금속복합판재 적용 다층 구조 방호성능 평가

군수분야에 있어서 장갑기능은 방호 성능뿐만 아니 라 기동성측면에서 가벼울수록 유리한 측면이 많다. 따라서 무거운중량을 가진강을 대체할 수 있는 첨단소재를 개발하고 있다.

 

본 연구에서는 이러한 재료로 금속복합소재(Metal Matrix Composites, MMC)를 선정 하고 제조과정을 통하여 고속충돌시험까지 기초적인 평가를 수행하였다. 금속복합소재란 금속계 합금을 기지고 하고 세라믹계 강화재를 분산시켜 만든 소재로서 단일 금속재료보다 더 좋은 재료 물성이 예상된다

고속 충돌 시험/MMC 타켓판재 제작

 

세라믹 판재를 부가 한 경우(Fig. 3에서 Case 1), 연강 반무한판보다 침투깊 이에서는 비슷하나 중량에서 20 % 감소이득이 있음을 알 수 있다. 즉, 20 % 가벼운 방호구조로 동일한 방호 성능을 얻을 수 있음을 잘 보여준다. 그리고 Case 2의 경우 추가적인 약 3~4 % 질량감소효과뿐만 아니라 침 투깊이의 감소도 5 % 정도 얻어지는 것을 보여준다. 따라서 세라믹을 감싸는 encapsule 효과는 일부 나타나 는 것으로 확인된다

3가지 조합으로 MMC 방호재료의 성능을 평가해 보았다. 전면 또는 후면 위치에 따라 다른 종류의 MMC를 설치하고 그 효과 를 조사하였다(경사 기능이라 지칭함). SiC세라믹 블 록은모든경우에대해중간판재로설치하였으며옆 면에는 연강소재로 가이드를 만들어 추가적인 감싸는 (encapsule) 효과를 도모하였다.

 

기준이되는Case0대비거의모든방호구조조합 에서 방호성능의 저하 없이 중량감소 이득을 보이고 있다. MMC를 적용한 방호구조의 경우 연강만을 사용 함 구조대비(Case 0) 성능저하 없이 30 % 이상 중량감 소 효과를 보인다. 또한 강/SiC/강 구조(Case 2) 대비해 서도 약 15% 정도의 중량감소 이득이 나타난다. 수치계산의 경우 Case 5가 가장 우수한 구조로 예측 하고 있으나 시험에서는 Case 3가 가장 우수한 것으로 나타났다. 하지만 차이가 미비하여 오차 범위 이내로 볼 수도 있기에 섣부른 결론은 무리라 판단된다. 시편 시험에서 얻어진 재료강도와 실제 방호구조 제작에 사 용된판재의기계적물성이다소상이한경우이러한 결과가얻어질수있다.현재 MMC복합판재 제작 공정 기술의 안정화가 더욱 요구된다.

 

 

출처: https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO201708160567476.pdf

 

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SiC-MMC에 대한 내용. 더 낮은 중량과 높은 방호력을 갖추는 복합재를 위한 재료연구임.

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