Mae cerbydau arfog tanc angen symudedd uchel, defnydd cyflym mewn amgylcheddau arbennig a goroesiad uchel oherwydd y newid mewn dulliau ymladd yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Felly, mae angen datblygu aloion titaniwm cryfder penodol uchel newydd yn ogystal â thechnegau gweithgynhyrchu cost isel i alluogi cymhwyso aloion titaniwm perfformiad uchel mewn cerbydau arfog tanc.
William A. Gooch et al. yn eu hadolygiad rhowch siâp cymhleth iawn o ddeor y capten i Bradley M2A2, trwy ddefnyddio gofaniadau titaniwm mae deor yn ysgafnach o ran pwysau na'r deor dur, ac mae'r ymwrthedd i berfformiad elastigedd yn debyg i'r deor dur blaenorol.
Yn 2005-2006, ymchwiliodd ARL a British Aerospace Advanced Materials i fewnosodiadau balistig titaniwm crwm cyfansawdd net wedi'u gwasgu'n boeth. Mae'r platiau wedi'u gwneud o aloion titaniwm Gradd 3 a 4 o dan MIL-DTL- 46077G. Bu ARL hefyd yn ymchwilio i arfwisgoedd wedi'u gorchuddio â thitaniwm ar gyfer y cludwr personél arfog M113A3, sy'n darparu amddiffyniad balistig sy'n well nag arfwisgoedd gorchuddio dur trymach.
Mae laminiad titaniwm caledwch deuol wedi'i fondio'n metelegol tebyg i ddur caledwch deuol yn defnyddio priodweddau mecanyddol a mecanweithiau ymateb balistig paneli titaniwm meddal a chaled i wrthsefyll effaith dafluniol. Defnyddir y paneli caletach i wrthsefyll taflegrau a defnyddir y platiau cefn meddalach i leihau asglodi ar yr wyneb cefn. Cafodd aloi panel Ti-3Si-Fe-0.5N ei weldio â rholio i blât cefn Ti-7Al-2.5Mo i ffurfio plât cyfansawdd, a oedd bryd hynny trin â gwres. Canfuwyd bod paneli â chaledwch o Rc 60 neu fwy yn optimaidd ar gyfer amddiffyniad balistig a'r ymwrthedd asglodi mwyaf ar gymhareb drwch o 70/30. Astudiodd Labordy Ymchwil Byddin yr Unol Daleithiau (ARL) bedair proses bondio megis rholio, uno tryledu, gwasgu isostatig poeth, neu weldio ffrwydrol a chanfod y gellid cynyddu ymwrthedd elastig gan 10-25%. Cafwyd gwelliant o tua 10 y cant yng ngwrthiant elastig laminiadau Ti wedi'u gwasgu'n isostatig poeth tua 10 y cant o'i gymharu ag un Ti{18}}AL{- 4V isotropic plât.
Mae UK Aerospace Advanced Materials, o dan gontract i ARL, wedi datblygu proses ar gyfer paratoi blociau FGM gan ddefnyddio cymysgeddau powdr titaniwm a thitaniwm/titaniwm deuborid (TiB2) mewn siâp ger-rwyd mawr gwasgu poeth i ffurfio titaniwm deuborid (TiB2). arwyneb caled/swbstrad titaniwm-metel, gyda haen ganolraddol o strwythur graddiant. Un arall, mwy datblygedig, yw cyfansoddion ceramig isostatig poeth sy'n seiliedig ar ditaniwm. Mae profion effaith balistig wedi dangos bod creiddiau taflu arfwisg aloi twngsten wedi'u difrodi gan fecanwaith methiant o'r enw arestiad rhyngwynebol.
Ariannodd ARL ddatblygiad titaniwm P900 gan ddefnyddio dwy dechneg castio wahanol i ddangos ymarferoldeb cynhyrchu castiau titaniwm pur ysgafn a gwydnwch castiau o'r fath i rowndiau tyllu arfau egni cinetig. Y nod oedd datblygu plât titaniwm P900 a fyddai'n bodloni gofynion perfformiad cyffredinol y fanyleb milwrol dur, ond byddai'n lleihau pwysau'r llwyfan milwrol yn sylweddol. Roedd y plât titaniwm cast hwn wedi'i naddu â thyllau o fwlch penodol a siâp penodol.
