מה הם מתכת ממובנות?

מתכות בנויות מייצגים מעמד של חומרים שבהם גודל הדגנים מונדס במכוון להיות קטן מ -100 ננומטרים. בקנה מידה זה, חלקיק נפח של גבולות דגנים עולה באופן דרמטי, שינוי התנהגויות מכניות וגופניות בסיסיות.בניגוד מתכות רגילות כפייה - עם גדלים בדרך כלל החל מ -10 עד 100 מטר - גרסאות בנויות להראות מערכת יחסים של הול-פטרוס שמובילה לאפקט משמעותי: חיזוקים כגון דגנים, כמו דגנים, אפילו שינוי חזק, כמו משיכה, כמו משיכה גבוהה, כמו משיכה, כמו משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה , כמו משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה , משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה , , משיכה משיכה , , משיכה משיכה , , משיכה משיכה משיכה משיכה , משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה , משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה משיכה

Defining the Nanoscale in Metals

המונח "Nnostructured" מכסה ספקטרום רחב: nanocrystalline (גודל מתחת 100 nm), אולטרה-gom (100–500 nm), ומבנים ננו-מונים לעתים קרובות, חומרים אלה מיוצרים על ידי עיוות פלסטי חמור (למשל, מטענים חד-ערוציים כגון מגבלות גבוהות של תנועות חנק, לחץ גבוה, לחץ גבוה לפירוק), אלקטרודה, או אבקה, כולל אזורי דגנים, כגון, כגון מגבלות גבוהות של דגנים, כגון, כגון, כגון מגבלות גבוהות של פעולות של דגנים, כגון מגבלות גבוהות, כגון מגבלות גבוהות, כגון מגבלות גבוהות של דגנים, כגון מגבלות סגסוגת.

יתרונות בהגנה על הבליסטי

ההתנהגות המכנית הייחודית של מתכות ננו-מבניות מציעה מספר יתרונות נפרדים עבור מערכות שריון והגנתיות.כל יתרון מושרש בפיסיקה ננומטרית ומתייחס ישירות למגבלות של חומרים בליסטיים קונבנציונליים כמו שריון הומוגני (RHA) פלדה או מרוקדות קרמיקה.

  • (FLT:0) חיזוק חזק:FLT:1 אפקט Hall-Petch מספק עלייה כמעט לינארית כוח כמו גודל דגנים יורד עד 10-15 nm. עבור ⁇ ננוקלי רבים, ערכי כוח יכולים להיות 2-5 פעמים גבוה יותר מאשר עמיתיהם coarse-gloggeder זה מאפשר מדלל של מתכת מנו מובנה כדי לעצור איום כי יהיה צורך הרבה יותר עבה.
  • (FLT:0) משקל אור: VisFLT:1) כוח ספציפי גבוה יותר (יחס סטרנגית למשקל) מאפשר מעצבי שריון להפחית צפיפות פני השטח של הרחם.לדוגמה, ⁇ אלומיניום או מגנזיום עשויים להחליף פלדה בלוחות מסוימים של כלי רכב, חיתוך משקל עד 30-50% תוך שמירה על הגנה שווה ערך.זה קריטי לשיפור ניידות החייל, יעילות דלק, לוגיסטיקה כוללת.
  • (FLT:0) שיפור אנרגיה Absorption:BuildFLT:1) השילוב של כוח גבוה ודוכסיות במכות nanostructured מוביל לפיזור אנרגיה מעולה במהלך השפעה. דגנים ננומטרי יכול לקדם הפצה אחידה יותר של זן, עיכוב כישלון מקומי.בנוסף, מנגנונים כגון גרגר גבול נירקציה יכול לספוג אנרגיה, להפחית את הכוח המוגן או ללבוש ציוד מוגן.
  • (FLT:0) חומרים ננודוריים מצופים לעתים קרובות בהתנגדות לבישה גבוהה יותר ובחיי עייפות, בין השאר בשל קשיחותם ומבנה דגנים משובח.זה מתורגם להצלחות ששומרות על הביצועים הבליסטיים שלהם לאחר השפעות מרובות או לאחר חשיפה לתנאי סביבה קשים (למשל, חול, לחות, טמפרטורה קיצונית).

מחקר ופיתוח נוכחי

תוכניות מחקר Active ברחבי העולם לחקור סינתזה, אפיון, ויישום שריון של מתכות ננוקריסטלליין וסגסוגת. בעוד הפגנות בקנה מידה מעבדה הראו ביצועים יוצאי דופן, כמה מהמכשולים חייבים להתגבר לפני פריסה בקנה מידה גדול הוא אפשרי.

סוגים של ננו-מפוסים תחת חקירה

רוב המאמצים להתמקד מתכות מבניות קלים: אלומיניום, טיטניום, וסגסוגת מגנזיום, כמו גם פלדה סטרנגית גבוהה.

