Dėl pastaraisiais metais pasikeitusių kovos režimų tankinėms šarvuotoms transporto priemonėms reikalingas didelis mobilumas, greitas dislokavimas specialiose aplinkose ir didelis išgyvenamumas. Todėl būtina sukurti naujus didelio specifinio stiprumo titano lydinius, taip pat nebrangius gamybos būdus, kad būtų galima naudoti didelio našumo titano lydinius tankinėse šarvuotose transporto priemonėse.
William A. Gooch ir kt. savo apžvalgoje M2A2 Bradley suteikia labai sudėtingą kapitono liuko formą, nes naudojant titano kaltinius liukas yra lengvesnis nei plieninis, o atsparumas elastingumui yra panašus į ankstesnio plieno liuko.
2005-2006 ARL ir British Aerospace Advanced Materials tyrinėjo karšto spaudimo tinklinius kompozitinius lenktus titano balistinius įdėklus. Plokštės pagamintos iš 3 ir 4 klasės titano lydinių pagal MIL-DTL{5}}G. ARL taip pat ištyrė titanu dengtus šarvus M113A3 šarvuotam personalo vežėjui, kuris užtikrina geresnę balistinę apsaugą nei sunkesnio plieno plakiruoti šarvus.
Dvigubo kietumo titano metalurginiu būdu sujungtas laminatas, panašus į dvigubo kietumo plieną, naudoja minkšto ir kieto titano plokščių mechanines savybes ir balistinius atsako mechanizmus, kad būtų atsparus sviedinio smūgiui. Kietesnės plokštės naudojamos siekiant atsispirti sviediniams, o minkštesnės atraminės plokštės naudojamos siekiant sumažinti galinio paviršiaus skilimą. Ti-3Si-Fe-0.5N plokščių lydinys buvo ritininiu būdu suvirintas prie Ti-7Al-2.5Mo pagrindo plokštės, kad būtų suformuota sudėtinė plokštė, kuri vėliau termiškai apdorotas. Nustatyta, kad plokštės, kurių kietumas Rc 60 ar didesnis, buvo optimalios balistinei apsaugai ir didžiausiam atsparumui skilimui, kai storio santykis yra 70/30. JAV armijos tyrimų laboratorija (ARL) ištyrė keturis sujungimo procesus, tokius kaip valcavimas, difuzinis sujungimas, karštasis izostatinis presavimas arba sprogstamasis suvirinimas ir nustatė, kad elastinis atsparumas gali padidėti 10-25%. Karštai izostatiškai presuotų Ti-6Al- 4V/CP Ti laminatų elastinis atsparumas pagerėjo maždaug 10 proc., palyginti su vieno Ti-6AL- 4V izotropo atsparumu. plokštelė.
UK Aerospace Advanced Materials, pagal sutartį su ARL, sukūrė MLOŽ blokelių paruošimo procesą, naudojant titano ir titano/titano diborido (TiB2) miltelių mišinius karšto spaudimo dideliu, beveik tinkliniu pavidalu, kad susidarytų titano diboridas (TiB2). kieto paviršiaus/titano-metalo substratas su tarpiniu gradientinės struktūros sluoksniu. Kitas, pažangesnis, yra titano pagrindu pagaminti karštieji izostatiniai keramikos kompozitai. Balistinio smūgio bandymai parodė, kad volframo lydinio šarvus pradurtos sviedinio šerdys buvo pažeistos dėl gedimo mechanizmo, vadinamo sąsajos sulaikymu.
ARL finansavo P900 titano kūrimą naudodama du skirtingus liejimo būdus, kad parodytų lengvų gryno titano liejinių gamybos galimybes ir tokių liejinių atsparumą kinetinės energijos šarvų pradurimui. Buvo siekiama sukurti P900 titano plokštę, kuri atitiktų bendruosius plieno karinės specifikacijos eksploatacinius reikalavimus, tačiau žymiai sumažintų karinės platformos svorį. Ši titano liejimo plokštė buvo iškalta tam tikro atstumo ir tam tikros formos skylutėmis.