Mae datblygu a chymhwyso aloion nad ydynt yn Ti-6Al{- 4V hefyd yn cynnig manteision sylweddol oherwydd y gostyngiad yn y defnydd o elfennau aloi cost uwch a thriniaethau pelydr-electron neu belydr plasma cost is. Mae .ARL yn credu y bydd y cyfeiriad technolegol hwn yn cynyddu'r defnydd o ditaniwm mewn cymwysiadau offer daear yn y dyfodol, naill ai fel deunydd strwythurol ar ei ben ei hun neu ar y cyd â deunyddiau eraill. Mae ARL wedi ymchwilio i nifer o geisiadau posibl ar gyfer aloion titaniwm Gradd 4 ARL wedi ymchwilio i nifer o gymwysiadau posibl ar gyfer aloion titaniwm Gradd 4, gan gynnwys TIMET 62S ac ATI 425-MIL; mae'r aloi olaf yn dangos priodweddau balistig tebyg i'r aloi Ti{-6Al{-6V safonol Gradd 2, ond mae'n defnyddio haearn (Fe) yn lle rhywfaint o fanadium (V) fel sefydlogwr beta. Gall yr aloi hefyd gael ei weithio'n oer ac yn boeth, gallu sydd wedi dangos ei fod yn fantais fawr mewn amrywiol gymwysiadau datblygu. Mae astudiaethau wedi dangos bod gan yr aloi titaniwm MIL-DTL- 46077G Gradd 4 ATI 425-MIL aloi titaniwm allu plygu mawr.
Mae tanc M1A2 Abrams wedi lleihau pwysau'r cydrannau siasi trwy ymdrech ar y cyd i fod yn fwy na 1,500 lb Mae capten Cerbyd Ymladd Bradley M2A2 wedi'i ffugio mewn titaniwm, ac mae'r amddiffyniad uchaf wedi'i wneud o ditaniwm. Mae'r blychau arfwisg adwaith ochr yn defnyddio platiau titaniwm yn lle platiau dur, gan leihau pwysau'r arfwisg adwaith.
Titaniwm yn cael ei ddefnyddio ar hyn o bryd hefyd mewn dwy fersiwn o'r teulu Stryker o vehicles.The Stryker Symudol Gwarchodedig Gun System codennau gwn yn cael eu gwneud o ditaniwm, ac ystafell amddiffyn y gwner titaniwm ar y RV Stryker a FSV models.The BAEPegasus Titanium Olwynion Strwythur Cerbyd Prototeip yn adran cragen Cerbyd Ymladd y Dyfodol cynnar a ddefnyddiwyd i brofi arfwisgoedd cyfansawdd. Mae'r corff isaf a'r rhan flaen wedi'u gwneud o fanyleb filwrol MIL-DTL- 46077G titaniwm cost isel Gradd 3, ac mae'r cerbyd cyfan wedi'i wneud gyda chorff uchaf cyfansawdd cyfansawdd a ffrâm ofod. Mae'r cerbyd wedi cael profion balistig helaeth a llwytho effaith.
Gwerthusodd ymchwil Byddin yr UD titaniwm tawdd un radd i'w ddefnyddio yng ngherbydau ymladd daear y Fyddin. Roedd priodweddau mecanyddol tynnol a chadernid torri asgwrn yn debyg i ddalen ansawdd awyrofod confensiynol T-6Al- 4V. Mae gan ditaniwm ymwrthedd elastig tebyg i MIL-T-9046 gan ditaniwm toddi ffwrnais gwely oer pelydr electron. Mae yna hefyd nifer o raglenni'r Fyddin sy'n elwa o ddefnyddio toddi titaniwm un cam, cost isel. Mae Byddin yr UD wedi llwyddo i ddilysu'r defnydd o aloion titaniwm cost-isel yn y cerbyd replica Pegasus. Data prawf ar wrthiant elastig plât EBCHM Ti-6Al{{- 4V). Fel y gwelir, mae'r gwerthoedd V50 i gyd yn uwch na'r safon MIL-DTL- 46077F.
