Aspects of development and research of properties of new type of armor heterogeneous materials based on aluminum and titanium, obtained using explosion welding technology

封面

如何引用文章

全文:

详细

Background. Aluminum alloys have long proven their effectiveness as armor materials and have been widely adopted. Although they have not completely replaced traditional steel armor, in certain cases they have become an excellent alternative due to their unique properties, such as high strength-to-weight ratio, corrosion resistance, and rigidity. Currently, the most effective solutions are complex heterogeneous structures based on aluminum. However, there are several significant drawbacks associated with their production methods. These include differences in the physicochemical and mechanical properties of the base materials, interlayer corrosion, delamination, low adhesion coefficients, and others. In this context, explosive welding is considered the most promising technology for producing such materials. The purpose of this work is to evaluate the complex of physicomechanical properties of a new heterogeneous armor material based on aluminum and titanium, produced by explosive welding. Materials and methods. The primary approach to achieving the stated goal involves conducting a comprehensive study of the composite's properties: assessing the macrostructure of the material, evaluating the quantitative chemical composition of the metallic base of the composite and its heat-affected zone, and assessing bullet resistance. These studies were carried out in accordance with GOST standards using calibrated equipment by certified personnel. Results. Evaluation of the composite material's condition after explosive welding through visual and dimensional inspection, as well as analysis of its macrostructure, allowed for the selection of an optimal welding regime that ensures the highest quality of the composite without areas of delamination or incomplete bonding. Assessment of the macrostructure and quantitative chemical composition of the metallic base of the composite and its heat-affected zone provided insights into the properties and growth patterns of intermetallic phases in the weld zone. Testing the bullet resistance of the obtained composite demonstrated its compliance with the Br3 protective structure class, which, at a given thickness, is significantly higher than that of monolithic armor. Conclusions. The use of a new type of heterogeneous armor material based on aluminum and titanium, produced by explosive welding, has improved armor survivability through a novel reinforcement scheme that localizes the development of brittle cracks in the composite structure under ballistic impact. The armor material developed in this study also allows for a 20-25% reduction in the weight of armored vehicles while maintaining the required level of bullet resistance compared to monolithic aluminum armor.

作者简介

Dmitriy Kryukov

Penza State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: ddbbkk@yandex.ru

Candidate of engineering sciences, associate professor, associate professor of the sub-department of welding, foundry production and materials science

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Aleksey Krivenkov

Penza State University

Email: krivenkov80@yandex.ru

Candidate of engineering sciences, associate professor, associate professor of the sub-department of welding, foundry production and materials science

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Maksim Guskov

Penza State University

Email: suralab@yandex.ru

Candidate of engineering sciences, associate professor, associate professor of the sub-department of welding, foundry production and materials science

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

参考

  1. Sklyarov V.A., Grebennikov S.F. Bronetankovaya tekhnika: istoriya, konstruktsiya, primenenie = Armored vehicles: history, design, application. Moscow: Voenizdat, 2005:320. (In Russ.)
  2. Fedoseev S.V. Boevye mashiny pekhoty i bronetransportery = Infantry fighting vehicles and armored personnel carriers. Moscow: Eksprint, 2003:256. (In Russ.)
  3. Foss C. Jane’s Armour and Artillery. 2020 ed. Jane’s Information Group, 2020:720.
  4. Kryukov D.B. Structural features and technology for producing lightweight armor composite materials with a mechanism for localizing brittle cracks. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal processing (technology, equipment, tools). 2022;24(3):103–111. (In Russ.)
  5. Kryukov D.B. Promising lightweight crack-resistant armor produced using explosion welding technology. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya = Hardening technologies and coatings. 2022;18(10):440‒443. (In Russ.)
  6. Kryukov D.B. Aspects of obtaining lightweight armor composite materials with a mechanism for localizing brittle cracks in the structure under ballistic impact. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Seriya: Materialy. Konstruktsii. Tekhnologii = Bulletin of the Volga Region State Technological University. Series: Materials. Designs. Technologies. 2023;(1):20–28. (In Russ.)
  7. Patent Rossiyskaya Federatsiya № 2606134. Sposob polucheniya kompozitsionnogo materiala = Method for producing composite material. Pervukhin L.B., Kazantsev S.N., Kryukov D.B. et al. Bull. № 16 from 10.01.2017. (In Russ.)
  8. Konon Yu.A., Konon Yu.A., Pervukhin L.B., Chudnovskiy A.D. Svarka vzryvom = Explosive welding. Moscow: Mashinostroenie, 1987:216. (In Russ.)
  9. Kudinov V.M., Koroteev A.Ya. Svarka vzryvom v metallurgii = Explosive welding in metallurgy. Moscow: Metallurgiya, 1978:166. (In Russ.)
  10. Zakharenko I.D. Svarka metallov vzryvom = Explosive welding of metals. Minsk: Nauka i tekhnika, 1990:205. (In Russ.)
  11. Deribas A.A. Fizika uprochneniya i svarki vzryvom = Physics of explosive hardening and welding. Novosibirsk: Nauka, 1980:220. (In Russ.)
  12. Lakhtin Yu.M., Leont'eva V.P. Materialovedenie: uchebnik dlya vysshikh uchebnykh zavedeniy = Materials science: textbook for Higher Education Institutions. Moscow: Mashinostroenie, 1990:528. (In Russ.)
  13. Pervukhin L.B., Kryukov D.B., Krivenkov A.O., Chugunov S.N. Structural Transformations and Properties of Titanium–Aluminum Composite during Heat Treatment. Physics of Metals and Metallography. 2017;118(8):759–763.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».