Ne Ti-6Al- 4V lydinių kūrimas ir taikymas taip pat suteikia didelių pranašumų, nes mažiau naudojami brangesni legiravimo elementai ir pigesnis apdorojimas elektronų pluoštu arba plazmos pluoštu. .ARL mano, kad ši technologinė kryptis ateityje padidins titano naudojimą antžeminėje įrangoje, kaip atskirą konstrukcinę medžiagą arba kartu su kitomis medžiagomis. ARL ištyrė daugybę galimų 4 klasės titano lydinių ARL pritaikymo būdų ištyrė daugybę galimų 4 klasės titano lydinių pritaikymo būdų, įskaitant TIMET 62S ir ATI 425-MIL; pastarasis lydinys pasižymi panašiomis balistinėmis savybėmis kaip ir standartinis 2 laipsnio Ti-6Al-4V lydinys, tačiau vietoj vanadžio (V) kaip beta stabilizatorius naudojamas geležis (Fe). Lydinys taip pat gali būti apdorotas šaltu ir karštu būdu – tai galimybė, kuri pasirodė esanti didelis pranašumas įvairiose kūrimo programose. Tyrimai parodė, kad MIL-DTL- 46077G 4 klasės ATI 425-MIL titano lydinys turi didelę lenkimo galią.
M1A2 Abrams bakas sumažino važiuoklės komponentų svorį bendromis pastangomis, kad viršytų 1500 svarų. M2A2 Bradley Fighting Vehicle kapitono liukas yra kaltas iš titano, o viršutinė apsauga pagaminta iš titano. Šoninės reakcijos šarvų dėžėse naudojamos titano plokštės, o ne plieninės plokštės, taip sumažinant reakcijos šarvų svorį.
Titanas šiuo metu taip pat naudojamas dviejose „Stryker“ šeimos transporto priemonių versijose. „Stryker Mobile Protected Gun System“ pistoletų korpusai yra pagaminti iš titano, o titano ginklų apsaugos komplektas „Stryker RV“ ir FSV modeliuose. „BAEPegasus Titanium Wheeled Prototype Vehicle Structure“ ankstyvoji Future Combat Vehicle korpuso dalis, naudojama sudėtiniams šarvams išbandyti. Apatinė kėbulo dalis ir priekinė dalis yra pagamintos iš karinės specifikacijos MIL-DTL- 46077G 3 klasės pigaus titano, o visa transporto priemonė pagaminta iš kompozitinio ir erdvinio rėmo kompozito viršutinės dalies. Transporto priemonei buvo atlikti išsamūs balistiniai bandymai ir smūginė apkrova.
JAV kariuomenės tyrimai įvertino vienos klasės išlydytą titaną, skirtą naudoti kariuomenės sausumos kovinėse mašinose. Tempimo mechaninės savybės ir atsparumas lūžiams buvo panašūs į įprastą T-6Al- 4V aviacijos ir kosmoso kokybės lapą. Elektroninio pluošto šalto sluoksnio krosnies lydymosi (EBCHM) titano atsparumas tampriai panašus į MIL-T-9046. Taip pat yra daugybė armijos programų, kurioms naudingas vienpakopis, pigus titano lydymas. JAV armija sėkmingai patvirtino pigių titano lydinių naudojimą Pegasus replikoje. EBCHM Ti-6Al- 4V plokštės elastinio atsparumo bandymo duomenys. Kaip matyti, visos V50 reikšmės yra didesnės nei standartinės MIL-DTL- 46077F.