Mae lleihau pwysau yn faen prawf pwysig ar gyfer dewis deunyddiau arfwisg. Mae gwahanol ddeunyddiau newydd yn cael eu harchwilio ar gyfer arfwisg ysgafn ac mae aloion titaniwm yn ymgeiswyr posibl oherwydd eu cryfder penodol uchel, ymwrthedd cyrydiad a phriodweddau balistig da.G.Sukumar et al. ymchwilio i effaith triniaeth wres ar briodweddau mecanyddol a phriodweddau gwrth-elastigedd Ti- 4Al-2.3V-1.9Fe aloi titaniwm. Dangoswyd bod hydoddiant platiau titaniwm wedi'i drin ac yn oed (930 gradd a 900 gradd) yn y parth + yn dangos cryfder a hydwythedd da. Priodweddau effaith Ti- 4Al{-2.3V-1 Roedd platiau .9Fe o dan + triniaeth hydoddiant a heneiddio (900 gradd STA) yn well na phlatiau Ti- 4Al-2.3V-1.9Fe) wedi'i anelio â rholio. O'i gymharu â rholyn wedi'i anelio a + hydoddiant wedi'i drin a phlatiau Ti'n heneiddio wedi'u trin, 900 gradd STA Ti- 4Al-2.3V-1.9Fe mae gan blatiau briodweddau balistig gwell ar gyfer taflegrau sfferig 7.62 mm.
Roedd Ping Song et al. ymchwilio i ymddygiad cynhenid Ti{{{{-3}}Al-3V-2Cr-2Fe dan effaith cyflymder uchel drwy arbrofi, model a dilysu. Archwiliwyd perfformiad balistig targed Ti-5322 7 mm o drwch gan ddefnyddio profion effaith balistig, a dilyswyd cywirdeb y model cyfansoddol gan brofion balistig. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos y gall model cynhenid JC ragfynegi cyflymder treiddiad eithaf y targed Ti-5322 a chyflymder dadfeiliad y darn yn ystod y broses dreiddio. Cyflymder cyfyngu balistig pêl aloi twngsten gyda diamedr o 10 mm ar darged Ti{{10}} 7 mm o drwch ar 0 gradd a 30 gradd yw 416.0 m/s a 484.8 m/s, yn y drefn honno. O dan yr un amodau anffurfio, mae cryfder cnwd yr aloi titaniwm newydd cost isel Ti-5322 yn sylweddol uwch na chryfder yr aloi titaniwm Ti6Al4V. O dan amodau lled-statig (0.01 s-1), cryfder cynnyrch cywasgol aloi titaniwm Ti-5322 yw 1,255 MPa, sydd 20% yn uwch na Ti6Al4V. O dan amodau deinamig (600-2 000 s-1), cryfder cnwd aloi titaniwm Ti-5322 yw 1 430-1 470 MPa, sydd 28% yn uwch na Ti6Al4V.
Ahsan Ul Haq et al. adolygu gwahanol ddeunyddiau amsugno ynni uchel. Mae paneli rhyngosod Honeycomb yn cael eu datblygu'n eang oherwydd eu dwysedd is a'u gallu i amsugno ynni uwch. Ymhlith yr holl aloion ysgafn, mae arfwisg titaniwm yn sefyll allan am ei wrthwynebiad elastig, ond oherwydd ei gost uchel mae'n dal yn anodd ei gymhwyso mewn arfau daear. Fodd bynnag, mae laminiadau aloi alwminiwm + titaniwm wedi bod yn gyflawniad mawr mewn armor.C wedi'u lamineiddio. Modelodd Broeckhoven ac A.du Plessis arfwisg corff dynol Ti-6Al- 4V i werthuso ei botensial ar gyfer cymwysiadau amddiffynnol. Yn benodol, maent yn cyfleu y gall samplau amddiffyn effaith bionig gael eu ffugio gan dechnegau gweithgynhyrchu ychwanegion a datgelwyd y gall cregyn dot arddangos amsugno ynni uchel wrth gynhyrchu.
Gellir defnyddio prosesau meteleg powdr i wneud cydrannau mwy strwythurol gymhleth yn ogystal ag i greu deunyddiau arfwisg swyddogaethol graddiant. Gellir dylunio arfwisg strwythurol gyda graddiannau perfformiad gwahanol i amddiffyn rhag tafluniau tyllu arfwisg ar gyfer gwahanol wrthrychau bygythiad a chyfnodau treiddiad.
