{首页主词},&

軍用材料最佳合金堅不可摧，彈道防護更強！

2016-08-01 12:15:45 作者：本網整理來源：網絡分享至：

    導讀：美國“陸軍技術”網站近日發表了貝勒奈西？貝克的文章：Super bainite steel – perfection in impenetrability。文章稱，英國國防科學與技術實驗室、劍橋大學的研究人員通過控制溫度使普通鋼鐵變成了堅不可摧的超級貝氏體鋼，而且生產成本低廉，所生產的超級貝氏體鋼具有極強的彈道防御能力，是制造裝甲的最佳材料。文章詳細介紹了超級貝氏體鋼的研究進展。文章編譯如下：

    雖然陶瓷、智能材料和累積制造已經占據了最近軍事材料創新的頭條，但是金屬合金一直在悄然演變，提供了前所未有的新的防護性能。合金鋼的一種新形式稱為“超級貝氏體”（super bainite），塔塔鋼鐵公司已經獲得授權在其車輛開發項目中使用它，而且有小孔的合金鋼彈道防護性能更好。

    超級貝氏體聽起來象是來自一本漫畫書，確實，鑒于其強度和裝甲屬性，“金剛狼”（Wolverine）可能也要考慮升級其增強型埃德曼合金（Adamantium）骨骼和爪子。因為即使是金剛狼也會對采用超級貝氏體裝甲的坦克三思而后行，所以超級貝氏體裝甲為裝甲車輛提供了一種新型、超強、負擔得起的彈道防護。

    在其超強的繼任者到來之前，普通的貝氏體相鋼的命名來自美國化學家埃德加？C?貝恩（Edgar C. Bain），他與E?S?達文波特（E. S. Davenport）于20世紀20年代第一次描述了這種不同于他們熟識的組織的新組織。無需過深地研究材料科學，簡單地說，具體工藝如下：鋼鐵先被加熱到1000攝氏度，然后冷卻至250℃和500℃之間，保持一段時間后，再冷卻至室溫。

    貝氏體歷來被用于制造槍管，制造時鋼的槍管需要在高溫鹽浴爐中淬火。這使得它很堅硬，但不適合于裝甲，因為其原始狀態的碳化物以及其中的鐵晶體尺寸，使其變脆，容易開裂。

    通過熱處理獲得強度

    當劍橋大學（University of Cambridge）的研究人員著手為國防部的國防科學與技術實驗室（DSTL）開發新的鋼合金軍事用途時，他們認為，如果貝氏體的脆性可以降低，其硬度將使其成為理想的出發點。與國防科學與技術實驗室一起工作的彼得？布朗（Peter Brown）教授、哈利？帕迪霞（Harry Bhadeshia）教授、弗朗西斯卡？瓦列羅（Francisca Caballero）博士在劍橋大學的材料科學與冶金系（Department of Materials Science and Metallurgy）開始模仿貝氏體如何對于不同的生產條件作出反應。

    他們發現，通過應用一種被稱為等溫淬火熱處理工藝，保持鋼在200℃左右幾天時間，他們將冶煉出超硬且堅固的鋼，而且無需添加昂貴的合金金屬。然而，這種漫長的過程將使其不適合大批量生產，而且不夠經濟，于是將熱處理溫度提高到250℃，從而將冶煉時間縮短到了8小時。

    超級貝氏體鋼——或超級貝氏體——冶煉過程產生的鋼晶體僅有那些標準鋼晶體尺寸的十分之一，這使得它更加堅固。通過精心調整錳、硅、鉻和鉬等合金元素的數量，碳化物的水平可以降低，使得它不易發生龜裂。

    新的衍生物被發現具有約2.5千兆帕的拉伸強度，比在軍事應用中所用的類似金屬都強得多，它通過變形吸收了大量的能量，使彈丸無法射入。

    此外，在國防科學與技術實驗室的波頓科學園的研究發現，如果材料表面具有排列有序的小孔或者窄槽花紋，與整塊鋼板相比，其彈道防護性能會加倍。雖然這聽起來違反直覺，但是裝甲上的孔不應該簡單看作孔，而應該看作邊緣，子彈打到邊緣時會轉向，從銳利射彈轉變為鈍彈，從而更易于攔截在波頓科學園的靶場，它的性能在彈道測試中得到了證實。

    塔塔鋼鐵公司和“全身盾”商標

    2011年，國防部與塔塔鋼鐵公司簽署了許可協議，授權其塔爾波特港工廠制造超級貝氏體，用作船體或炮塔裝甲車輛的輕量級貼花裝甲。這筆交易通過國防科學與技術實驗室的犁鏵（Ploughshare）創新子公司獲得了便利，該公司負責管理國防科技實驗室知識產權的商業授權。

    塔塔公司稱，推向市場時，超級貝氏體的注冊商標為“全身盾”（Pavise），將其融入裝甲系統后，其穿孔打擊面使裝甲的彈道防護效率提高了2.5倍。這意味著，當它裝配到裝甲戰斗車輛時，將能夠承受原車輛裝甲不能夠承受的武器打擊。塔塔公司將其加工成4毫米和10毫米厚的標準金屬板來出售，不同的組合提供了北約標準協議L2級到L4級的防護。它可以激光繪圖并且很容易使涂料粘附，因此它可以被涂上與自身車輛相匹配的顏色。

    不像一些競爭者有著復雜制造工藝的裝甲材料，需要很長的時間來籌備，“全身盾”被以塔塔公司其他鋼鐵產品類似的方式來制造，因此它可以根據需求靈活生產，當需要時可以加快生產速度。

    2011年年末，超級貝氏體作為新的裝甲解決方案首次亮相于在倫敦舉行的國防安全及設備國際展覽會。在展會中，當時英國國防部負責國防設備、支持和技術的裝備部長彼得？勒夫（Peter Luff）說：“這種尖端的英國發明和制造協議意味著英國現在有高性能裝甲鋼來滿足自身的需求。超級貝氏體不但能夠用于軍事領域，而且能夠用于民用領域，這為塔塔鋼鐵公司提供了重要的出口機會。”

    然而，像所有的超級英雄一樣，它也有一個與生俱來的弱點——它是如此堅固以至于目前不能進行焊接，所以它不能被制作成大型構件，例如，不能建造一輛裝甲車。

    民用領域

    雖然塔塔鋼鐵公司與國防科學與技術實驗室和劍橋大學的研究人員的研發過程是獨一無二的，但其他廠家也生產出他們自己的貝氏體高強度鋼版本——僅歐洲每年的銷售量就高達400,000噸。對于這樣的高彈性、輕質材料，軍事上的應用是顯而易見的，但是民用領域也存在一些潛在的用途。

    超級貝氏體可以在汽車制造時增加防滾架的剛度，同時減輕其重量，以及增加土木工程項目的強度，甚至保護未來航天器免受軌道碎片的沖擊。高碳鋼也可用于手動工具、彈簧和軸承。

    研究人員和塔塔鋼鐵公司都不愿意對超級貝氏體，或超級貝氏體的變身——“全身盾”發表評論，因為沒有宣傳計劃，所以任何新的進展暫時仍處于保密狀態。然而，盡管新材料可能會超越傳統金屬搶占優勢，但是陶瓷和智能材料之類的材料應該為應對超級貝氏體的持續發展做好準備。