Svorio mažinimas yra svarbus kriterijus renkantis šarvų medžiagas. Tiriamos įvairios naujos medžiagos lengviems šarvams, o titano lydiniai yra potencialūs kandidatai dėl didelio specifinio stiprumo, atsparumo korozijai ir gerų balistinių savybių.G.Sukumar ir kt. ištyrė terminio apdorojimo poveikį Ti- 4Al-2.3V-1.9Fe titano lydinio mechaninėms savybėms ir antielastingumo savybėms. Įrodyta, kad titano plokštelės, apdorotos tirpalu ir sendintos (930 laipsnių ir 900 laipsnių) + zonoje, pasižymi geru stiprumu ir lankstumu. Ti- 4Al-2.3V-1 smūginės savybės. .9Fe plokštės, apdorotos + tirpalu ir sendintos (900 laipsnių STA), buvo pranašesnės už ritininio atkaitinimo Ti- 4Al-2.3V-1.9Fe plokštes. Palyginti su ritininiu atkaitintomis ir + tirpalu apdorotomis ir sendinančiomis Ti-6Al- 4V plokštėmis, 900 laipsnių STA Ti- 4Al-2.3V-1.9Fe plokštės turi geresnes balistines savybes 7,62 mm sferiniams sviediniams.
Ping Song ir kt. eksperimentu, modeliu ir patvirtinimu ištyrė Ti{{0}}Al-3V-2Cr-2Fe elgseną esant dideliam greičiui. 7 mm storio Ti-5322 taikinio balistinės savybės buvo tiriamos naudojant balistinio smūgio bandymus, o konstitucinio modelio tikslumas buvo patikrintas balistiniais bandymais. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad JC vidinis modelis gali gerai numatyti galutinį Ti-5322 taikinio įsiskverbimo greitį ir fragmento greičio mažėjimą prasiskverbimo proceso metu. Volframo lydinio rutulio, kurio skersmuo 10 mm, balistiniai ribiniai greičiai ant 7 mm storio Ti{{10}} taikinio 0 ir 30 laipsnių kampu yra 416,0 m/s ir 484,8 m/s, atitinkamai.Esant tokioms pačioms deformacijos sąlygoms, naujojo pigaus Ti-5322 titano lydinio takumo riba yra žymiai didesnė nei titano Ti6Al4V lydinio. Kvazistatinėmis sąlygomis (0,01 s-1) Ti-5322 titano lydinio takumo riba gniuždant yra 1 255 MPa, o tai yra 20 % didesnė nei Ti6Al4V. Dinaminėmis sąlygomis (600-2 000 s-1) Ti-5322 titano lydinio takumo riba yra 1 430-1 470 MPa, o tai yra 28 % didesnė nei Ti6Al4V.
Ahsan Ul Haq ir kt. apžvelgtos įvairios daug energijos sugeriančios medžiagos. Korio sumuštinių plokštės yra plačiai išvystytos dėl mažesnio tankio ir didesnės energijos sugėrimo gebos. Tarp visų lengvųjų lydinių titano šarvai išsiskiria savo elastiniu atsparumu, tačiau dėl didelių sąnaudų juos vis dar sunku pritaikyti antžeminėje ginkluotėje. Tačiau titano + aliuminio lydinio laminatai buvo pagrindinis laminuotų šarvų pasiekimas.C. Broeckhovenas ir A.du Plessis sumodeliavo Ti-6Al- 4V žmogaus kūno šarvus, kad įvertintų jų apsaugos galimybes. Visų pirma, jie perdavė, kad bioniniai apsaugos nuo smūgio pavyzdžiai gali būti pagaminti naudojant priedų gamybos metodus, ir atskleidė, kad taškiniai apvalkalai gali sugerti daug energijos.
Miltelinės metalurgijos procesai gali būti naudojami struktūriškai sudėtingesniems komponentams gaminti, taip pat gradientinėms funkcinėms šarvų medžiagoms kurti. Struktūriniai šarvai su skirtingais veikimo gradientais gali būti sukurti taip, kad apsaugotų nuo šarvus pradurtų sviedinių, skirtų skirtingiems grėsmės objektams ir įsiskverbimo fazėms.
