ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Традиционно используемые в изделиях вооружений военной и специальной техники монометаллические брони имеют ряд ключевых недостатков, оказывающих существенное влияние на тактико-технические характеристики изделий, а именно существенный вес и толщину. При этом широко используемые в последнее время в качестве альтернативного варианта композиционные неметаллические брони, в свою очередь, не способны выдерживать множественные попадания в локальные области конструкции вследствие полного своего разрушения или расслоения. Цель работы: разработка технологии получения нового класса многослойных металлических бронематериалов на основе легких металлов и сплавов сваркой взрывом, сочетающих в себе высокие показатели пулестойкости и конструкционной прочности наряду с низким удельным весом. В работе представлена новая схема армирования композита с применением технологии сварки взрывом, позволяющая локализовать развитие хрупких трещин по межслойным границам при внешнем баллистическом воздействии на объект. Результаты и обсуждение. Сваркой взрывом получен армированный композиционный материал на основе сплавов титана и алюминия. Определены рациональные режимы ударно-волнового нагружения, обеспечивающие получение композиционного материала требуемого качества, проведена оценка прочности композита. С целью улучшения тактико-технических характеристик композита было предложено формирование в его структуре высокотвердых интерметаллических слоев за счет термической обработки. Определены рациональные режимы высокотемпературного отжига, обеспечивающие формирование интерметаллических слоев заданной толщины в структуре композита. Изучен фазовый состав прослоек интерметаллида. Исследованы структурные особенности композиционного материала. Описан механизм локализации хрупких трещин в структуре композита при баллистическом воздействии на него.

1. Lightweight ballistic composites: military and law-enforcement applications / ed. by A. Bhatnagar. – 2nd ed. – Amsterdam [et. al.]: Woodhead Publishing is an imprint of Elsevier, 2016. – 482 p. – DOI: 10.1016/C2014-0-03657-X.

2. Patent № 0089597 US. Lightweight composite armor: publ. 26.04.2007 / Ma Z.D.

3. Patent № 6709736 US. Armored products made of fiber reinforced composite material with ceramic matrix: publ. 23.03.2004 / Gruber U., Heine M., Kienzle A., Nixdorf R.

4. Patent № 6314858 V1 US. Fiber reinforced ceramic matrix composite armor: publ. 13.11.2001 / Strasser T.E., Atmur S.D.

5. Advanced fibrous composite materials for ballistic protection / ed. by X. Chen. – 2nd ed. – Amsterdam [et. al.]: Woodhead Publishing is an imprint of Elsevier, 2016. – 548 p. – DOI: 10.1016/C2014-0-01733-9.

6. Lightweight composite structures in transport: design, manufacturing, analysis and performance / ed. by J. Njuguna. – Woodhead Publishing, 2016. – 474 p. – DOI: 10.1016/C2014-0-02646-9.

7. Ceramic armor and armor systems / ed. by E. Medvedovski. – John Wiley and Sons, 2012. – 200 p. – ISBN 111840680X. – ISBN 9781118406809.

8. Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования / В.А. Григорян, И.Ф. Кобылкин, В.М. Маринин, Е.Н. Чистяков. – М.: РадиоСофт, 2008. – 406 с.

9. Hazell P.J., Roberson C.J., Moutinho M. The design of mosaic armour: the influence of tile size on ballistic performance // Materials and Design. – 2008. – Vol. 29. – P. 1497–1503.

10. Патент № 2606134 Российская Федерация. Способ получения композиционного материала: № 2015134788: заявл. 18.08.2015: опубл. 10.01.2017, Бюл. № 16 / Первухин Л.Б., Казанцев С.Н., Крюков Д.Б., Чугунов С.Н., Кривенков А.О., Розен А.Е.

11. Kinetics of diffusion processes occurring in a composite titanium–aluminum material / L.B. Pervukhin, D.B. Kryukov, A.O. Krivenkov, S.N. Chugunov // Metallurgist. – 2017. – Vol. 60. – P. 1004–1007. – DOI: 10.1007/s11015-017-0399-7.

12. Григолюк Э.И., Фильштинский Э.И. Перфорированные пластины и оболочки. – М.: Наука, 1970. – 556 с.

13. Structural transformations and properties of titanium–aluminum composite during heat treatment / L.B. Pervukhin, D.B. Kryukov, A.O. Krivenkov, S.N. Chugunov // Physics of Metals and Metallography. – 2017. – Vol. 118, N 8. – P. 759–763. – DOI: 10.1134/S0031918X17080105.

14. Rice R.W. Mechanical properties of ceramics and composites: grain and particle effects. – New York: Marcel Dekker, 2000. – 712 p.

15. Medvedovski E. Alumina ceramics for ballistic protection: Part 1 // American Ceramic Society Bulletin. – 2002. – Vol. 81, N 3. – P. 27?32.

16. Jiang D.T., Thomson K., Kuntz J.D. Effect of sintering temperature on a single-wall carbon nanotube-toughened alumina-based nanocomposite // Scripta Materialia. – 2007. – Vol. 56, N 11. – P. 959?962.

17. Development of new composite material reinforcement schemes based on intermetallic strengthening / L.B. Pervukhin, A.E. Rozen, D.B. Kryukov, A.O. Krivenkov, S.N. Chugunov // Metallurgist. – 2016. – Vol. 60. – P. 953–958. – DOI: 10.1007/s11015-017-0399-7.

18. Конструкционные материалы: справочник / под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1990. – 688 с.

19. Конон Ю.А., Первухин Л.Б., Чудновский А.Д. Сварка взрывом. – М.: Машиностроение, 1987. – 216 с.

20. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Липецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1980. – 320 с.