Aluminiumpansar baserad på bearbetade aluminiumlegeringar av olika legeringssystem . Enligt bruttovolymen för produktion av aluminiumpansar är huvudområdet för dess tillämpning tankbyggnad, nämligen produktion av lätt bepansrade fordon från markstyrkorna. Förutom stridsvagnsbyggnad används aluminiumpansar inom skeppsbyggnad, flyg, för att skydda transport- och lanseringscontainrar av missilsystem och i andra vapensystem.
Sedan 1960-talet har pansar av aluminiumlegering i form av rullade plattor använts i stor utsträckning vid konstruktion av lätta pansarstridsfordon från markstyrkorna - BMD , BRM , BMP , lätta stridsvagnar och självgående kanoner , såväl som på ett antal av specialfordon skapade på grundval av dem, med förmågan att landa och, i vissa fall, att övervinna djupa vatten utan förberedelser. Den utbredda användningen av aluminiumpansar baserades på ett antal av dess fördelar, varav de viktigaste var: att spara vikten av ett pansarskrov tillverkat av aluminiumlegeringar i jämförelse med lika resistent stål; effektivt skydd mot penetrerande strålning, snabbare frigöring från inducerad strålning orsakad av gammastrålning och neutronflöden; lägre, i jämförelse med stålpansar, pansarfragmentering.
Under de senaste decennierna har krigföringens karaktär och metoder förändrats avsevärt. Den nuvarande geopolitiska situationen i samband med kampen om resurser dikterar behovet av snabb utplacering av mobila styrkor. Prioriteten är kravet att skydda fordonet (besättningen) från moderna vapen, vars låga nivå inte kompenseras av någon rörlighet och manövrerbarhet. Har genomgått betydande förändringar och utbudet av typiska medel för förstörelse av markstyrkornas utrustning. Gruvans motstånd och motstånd mot stötvågspåverkan (högexplosiv) började inta en viktig plats.
Lokala konflikter under det senaste decenniet (Irak och Afghanistan) bekräftade på ett övertygande sätt efterfrågan på aluminiumpansar som ett material som effektivt kan motstå stötvågsbelastning, kännetecknas av hög överlevnadsförmåga under inverkan av högdensitetsfragmenteringsfält och kulor från automatiska infanterivapen, en relativt billig teknik för dess produktion och bearbetning till produkter om tillgänglig, en ganska bred industriell bas för tillverkning av pansar, och dess relativt låga kostnad, i jämförelse med till exempel titan och kompositpansar .
När de beskjuts med pansargenomträngande granater av stridsvagns- och pansarvärnskanoner, uppträder plattor gjorda av aluminiumlegeringar ömtåliga, vilket är anledningen, och även på grund av den stora erforderliga pansartjockleken (byggnadshöjd), som når 200 mm eller mer , kan inte användas självständigt som en del av svetsade pansarskrov och pansartorn på huvudtankarna.
Förutom en given nivå av pansaregenskaper är ett av huvudkraven för aluminiumpansar i stridsfordon dess svetsbarhet med hjälp av en relativt enkel teknik lämplig för massproduktion av pansarskrov. Inte mindre viktigt är kravet på ökat motstånd mot spänningskorrosionssprickor, vilket är relevant för svetsfogar av plåtar av zinkhaltiga aluminiumlegeringar.
Aluminiumpansar av lätta stridsfordon i tjocklekar upp till 30-45 mm är utformade för att skydda mot fragment av 100-122 mm, 152-155 mm högexplosiva fragmenteringsgranater av fältartilleri och 7,62-12,7 mm pansargenomträngande kulor av automatiska kulor. infanterivapen. Om det är nödvändigt att skydda besättningen på ett pansarfordon runt om från 7,62 mm B-32 pansargenomträngande kulor (patron 7,62 × 54 mm ) eller AP M2 (patron 7,62 × 63 mm ) vid skjutning från avstånd på 75-150 m, aluminium tjocklek bepansrade delar av sidorna och aktern i praktiken är 38-43 mm. För att skydda mot 12,7 mm pansargenomträngande kulor måste tjockleken på dessa pansarelement ökas till värden som inte är lägre än 65-75 mm.
I Nato-länder bestäms kraven för skydd av lätta fordon av standarden STANAG 4569 (Edition 2).
I utländsk stridsvagnsbyggnad används aluminiumpansar i tjocklekar på 50-70 mm och över för differentierat skydd mot 14,5 mm pansargenomträngande kulor och små kaliber, kaliber från 20 till 30 mm, pansargenomträngande projektiler (solid-skrov och sub -kaliber typ APDS-T ) som en oberoende (pansrad personalbärare M113 , lätta stridsvagnar M551 Sheridan och " Scorpion ", BMP AMX-10P , BRM "Simiter"), och i kombination med stålskärmar i form av åtskilda pansar. I synnerhet är de svetsade pansarskroven i fordonsfamiljen baserade på Scorpion lätt tank gjorda av rullade E74S pansarplattor (sedan 1980-talet, 7017 enligt det internationella legeringsbeteckningssystemet) med en tjocklek på 20 till 60 mm [Komm. 1] .