Mae ADAMProductsInc wedi ymchwilio i baratoi aloion titaniwm milwrol trwy broses metelegol powdr cyflwr solet cost isel. Paratowyd y plât arfwisg P/MT-6Al- 4V trwy ddefnyddio technoleg cynhyrchu powdr titaniwm arloesol cost isel, dull meteleg powdr cymysg sy'n lleihau costau, gwasgu isostatig oer, sintro, rholio, allwthio a triniaeth wres (anelio 1 350 gradd F am 4 h). Dangosir priodweddau tynnol tymheredd ystafell y plât arfwisg yn Nhabl 3. Y cynnwys nitrogen, ocsigen a hydrogen oedd 0.008, 0.158 a 0.005, yn y drefn honno 4.
Defnyddiodd y cwmni'r dechneg hon hefyd i ddatblygu deor capten P/MTi{{{{{{}}}}Al{- 4V, ac eithrio bod gofannu wedi disodli'r rholio, a bod y driniaeth wres wedi'i hanelio yn 1,3 00 gradd F am 2 awr. Roedd y cynnwys nitrogen, ocsigen a hydrogen yn 0.021, 0.179, a 0.001 8. Priodweddau tynnol tymheredd ystafell y deunydd deor (trwch o 1.375″) o ran cryfder tynnol, cryfder cynnyrch, elongation a crebachu wyneb oedd 143.8 i 149.3 ksi, 132.1 i 136.3 ksi, 14.0% i 37.1%.
Pavlo E. Markovsky et al. ymchwilio i ymddygiad mecanyddol strwythurau tebyg i haen sylfaen titaniwm a baratowyd gan feteleg powdr elfen gymysg. Roedd y strwythurau tebyg i haen sylfaen titaniwm yn cynnwys haenau Ti-6Al{- 4V, (%) (Ti-64) cyfansoddion matrics metel aloi wedi'u hatgyfnerthu â 5% a 10% (yn ôl cyfaint) o ronynnau TiB neu TiC. Gwnaethpwyd cymariaethau â data a adroddwyd yn flaenorol ar gyfer aloion Ti-64 a luniwyd gan dechnegau castio a ffugio. Arweiniodd presenoldeb gronynnau atgyfnerthu TiB a TiC yn yr aloi at ostyngiad sylweddol yng nghryfder a hydwythedd y cyfansoddion matrics metel o'i gymharu â'r aloi Ti-64 wedi'i sintro'n unffurf, gan fod y gronynnau hyn yn darparu lleoliadau ychwanegol ar gyfer crac a chnewyllyn mandwll. a hyrwyddo breuo materol. Fodd bynnag, pan ddefnyddiwyd yr haenau cyfansawdd matrics metel mewn strwythur haen ddeuol gyda haen aloi Ti{-64, dangosodd profion plygu tri phwynt gynnydd sylweddol mewn straen plygu o'i gymharu â'r aloi homogenaidd Ti{- a'r strwythur cyfansawdd matrics metel homogenaidd. Mae gallu'r strwythur haen ddeuol i amsugno egni effaith uwch o'i gymharu ag un haen homogenaidd yn awgrymu bod y strwythur wedi'i lamineiddio yn bodloni gofynion cymwysiadau balistig yn well.
Dywedodd Stanley Abkowitz et al. Nodwyd bod diddordeb parhaus diwydiant a'r fyddin mewn titaniwm meteleg powdr, oherwydd y perfformiad gwell y gellir ei gyflawni trwy gynhyrchu cydrannau siâp ger-rhwyd mewn gwahanol feintiau yn amrywio o ychydig gramau i gannoedd o gilogramau, wedi golygu bod angen datblygu manyleb Cymdeithas America ar gyfer Profi a Deunyddiau (ASTM) i ddarparu safon gyffredinol ar gyfer cynhyrchion titaniwm meteleg powdr i hwyluso eu cymhwyso. Paratowyd gan Dynamet ASTM B988-13, Manyleb Safonol ar gyfer Cydrannau Strwythurol Powdwr Meteleg Titaniwm a Titaniwm Aloeon. Mae'r safon newydd yn cynnwys cynhyrchion meteleg powdr ar gyfer titaniwm pur heb aloi (graddau 1, 2, 3 a 4), Ti-6Al- 4V (gradd 5), Ti-3Al{{11 }}.5V (gradd 9), Ti-6Al- 4V LI (cliriad isel) a Ti-6Al-6V-2Sn. Bydd y safon yn hwyluso ystod eang o gymwysiadau diwydiannol, masnachol a milwrol ar gyfer titaniwm metelegol powdr.
