Fémhabok | Ballisztikai védelmi rendszerek kutatás-fejlesztése modern hadviselési alkalmazásokhoz

Mi az a ballisztikus anyag? Hol használják?
A legáltalánosabb kemény páncél kerámialapokat használ terelőlemezként, de a kerámia összetörik az ütközés során, és elveszíti energiáját a tartós harchoz. A legtöbb fémlemez páncélnak ugyanaz a problémája, hogy a lövedékek lecsapódnak az ütközésre. Ezek a töredékek sérülést okozhatnak a páncél viselőjének. Azok a viselők, akik másodlagos páncélfoltokat helyeznek el az arcukon, nagyon kényelmetlenül érezhetik magukat, és költségekkel járhatnak az egyénnek, a vállalatnak vagy a kormánynak. A könnyű harci technológiák, például a repülőgépek és a kétéltű járművek fejlesztése, valamint a szárazföldi erők mobilitásának növelése olyan ballisztikus anyagokat igényel, amelyek folyamatosan csökkentik a páncél súlyát, miközben javítják a ballisztikus teljesítményt.
A ballisztikus pajzsok többféle típusban és minőségben kaphatók. Ezeket az anyagokat üvegek, járműpáncélok, testpáncélok és pajzsok védelmére használják. A laminált műanyag lapok széles körű védelmet kínálnak, a hitelesített zárt üvegtől a harmadlagos ballisztikus anyagokig. A ballisztikus anyagok általában merevek, de lehetnek puhák is. Lehetnek összetettek, például kevlar, UHMWPE, Lexan vagy szénszálas kompozitok, vagy egyszerűek, mint pl.alumínium, acél, titán vagy más ötvözetek.
A technológia fejlődésével a ballisztikus páncélzat gyökeresen megváltozott. A golyóálló alsóingek piaca egy biztonságosabb és könnyebb forradalom tanúja. Ez új csatateret nyitott a kompozit fémhab (CMF) technológia előtt, kikerülve az orvosi eljárások területéről, az autó lökhárítójától a térdprotézisig.
Az egy- vagy kompozit habfémek felelősek ezért – ezek üreges fémgömbök formájú szerkezeti habok, melyeket ballisztikai eszközökbe ágyaznak be maganyagként, de közbenső termékként olyan összetett alkalmazásoknál is, mint a páncélacél, kerámia és farostlemez. A hab nemcsak megállítja a golyók és lövedékek nagy sebességű becsapódását, hanem teljesen össze is töri azokat. Még a kifejezetten páncél átszakítására tervezett páncéltörő golyók sem képesek áthatolni rajtuk.
A harcosok számára az egyéni védőfelszerelésekben használt fémhab a következőket tartalmazza:

• Általános célú golyóálló mellények
• Aktív úszó golyóálló mellények
• Passzív úszó golyóálló mellények
• Taktikai ballisztikus sisakok
• Ballisztikus váll- és oldalvédő páncélkészletek
• Napellenzővel és gerincvédelemmel
• Ballisztikus pajzsok

Nehéz páncélozott műszerekhez és túlélőfelszerelésekhez a fémhabot számos alkalmazáshoz használják, beleértve:

• Kompozit páncél készítése
• Aknaálló alaplemezek készítése járművekhez
• Katonai cseppdobozok készítése

Mi az a Foam Metal? Mi az a Foam Metal és mik a hihetetlen tulajdonságai?
A fémhab egy porózus fémes anyag, amely háromdimenziós hálószerkezetet alkot egy fémmátrixban. Mivel sok pórus van afémhab, a pórusok mérete, száma, egyöntetűsége, összekapcsolhatósága és tömítettsége befolyásolja tulajdonságait. A fémhab tulajdonságaival szorosan összefüggő paraméterek közé tartozik a pórusméret, a teljes porozitás, az effektív porozitás, a sűrűség és a fajlagos felület.
A habfém, mint újfajta anyag, amely fémes tulajdonságokkal és a nem fémes anyagok néhány speciális fizikai tulajdonságával is rendelkezik, egyre nagyobb figyelmet kap. A fémhab fő tulajdonságai a következők:

• Ultrakönnyű anyag (a térfogat 75-95%-a üres hely)
• Nagyon magas porozitás
• Nagy nyomószilárdság jó energiaelnyelési tulajdonságokkal kombinálva
• Alacsony hővezető képesség
• Nagy szilárdság

Habfémek ütési energiaelnyelési elve
Amellett, hogy kereskedelmi forgalomban használják szűrésre, zajcsökkentésre, szigetelésre és katalizátorhordozókra,fémhabokerős jelöltek a kompozit páncélrendszerekben való alkalmazásra az energiaelnyelés területén.
Ballisztikai védelmi eszközként a fémhab egy könnyű, nagy szilárdságú habosított anyag, amelyet tömör fémmátrixba ágyazott üreges fémgömbökből állítanak elő. Ez az anyag kiváló mechanikai tulajdonságokat mutatott bármely más fémes anyaghoz képest. A habszivacs kiváló tulajdonságai a kvázi statikus terheléshez képest nagy ballisztikus sebességű behatások esetén gyorsan felfogják az energiát.
A kereskedelemben kapható energiaelnyelők, amelyek jellemzően a kinetikus mechanikai energiát annak nagy távolságra történő összenyomásával vagy elhajlásával veszik fel, némileg hasonlóan működnek, mint a rugók, de visszapattannak, így inkább energiatárolók, semmint energiaelnyelők.
A fémhabok porózus szerkezete egyedi feszültség-nyúlás görbét ad nekik; amint az alkalmazott feszültség meghaladja az extrudálási platót, a hab meglehetősen állandó feszültséggel kezd összenyomódni körülbelül 50-70%-os feszültségig. A feszültség/nyúlás görbe kiterjesztése határozza meg az ideális energiaelnyelő viselkedését.

Hogyan működik a habosított fém a testpáncélon?
A habosított fém bizonyítottan felfogja a golyódarabokat, és megvédi Önt a másodlagos sérülésektől. A legtöbb katonai testpáncél kevlárszerű anyagot használ hátsó rétegként, amely általában III-A besorolású, és önmagában leállítja a kézifegyvereket. A puha páncél leállítja a golyókat azáltal, hogy eloszlatja az energiát, és mivel a legtöbb kézifegyver golyója nem olyan éles, mint a puskagolyó, csak le kell lassítania őket, hogy ne hatoljanak át a bőrön. A habosított fémréteg a testpáncél lengéscsillapítója a nagyobb energiájú lövedékek számára, amelyek megállításához kemény páncél szükséges. A bővülő szerkezet afémhabsokkal kevésbé hatékonyan adja át az ütközési energiát, mint a szilárd alkatrészek. Az ütközési területen a hab könnyen alkalmazkodik az ütköző tárgyhoz. Ez a képlékeny alakváltozás helyben elnyeli a mechanikai energiát. Mindkét esetben az ütközési energiából nagyon keveset nyel el a szilárd anyag. Vannak, akik úgy döntenek, hogy a puha páncél mögé egy harmadik réteget helyeznek el, amelyet traumapárnának neveznek. Ez egy nem-newtoni folyadék rétegekből és párnázásból álló párna. Tovább csökkenti a golyó becsapódásának hatását a viselőre.