När man byter ut pansarskrovets stålpansar med aluminium, på grund av den högre styvheten hos aluminiumplattorna och avvisandet av ett antal hårda delar, en minskning av det pansarskrovets massa i storleksordningen 25-30 % uppnås (med bibehållen skottsäker motstånd), även om det inte finns några besparingar på själva rustningen [1] . Styvheten hos en pansarplatta är i allmänhet proportionell mot kuben av tjockleken, och givet skillnaden i elasticitetsmodulen för stål och aluminium, kommer en aluminiumpansarplatta att vara nio gånger styvare än en stålpansarplatta med samma massa. Exemplet med M113 pansarvagn (USA) är vägledande. Trots att det använda pansaret tillverkat av aluminium-magnesiumlegering 5083 var något sämre än stålpansar vad gäller motståndskraft mot 7,62 mm pansargenomträngande kulor [2] , det sammansatta M113 pansarskrovet, som var lika motståndskraftigt mot stålversionen av T117, visade sig vara 750 kg lättare [3] . Ännu större vinster kan erhållas genom att använda pansar med högre kulmotstånd, vilket i sin tur reagerar positivt på en ökning av styrkan och hårdheten hos legeringen.
Dessutom gör användningen av krökt pansardelar erhållna genom pressning och stämpling i designen av pansarskrov det möjligt att ytterligare minska arbetsintensiteten vid tillverkning av maskinen genom att minska antalet svetsfogar.
Skottsäker och projektilmotstånd hos pansar gjorda av lätta legeringar, såväl som andra typer av rullad homogen pansar, bestäms av kombinationen av dess styrka, plast och viskositetsegenskaper , och inte bara av den absoluta hårdhetsnivån. Som fastställdes under förkrigs- och krigsåren av A. S. Zavyalov , P. O. Pashkov och kollegor ( TsNII-48 ), ökar värdet av rustningens plastiska och viskösa egenskaper med en ökning av pansartjockleken, kalibern på det skadliga medlet , dess slaghastighet, och även under övergången till det slagande elementet (fragmentet) med en trubbig stridsspets [Komm. 3] .
Med en ökning av hårdheten hos aluminiumpansar (enligt Brinell) från 80 till 140 HB-enheter, ökar dess skottsäkra motstånd, bestämt av den maximala penetrationshastigheten, under beskjutning både längs normalen och i vinklar. Samtidigt, enligt den ledande tillverkaren av 7039 aluminiumpansar i USA, Kaiser Aluminium , homogena plattor gjorda av aluminiumlegeringar av Al-Zn-Mg-systemet med en styrka över 50 kgf / mm² (HB ≥ 150 enheter) när avfyrade på 12,7 mm och 20 mm fragmenteringssimulatorer (trubbhåriga anfallare med en höjd som är lika med cylinderns diameter) förstörs med bildandet av så betydande spaltskador att de är praktiskt taget olämpliga för rustning [4] .
Med en ökning av kalibern på det skadliga medlet är det nödvändigt att öka duktiliteten och segheten hos legeringen och följaktligen minska nivån på dess legering. Så, för skydd mot pansargenomträngande projektiler av 20-30 mm kaliber, bör plasticitetsindexet (relativ förlängning), som ger maximal nivå av pansarmotstånd, vara minst 8-12%, vilket motsvarar en Brinell-hårdhet på 130 -140 HB-enheter (1300-1400 MPa) [ 5] .
Experter har länge märkt att effektiviteten hos aluminiumpansar i jämförelse med stål ökar med en ökning av kalibern hos en pansargenomträngande kula. Så när man avfyrar en 7,62 mm pansargenomträngande kula längs normalen med en hastighet av 840-850 m/s, har pansar gjorda av värmeförstärkt legering 7039-T64, som är lika resistent mot stål, en massa som är 6 % mindre. För en 12,7 mm pansarbrytande kula är denna fördel redan cirka 13% och för en 14,5 mm kula - 19%. Engelsk rustning tillverkad av 7017 legering av Alcan Co. (en förbättrad version av 7039-legeringen med ökad hållfasthet och korrosionsbeständighet) när den avfyras med en 14,5 mm pansargenomträngande kula ger en viktökning på 20 % jämfört med lika resistent stålpansar [2] .
I intervallet 30-45°, vid beskjutning med 7,62- och 12,7 mm pansargenomträngande kulor, visar sig stålpansar vara effektivare [6] . Under dessa förhållanden sker tvärgående brott i stålkärnorna i pansargenomträngande kulor från böjpåkänningar på stålpansar. Denna effekt är dock mycket svagare eller saknas vid beskjutning av pansar gjorda av aluminiumlegeringar. Trots möjligheten att förstöra den pansargenomträngande kärnan från tvärgående frakturer, misslyckas dess ogivala del inte under några förhållanden av interaktion med aluminiumpansar. Vid eldvinklar över 45-50°, i synnerhet vid rikoschettvinklar, överträffar aluminiumpansar igen stål.
