Metalskum | F&U af ballistiske beskyttelsessystemer til moderne krigsførelsesapplikationer

Hvad er ballistisk materiale? Hvor bruges det?
Den mest almindelige hårde rustning vil bruge keramiske plader som forskærme, men keramik splintres ved stød og mister sin energi til vedvarende kamp. De fleste metalpladepanser har det samme problem med kugler, der flager af ved stød. Disse fragmenter kan forårsage skade på bæreren af ​​rustningen. Brugere, der anvender sekundære panserlapper på deres ansigter, kan være meget ubehagelige og øge omkostningerne for den enkelte, virksomhed eller regering. Udviklingen af ​​letvægtskampteknologier såsom fly og amfibiekøretøjer, samt behovet for at øge mobiliteten af ​​jordstyrker, kræver ballistiske materialer, der fortsætter med at reducere vægten af ​​rustning og samtidig forbedre ballistisk ydeevne.
Ballistiske skjolde fås i en række forskellige typer og kvaliteter. Disse materialer bruges til at beskytte glas, panser til køretøjer, panser og skjolde. Laminerede plastikplader tilbyder en bred vifte af beskyttelse, fra certificeret forseglet glas til tertiære ballistiske materialer. Ballistiske materialer er normalt stive, men kan også være bløde. De kan være komplekse, såsom Kevlar, UHMWPE, Lexan eller kulfiberkompositter, eller simple, som f.eks.aluminium, stål, titanium eller andre legeringer.
Med teknologiens fremskridt har ballistisk kropsrustning ændret sig radikalt. Det skudsikre undertrøjemarked er vidne til en revolution, der er sikrere og lettere. Dette har åbnet op for en ny slagmark for Composite Metal Foam (CMF) teknologi, der tager den ud af området for medicinske procedurer lige fra bilkofangere til knæudskiftninger.
Enkelte eller sammensatte skummetaller er ansvarlige for dette - disse er strukturelle skum i form af hule metalkugler, som er indlejret i ballistiske anordninger som et kernemateriale, men også som mellemprodukter i komplekse applikationer såsom panserstål, keramik og fiberplader. Skummet stopper ikke kun den højhastighedspåvirkning af kugler og granater, men knuser dem også fuldstændigt. Selv pansergennemtrængende kugler, der er designet specielt til at rive gennem panser, kan ikke trænge igennem dem.
For krigeren omfatter skummetal til brug af personlige værnemidler:

• Almindelige skudsikre veste
• Active Flotation skudsikre veste
• Passive flydende skudsikre veste
• Taktiske ballistiske hjelme
• Ballistiske skulder- og sidebeskyttelses pansersæt
• Med visir og rygsøjlebeskyttelse
• Ballistiske skjolde

Til tunge pansrede instrumenter såvel som overlevelsesudstyr bruges skummetal til en række anvendelser, herunder:

• Fremstilling af sammensat rustning
• Fremstilling af minebestandige bundplader til køretøjer
• At lave militære dropbokse

Hvad er Foam Metal? Hvad er Foam Metal, og hvad er dets utrolige egenskaber?
Skummetal er et porøst metallisk materiale, der danner en tredimensionel maskestruktur i en metallisk matrix. Da der er mange porer imetal skum, størrelsen, antallet, ensartetheden, forbindelsen og forseglingen af ​​porerne påvirker dets egenskaber. Parametre, der er tæt forbundet med egenskaberne af skummetaller, omfatter porestørrelse, total porøsitet, effektiv porøsitet, tæthed og specifikt overfladeareal.
Skummetal, som en ny type materiale med både metalliske egenskaber og nogle særlige fysiske egenskaber af ikke-metalliske materialer, får mere og mere opmærksomhed. De vigtigste egenskaber ved skummetal er som følger:

• Ultralet materiale (75-95% af volumen består af tomrum)
• Meget høj porøsitet
• Høj trykstyrke kombineret med gode energiabsorberende egenskaber
• Lav varmeledningsevne
• Høj styrke

Slagenergiabsorptionsprincip for skummetaller
Ud over at blive brugt kommercielt til filtrering, støjreduktion, isolering og katalysatorbærere,metalskumer en stærk kandidat til anvendelse i sammensatte pansersystemer inden for energiabsorption.
Som en ballistisk beskyttelsesanordning er skummetal et let, højstyrke skummateriale fremstillet ved hjælp af hule metalkugler indlejret i en solid metalmatrix. Dette materiale har vist fremragende mekaniske egenskaber sammenlignet med ethvert andet metallisk materiale. Disse overlegne kvaliteter af skummetal fanger energien hurtigt ved stød med høj ballistisk hastighed sammenlignet med kvasistatisk belastning.
Kommercielt tilgængelige energiabsorbere, som typisk absorberer kinetisk mekanisk energi ved at komprimere eller afbøje den ved en relativt konstant spænding over en lang afstand, fungerer lidt på samme måde som fjedre, men de hopper tilbage, hvilket gør dem til energilagringsenheder snarere end energiabsorbere.
Den porøse struktur af metallisk skum giver dem en unik spændings-belastningskurve; når først den påførte spænding overstiger ekstruderingsplateauet, vil skummet begynde at komprimeres ved en nogenlunde konstant spænding til omkring 50-70 % tøjning. Forlængelsen af ​​spændings-/belastningskurven definerer opførselen af ​​en ideel energiabsorber.

Hvordan virker skummetal på panser?
Skummetal har vist sig at fange kuglefragmenter og beskytte dig mod sekundær skade. De fleste militære rustninger bruger et Kevlar-lignende materiale som et baglag, som normalt er klassificeret som III-A og vil stoppe pistolrunder af sig selv. Blød rustning stopper kugler ved at sprede energi, og da de fleste håndvåbenkugler ikke er så skarpe som riffelkugler, skal du bare bremse dem, så de ikke trænger ind i din hud. Skummetallaget er rustningens støddæmper til de højere energikugler, der kræver hård rustning for at stoppe. Den ekspanderende struktur afmetal skumoverfører kollisionsenergi langt mindre effektivt end faste komponenter. I anslagsområdet tilpasser skummet sig let til det stødende objekt. Denne plastiske deformation absorberer lokalt mekanisk energi. I begge tilfælde absorberes meget lidt af kollisionsenergien af ​​det faste stof. Nogle mennesker vælger også at tilføje et tredje lag bag den bløde rustning, som kaldes en traumepude. Dette er en pude, der består af lag af ikke-newtonsk væske og polstring. Det mindsker yderligere virkningen af ​​kuglepåvirkning på bæreren.