF – это пена, состоящая из полых металлических сфер, изготовленных из таких материалов, как нержавеющая сталь или титан, встроенных в металлическую матрицу из стали, титана, алюминия или других металлических сплавов. В этом исследовании исследователи использовали CMF сталь-сталь, что означает, что и сферы, и матрица были сделаны из стали.
Для исследования исследователи изготовили систему жесткой брони, состоящую из керамической лицевой панели, сердечника CMF и тонкой задней пластины из алюминия. Броня была испытана с использованием .Мяч 50 калибра и бронебойные патроны.
Броня испытывалась выстрелами со скоростью удара от 500 метров в секунду до 885 метров в секунду.
Слой CMF брони был способен поглощать 72-75% кинетической энергии шаровых снарядов и 68-78% кинетической энергии бронебойных снарядов.
«Броня CMF была меньше половины веса катаной гомогенной стальной брони, необходимой для достижения того же уровня защиты», – говорит Афсане Рабей, автор статьи о работе и профессор механической и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина. Университет.
Рабей, изобретатель CMF, потратил годы на разработку и тестирование материалов CMF.
«Другими словами, мы смогли добиться значительной экономии веса – что положительно сказалось на характеристиках автомобиля и топливной экономичности – без ущерба для защиты», – говорит Рабие.
«Эта работа показывает, что CMF может дать значительное преимущество для брони транспортных средств, но все еще есть возможности для улучшения», – говорит Рабие. «Эти результаты стали результатом испытаний брони, которую мы сделали, просто объединив CMF сталь-сталь с готовыми керамическими лицевыми панелями, алюминиевой задней панелью и клеящим материалом. Мы только оптимизировали наш материал CMF и заменили стальную пластину в стандартной броне автомобиля на стальную броню CMF. Мы могли бы сделать дополнительную работу, чтобы сделать его еще лучше. Например, мы хотели бы оптимизировать адгезию и толщину керамических, CMF и алюминиевых слоев, что может привести к еще меньшему общему весу и повышению эффективности конечной брони."
В предыдущей работе Рабией и ее сотрудники продемонстрировали, что CMF может блокировать давление взрыва и фрагментацию на скорости 5000 футов в секунду от фугасных зажигательных снарядов, детонирующих на расстоянии всего 18 дюймов. Ее команда также показала, что CMF может остановить 7.Бронебойный снаряд M2 62 x 63 миллиметра при общей толщине менее дюйма, в то время как вмятина на спине составляла менее 8 миллиметров. Для контекста стандарт Национального института юстиции допускает вмятину до 44 миллиметров в задней части доспехов.
Кроме того, группа Рабие показала, что CMF, помимо легкости, очень эффективны в защите от рентгеновских лучей, гамма-лучей и нейтронного излучения – и могут выдерживать огонь и тепло вдвое лучше, чем простые металлы, из которых они сделаны.
«Короче говоря, CMF могут использоваться в самых разных сферах: от исследования космоса до транспортировки ядерных отходов, взрывчатых веществ и опасных материалов, до военных и охранных приложений и даже для автомобилей, автобусов и поездов», – говорит Рабие.
Новая статья «Баллистические характеристики композитной металлической пены против угроз большого калибра» опубликована в журнале Composite Structures. Первый автор статьи – Якоб Маркс, доктор философии.D. студент NC State.
Соавтором статьи является Марк Портанова из Управления развития авиации США.S. Командование развития боевых возможностей армии.
Работа выполнена при поддержке Совместной программы обеспечения выживаемости авиации под номером W911W6-15-D-0001-0001.