Mae cyfleoedd masnachol ar gyfer titaniwm metelegol powdr fforddiadwy yn ehangu yn seiliedig ar y gallu i gynhyrchu cynhyrchion metelegol powdr Ti-6Al- 4V o ansawdd uchel â siâp ger-rhwyd gyda phriodweddau tynnol sy'n debyg i Ti confensiynol-6 Mae Al- 4V.RTI International wedi caffael Dynamet Technologies, Inc. a fydd yn cyflymu'r defnydd o dechnoleg powdr elfen gymysg mewn awyrennau masnachol, cydrannau aloi titaniwm meddygol, diwydiannol a milwrol. Ceisiadau.
Mae deunyddiau sy'n seiliedig ar ditaniwm yn cyfuno cryfder uchel a chaledwch yr haen wyneb â hydwythedd digonol y metel sylfaen i fod yn addawol iawn mewn amrywiaeth o gymwysiadau, yn enwedig fel cydrannau arfwisg mewn offer milwrol. Gellir cyflawni'r cyfuniad o gryfder uchel, caledwch a chaledwch trwy greu strwythurau aml-haen gyda gwahanol briodweddau.О.М. Roedd Ivasishin et al. astudio nodweddion microstrwythurol, priodweddau mecanyddol a diogelu balistig deunyddiau haenog seiliedig ar ditaniwm. Defnyddiwyd dau ddull gwahanol i wneud strwythurau haenog o'r fath. Roedd y cyntaf yn ddull metelegol confensiynol (gofannu ingot), wedi'i ddilyn gan driniaeth wres arwyneb cyflym o aloion Ti-6Al{{{}}V a T110, a ddefnyddiwyd i greu strwythurau hierarchaidd gyda gwahanol briodweddau mecanyddol i'r cyfeiriad. o drwch y deunydd. Yr ail yw'r dull meteleg powdr elfennol ar gyfer gwneuthuriad strwythurau cyfun o haenau aloi Ti-6Al{- 4V a haenau cyfansawdd yn seiliedig arno, wedi'u hatgyfnerthu â gronynnau TiC neu TiB. Cafodd dwy a thair haen o blatiau arbrofol aloi Ti-6Al- 4V (VT6) eu gwneud yn seiliedig ar y dull powdr elfennol cymysg wedi'i optimeiddio a gafwyd yn flaenorol, lle'r oedd yr haen arwyneb yn gyfansawdd wedi'i atgyfnerthu â gronynnau TiC . Sefydlodd profion balistig gan ddefnyddio'r un bwledi fanteision diymwad deunydd haenog o'r un trwch.
Yn y blynyddoedd diwethaf, mae technoleg argraffu 3D wedi bod yn datblygu'n gyflym, ac mae'n bosibl argraffu strwythurau na ellir eu gwireddu gan ddefnyddio prosesau traddodiadol. Gellir diogelu rhag bomiau tyllu arfwisg cyflym a thonnau chwyth trwy strwythurau diliau a dot-matrics o wahanol ddeunyddiau, sydd wedi'u gwerthfawrogi gan ymchwilwyr ym maes amddiffyn arfwisgoedd ac mae prosiectau wedi'u cynnal.RaminRahmani et al. ymchwilio i ddeunydd cyfansawdd Ti6Al4V-Alsi10Mg ysgafn a baratowyd trwy gyfuno technegau toddi laser dethol a sintering plasma rhyddhau. Defnyddiwyd strwythur rhwyll diliau (rhwyll unffurf neu strwythur rhwyll graddiant) i wrthsefyll trawiad a threiddiad bwled tyllu arfau. Mae'r canlyniadau'n dangos pwysigrwydd ffracsiwn cyfaint matrics dot Ti6Al4V ar gyfer ymwrthedd effaith. Mae gan adeileddau â meintiau celloedd llai a diamedrau strut manach yr un perfformiad â'r rhai sydd â maint celloedd mwy a haenau mwy bras. Mae canlyniadau'r elfennau meidraidd yn dangos bod y strwythur matrics dot unffurf gyda ffracsiwn cyfaint uwch yn fwy effeithiol wrth atal treiddiad taflunydd, tra bod y matrics dot graddiant yn gwella ymwrthedd y deunydd i dirdro / dadffurfiad ac felly'n cynyddu goddefgarwch difrod y deunydd.