Med tanke på det föregående är det lämpligt att använda skottsäker aluminiumpansar i strukturerna i tornen på lätta fordon när deras sidoväggar är placerade i vinklar (från vertikalen) på 50-55 °. Med denna design uppnås maximala besparingar i tornets massa. Ett exempel är tornet på spaningsfordonet " Fox ", vars väggar är gjorda av böjda och svetsade helpressade profiler av en V-formad sektion [7] [8] . Frontpansringen på "Fox"-fordonet från skjutriktningarna framåt motstår nederlaget av en 14,5 mm pansargenomträngande kula när den avfyras från ett avstånd av 200 m [9] .
I strukturer där väggens lutningsvinklar är 30-45°, är det lämpligt att använda stålpansar. I praktiken används hybridkonstruktioner med ett aluminiumbepansrat skrov och ett ståltorn, i synnerhet Sheridan lätta tank, Warrior infanteristridsfordon (Storbritannien) och andra fordon.
När den avfyras med en 14,5 mm pansargenomträngande kula, överträffar 7039 aluminiumpansar RHA homogent stålpansar med medelhårdhet i hela området av skjutvinklar. Den maximala vinsten, som når 26%, observeras vid rikoschettvinklar, som, liksom med verkan av ammunition av andra kalibrar, är förknippad med det relativt lägre motståndet hos lättlegeringsbarriärmaterialet i tangentiell riktning.
Aluminiumpansar överträffar stålpansar när de avfyras med pansargenomträngande projektiler med liten kaliber (fastkroppstyper BT, BZT och subkaliber BPS med separation) vid stora vinklar nära rikoschettvinklar, därför används aluminiumplåtar 50-70 mm tjocka framgångsrikt för att skydda lätta fordon. Fördelen med pansar gjorda av aluminiumlegeringar är förknippad med deras högre specifika energiförbrukning (mängden energi per volymenhet av det förskjutna barriärmaterialet), såväl som med den högre böjstyvheten hos aluminiumpansarplattor med samma massa som stål. . Vid eldvinklar som överstiger 45-50° är bucklans längd och volymen av metall som förskjuts på aluminiumpansar betydligt större än på stålpansar under liknande stötförhållanden, vilket avgör fördelen med aluminiumpansar. I detta fall bestäms rustningens motstånd, uppskattat av den maximala penetrationshastigheten för ett givet medel, i allmänhet av uttrycket:
V α = V α=0 / cos n α,där α är pansarets beskjutningsvinkel (från normalen); n - kännetecknar rivningskraften av pansarmaterialet i tangentiell riktning.
För att använda fördelarna med aluminiumpansar i utformningen av pansarskrovet, placeras pansarskrovets övre frontdelar (VLD) i stora (70-80°) lutningsvinklar, vilket underlättar möjligheten att rikoschettera kaliber och sub- kaliber pansargenomträngande projektiler på dem, vilket är implementerat i synnerhet i utformningen av BMP-frontenheten AMX-10R och M551 Sheridan.
I början av 1980-talet var en viktig riktning i förbättringen av pansar av lätta legeringar dess användning i strukturella skyddssystem - åtskilda pansar med stålskärmar. Sådant skydd visade sig vara efterfrågat med tillkomsten av skott med pansargenomträngande subkaliberprojektiler av typen APDS-T, vars kärnor ursprungligen var karbid (volframkarbid på en koboltbindning) - patroner 20 × 139 mm " Hispano-Suiza " RINT (Schweiz), OPTSOC (Frankrike) och DM63 (Tyskland), i den nya generationen av småkaliberammunition som antogs i början av 1980-talet, ersattes av tungstenslegeringar - patroner 25 × 137 mm M791 (USA) och Oerlikon TLB [Comm. 4] . Det föregående gjorde det möjligt att avsevärt öka den pansargenomträngande effekten av skott med liten kaliber, i synnerhet vid stora islagsvinklar (α≥60°) med pansar.
Hittills uppfyller Natos infanteristridsfordon kraven för skydd av besättningar av standarden STANAG 4569 , nivå 4 (sidoprojektion, kursvinkel 90 °) och nivå 5 (fordons frontalprojektion, kursvinkel ± 30 °), som representerar, i faktiskt den lägsta (obligatoriska) kravnivån. De senare är i sin tur baserade på skyddsnivån implementerad i basmaskinerna på 1980 -talet M2A1 "Bradley" (USA) och " Marder 1 " (Tyskland).
Praktiska exempel på att använda ett åtskilt "stål- och aluminiumpansar"-schema med stålskärmar monterade ovanpå huvudaluminiumpansar på bultar är infanteristridsfordon: BMP-3 (Ryssland), M2 Bradley (USA), Dardo (Italien) . Syftet med stålskärmen (skärmarna) gjorda av stål med hög hårdhet är att ta på sig huvudimpulsen från det skadliga medlet, destabilisera den pansargenomträngande kärnan orienterad i hastighetsvektorns riktning och, om möjligt, kränka dess integritet eller geometri på grund av förstörelse eller drift. Samtidigt håller huvudpansaret, med hänsyn till ammunitionens faktiska infallsvinkel, den utplacerade pansargenomträngande kärnan eller dess fragment som har förlorat sin ursprungliga orientering [10] .
