Матеріалознавчі аспекти ефективності вибухової кумуляції

Abstract

Для аналізу впливу матеріалу лайнера на глибину проникнення кумулятивного струменю (КС) в металічні і неметалічні матеріали доцільно розглядати дві групи матеріалів і основні фізичні процеси, які супроводжують формування КС і їх проникання в перепону: − монолітні метали і сплави; − пористі монометалічні матеріали і пористі композитні матеріали. В першому випадку відмічається залежність між здатністю металу до швидкого обтиснення і типом кристалічної решітки. Важкі пластичні метали групи міді і деякі сплави утворюють суцільні струмені, щільність яких не більше, ніж на 10% нижча щільності матеріалу лайнера і деякі, при великому видовженні (~ в 10 разів у порівнянні з вихідною довжиною твірного облицювання) не розриваються і зберігають високу щільність [1, 2,]. Інші метали, наприклад, залізо та цинк спочатку утворюють суцільні струмені, які, на відміну від попередніх, розриваються значно раніше [3]. Крихкі метали, зокрема W, Ti, особливо з домішками неметалів, метали та композити з високою пористістю з порошків взагалі не утворюють суцільних струменів, або утворюють на короткий період часу [2, 3]. Вони утворюють дискретні струмені, які складаються з окремих твердих частин і конгломератів (кластерів) скупчень цих частин [3]. Незважаючи на це, у разі дотримання технологічного регламенту, точності виготовлення заряду і лайнера пробиття сталевої мішені (НВ =2,39 ГПа) зарядом калібром 100 мм досягало 800 мм і вище при відстані до мішені 500 – 750 мм. Кращий результат – 10-11 калібрів був отриманий при відстані до мішені 7,5 – 10 калібрів і товщині лайнера 1,5 мм. Лайнер був виготовлений із псевдосплаву W-Cu щільністю 14,8 г/см3. ВР – PBX (95 % HMX – октоген). Ці результати говорять на доцільність застосування важких сплавів і псевдосплавів, які отримують методами порошкової металургії. Автор [4], характеризуючи різноманітні матеріали лайнерів, відмічає, що багатофазні матеріали є найгіршими. Струмені не компактні, з можливістю радіального розходження (розсіювання) і рано фрагментуються. Лайнери з твердих розчинів (табл. 1 [4]) можуть утворювати когерентні (не розпушені) КС, але не настільки пластичні, як їх чисті металеві складові. Струмені від евтектичних сплавів безперервні і добре проникають в сталеві мішені під нормальним кутом. Єдиний повністю протестований евтектоїд 78Zn – 22Al і його варіанти не показали якісних КС. При сплескуванні конічних лайнерів утворюється хмара крихких часток, яка має тенденцію радіально розсіюватися. Пресовані, або спечені композити (крайній правий стовбець) продукують безперервні КС, але мають схильність радіально розсіюватись на великих відстанях. Металічні гомогенні матеріали з відносно невеликою і середньою пористістю (5…25%) також утворюють суцільні струмені, проте час існування і руху до моменту розриву менший, ніж у монолітних металів. Про це зокрема свідчать вигляд залежностей глибини пробиття L/dc(F/dc) від відстані до мішені F, близький до параболічної (dc – калібр заряду). Він показує, що після досягнення максимуму глибини пробиття для певного значення F (фокусної відстані для даного заряду) зменшується щільність матеріалу в КС [2, 4, 5, 6].