Металлическая броня на основе сплавов алюминия и титана

При увеличении толщины противопульной металлической брони сверх b/d> 1,5...2,0 исключаются наименее энергоемкие механизмы пробития брони, связанные с тыльным отколом, изгибом и растяжением брони в области воздействия пули, образованием радиальных трещин и последующем разрушении по типу пролома. Предельная скорость сквозного пробития возрастает не только из- за увеличения толщины преграды, но и вследствие более энергоемких механизмов ее пробития. Однако из-за весовых ограничений СИБ увеличение толщины стальной брони сверх 6,0...6,5 мм не представляется возможным.

При использовании вместо стальной брони высокопрочных сплавов титана и алюминия в равной массе толщина титановой брони увеличивается в среднем в 1,7 раза, а алюминиевой - в 2,8 раза, что позволяет надеяться на увеличение противопульной стойкости соответствующих защитных структур. Поскольку известны случаи применения в СИБ высокопрочных сплавов титана и алюминия, в краткой форме рассмотрим их основные свойства.

Титан и титановые сплавы. Титан имеет две полиморфные модификации: низкотемпературная a-модификация имеет ГПУ решетку и устойчива до температуры 882 °С, при более высокой температуре устойчива (β-модификация, имеющая ОЦК решетку. Наличие полиморфизма создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью легирования и термообработки. По своему кристаллическому строению титановые сплавы делятся на однофазные с a-структурой, двухфазные с (α+β) - структурой и однофазные с β-структурой.

Титановые сплавы с a-структурой ВТ5, ВТ5-1, содержат 5% алюминия, являющегося α-стабилизатором, а также 2,5% олова. Эти сплавы имеют средний уровень прочности, не подвергаются термообработке и обладают очень высокой коррозионной стойкостью.

Двухфазные титановые сплавы с (α+β) структурой ВТ6, ВТ8, ВТ14, ВТ 16 и др. содержат в определенной пропорции α- и (β- стабилизаторы: алюминий, ванадий, молибден, хром, железо и др. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием технологических и механических свойств: они упрочняются при термообработке до σв = 1,5..1,8 ГПа. Титановые сплавы характеризуются относительно невысоким модулем упругости 112 ГПа.

О баллистической стойкости тонких пластин из титанового сплава Ti-6Al-4V (330 НВ, σв = 895 МПа), при воздействии бронебойных пуль со стальным и свинцовым сердечниками можно судить по зависимостям 50%-ной скорости пробития от толщины пластин, приведенным на рис. 5.8 [5.26].

Однофазные β-сплавы не имеют широкого промышленного применения, так как для получения устойчивой β-структуры сплавы должны быть легированы большим количеством β-стабилизаторов: V, Mo, Nb, Та - дорогих и дефицитных материалов, к тому же значительно повышающих плотность сплавов. В настоящее время применяются так называемые псевдо-β-сплавы типа ВТ15, содержащие до 20% V, Мо, Сг.

В СИБ применяются титановые сплавы с (α+β)-структурой (ВТ14, ВТ23 и др.) и однофазные псевдо-β-сплавы (ТС6) [5.4]. Также как и для стальной брони, большую роль в улучшении механических свойств титановой брони играет измельчение микроструктуры.

Необходимо отметить, что из-за низкой теплопроводности титановые сплавы при интенсивном динамическом нагружении имеют склонность к локализации сдвиговых пластических деформаций - образованию полос адиабатического сдвига. Поэтому доминирующим механизмом пробития титановых бронепластин является срез и выбивание пробки [5.27].

Металлическая броня на основе сплавов алюминия и титана
Систематическое использование титановых сплавов для изготовления бронеэлементов средств индивидуальной бронезащиты началось еще в 1970-х годах [5.27]. В 1980-х годах была разработана серия бронежилетов 6Б5, в которых использовали титановую броню из ВТ 14 в противоосколочных бронежилетах (толщина пластин 1,25 мм) и из ВТ23 в противопульных бронежилетах (толщина пластин 6,5 мм). В современных общевойсковых противопульных бронежилетах толщина титановой брони увеличена до 9,5 мм. При этом подпирающий текстильный бронепакет состоит из 70 слоев ткани ТСВМ-ДЖ. Наряду с разработкой титановой брони для бронежилетов НИИ стали разработал серию комбинированных броне- шлемов из цельнотянутого титана массой до 2,1 кг, обеспечивающих защиту по 2-ому классу.
 
Алюминиевая броня. Алюминий имеет ГЦК-решетку. В чистом виде он характеризуется низкой прочностью и малой твердостью, поэтому в качестве самостоятельного броневого материала не используется. Но сплавы алюминия с магнием, цинком, медью и некоторыми другими металлами обладают уже достаточно высокими механическими характеристиками, обеспечивающими приемлемый уровень противопульной стойкости. Высокопрочные алюминиевые сплавы В95, В93, В96Ц1 обладают пределом прочности 600...700 МПа, твердостью НВ 145...160 и модулем упругости 72 ГПа. Из алюминиевой брони АБТ-101 и АБТ-102 изготовляют корпуса боевых машин пехоты и десанта.
 

В противопульных СИБ до недавнего времени алюминиевая броня находила ограниченное применение. Известны образцы бронежилетов, в которых алюминиевые сплавы используются в качестве антитравматических вставок или для защиты от холодного оружия [5.28]. Однако в настоящее время алюминиевая броня начинает все шире применяться и в бронежилетах, и в шлемах, и в других средствах индивидуальной бронезащиты. Работами ОАО НИИ Стали показано, что этот материал дает заметный выигрыш по массе в сравнении с равностойкой стальной броней при использовании его в защитных структурах 2 класса защиты по ГОСТ Р-50744-95 [5.29]. Бронежилеты с алюминиевыми бронеэлементами (Тантал-2) и бро- нешлемы с алюминиевой основой (Рысь и Урал) в настоящее время приняты на вооружение МВД РФ.

Сравнительные данные по поверхностной плотности бронезащиты из различных материалов от пистолетных пуль приведены в табл. 5.3.

 
 

Металлическая броня на основе сплавов алюминия и титана

Металлическая броня на основе сплавов алюминия и титана

Как следует из анализа этих данных, при обстреле пистолетными пулями по нормали к поверхности бронеэлемента высокопрочные титановые и алюминиевые сплавы преимуществ перед текстильной броней не имеют. По стоимости листовой прокат из высокопрочных алюминиевых сплавов в 5 раз, а титановых в 25 раз превышает стоимость листового проката из бронестали [5.30]. Титановая броня заметно легче равных по стойкости алюминиевой и стальной брони.
 

 

Смотрите также