I början av 1970-talet utvecklade US Army Ballistics Research Laboratory för XM723 [11] och patenterade [12] pansarskyddet "spaced-laminate steel / aluminum armor system" - pansarskydd med gångjärn med gångjärnsförsedda stålskärmar gjorda av blandat hårt stål i frontdelen och längs sidorna av aluminiumpansarskrovet. FMC Corporation ( USA) tillämpade utvecklingen på ett antal stridsfordon med aluminiumbepansrade skrov av egen design: XM765, AIFV , XM723 , XM2 / XM3 och M2 Bradley.
Skyddssystemet består av en extern skärm gjord av DPSA-stål av olika hårdhet (med en skikthårdhet på 60/50 HRC) och invändiga skärmar på avstånd från huvudpansaret med 100-200 mm och bultade till den. När det gäller motstånd mot de angivna destruktionsmedlen överträffade den angivna rustningen allt pansarmaterial som var i produktion vid den tiden [13] .
Gemensamt för maskinerna i denna linje var det svåra att implementera kravet på att skydda maskinernas sidoprojektion (kursvinkel 90°) från 14,5 mm pansargenomträngande kulor B-32 från KPVT-kulsprutan. Svårigheten orsakades av den överdrivna tjockleken på aluminiumpansar, som var minst 100-120 mm, eller 35-45 mm stål, beroende på det givna skjutavståndet.
Den antagna designlösningen, baserad på användningen av ett åtskilt skyddssystem med krossskärmar gjorda av stål med hög hårdhet, tillsammans med huvudpansar tillverkad av aluminiumlegering, gjorde det möjligt, på grund av inverkan på stålkärnan av en 14,5 mm B -32 kula, för att orsaka dess förstörelse. Den resulterande viktökningen var cirka 40 %. Senare visade det sig att stålsilar med ultrahög hårdhet (HB ≥ 600, eller HRC 58-62), tillverkade av stål av Armox-600S, Armox-600T eller liknande typer i en homogen version, ger effektiv krossning av stålet kärnor av pansargenomträngande kulor på 12,7 och 14,5 mm och driften av tunglegerade kärnor av 25 mm subkaliberprojektiler av typen APDS-T.
Generellt sett gjorde användningen i utformningen av pansarskrovet och tornet av åtskilda pansarscheman "stål + aluminium" med externa stålskärmar, i jämförelse med det grundläggande stålpansarskrovet, det möjligt med jämförbara skyddskrav (14,5 mm B- 32 kula för sidorna; och BPS kaliber 20 och 25 mm typ APDS-T för frontalprojektion) av två typer av infanteristridsfordon M2A1 "Bradley" (USA) och "Marder 1" (Tyskland), för att säkerställa deras implementering med en betydligt lägre, med 5 ton, stridsvikten för BMP M2 "Bradley." Den senare för båda maskinerna var i början av 1980-talet 22,6 respektive 27,5 ton.
Anmärkningsvärt var alternativet att stärka skyddet av den flytande USMC AAV7 (LVTP-7) som utvecklades 1989 av det israeliska företaget Rafael och togs i bruk 1991-1993. Den ökade säkerheten för fordonet uppnåddes genom att installera en uppsättning av gångjärnsförsedda passiva skydd längs sidorna av pansarskrovet, inklusive lutande sidor, på taket av trupputrymmet och på luckorna på tre AAV7 A1 - besättningsmedlemmar . Namnet på satsen är EAAK (Enhanced Applique Armor Kit). Vikten på satsen är 1996 kg. Den består av ett stort antal stålpansarplattor (höghårdhetsstål i en homogen version) av små storlekar, monterade på sidorna kilformade i en vinkel på 45 ° från vertikalen. Det maximala avlägsnandet av brickor från huvudrustningen är 215 mm. Fäst elementen i satsen till det pansrade skrovet med bultar. Som ett resultat av installationen av EAAK-satsen för projektion ombord av maskinen, i synnerhet, tillhandahålls den [14] :
I början av 2000-talet var grundkravet för en ny generation av infanteristridsfordon, vars stridsvikt nådde 26-30 ton, att ge skydd i den främre eldsektorn från en 30 mm pansargenomträngande fjäderdubbel. -kaliber spårare (BOPTS) [15] [Komm. 5] . Ett annat grundläggande krav är att frontprojektionen inte ska förstöras av närstridsvapen med HEAT-stridsspets. I samband med de ökade kraven på skydd av nya fordon vinner modulprincipen att bygga pansarskydd för skrov och torn terräng. Denna princip gör att du kan stärka skyddet av maskinen när fienden har mer effektiva medel för förstörelse, samt att förbättra bokningstekniken [16] . Pansarmoduler använder designlösningar (multibarriärscheman) och material som tillsammans ger högre dynamiskt motstånd mot införandet av en pansargenomträngande kärna med ökad förlängning (l/d ≥ 10-12), det vill säga kännetecknas av en ökad specifik ( tvärgående) last på rustningen.
