鋁合金作為裝甲板應(yīng)用始于上世紀(jì)50年代中期,已有60多年,在輪式裝甲車與履帶式裝甲車上都得到了應(yīng)用,裝甲車在搜索偵查、救護(hù)、步兵運(yùn)輸中發(fā)揮了重要作用。首批鋁合金裝甲人員運(yùn)輸車(Personnel Vehicle)是美國的M113,用了大量的鋁合金裝甲,裝甲厚度足以不會被子彈片擊穿,確保人員平安,同時(shí)比先前的鋼甲板車輕得多,能夠用飛機(jī)運(yùn)輸。
美國新型CAMEL裝甲車用Keikor2139-T84鋁合金裝甲板
鋁合金作為裝甲板應(yīng)用始于上世紀(jì)50年代中期,已有60多年,在輪式裝甲車與履帶式裝甲車上都得到了應(yīng)用,裝甲車在搜索偵查、救護(hù)、步兵運(yùn)輸中發(fā)揮了重要作用。首批鋁合金裝甲人員運(yùn)輸車(Personnel Vehicle)是美國的M113,用了大量的鋁合金裝甲,裝甲厚度足以不會被子彈片擊穿,確保人員平安,同時(shí)比先前的鋼甲板車輕得多,能夠用飛機(jī)運(yùn)輸。
美國陸軍研討實(shí)驗(yàn)室(Army Research Laboratory,ARL)對裝甲車側(cè)面與前面裝甲板合金的性能與尺寸作過相當(dāng)長時(shí)間及一系列模仿實(shí)彈射擊研討,挑選出兩種綜合性能佳的鋁合金,它們的強(qiáng)度性、抗彈片爆炸性、抗槍彈擊穿性與抗腐蝕性都得到很好的分離,經(jīng)過中間熱處置還具有良好的可成形性(Formability)。這兩種合金是在航空工業(yè)已得到應(yīng)用的2139合金及7056合金,裝甲厚板是美國肯聯(lián)鋁業(yè)公司(Constellinm)消費(fèi)的,它們的注冊商品牌號為Keikor 2139TM與Keikor 7056TM。
Keikor 2139合金是為航空航天工業(yè)研發(fā)的構(gòu)造合金,有高的強(qiáng)度與斷裂韌性,是一種綜合性能優(yōu)秀的鋁合金,經(jīng)過美國陸軍研討實(shí)驗(yàn)室較長時(shí)間的一系列規(guī)范化槍擊實(shí)驗(yàn)與野戰(zhàn)實(shí)驗(yàn),以為它也是一種很好的裝甲鋁合金,除有合格的防彈性能外,還有良好的抗腐蝕性和耐熱性,在較高的溫度下不會軟化,對裝甲車來說,高的抗腐蝕性也是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo),由于它要在極端嚴(yán)峻的復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)作與作戰(zhàn),難能可貴的是,2139合金的應(yīng)力腐蝕敏理性極低。
2139合金是一種雜質(zhì)含量低的Al-Cu-Mg-Mn-Ag合金,截至2016年12月,在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊的常用合金型號(Active alloy)535個、十分用合金型號(inactive alloy)158個,共計(jì)693個,加上各鋁業(yè)公司有特征未注冊的,估量在用的變形鋁合金型號約1000個。在冊的693個合金型號中含銀的有18個,其中2XXX系的16個,7XXX系的2個(7009合金、7047合金),大含銀量0.7%。Ag在鋁中的固溶度于566℃時(shí)可達(dá)55.6%,然后隨著溫度的降落而急劇地變化著,向2XXX系及7XXX系添加(0.1%~0.7%)Ag能進(jìn)步它們的力學(xué)性能及抗應(yīng)力腐蝕開裂才能,2139合金含0.15%Ag~0.6%Ag。Ag可與Al于727℃構(gòu)成Ag2Al化合物(γ相),它含88.9%Ag,密集六方晶格。
早用作裝甲板的是2519-T87合金厚板,后來發(fā)現(xiàn)它有很高的應(yīng)力腐蝕開裂敏理性而被淘汰,由于它不合適在復(fù)雜條件下作戰(zhàn)。2139合金的成分(質(zhì)量%)如下:Si0.10,F(xiàn)e0.15,Cu(4.5~5.5),Mn(0.20~0.60),Mg(0.20~0.80),Cr0.005,Zn0.25,Ti0.15,V0.05,Ag(0.15~0.60),其他雜質(zhì)單個0.05,合計(jì)0.15,其他是Al。
按美國軍用資料規(guī)范MIL-DTL32341A,2139合金的低力學(xué)性能見下表。由2139合金的成分可知,它是一種雜質(zhì)含量很低的合金,因此它有高的斷裂韌性與抗疲倦性能,耐損傷性能也不錯。
