RU2710703C1

RU2710703C1 - Броневой сплав на основе титана

Info

Publication number: RU2710703C1
Application number: RU2019122889A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Облонский
Original assignee: Евгений Владимирович Облонский
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2020-01-09

Abstract

Изобретение относится к конструкционным высокопрочным титановым сплавам повышенной ударной прочности, предназначенным для изготовления броневых листов с минимальным весом, для использования в авиации, космонавтике и на флоте. Броневой сплав на основе титана содержит, мас. %: бериллий 1, никель 18, остальное – титан и примеси, в том числе углерод не более 0,1, кремний не более 0,15, кислород не более 0,15, азот не более 0,05, водород не более 0,0015. Сплав характеризуется твердостью по Виккерсу - 780 МПа, пределом прочности при растяжении σ_в - 2500 МПа, относительным удлинением при растяжении δ - 4%. Минимальная толщина непробития брони h_minсоставляет 11 мм, а поверхностная плотность такой брони - 53 кг/м².

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным высокопрочным титановым сплавам повышенной ударной прочности, предназначенным для изготовления броневых листов с минимальным весом для использования в авиации, космонавтике и на флоте.

Известно множество сплавов на основе титана, которые могут быть использованы в качестве брони для самолетов и вертолетов. Например, к таким сплавам также могут быть отнесены: титановые сплавы - ВТ-20, ВТ-22, ВТ-23, которые являются аналогами предлагаемого сплава [Справочник. Авиационные материалы, изд. 6 переработанное и дополненное, под общей редакцией чл. Корреспондента АН СССР А.П. Туманова, Москва, ОНТИ, 1976 г /1/].

В качестве наиболее близкого аналога может быть принят титановый сплав ВТ-23, который имеет, с точки зрения минимальной поверхностной плотности, наилучшую стойкость к пулевому удару.

Задачей изобретения является разработка титанового сплава, обладающего устойчивостью к удару бронебойной пулей при его минимальном весе.

В качестве критерия достижения поставленной выше задачи выбираем минимальную толщину не пробития такой брони (h_min), что обеспечивает минимальный вес одного ее квадратного метра. Это особенно важно для улучшения тактико-технических характеристик летательного аппарата. Сплав ВТ-23 имеет следующий состав и физико-механические характеристики:

1. Состав, мас. %: Al - 5, V - 4,5, Mo - 2, Cr - 1, Fe - 0,7, остальное - титан. Содержание примесей, мас. %, не более: углерод - 0,1, кремний - 0,15, кислород - 0,15, азот - 0,05, водород 0,0015, прочие - 0,3.

2. Физико-механические характеристики: твердость по Виккерсу - 435 МПа, предел прочности при растяжении (σ_в) - 1460 МПа, относительное удлинение при растяжении (δ) - 4%. Сплав ВТ-23 обеспечивает минимальную толщину не пробития брони h_min=16 мм, при лобовом ударе бронебойной пулей Б-32 калибра 7,62 мм, летящей со скоростью 800 м/сек, При этом поверхностная плотность такой брони составляет 72 кг/м².

В изобретении предлагается титановый сплав ВТ-Бн, имеющий следующий состав, мас. %: бериллий 1, никель 18, остальное – титан и примеси.

Содержание примесей, мас. %, не более: углерод - 0,1, кремний - 0,15, кислород - 0,15, азот - 0,05, водород 0,0015, прочие - 0,3.

Этот сплав после соответствующей термической обработки, имеет следующие физико-механические характеристики:

твердость по Виккерсу - 780 МПа, предел прочности при растяжении (σ_в) - 2500 МПа, относительное удлинение при растяжении (δ) - 4%.

Минимальная толщина не пробития брони, выполненной из такого сплава, может быть определена по формуле [Облонский Е.В., Воротынцев С.А., «Инженерная методика расчета бронирования летательных аппаратов», ч. 1, отчет по НИР №001/20-18, г. Королев, М.О. 2018 г /2/]:

V_вх - скорость пули на входе в мишень; K - коэффициент формы пули; m_n - масса пули; HV - твердость материала мишени по Виккерсу.

Для бронебойной пули Б-32 калибра 7,62 мм, сердечник которой выполнен из инструментальной термообработанной стали У12 (У10), коэффициент формы равен: 1,5⋅10³ 1/м, масса пули составляет 10,4 гр.

Таким образом, при той же скорости подлета и тех же условиях поражения мишени пулей, что и в случае наиболее близкого аналога (сплава ВТ-23), получим h_min=11 мм. При этом поверхностная плотность такой брони составит 53 кг/м², т.е. на 26% меньше, чем у сплава ВТ-23, принятого в качестве наиболее близкого аналога, что обуславливает положительный эффект от применения предлагаемого сплава в качестве брони.

Claims

Броневой сплав на основе титана, содержащий никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бериллий, при следующем соотношении компонентов, мас. %: бериллий 1, никель 18, остальное – титан и примеси, в том числе углерод не более 0,1, кремний не более 0,15, кислород не более 0,15, азот не более 0,05, водород не более 0,0015.