复合金属泡沫使钢材轻量化
核心提示：研究人员已经证明，基于复合金属泡沫（CMF）的车辆装甲可以阻止球和穿甲.50口径的圆形以及传统的钢制装甲，即使它的重量不到一半。这一发现意味着车辆设计者现在能够在不牺牲安全性的情况下开发更轻的军用车辆，或者可以在不使车辆更重的情况下提高保护性。
研究人员已经证明，基于复合金属泡沫（CMF）的车辆装甲可以阻止球和穿甲.50口径的圆形以及传统的钢制装甲，即使它的重量不到一半。这一发现意味着车辆设计者现在能够在不牺牲安全性的情况下开发更轻的军用车辆，或者可以在不使车辆更重的情况下提高保护性。
CMF是一种泡沫，由空心金属球体组成 - 由不锈钢或钛等材料制成 - 嵌入由钢，钛，铝或其他金属合金制成的金属基体中。在这项研究中，研究人员使用钢 - 钢CMF，这意味着球体和基体都是由钢制成的。
在研究中，研究人员制造了一种硬质装甲系统，包括陶瓷面板，CMF芯和由铝制成的薄背板。使用.50口径的球和穿甲弹进行了装甲测试，这些弹道以500米/秒至885米每秒的冲击速度发射。这表明装甲的CMF层能够吸收球轮的72-75％的动能，以及穿甲轮的68-78％的动能。
“CMF装甲的重量不到实现同等保护水平所需的轧制均质钢装甲的一半，”Afsaneh Rabiei说道，他是一篇关于复合材料结构工作的论文的相应作者，机械和航空航天工程教授。北卡罗来纳州立大学。Rabiei是CMF的发明者，并且花了数年时间开发和测试CMF材料。
“换句话说，我们能够显着减轻重量 - 这有利于车辆性能和燃油效率 - 而不会牺牲保护，”Rabiei说。
“这项工作表明，CMF可以为车辆装甲提供显着的优势，但仍有改进的余地，”她补充道。“这些研究结果源于我们通过简单地将钢 - 钢CMF与现成的陶瓷面板，铝背板和粘合材料相结合来测试装甲。我们只优化了我们的CMF材料，并用标准车辆装甲替换了钢板 - 钢CMF装甲。我们还可以做更多工作来使其更好。例如，我们希望优化陶瓷，CMF和铝层的附着力和厚度，这可能会导致更低的总重量和更高的效率最后的装甲。“
在之前的工作中，Rabiei和她的合作者表明，CMF可以阻止爆炸压力和破碎，每秒5000英尺，从爆炸性的燃烧弹，仅在18英寸之外引爆。她的团队还表明，CMF可以阻止7.62毫米x 63毫米M2穿甲弹，总厚度小于1英寸，而背部的压痕小于8毫米。根据具体情况，美国国家司法研究所标准允许在装甲背面进行高达44毫米的压痕。
研究小组还表明，CMF除了重量轻外，在屏蔽X射线，伽马射线和中子辐射方面非常有效 - 并且可以处理火焰和热量两倍以及它们制成的普通金属。