Ett exempel på användningen av monterade passiva skyddsmoduler på huvudstrukturen av ett pansarskrov och ett pansartorn av aluminium är franska VBCI IFV , US Marine Corps amfibie AFV EFV och den nya koreanska K21 IFV (NIFV). På VBCI Véhicule blindé de combat d'infanterie är pansarmoduler "THD" installerade, som innehåller stål- och titanbarriärer (moduler kan bytas ut i fält) och ger skydd mot pansargenomträngande underkaliberprojektiler och närstridsvapen med liten kaliber. en kumulativ stridsspets av typen RPG-7 . Mycket uppmärksamhet ägnas åt minskyddet av botten av VBCI-pansarskrovet. Skyddet av det pansrade K21-skrovet representeras av den basala aluminiumpansar som är gjord av 2519-legering, såväl som monterade pansarmoduler i keramik/glasfiber.
I världstankbyggnad, för tillverkning av homogena aluminiumpansar, används två grupper av svetsbara aluminiumlegeringar med olika nivåer av styrka och hårdhet. Den första gruppen inkluderar icke värmeförstärkta aluminium-magnesiumlegeringar och värmeförstärkta aluminium-zink-magnesiumlegeringar med medelhårdhet. Legeringar i denna grupp kännetecknas av styrkan σ B 300-420 MPa, Brinell-hårdhet, HB 80-120 enheter och har den bästa motståndskraften mot fragmentering. Dessa inkluderar legeringar: 5083 och Alcan D54S, Alcan D74S (7020) och 7018.
Den andra gruppen av legeringar, legeringar med ökad hårdhet, inkluderar Al-Zn-Mg-legeringar med en hållfasthetsnivå på σ B 450-500 MPa, vilket motsvarar Brinell-hårdhet, HB 130-150 enheter. Denna grupp av legeringar (7039-T64, E74S (7017), AlZnMg 3 ) överträffar legeringarna i den första gruppen vad gäller skottsäker och projektilmotstånd, men är underlägsen dem i spaltmotstånd.
Pansar från aluminiumlegeringar med medelhårdhet används vid konstruktion av pansarskrov och torn av självgående artillerifästen (ACS), såväl som för tillverkning av vissa delar av lätta pansarfordon (tak, botten, luckor), som utsätts för preferensverkan av fragment eller högexplosiv inverkan av minor. Till exempel ställer kraven för skydd av horisontella ytor (tak) på pansarskrovet och tornet på det nya koreanska infanteristridsfordonet av K21 -typ (serien sedan 2009) osårbarheten hos dessa skyddselement när en 152 mm högexplosiv fragmenteringsprojektilen detoneras på ett avstånd av 10 m [17] . Som jämförelse, bokning av en familj av stridsfordon baserade på Scorpion lätta tank (Scorpion, Spartan, Simiter) 1972 gav skydd mot fragment av en 105 mm högexplosiv fragmenteringsprojektil för alla riktningar för inflygning av fragment i mark- eller luftprojektil sprängs på ett avstånd av 30 m [18] .
När det gäller motståndskraft mot fragmentering överträffar aluminiumpansar med Brinell-hårdhet, HB 80-120 enheter och ökade duktilitets- och seghetsegenskaper pansar med ökad hårdhet (HB 130-150 enheter). Pansar gjord av 7039-T64-legering, när den avfyras med en 12,7 mm fragmenteringssimulator, är sämre än lika resistent stålpansar med medelhårdhet enligt RHA-standarden, och med lika motstånd mot den har den en 15% större massa. Vid byte till en 20 mm fragmenteringssimulator ökar förlusten i jämförelse med stål till 19 %. Ovanstående förklaras av arten av förstörelsen av aluminiumpansar med ökad hårdhet när den genomborras av ett fragment, vilket för legeringar av denna grupp förekommer enligt den blandade typen "korksnitt - spall". I allmänhet är spaltskador typiska för pansarplattor med ökad hårdhet (lägre duktilitet och slaghållfasthet), uttalad longitudinell-tvärgående anisotropi av egenskaper och på Al-Zn-Mg-legeringar är metallurgiskt förknippade med planen för uppkomsten av eldfasta intermetalliska faser, som är placerade i parallella lager längs med den valsade plattans tjocklek [ 19] .
I Sovjetunionen är början på arbetet med aluminiumpansar förknippat med skapandet av flygpansar för att skydda efterkrigsgenerationen av stridsflygplan från små kaliber, kaliber 20-37 mm, projektiler från flygvapen och kulor från 12,7 mm maskingevär. Armor ABA-1 skapades vid All-Union Institute of Aviation Materials (VIAM) på basis av höghållfast aluminiumlegering V-95 1948, de första pressade V-95-remsorna erhölls 1947. Den nominella hårdheten för ABA-1 pansar enligt Brinell HB är 170 enheter. Vid utveckling av rustning ställdes inte kravet på dess svetsbarhet. Sedan 1949 har arbete utförts för att skapa anti-fragmentering aluminiumpansar för att skydda mot fragment av luftvärnsgranater (storkaliber luftvärnsartilleri), under samma år, pansar APBA-1 (aviation anti-fragmentation aluminium pansar) ) baserat på AMg-6-legeringen antogs. Arbetsledare är N. M. Sklyarov. För första gången användes APBA-1-pansar på jetbombplanet Il-28, som togs i bruk 1950. I samband med inskränkningen av flyginriktningen i slutet av 1950-talet utvecklades inte arbetet med att skapa dessa material inom flygindustrin.