  • (FLT:0)Nanocrystalline אל 7075:03FLT) 1 המיוצר באמצעות כישוף או עיוות פלסטי חמור, ⁇ זו יכולה להשיג נקודות מעל 1 GPa, בהשוואה ל -500 MPa ב -7075-T6 קונבנציונאלי בדיקות הבליסטי הראו שיפור עמידות נגד תחזיות פלדה.
  • (FLT:0)Nano Structured Titanium (עד 6Al-4Vrea): גירסאות 1 Ultrafine-goku להראות כוח משופר (עד 1.4 GPa) תוך שמירה על ההתנגדות הקורוזיון המעולה וצפיפות מתונה של titanium.הם לומדים עבור צינורות שריון גוף קלים ורכב מת בשפע.
  • (FLT:0)Bimodal ו- Multilayer Structures: ⁇ 1 (חלק מהחוקרים מעצבים מתכות עם תערובת של דגנים קוארזה וננומטריים (ביומודולל) כדי לאזן את הכוח והדוכסיות. לחלופין, ננולמידים מסובבים (למשל, אל / N שכבות) מציעים חדירה גבוהה על ידי פיזור ופני הפנייתוב מחדש של סדקים.

ייצור אתגרים ו Scalability

רוב טכניקות ננוורות הן יקרות, איטיות או מוגבלות לחלקים קטנים.לדוגמה, angular לחיצה (ECAP) יכול לייצר שמיכות עד כמה סנטימטרים בקוטר; מומנט גבוה בלחץ (HPT) מניב דיסקים דקים.אלקטרודה יכולה לטבול את הכלכלה אך מייצרת רק שכבות דקות.

יכולת של ננו-מבנה בתנאים קיצוניים

דאגה מרכזית היא גידול תבואה בטמפרטורות גבוהות או תחת חימום עז אודיבטי במהלך השפעה בליסטית.אם מתכות nanostructured ניסיון טיולים תרמיים מעל -0.3-0.5 TigFLT:0mreaFLT:1 (טמפרטורה משחררת), גבולות דגנים יכולים להגר במהירות, coarsating את המבנה ואבד את היתרון החוזק.

עתיד Outlook וטכנולוגיות מתפתחות

שדה מתכות ננו-מבנים להגנה מפני הבליסטי הוא פוד לצמיחתו, מונע על ידי שני ההתקדמות במדע בסיסי ואיומים מתפתחים בשדה הקרב.

שילוב עם מערכות Composite ו- Ceramic

שריון עתידי יהיה כנראה היברידי, שילוב של צלחות מתכת או ציפויים עם קרמיקה מתקדמת (למשל, ברון קרביד, סיליקון carbide) ותרכובות פולימרים.המתכת יכולה לשמש שכבת גיבוי התופסת שברים קרמיקה ומספקת יכולת רב-הית, בעוד כוח nanoscale מאפשר דקר, קל יותר, מחקר לאחור הוא גם לחקור מבנים קצף ננומטיים כי מרסק השפעה תחת השפעה מבוקרת, באופן מבוקר.

מערכות חכמות והתאמה

שילוב מתכות ננו-מבניות ל"חכמה" - שבו התכונות החומריות משתנות בתגובה לאיום - הוא גבול.לדוגמה, ננומטרים אלקטרואקטיביים או מגנטיים יכולים להקשיח תחת שדה חשמלי רק לפני השפעה, או ציפויים קטליטיים יכולים לעורר תגובות כימיות שמפרקות אנרגיה.מושגים אלה נשארים בשלב מוקדם אך נהנים מהטבע המתואם של גבולות דגנים וממשקים בחומרים ממובנים.

ניכוי עלויות באמצעות ייצור תוספתי

ייצור אדקטיבית (3D הדפסה) של מתכות עם nanostructures מבוקר יכול מהפכה ייצור של שומן. אבקת לייזר אבקת היתוך ופירוק אנרגיה מכוונת יכול להשיג גדלים דגנים בסדר באמצעות ייצוב מהיר.שלב ייצור תוספת עם עיבוד תרמומאני (למשל, in-situ חם מתגלגל) עשוי לאפשר רכיבים גדולים, מורכבים בצורת פסולת נמוכה יותר.

מסקנה

מתכות בנויות מחזיקות פוטנציאל משתנה להגנה על הבליסטי, המציעות שילוב נדיר של כוח גבוה, משקל אור וקליטת אנרגיה יוצאת דופן.למרות אתגרים משמעותיים בקנה מידה הייצור, יציבות תרמית, ועלות, מחקר מתמשך ממשיך לדחוף גבולות.כפי ששיטות הסינתזה בוגרות ושילוב אסטרטגיות עם חומרים אחרים לשפר, הדור הבא של מערכות שריון - בהיר יותר, יציב יותר ויעיל יותר מפני איומים מתפתחים - סביר להניח להסתמך על מתחמי פעולה זו רק על שינוי, אך לא רק על שיפור של חייל.

(ב) ◄ .

  • (ב) ויקרא יא"ד: "נמנו בנינו" (בראשית כ"ד)
  • (ב) טבע: ננודור מתכות: מחוזק לסובלנות
  • [01:0] , [ה]: ננונו מתכת ממובנות למען הגנת הבליסטיים – A ReviewFreaLT 1