ADAMPproductsInc ištyrė karinių titano lydinių paruošimą nebrangiu kietojo kūno miltelių metalurgijos procesu. P/MT-6Al- 4V šarvo plokštė buvo paruošta naudojant nebrangią naujovišką titano miltelių gamybos technologiją, sąnaudas mažinančią mišrių miltelių metalurgijos metodą, šaltą izostatinį presavimą, sukepinimą, valcavimą, ekstruziją ir terminis apdorojimas (atkaitinimas 1 350 laipsnis F 4 val.). Šarvo plokštės tempimo savybės kambario temperatūroje pateiktos 3 lentelėje. Azoto, deguonies ir vandenilio kiekis buvo atitinkamai 0.008, 0,158 ir 0,005, atitinkamai 4.
Bendrovė taip pat naudojo šią techniką kurdama P/MTi{{0}}Al- 4V kapitono liuką, išskyrus tai, kad valcavimas buvo pakeistas kalimu, o terminis apdorojimas buvo atkaitintas 1,3 00 laipsnis F 2 val. Azoto, deguonies ir vandenilio kiekis buvo 0,021, 0,179 ir 0.{10}}. Liukų medžiagos tempimo savybės kambario temperatūroje (storis 1,375 ″), atsižvelgiant į tempimo stiprumą, takumo ribą, pailgėjimą ir paviršiaus susitraukimą, buvo 143,8–149,3 ksi, 132,1–136,3 ksi, 14,0–15,5% ir 3,7%.
Pavlo E. Markovskis ir kt. ištyrė į titano pagrindo sluoksnį panašių konstrukcijų, paruoštų mišrių elementų miltelinės metalurgijos būdu, mechaninį elgesį. Į titano pagrindo sluoksnį panašias struktūras sudarė Ti-6Al- 4V sluoksniai, (%) (Ti-64) lydinio metalo matricos kompozitai, sustiprinti 5 % ir 10 % (pagal tūrį) TiB arba TiC dalelių. Buvo lyginami su anksčiau pateiktais duomenimis apie Ti-64 lydinius, pagamintus liejimo ir kalimo metodais. Dėl lydinyje esančių TiB ir TiC armuojančių dalelių labai sumažėjo metalo matricos kompozitų stiprumas ir lankstumas, palyginti su tolygiai sukepinto Ti-64 lydinio, nes šios dalelės suteikė papildomų vietų plyšiams ir poroms susidaryti. ir skatino materialinį trapumą. Tačiau, kai metalo matricos kompozitiniai sluoksniai buvo naudojami dvisluoksnėje struktūroje su Ti-64 lydinio sluoksniu, trijų taškų lenkimo bandymai parodė reikšmingą lenkimo įtempių padidėjimą, palyginti su homogeniniu Ti-64 lydiniu ir vienalytės metalo matricos kompozicinė struktūra. Dviejų sluoksnių struktūros gebėjimas sugerti didesnę smūgio energiją, palyginti su vienu homogeniniu sluoksniu, rodo, kad laminuota struktūra geriau atitinka balistinių pritaikymų reikalavimus.
Stanley Abkowitzas ir kt. pažymėjo, kad dėl nuolatinio pramonės ir kariuomenės susidomėjimo miltelinės metalurgijos titanu dėl geresnių eksploatacinių savybių, kurias galima pasiekti gaminant skirtingų dydžių, nuo kelių gramų iki šimtų kilogramų, beveik tinklo formos komponentus, reikėjo sukurti Amerikos bandymų ir medžiagų draugijos (ASTM) specifikaciją, kad būtų pateiktas universalus miltelių metalurgijos titano gaminių standartas, palengvinantis jų taikymą. Dynamet parengė ASTM B988-13, standartinę miltelinės metalurgijos titano ir titano lydinių konstrukcinių komponentų specifikaciją. Naujasis standartas apima miltelių metalurgijos produktus nelegiruotam grynam titanui (1, 2, 3 ir 4 klasės), Ti-6Al- 4V (5 klasė), Ti-3Al{{11 }}.5V (9 laipsnis), Ti-6Al- 4V LI (mažas tarpas) ir Ti-6Al-6V-2Sn. Standartas palengvins platų pramoninių, komercinių ir karinių miltelių metalurgijos titano pritaikymą.
