Los investigadores han demostrado que la armadura de un vehículo con espuma de metal compuesto CMF puede detener las balas de calibre .50 que perforan la bola y la armadura, así como la armadura de acero convencional, aunque pese menos de la mitad. El hallazgo significa que los diseñadores de vehículos lo haránser capaz de desarrollar vehículos militares más ligeros sin sacrificar la seguridad, o puede mejorar la protección sin hacer que los vehículos sean más pesados.
CMF es una espuma que consiste en esferas metálicas huecas, hechas de materiales como acero inoxidable o titanio, incrustadas en una matriz metálica hecha de acero, titanio, aluminio u otras aleaciones metálicas. En este estudio, los investigadores utilizaronCMF de acero-acero, lo que significa que tanto las esferas como la matriz estaban hechas de acero.
Para el estudio, los investigadores fabricaron un sistema de armadura dura que consistía en una placa frontal de cerámica, un núcleo de CMF y una placa posterior delgada hecha de aluminio. La armadura se probó usando una bola calibre .50 y rondas perforantes. La armadura se probó conlas balas se disparan a velocidades de impacto desde 500 metros por segundo hasta 885 metros por segundo.
La capa CMF de la armadura fue capaz de absorber el 72-75% de la energía cinética de las rondas de bolas y el 68-78% de la energía cinética de las rondas perforantes de la armadura.
"La armadura CMF tenía menos de la mitad del peso de la armadura de acero homogénea enrollada necesaria para lograr el mismo nivel de protección", dice Afsaneh Rabiei, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en NorthCarolina State University. Rabiei, el inventor de CMF, ha pasado años desarrollando y probando materiales CMF.
"En otras palabras, pudimos lograr importantes ahorros de peso, lo que beneficia el rendimiento del vehículo y la eficiencia del combustible, sin sacrificar la protección", dice Rabiei.
"Este trabajo muestra que el CMF puede ofrecer una ventaja significativa para la armadura del vehículo, pero aún hay margen de mejora", dice Rabiei. "Estos hallazgos se derivan de las armaduras de prueba que hicimos simplemente combinando CMF de acero y acero con el off-the-placas frontales de cerámica de estante, placa posterior de aluminio y material adhesivo. Solo optimizamos nuestro material CMF y reemplazamos la placa de acero en la armadura estándar del vehículo con una armadura CMF de acero y acero. Hay trabajo adicional que podríamos hacer para hacerlo aún mejor. Por ejemplo,nos gustaría optimizar la adhesión y el grosor de las capas de cerámica, CMF y aluminio, lo que puede conducir a un peso total aún más bajo y una mayor eficiencia de la armadura final ".
En trabajos anteriores, Rabiei y sus colaboradores demostraron que CMF podría bloquear la presión de explosión y la fragmentación a 5,000 pies por segundo de rondas incendiarias explosivas de alta detonación a solo 18 pulgadas de distancia. Su equipo también demostró que CMF podía detener una armadura M2 de 7.62 x 63 milímetrosproyectil perforante con un grosor total de menos de una pulgada, mientras que la sangría en la parte posterior era inferior a 8 milímetros. Por contexto, el estándar del Instituto Nacional de Justicia permite hasta 44 milímetros de sangría en la parte posterior de la armadura.
Además, el grupo de Rabiei ha demostrado que los CMF, además de ser livianos, son muy efectivos para proteger los rayos X, los rayos gamma y la radiación de neutrones, y pueden manejar el fuego y el calor dos veces, así como los metales simples que están hechosde.
"En resumen, los CMF son prometedores para una variedad de aplicaciones: desde exploración espacial hasta envío de residuos nucleares, explosivos y materiales peligrosos, hasta aplicaciones militares y de seguridad e incluso automóviles, autobuses y trenes", dice Rabiei.
El nuevo documento, "Rendimiento balístico de la espuma metálica compuesta contra amenazas de gran calibre", se publica en la revista estructuras compuestas . El primer autor del documento es Jacob Marx, un estudiante de doctorado en el estado de Carolina del Norte. El documento fue escrito en colaboración con Marc Portanova, de la Dirección de Desarrollo de Aviación en el Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los EE. UU.
El trabajo se realizó con el apoyo del Programa Conjunto de Supervivencia de la Aviación, con el número de adjudicación W911W6-15-D-0001-0001.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Original escrito por Matt Shipman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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