Metalskum stopper .50 kaliberrunder samt stål - med mindre end halvdelen af ​​vægten

Forskere har demonstreret, at køretøjs rustninger ved hjælp af kompositmetalskum (CMF) kan stoppe kugle- og rustningspiercing .50 kaliberrunder samt konventionelle stål rustninger, selvom den vejer mindre end halvdelen så meget. Fundet betyder, at bildesignere vil være i stand til at udvikle lettere militære køretøjer uden at ofre sikkerheden, eller kan forbedre beskyttelsen uden at gøre køretøjer tungere.

CMF er et skum, der består af hule, metalliske kugler - fremstillet af materialer såsom rustfrit stål eller titanium - indlejret i en metallisk matrix af stål, titanium, aluminium eller andre metalliske legeringer. I dette studie, forskerne brugte stål-stål CMF, hvilket betyder, at både kuglerne og matricen var lavet af stål.

Til undersøgelsen, forskere fremstillede et hårdt rustningssystem bestående af en keramisk frontplade, en CMF -kerne og en tynd bagplade af aluminium. Rustningen blev testet ved hjælp af .50 kaliberkugle og rustningspiercing-runder. Rustningen blev testet med runderne affyret med slaghastigheder fra 500 meter i sekundet op til 885 meter i sekundet.

Rustningens CMF-lag var i stand til at absorbere 72-75% af kuglerundernes kinetiske energi, og 68-78% af den kinetiske energi i de panserbrydende runder.

"CMF -rustningen var mindre end halvdelen af ​​vægten af ​​den rullede homogene stålpanser, der var nødvendig for at opnå det samme beskyttelsesniveau, "siger Afsaneh Rabiei, tilsvarende forfatter til et papir om arbejdet og en professor i mekanik og rumfartsteknik ved North Carolina State University. Rabiei, opfinderen af ​​CMF, har brugt år på at udvikle og teste CMF -materialer.

"Med andre ord, vi var i stand til at opnå betydelige vægtbesparelser - hvilket gavner køretøjets ydeevne og brændstofeffektivitet - uden at gå på kompromis med beskyttelsen, "Siger Rabiei.

"Dette arbejde viser, at CMF kan tilbyde en betydelig fordel for køretøjspanser, men der er stadig plads til forbedringer, "Rabiei siger." Disse fund stammer fra testning af rustninger, vi lavede ved simpelthen at kombinere stål-stål CMF med hyldeplader i keramik, bagplade i aluminium og klæbemateriale. Vi optimerede kun vores CMF-materiale og udskiftede stålpladen i standard køretøjs rustning med stål-stål CMF rustning. Der er yderligere arbejde, vi kunne gøre for at gøre det endnu bedre. For eksempel, vi vil gerne optimere vedhæftningen og tykkelsen af ​​keramikken, CMF- og aluminiumslag, hvilket kan føre til endnu lavere totalvægt og forbedret effektivitet af den sidste rustning. "

I tidligere arbejde, Rabiei og hendes samarbejdspartnere demonstrerede, at CMF kunne blokere sprængningstryk og fragmentering ved 5, 000 fod i sekundet fra højeksplosive brændende runder, der detonerer kun 18 centimeter væk. Hendes team viste også, at CMF kunne stoppe et 7,62 x 63 millimeter M2 rustningspiercing -projektil med en total tykkelse på mindre end en tomme, mens indrykningen på bagsiden var mindre end 8 millimeter. For kontekst, National Institute of Justice -standarden tillader op til 44 millimeter fordybning i rustningen.

Ud over, Rabieis gruppe har vist, at CMF'er, ud over at være let, er meget effektive til at afskærme røntgenstråler, gammastråler og neutronstråling - og kan håndtere ild og varme dobbelt så meget som de almindelige metaller, de er lavet af.

"Kort sagt, CMF'er holder løfte om en række forskellige applikationer:fra rumforskning til forsendelse af atomaffald, sprængstof og farlige materialer, til militære og sikkerhedsmæssige applikationer og endda biler, busser og tog, "Siger Rabiei.

Det nye papir, "Ballistisk ydeevne af kompositmetalskum mod trusler med stor kaliber, "er offentliggjort i tidsskriftet Sammensatte strukturer .