Įperkamo miltelinio metalurginio titano komercinės galimybės plečiasi, nes galima gaminti aukštos kokybės miltelių metalurgijos Ti-6Al- 4V beveik tinklinės formos gaminius, kurių tempimo savybės yra panašios į įprasto Ti-6 Al- 4V.RTI International įsigijo Dynamet Technologies, Inc., kuri paspartins mišrių elementų miltelių technologijos naudojimą komerciniuose orlaiviuose, medicininiuose, pramoniniuose ir kariniuose titano lydinio komponentuose. Programos.
Titano pagrindu pagamintos medžiagos sujungia didelį paviršiaus sluoksnio stiprumą ir kietumą su pakankamu netauriojo metalo lankstumu, todėl yra daug žadančios įvairiose srityse, ypač kaip šarvų komponentai karinėje įrangoje. Didelio stiprumo, kietumo ir kietumo derinys gali būti pasiektas kuriant skirtingų savybių daugiasluoksnes struktūras.О.М. Ivasishinas ir kt. tyrė sluoksniuotų titano pagrindo medžiagų mikrostruktūrines charakteristikas, mechanines savybes ir balistinę apsaugą. Tokioms sluoksniuotoms konstrukcijoms gaminti buvo naudojami du skirtingi metodai. Pirmasis buvo įprastas metalurginis (luitų kalimo) metodas, po kurio buvo atliktas greitas Ti-6Al-4V ir T110 lydinių paviršiaus terminis apdorojimas, kuris buvo naudojamas skirtingų mechaninių savybių hierarchinėms struktūroms sukurti. nuo medžiagos storio. Antrasis yra elementinės miltelių metalurgijos metodas, skirtas kombinuotoms Ti-6Al- 4V lydinio sluoksnių ir jo pagrindu pagamintų kompozicinių sluoksnių, sustiprintų TiC arba TiB dalelėmis, struktūroms gaminti. Dviejų ir trijų sluoksnių Ti-6Al- 4V (VT6) lydinio pagrindo eksperimentinės plokštės buvo pagamintos remiantis anksčiau gautu optimizuotu mišrių elementų miltelių metodu, kai paviršinis sluoksnis buvo kompozitas, sustiprintas TiC dalelėmis. . Balistiniai bandymai, naudojant tas pačias kulkas, parodė neabejotinus tokio paties storio sluoksniuotos medžiagos pranašumus.
Pastaraisiais metais 3D spausdinimo technologija sparčiai vystosi, todėl galima spausdinti struktūras, kurių neįmanoma realizuoti naudojant tradicinius procesus. Apsaugą nuo greitaeigių šarvus pramušančių bombų ir sprogimo bangų galima pasiekti naudojant skirtingų medžiagų korio ir taškines struktūras, kurias įvertino šarvų apsaugos srityje tyrinėtojai, ir buvo vykdomi projektai.RaminRahmani ir kt. ištyrė lengvą Ti6Al4V-Alsi10Mg kompozitinę medžiagą, pagamintą derinant selektyvaus lazerio lydymosi ir išlydžio plazmos sukepinimo būdus. Korinio tinklelio struktūra (vienoda tinklelio arba gradiento tinklelio struktūra) buvo naudojama siekiant atsispirti smūgiams ir šarvus pradurtų kulkų įsiskverbimui. Rezultatai parodo Ti6Al4V taškinės matricos tūrio dalies svarbą atsparumui smūgiams. Konstrukcijos su mažesnio dydžio elementais ir mažesnio statramsčio skersmeniu pasižymi tokiomis pačiomis savybėmis kaip ir su didesniais atramų dydžiais ir stambesniais statramsčiais. Baigtinių elementų rezultatai rodo, kad vienoda taškinės matricos struktūra su didesne tūrio dalimi yra veiksmingesnė užkertant kelią sviedinio įsiskverbimui, o gradientinė taškinė matrica padidina medžiagos atsparumą sukimui / deformacijai ir taip padidina medžiagos atsparumą pažeidimams.
