Use of Graphene for Shaped Charge Liner Materials

• Autorzy: Majewski T. , Jackowski A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.2737

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie grafenu w materiałach na wkładki kumulacyjne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents some selected results of tests performed as part of a research task titled “Use of graphene and new multilayer explosive material technologies in shaped charge liner materials”. The main aim of the experiments was to test the possibilities of using graphene as an addition to materials used for shaped charge liner production. The primary factors that need to be considered when selecting materials for shaped charge liners are presented. The paper contains a description of the powder materials used, as well as a description of the primary manufacturing steps, encompassing the powder blend preparation, pressing and sintering operations. The results of experiments intended to determine the effects of selected manufacturing process parameters on the porosity of the resulting compacts and sinters are shown, both for products made of pure copper powder and graphene-coated powder. Subsequently, test results for manufacturing of liners made using copper powder pressed using the die and isostatic methods are presented. Liners made of copper powder blends with a varying content of graphene-coated copper powder were also manufactured, and densities and porosities of the resulting sinters were compared.

PL

W artykule zaprezentowano wybrane wyniki badań przeprowadzonych w ramach realizacji pracy badawczej pod tytułem „Zastosowanie grafenu i nowych technologii wielowarstwowych materiałów wybuchowych w materiałach na wkładki kumulacyjne”. Głównym celem wykonanych eksperymentów było zbadanie możliwości wykorzystania grafenu jako dodatku do materiału wykorzystywanego do produkcji wkładek kumulacyjnych. Przedstawiono najważniejsze czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy doborze materiału na wkładki kumulacyjne. W artykule opisano zastosowane materiały proszkowe, jak również podstawowe etapy procesu wytwarzania, obejmujące operacje przygotowania mieszanki proszkowej, prasowania i spiekania. Zamieszczono wyniki eksperymentów dotyczących określenia wpływu wybranych parametrów procesu wytwarzania na porowatość otrzymanych wyprasek i spieków, zarówno produktów wykonanych z czystego proszku miedzi, jak i z proszku pokrytego grafenem. Dalej przedstawiono wyniki prób wytwarzania wkładek kumulacyjnych z użyciem proszku miedzi prasowanego metodą matrycową i izostatyczną. Wykonano również wkładki kumulacyjne z mieszanek z proszkiem miedzi z różną zawartością proszku miedzi pokrytego grafenem i dokonano porównania gęstości i porowatości otrzymanych spieków.

Słowa kluczowe

EN

powder metallurgy; shaped charge liners; graphene

PL

metalurgia proszków; wkładki kumulacyjne; grafen

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 9, Nr 3 (33)
• Strony: 15--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Majewski T.

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics and Aerospace, Institute of Armament Technology, 2 Urbanowicza Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Jackowski A.

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics and Aerospace, Institute of Armament Technology, 2 Urbanowicza Str., 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Jackowski Adam. 2002. Rola porowatości materiału wkładki w procesie formowania strumienia kumulacyjnego. Rozprawa habilitacyjna. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [2] Held Manfred. 1985. Flash X-radiography in Ballistics, 1104. Materials Evoluation. 43.
• [3] Bertil Arvidson, Hans G. Ohloson. 1984. Investigation of Liners for Shaped Charges Manufactured from Cu-Powder by X-Ray Diffraction and Ultrasonic Techniques. In Proceedings of the 8th International Symposium on Ballistics, Orlando, Florida, v. 27.
• [4] Held Manfred. 1998. Jet Observation in Synchro-Streak or Profile Streak Technique. In Proceedings of the 17th International Symposium on Ballistics. Johannesburg. South Africa. VM016.
• [5] Harlow H. Francis, William E. Pracht. 1966. “Formation of High-Speed Collapse Jet”. The Physics of Fluids 9 (10).
• [6] Chanteret Y. Pierre. 1989. Theoretical Evaluation of the Minimal Standoff Distance Needed for Ensuring Complete Shaped Charge Liner Collapse. In Proceedings of the 11th International Symposium on Ballistics. Brussels, Belgium. 57-66.
• [7] Brown E. Ronald. 1990. Modeling and Experimental Studies of a Family of Shaped Charges, in a European Collaborative Forum. In Proceedings of the 12th International Symposium on Ballistics. San Antonio. Texas USA. 27-42.
• [8] Jach Karol, Robert Świerczyński, Edward Włodarczyk. 1992. „Symulacja komputerowa procesu tworzenia się strumienia kumulacyjnego i jego oddziaływanie na pancerz”. Biuletyn WAT 12 : 43-59.
• [9] Backofen E. Joseph. 1993. “The Use of Analytical Computer Models in Shaped Charge Design”. Propellants, Explosives, Pyrotechnics 18 : 247-254.
• [10] Held Manfred. 1985. “Determination of The Material Quality Of Copper Shaped Charge Liners”. Propellants, Explosives, Pyrotechnics 10 : 125-128.
• [11] Eichelberger J. Rafael. 1990. Penetration by Rods and Jets. In Proceedings of the 12th International Symposium on Ballistics. San Antonio. Texas USA. 168-177.
• [12] Held Manfred. 1989. Particulation of Shaped Charge Jets. In Proceedings of the 11th International Symposium on Ballistics. Brussels, Belgium. 1-10.
• [13] Lichtenberger Andre, Louis Zernow. 1993. Increase of the Dutility with Cold Pressed Liners and recovery of fragments. In Proceedings of the 14thInternational Symposium on Ballistics, Quebec, Kanada. 91-100.
• [14] Von Holle G William. 1976. “Temperature Measurement Of Shocked Copper Plates And Shaped Charge Jets By Two-Color IR Radiometry”. Journal of Applied Physics 47 (6).
• [15] Racah Eliahn, 1988. “Shaped Charge Jet Heating”. Propellants, Explosives, Pyrotechnics 13 : 178-182.
• [16] Taku Sakai. 1995. “Dynamic Recrystalization Microstructures under Hot working conditions”. Journal of Materials Processing Technology 53 : 349-361.
• [17] Hebda Marek, Adrian Łopata. 2012. „Grafen-materiał przyszłości”. Zeszyt 22, 8-M. 45-53.
• [18] Dandan Zhang, Zhan Zaiji. 2016. “Preparation of graphene nanoplatelets-copper composites by a modified semi-powder method and their mechanical properties”. Journal of Alloys and Compounds 658 : 663-671.
• [19] Rongrong Jiang, Zhou Xufeng, Fang Qile, Liu Zhaoping. 2016. “Copper–graphene bulk composites with homogeneous graphene dispersion and enhanced mechanical properties”. Materials Science & Engineering 654 : 124-130.
• [20] Dandan Zhang, Zhan Zaiji. 2016. “Strengthening effect of graphene derivatives in copper matrix composites”. Journal of Alloys and Compounds 654 : 226-233.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).