Антибалістичні характеристики шаруватої титанової броні, одержаної методами порошкової металурґії та 3D друку

П. Є. Марковський$^{1}$, Д. Г. Саввакін$^{1}$, О. О. Стасюк$^{1}$, С. Г. Сєдов$^{2}$, В. А. Голуб$^{2}$, Д. В. Ковальчук$^{3}$, С. В. Приходько$^{4}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Національний університет оборони України імені Івана Черняховського, просп. Повітрофлотський, 28, 03049 Київ, Україна
$^{3}$ПРАТ «НВО Червона хвиля», вул. Дубровицька, 28, 04114 Київ, Україна
$^{4}$University of California, Los Angeles, CA 90095, USA

Отримано: 30.09.2021. Завантажити: PDF

Досліджено мікроструктуру та антибалістичні захисні характеристики двох типів шаруватих титанових матеріалів. Двошарові броньовані пластини, що складалися зі стопу Ti–6Al–4V та металоматричного композиту Ti–6Al–4V–10% об. TiC одержано методом порошкової металургії з використанням гарячого ізостатичного пресування. Потрійні пластини Ti–6Al–4V/CP–Ti/Ti–6Al–4V виготовлено за адитивними технологіями (3D друку). Обидва типи шаруватих матеріалів показали перевагу в антибалістичному захисті порівняно з однорідними титановими стопами під час випробувань бронебійними уражальними елементами. Проаналізовано мікроструктуру та твердість окремих шарів, глибину проникнення та кінетичну енергію куль, що дало змогу зрозуміти вклад кожного шару в затримку куль та дисипацію їхньої енергії. Твердий передній шар металоматричного композиту ефективніше зупиняє уражальні елементи, ніж м’які та пластичні шари стопу Ti–6Al–4V та технічно чистого титану, а комбінація цих матеріалів забезпечує зменшення глибини проникнення та відсутність розтріскування шаруватих структур у разі балістичного удару.

Ключові слова: титанові стопи, металоматричні композити, шаруваті структури, антибалістичний опір, титанова броня, порошкова металургія, адитивні технології, гаряче ізостатичне пресування.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v43/i12/1573.html

PACS: 45.40.Gj, 81.05.Bx, 81.05.Mh, 81.40.-z


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. G. Luetjering and J. C. Williams, Titanium (Berlin: Springer: 2007).
  2. J. Fanning, J. Mater. Eng. Perform., 14: 686 (2005). Crossref
  3. J. S. Montgomery and M. G. Y. Wells, JOM, No. 4: 29 (2001). Crossref
  4. P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, O. M. Ivasishin, V. I. Bondarchuk, and S. V. Prikhodko, J. Mater. Eng. Perform., 28, Iss. 9: 5772 (2019). Crossref
  5. O. M. Ivasishin, P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, O. O. Stasiuk, M. Norouzi Rad, and S. V. Prikhodko, J. Mater. Processing Technol., 269: 172 (2019). Crossref
  6. O. M. Ivasishin, P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, O. O. Stasiuk, V. A. Golub, V. I. Mirnenko, S. H. Sedov, V. A. Kurban, and, S. L. Antonyuk, Usp. Fiz. Met., 20, No. 2: 285 (2019). Crossref
  7. S. Prikhodko, P. Markovsky, D. Savvakin, O. Stasiuk, and O. Ivasishin, Mater. Sci. Forum, 941: 1384 (2018). Crossref
  8. S. V. Prikhodko, D. G. Savvakin, P. E. Markovsky, O. O. Stasuk, J. Penney, A. A. Shirzadi, P. D. Davies, and H. M. Davies, Sci. Technol. Welding Joining, 25, Iss. 6: 518 (2020). Crossref
  9. S. V. Prikhodko, D. G. Savvakin, P. E. Markovsky, O. O. Stasuk, J. Penney, N. Enzingen, M. Gaskil, and F. Deley, Welding in the World, 65: 415 (2021). Crossref
  10. V. Samarov, PMTi 2019: Powder Metallurgy and Additive Manufacturing of Titanium Conference (Sept. 24-27, 2019) (Salt Lake City, Utah: University of Utah).
  11. W. E. Frazier, J. Mater. Eng. Perform., 23, No. 6: 1917 (2014). Crossref
  12. Shunyu Liu and Yung C. Shin, Materials and Design, 164: 107552 (2019). Crossref
  13. O. M. Ivasishin and V. S. Moxson, Titanium Powder Metallurgy. Science, Technology and Applications (Eds. Ma Qian and F. H. Froes) (Elsevier: 2015), p. 117. Crossref
  14. H.-xing Wang, Yan Zhang, Sh.-feng Yang, and B.-yi Liu, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 24, Iss. 2: 449. Crossref
  15. D. Kovalchuk, V. Melnyk, I. Melnyk, D. Savvakin, O. Dekhtyar, O. Stasiuk, and P. Markovsky, J. Mater. Eng. Perform., 30(7): 5307 (2021). Crossref
  16. P. Wanjara, P. A. L.Drew, J. Root, and S. Yue, Acta Mater., 48, Iss. 7: 1443 (2000). Crossref
  17. P. E. Markovsky, V. I. Bondarchuk, S. V. Akhonin, and A. V. Berezos, Proceedings of 14th World Conference on Ti (10–15 June, 2019, Nantes, France) MATEC Web of Conferences, 321, 11036 (2020). Crossref
  18. J. K. Lee, Analysis of Multi-Layered Materials under High Velocity Impact Using CTH (Thesis of Disser. for Master Sci. in Aeronautical Engineering), 2685 (2008). Crossref
  19. P. E. Markovsky, D. G. Savvakin, S. V. Prikhodko, O. O. Stasyuk, S. H. Sedov, V. A. Golub, V. A. Kurban, and E. V. Stecenko, Metallofiz. Noveishie Technol., 42, No. 11: 1509 (2020).