Under perioden 1955-1958 bedrev TsNII-48 forskning om skyddsegenskaperna hos pansarbarriärer gjorda av aluminiumlegeringar för strukturella ändamål i varvsindustrins intresse [20] . Förutom de traditionella sätten att testa med pansargenomträngande kulor, småkalibriga projektiler och splitter, utvärderades aluminiumpansar för sprängmotstånd . Under loppet av omfattande forskning bestämde I. V. Korchazhinskaya villkoren för förekomsten av viktfördelarna med aluminiumlegeringar, såväl som deras specifika värden i förhållande till valsade stålpansar. Man drar slutsatsen att beroende på testförhållandena (medel för förstörelse av pansar, barriärens relativa tjocklek och eldvinkel) visar vissa aluminiumlegeringar med olika kombinationer av styrka och plastegenskaper fördelar. För antifragmenteringspansar är legeringar med förbättrade plastegenskaper, särskilt D-16-legering, mer lämpliga.
Utomlands var icke värmeförstärkta aluminium-magnesiumlegeringar (maglia) från Kaiser Aluminium av kvaliteterna 5083 och 5456 i USA och D54S i Storbritannien, innehållande cirka 4-5,5 % Mg, de första aluminiumlegeringarna som raffinerades och användes i slutet av 1950-talet för tillverkning av pansarskrov av lätta fordon (pansarvagnar M113 och M114 , självgående kanoner M-109 , amfibiefarkost LVTP-7 ) på grund av deras goda svetsbarhet, tillverkningsbarhet och höga korrosionsbeständighet.
I USA tillverkas pansar gjorda av legeringar 5083 och 5456 i tjocklekar från 13 till 76 mm enligt militära specifikationer MIL-A-46027K [21] och tillhör den första generationens aluminiumpansar. Specifikationerna anger minimivärdena för begränsande penetrationshastigheter (V 50 – 2σ) för plattor av olika tjocklekar. Härdning av pansaret uppnås genom kallvalsning (5083-H131, där H131 är bearbetningsläget), som dock tas bort vid pansarplattornas svetspunkter. Ett antal svårigheter förknippade med arbetshärdning av tjocka plåtar med reduktioner i storleksordningen 10–20% förhindrar tillverkning av pansardelar i form av stora profiler och smide av komplex form, vars trend mot utökad användning observeras i tillverkning av moderna lätt bepansrade fordon.
Dessa brister saknar pansar gjorda av värmehärdade aluminium-zink-magnesiumlegeringar med en total halt av legeringselement (Zn + Mg) i storleksordningen 6-9%, vilket kan återställa styrkan hos svetsfogar under efterföljande artificiellt åldrande. Beroende på sammansättningen och värmebehandlingssättet kan pansar med medelhård eller ökad hårdhet erhållas från Al-Zn-Mg-legeringar. Förutom plåtar som erhålls genom varmvalsning, erhålls pressade och stansade pansardelar från dessa legeringar. Härdning av delar utförs med värmebehandling, bestående av härdning och efterföljande artificiell åldring. Under kylning med hållning vid temperaturer på 450–470°C överförs zink och magnesium till en fast lösning. Efterföljande artificiell åldring i temperaturintervallet 90–180°C leder till sönderdelning av den fasta lösningen med frisättning av förstärkningsfasen MgZn 2 .
I Sovjetunionen anförtroddes uppgiften att undersöka möjligheten att använda lätta legeringar för tillverkning av bepansrade skrov för lätta tankar och andra lätta bepansrade stridsfordon till "Moskva-grenen av VNII-100 " (för närvarande " NII Steel ") i sent 1950-tal. Forskningsarbete om detta ämne startade vid filialen 1959 och utfördes under ledning av I. I. Terekhin, O. I. Alekseev, V. I. Likhterman och L. A. Fridlyand.
Den första erfarenheten av användningen av aluminium i tankbyggnad var förknippad med utvecklingen och testningen av aluminiumskrovet på PT-76 amfibietanken gjord av D20 strukturell aluminiumlegering. Detta skrov tillverkades 1961 vid VNII-100-grenen, varefter det gick igenom en hel cykel av tester, vilket visar löftet om att använda aluminiumpansar i tankbyggnad.
