Броневой сплав на основе титана
TITANIUM-BASED ARMOR ALLOY

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.
min
В качестве критерия достижения поставленной выше задачи выбираем минимальную толщину не пробития такой брони (h), 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.
в
min
2
2. Физико-механические характеристики: твердость по Виккерсу - 435 МПа, предел прочности при растяжении (σ) - 1460 МПа, относительное удлинение при растяжении (δ) - 4%. Сплав ВТ-23 обеспечивает минимальную толщину не пробития брони h=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/м.
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:
в
твердость по Виккерсу - 780 МПа, предел прочности при растяжении (σ) - 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/]:
вх
n
V - скорость пули на входе в мишень; K - коэффициент формы пули; m - масса пули; HV - твердость материала мишени по Виккерсу.
3
Для бронебойной пули Б-32 калибра 7,62 мм, сердечник которой выполнен из инструментальной термообработанной стали У12 (У10), коэффициент формы равен: 1,5⋅10 1/м, масса пули составляет 10,4 гр.
min
2
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=11 мм. При этом поверхностная плотность такой брони составит 53 кг/м, 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.