Les chercheurs ont démontré qu'un blindage de véhicule utilisant de la mousse métallique composite (CMF) peut arrêter les balles et les balles perforantes de calibre .50 ainsi que les blindages en acier conventionnels, même s'il pèse moins de la moitié. La découverte signifie que les concepteurs de véhicules seront en mesure de développer des véhicules militaires plus légers sans sacrifier la sécurité, ou peut améliorer la protection sans alourdir les véhicules.
CMF est une mousse qui se compose de creux, des sphères métalliques - constituées de matériaux tels que l'acier inoxydable ou le titane - noyées dans une matrice métallique en acier, titane, aluminium ou autres alliages métalliques. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé l'acier-acier CMF, ce qui signifie que les sphères et la matrice étaient en acier.
Pour l'étude, les chercheurs ont fabriqué un système de blindage dur composé d'une plaque frontale en céramique, un noyau CMF et une plaque arrière mince en aluminium. L'armure a été testée à l'aide de balles de calibre .50 et de cartouches perforantes. L'armure a été testée avec des obus tirés à des vitesses d'impact allant de 500 mètres par seconde à 885 mètres par seconde.
La couche CMF de l'armure était capable d'absorber 72-75% de l'énergie cinétique des balles, et 68 à 78 % de l'énergie cinétique des obus perforants.
"L'armure CMF était moins de la moitié du poids de l'armure en acier homogène laminé nécessaire pour atteindre le même niveau de protection, " dit Afsaneh Rabiei, auteur correspondant d'un article sur les travaux et professeur de génie mécanique et aérospatial à la North Carolina State University. Rabieï, l'inventeur du CMF, a passé des années à développer et à tester des matériaux CMF.
"En d'autres termes, nous avons pu réaliser d'importantes économies de poids, ce qui profite aux performances du véhicule et à l'efficacité énergétique, sans sacrifier la protection, " dit Rabiei.
"Ce travail montre que le CMF peut offrir un avantage significatif pour le blindage des véhicules, mais il y a encore de la place pour l'amélioration, ", dit Rabiei. "Ces résultats découlent de tests d'armures que nous avons fabriquées en combinant simplement du CMF en acier et en acier avec des plaques frontales en céramique standard, plaque arrière en aluminium et matériau adhésif. Nous avons uniquement optimisé notre matériau CMF et remplacé la plaque d'acier du blindage de véhicule standard par un blindage CMF en acier-acier. Il y a du travail supplémentaire que nous pourrions faire pour le rendre encore meilleur. Par exemple, nous souhaitons optimiser l'adhérence et l'épaisseur de la céramique, CMF et couches d'aluminium, ce qui peut conduire à un poids total encore plus faible et à une efficacité améliorée de l'armure finale."
Dans des travaux antérieurs, Rabiei et ses collaborateurs ont démontré que le CMF pouvait bloquer la pression de souffle et la fragmentation à 5, 000 pieds par seconde à partir d'obus incendiaires hautement explosifs détonant à seulement 18 pouces. Son équipe a également montré que le CMF pouvait arrêter un projectile perforant de 7,62 x 63 millimètres M2 à une épaisseur totale de moins d'un pouce, tandis que l'indentation sur le dos était inférieure à 8 millimètres. Pour le contexte, la norme du National Institute of Justice autorise une indentation jusqu'à 44 millimètres à l'arrière de l'armure.
En outre, Le groupe de Rabiei a montré que les FMC, en plus d'être léger, sont très efficaces pour protéger des rayons X, les rayons gamma et le rayonnement neutronique - et peuvent supporter le feu et la chaleur deux fois plus que les métaux simples dont ils sont faits.
"En bref, Les FMC sont prometteurs pour une variété d'applications :de l'exploration spatiale au transport de déchets nucléaires, explosifs et matières dangereuses, aux applications militaires et de sécurité et même aux voitures, bus et trains, " dit Rabiei.
Le nouveau papier, "Performance balistique de la mousse métallique composite contre les menaces de gros calibre, " est publié dans la revue Structures composites .