Senare, under perioden 1962-1965, utvecklade VNII-100-grenen aluminiumpansar baserad på en höghållfast legering av det ternära systemet Al-Zn-Mg [22] . Arbetet utfördes under ledning av B. D. Chukhin [1] [23] . Legeringen standardiserades under namnet ABT-101 (aluminium pansarpansar) eller, enligt en enda universell klassificering, 1901. ABT-101 pansar blev grunden för att designa en serie lätt bepansrade luftburna stridsfordon (BMD-1, BMD- 2 och BMD-3). Legering ABT-101 hänvisar till värmeförstärkande bearbetade och komplexa legeringar av Al-Zn-Mg-systemet. En vidareutveckling av ABT-101 pansar var anti-shell pansar ABT-102 eller 1903. Utvecklingen av rustningen leddes av B. D. Chukhin och A. A. Artsruni [1] [24] .
Under perioden 1960-1970 utvecklades och bemästrades aluminiumpansar baserade på värmeförstärkta Al-Zn-Mg-legeringar av industrin i de flesta utvecklade länder, inklusive USA (legering 7039), Storbritannien (E74 och Alcan-X169), Frankrike (Cegedur Pechiney legering AZ5G) och Tyskland (legeringar AlZnMg 1 , AlZnMg 3 och VAW "Konstruktal" 21/62). [6] [Komm. 6]
AlZnMg 1 -legeringen , behandlad enligt F36-läget för styrka σ B = 360 MPa i form av valsade plåtar, profiler och smide, var avsedd för tillverkning av ett pansarskrov av en experimentell självgående haubits PzH 70 ( SP70 ) . Viktbesparingen i jämförelse med stålpansarskrovet uppgick till 2 ton [25] .
I USA tillverkas Al (4,5%) - Zn - Mg (2,5%) legeringspansar under beteckningen 7039 i tjocklekar från 13 till 100 mm enligt militära specifikationer MIL-A-46063, det är klassificerat som andra generationens aluminium rustning . Från pansar 7039 tillverkas de lutande sidorna av M2 och M3 Bradley stridsfordon.
I Storbritannien, för pansar från Scorpion, Fox, Simiter-familjen av lätta fordon och den spanska BMR600, utvecklade Alcan aluminiumlegeringen E74S (för närvarande 7017) och skottsäker pansar från den, som ursprungligen tillverkades under beteckningen X3034 och, i sin tur, baserad på Hiduminium-48-legering med nominell sammansättning Al-4.5Zn-2.5Mg-0.2Mn-0.15Cr [26] . Vid utveckling av pansar på begäran av British Research Center for Armored Vehicles FVRDE borde nivån på skottsäker motstånd och följaktligen hårdhet ha överskridit egenskaperna hos amerikansk pansar 7039-T64. Styrkan hos E74S pansar enligt militära specifikationer FVRDE-1318 (hädanefter TU MVEE 1318) är σ B =480 MPa [27] . Det noterades att legeringens nackdelar inkluderar dess låga härdbarhet, det vill säga möjligheten till värmebehandling av delar för en fast lösning, följt av artificiell åldring [28] , vilket begränsade pansarets maximala tjocklek till 60 mm.
Alcan tillverkar för närvarande aluminiumpansar av 7017-legering (nominell sammansättning Al (5%), Zn (2%), Mg (3%) Mn (0,3%)), massdensitet på 2,78 g/cm³ enligt militärspecifikation TL 2350-0004 , i T651-tillstånd också överlägsen i hållfasthet och motstånd mot spänningskorrosion mot legering 7039-T64, och tillgänglig i tjocklekar större än 60 mm [29] . Enligt MIL-DTL-32505 tjocklek upp till 120 mm [30] . Dessutom tillverkar företaget värmeförstärkta legeringar av medelhårdhet: 7020 med styrkan σ B 400 MPa, pansar från vilken levereras huvudsakligen till Frankrike och Tyskland, och 7018 med styrkan σ B 360 MPa, avsedd för delar och strukturella element som utsätts för preferentiell stötvågsverkan [2] .
Styrkan och hårdhetsindikatorerna för aluminiumpansar i härdat och åldrat tillstånd beror på det totala innehållet av zink och magnesium. Under liknande värmebehandlingsregimer motsvarar en högre halt av zink och magnesium en högre hållfasthet. I praktiken överstiger dock inte den totala halten av dessa grundämnen 7–8 %. En högre halt motsvarar en ökning av anisotropin av mekaniska egenskaper och den associerade tendensen att bilda backspalls, en ökad tendens till spänningskorrosion, och även till försprödning av den värmepåverkade zonen under svetsning. Med ett givet innehåll av zink och magnesium uppnås den maximala hållfastheten i intervallet av Zn/Mg-förhållanden från 2,0 till 4,0, vilket är relaterat till mängden MgZn2- fas som stärker legeringsmatrisen .
Duktilitets- och slagseghetsindexen för legeringar värmebehandlade enligt tvåstegsåldringsregimen beror i större utsträckning på Zn/Mg-förhållandet. Med en konstant total halt av zink och magnesium, med ökade värden på Zn/Mg-förhållandet, kan bättre duktilitet och slaghållfasthet uppnås [31] .
