Những điều ít biết về vỏ giáp lưỡng kim nhôm - thép

Ngày nay, người ta không còn đặt câu hỏi về kết hợp hợp kim nhôm và thép trong cấu trúc bảo vệ của các thiết bị quân sự hạng nhẹ vì các tiêu chuẩn đã được phát triển. Nó liên quan đến việc sử dụng nhôm làm nền tảng của vỏ giáp và các tấm thép ở dạng màn chắn bổ sung, cung cấp khả năng chống đạn trong khuôn khổ nghiêm ngặt về trọng lượng của xe.

Tuy nhiên, khoảng 50 năm trước, người ta đã tích cực nghiên cứu kết hợp những vật liệu này theo các lựa chọn khác nhau. Một trong số đó là tạo ra vỏ giáp lưỡng kim, nói cách khác là biến các tấm thép và hợp kim nhôm thành một tấm duy nhất.

Đôi điều về vỏ giáp lưỡng kim

Tại sao nhôm được sử dụng trong sản xuất các thiết bị quân sự hạng nhẹ? Lý do là vì hợp kim nhôm có mật độ thấp hơn nhiều so với bất kỳ loại thép nào.

Với cùng yêu cầu về khả năng bảo vệ khỏi đạn pháo cỡ nòng nhỏ, vỏ giáp nhôm tuy dày hơn vỏ giáp thép nhưng sẽ nhẹ hơn nhiều. Do đó, nó thường được ưu tiên, đặc biệt trong những tình huống mà phương tiện chiến đấu phải thuận tiện cho việc vận chuyển bằng đường không.

Tuy nhiên, cũng có một điều đáng lo ngại: hầu như không thể cải thiện triệt để các đặc tính của hợp kim nhôm về khả năng chống lại các tác nhân phá hoại. Độ cứng, độ dẻo dai và các thông số khác của chúng có thể được “xê dịch” trong một phạm vi khá rộng bằng cách sử dụng nhiều công nghệ khác nhau.

160-170 HB (độ cứng Brinell) là giới hạn mà các vết nứt giòn bắt đầu dưới dạng gãy, các hư hỏng khác và khả năng an toàn của vỏ thép bị ảnh hưởng. Trước đây, Liên Xô thậm chí còn từ bỏ hợp kim cứng hơn ABT-101 (ví dụ, được sử dụng trong BMD-1) sang ABT-102 kém cứng và dẻo hơn (trong BMP-3, v.v.) nhằm cải thiện khả năng sống sót và khả năng chống cháy của vỏ giáp.

Vì vậy, ở Liên Xô vào nửa sau thập niên 70, người ta đã tích cực tùm cách tạo ra các tấm lưỡng kim từ các tấm nhôm và thép, mang lại hiệu suất cao hơn nhiều so với vỏ giáp nhôm đồng nhất.

Công nghệ sản xuất

Các nhà nghiên cứu đã phải rất vất vả với sự phát triển của công nghệ sản xuất vỏ giáp lưỡng kim, vì phương pháp hàn khuếch tán, cán tấm thép và nhôm thông thường không mang lại kết quả khả quan nào, do sự hình thành của một lớp liên kim loại giữa các tấm được nối, trở thành nguồn gây ra các vết nứt giòn.

Để tránh những hậu quả này, các kỹ sư Liên Xô đã sử dụng phương pháp hàn nổ các tấm thép và nhôm. Để loại bỏ ảnh hưởng tiêu cực của lớp liên kim loại, họ đã sử dụng các lớp con (miếng đệm giữa các tấm được hàn) bằng đồng và nhôm nguyên chất, chúng cho kết nối khá tốt và tương đối bền.

Quá trình tạo ra “lưỡng kim”

Một tấm thép BT-70 có kích thước yêu cầu, đã được làm sạch hoàn toàn mọi chất bẩn, được lấy và đặt trên một tấm thép cứng. Trên cùng, với khoảng cách 5-10 mm, một tấm đồng dày khoảng 0,5 mm được lắp đặt, dán vào tấm duralumin. Trên tấm duralumin, một hỗn hợp nổ gồm ammonit và amoni nitrat đã được phủ một lớp đồng nhất 15-20 mm, sau đó kích nổ.

Sau khi đồng và thép được hàn lại do năng lượng của vụ nổ, tấm duralumin được tháo ra. Một tấm nhôm nguyên chất dày 0,8–1 mm, cũng được dán vào một tấm duralumin, được lắp đặt phía trên lớp đồng. Tiếp theo, chất nổ được sử dụng lại và gây nổ.

Thử nghiệm

Những bộ phận bọc thép của BT-70/D20 đã được thử nghiệm đầy đủ, được thử nghiệm chống lại đạn xuyên giáp cỡ nòng 7,62 mm và 12,7 mm, cũng như đạn xuyên giáp 23 mm BZT. Kết quả của các cuộc tấn công được so sánh với khả năng chống chịu của các tấm đồng nhất làm bằng vật liệu như hợp kim nhôm ABT-102, hợp kim titan VT-6 và thép BT-70Sh.

Nếu đánh giá mức độ bảo vệ vỏ giáp của các tấm lưỡng kim từ BT-70/D20 bằng tốc độ không xuyên thấu tối đa và góc không xuyên thấu tối đa, có thể thấy: So với lớp giáp thép đồng nhất của BT-70Sh và lớp giáp hợp kim nhôm, “lưỡng kim” chiếm ưu thế về độ bền, đặc biệt là khi bắn dưới những góc nhỏ hoặc bình thường.

Đối với đạn xuyên giáp cỡ nòng 7,62 mm, mức tăng trong trường hợp này là khoảng 10%; đạn xuyên giáp cỡ nòng 7,62 mm - 25%; đạn cháy xuyên giáp 23 mm BZT - 15%. Vì vậy, để bảo vệ các bộ phận phía trước của thân và tháp pháo của phương tiện chiến đấu, nơi khó có góc nghiêng, "lưỡng kim" rất phù hợp, vượt trội hơn các vật liệu khác về độ bền.

Kết luận

Vỏ giáp lưỡng kim là một vật liệu tốt, nhưng tại sao trong trường hợp này nó lại không được sử dụng để sản xuất thiết bị quân sự? Lý do duy nhất là chi phí cao và kết quả không chắc chắn. Trong tương lai, nếu công việc chế tạo "lưỡng kim" được thực hiện chặt chẽ thì có thể tạo ra một giải pháp thay thế tốt cho vỏ giáp nhôm đồng nhất. Nhưng để sản xuất nó, sẽ phải thử nhiều phương pháp khác nhau và thực tế, chúng sẽ không được như kỳ vọng. Ngoài ra, chi phí và khả năng sản xuất sẽ quyết định việc sản xuất hàng loạt.