Keikor 2139合金厚板有兩種狀態(tài):AP/FSP(美國專利/聯(lián)邦專利)抗槍擊級的,即T8狀態(tài)的。前一狀態(tài)的消費(fèi)工藝是,經(jīng)恰當(dāng)冷加工率后再停止人工時(shí)效,即固溶處置后停止冷加工再停止人工時(shí)效的狀態(tài),使其具有良好的綜合性能,用于制造裝甲車的側(cè)面甲板及頂部甲板;T81狀態(tài)厚板的消費(fèi)工藝是,固溶處置后經(jīng)約1%的冷加工變形,使強(qiáng)度稍有進(jìn)步,然后停止人工時(shí)效。2139-T81合金厚板制造的裝甲車有更強(qiáng)的防護(hù)性能,也就是說,當(dāng)裝甲車的防護(hù)性能同等時(shí),2139-T81合金裝甲車輕得多,作戰(zhàn)靈敏性更高,速度也更快。
美國陸軍研討實(shí)驗(yàn)室的研討標(biāo)明,在裝甲板的厚度相等時(shí),2139合金板可抗2110ft/s的槍彈射擊,而5083-H131合金及7039-T64合金板的平安槍擊速度分別為1780ft/s與1910ft/s。
Keikor 2139合金抗爆性能普遍優(yōu)于傳統(tǒng)合金,特別是2139-T84合金,由于T84狀態(tài)板有更高的抗拉強(qiáng)度與斷裂韌性,它們得到很好的分離。在作規(guī)范化爆破實(shí)驗(yàn)時(shí),它的塑性變形比5083-H131合金厚板的小得多。2139-T84合金厚板的永世變形量比5083-H131合金的約小50%,因而在戰(zhàn)場上遇到爆炸時(shí),2139-T84合金裝甲車遭到的沖擊作用會顯著降落,能夠大大減少潛在傷害。
抗爆炸狀態(tài)板(T84)通常用作裝甲車的下部甲板,板材都經(jīng)過人工時(shí)效,同時(shí)時(shí)效溫度相當(dāng)高,因此有優(yōu)秀的成形性能。2139-T84合金裝甲板還要經(jīng)過受專利維護(hù)的中間固溶處置,這種板材既有高的強(qiáng)度性能,又有良好的成形性,成形件中應(yīng)力低,對以后的加工成形十分有利。
在制造裝甲車時(shí),零部件的銜接不論是焊接還是螺接,板的構(gòu)造強(qiáng)度都會降落一些,為此,肯聯(lián)鋁業(yè)公司研發(fā)勝利系列2138-T84合金焊絲,用其焊接的構(gòu)造焊縫強(qiáng)度與基體強(qiáng)度簡直相等,同時(shí)焊接熱應(yīng)力也低。Keikor 2139-T84合金裝甲厚板是肯聯(lián)鋁業(yè)公司西弗吉尼亞州雷文斯伍德(Revenswood,WV)軋制廠消費(fèi)的,航空航天等高端資料是其主導(dǎo)產(chǎn)品。
經(jīng)過美國陸軍研討實(shí)驗(yàn)室的大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與野外實(shí)彈演習(xí)實(shí)驗(yàn),2139-T84合金抗穿甲彈與爆炸彈片才能都優(yōu)于傳統(tǒng)的5083-H131與7039-T6合金厚板,這已得到陸軍研討實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證。美國已用Keikor 2139-T84合金板制造新一代先進(jìn)的陸軍偵查概念裝甲車CAMEL(Concept for Advanced Mititary Explosion-Mitigating Land)。此車是美國底特律普拉特-米勒公司(Pratt&Miller)制造的,經(jīng)美國陸軍坦克汽車研討開展與工程中心(TARDEC,Army's Tank Automotive Resarch Development and Engineering Center)的全面考核與各種野戰(zhàn)演習(xí),CAMEL鋁合金裝甲車各項(xiàng)指標(biāo)都合格,表現(xiàn)良好。此項(xiàng)工作的停止還得到了戰(zhàn)車原型平臺(CVP,Combat Vehicle Prototype)的支持。
2016年9月美國陸軍有關(guān)部門對外聲稱,今后制造的裝甲車(TARDEC)的裝甲將用Keikor 2139合金厚板制造。
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