För olika märken av stridsvagnsrustning är intervallet för Zn/Mg-förhållanden från 1,4 till 3,8. Värmeförstärkta legeringar med en total halt av (Zn + Mg) på 6–7 % och högre är känsliga för spänningskorrosion, därför, vid konstruktion av svetsade pansarkonstruktioner gjorda av tjocka plåtar, är de maximalt tillåtna värdena för dragspänningar som verkar i den farligaste riktningen längs plåttjockleken måste beaktas. En ökning av spänningskorrosionsbeständigheten, tillsammans med optimal hållfasthet och plastegenskaper, uppnås på Al-Zn-Mg-legeringar som ett resultat av tvåstegs artificiell åldring med en högre slutlig åldringstemperatur.
I slutet av 1970-talet intensifierades arbetet i USA med att skapa värmeförstärkta svetsbara aluminiumlegeringar av ett annat legeringssystem, aluminium-koppar-mangan, som med bättre mekaniska egenskaper och pansarmotstånd jämfört med legering 7039 skulle ha ökat motstånd mot spänningskorrosionssprickning, i allmänhet, på nivån för legering 5083. Genom insatser från Alcoa erhölls två nya legeringar: 2219-T851 och 2519-T87, och en teknik för att erhålla rustning från dem utvecklades. Nackdelen med pansarplåtar tillverkade av legering 2219-T851 som avslöjas under testning är den låga duktiliteten hos svetsfogar, sämre än legeringarna 5083 och 7039. Legering 2519 är i sin tur en modifierad version av legering 2219. Förändringarna bestod i en reducerad kopparhalt och införandet av en liten mängd magnesium.
Som ett resultat av den industriella utvecklingen av nya legeringar (Alcoa tillsammans med FMC ), 1986, en höghållfast legering 2519 -T87 (här är T87 värmebehandlingssättet) med en nominell sammansättning av Al - Cu (5,8%) - Mn erhölls, klarade fälttester och antog [32] .
Legering 2519-T87 i form av plåtar, extruderade profiler och smide användes i USA som ett grundläggande struktur- och pansarmaterial vid skapandet av en amfibie AFV från Marine Corps EFV med en stridsvikt på 34,5 ton. av det nya koreanska K21-infanteristridsfordonet, strid vars massa är 26 ton. Frontprojektionen av K21 ger skydd mot 30 mm BPS med separationen av Kerner-märket för 2A72 -pistolen [33] och sidoprojektionen från 14,5 mm pansargenomträngande kulor B-32 från KPVT maskingevär.
Pansar tillverkat av legering 2519 i tjocklekar från 13 till 100 mm tillverkas för närvarande enligt militära specifikationer MIL-DTL-46192C, i USA klassas det som tredje generationens aluminiumpansar [34] [35] .
Vid utvecklingen av EFV-maskinen, tack vare en rad innovativ design, materialvetenskap och tekniska lösningar, var det möjligt att säkerställa en hög skyddsnivå: 14,5 mm B-32, runt om på ett avstånd av 300 m; 30 mm BOPTS i den främre brandsektorn från ett avstånd av 1000 m (enligt expertuppskattningar är icke-penetrationsavståndet avsevärt överskattat); PG-7 / RPG-7 runt om.
Erfarenheterna av operationer i Irak och Afghanistan, med hänsyn till dessa teatrars särdrag, avslöjade behovet av att skapa lätt rustning med ökade rustningsegenskaper och samtidigt med ökat motstånd mot explosiva åtgärder.
Möjligheten att ytterligare förbättra pansaregenskaperna hos höghållfasta aluminiumlegeringar hittades i gruppen Al-Cu-Mg-Mn-legeringar, dessutom legerade med små tillsatser (0,2-0,5 vikt-%) av silver [36] . 2139-T8-legeringen, kännetecknad av ökad brottseghet , utvecklades i USA under kontrakt med NASA , plåtar från den med en tjocklek på 25 till 150 mm tillverkas av Alcan Rolled Products [Comm. 7] . Tester av pansarplattor av legeringen 2139-T8, utförda i USA och Europa, visade en bättre kombination av skottsäkra och anti-fragmenteringsmotståndsegenskaper jämfört med seriell aluminiumpansar, förknippad med en mer energikrävande mekanism för deformation och förstörelse av pansarmaterial under penetrering, bestäms i sin tur av den optimala balansen mellan styrka och brottseghet hos legeringen [37] .
Stryker-projektledningen (US Army) och General Dynamics Land Systems certifierade 2139-legerade pansar för användning i MPK-minskyddssatser designade för Strykers hjulförsedda AFV-fordon . I början av 2012 var över 2 000 sådana kit utplacerade i trupperna, vars totala massa överstiger 2 000 ton [35] .
Dessutom planeras pansar 2139 att användas som en del av moderniseringsprogrammen för BMP M2 Bradley under reparation och utbyte av delar av pansarskrovet gjorda av pansar 7039 [35] .
| Stridsfordons egenskaper | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Skydd |
| ||||||||||||||
| Eldkraft |
| ||||||||||||||
| Rörlighet |
| ||||||||||||||