З огляду на зростаючу потребу в більш бронебійних боєприпасах для стрілецької зброї, актуальним завданням стає удосконалення складу композиційних матеріалів, які використовуються для виготовлення сердечників куль. Існуючі бронебійні патрони для стрілецької зброї широко застосовують тверді сплави на основі карбіду вольфраму з кобальтовою зв’язкою, як матеріал для виготовлення сердечників куль. У сучасних дослідженнях [1, 2] заміна кобальтової зв'язки у твердих сплавах на основі карбіду вольфраму на багатокомпонентні сплави з високою ентропією змішування (ВЕС) розглядається як перспективний напрямок для покращення їхніх характеристик. Для економії ресурсів під час дослідження та розробки, а також для ефективної та надійної оптимізації дизайну нових виробів, зараз широко застосовується метод скінченних елементів для моделювання поведінки цих виробів у реальних умовах.

Тому мета роботи полягає в створенні моделі, яка описує процес деформації твердого сплаву на основі карбіду вольфраму з високоентропійною зв’язкою в умовах інтенсивних динамічних навантажень.

Композитний матеріал для дослідження було виготовлено за наступною методикою. Високоентропійний сплав NiFeCrWMo отримали методом механічного легування в планетарному млині з швидкістю обертання барабанів 400 об/хв протягом 10 год. Далі до отриманого сплаву додали карбід вольфраму і змішували в планетарному млині у відношенні 10 мас. % та 90 мас. % при швидкості обертання барабанів від 200 до 300 об/хв протягом 2 год, гранулювали та пресували у прес-формі при тиску 80-150 МПа. Отримані спресовані зразки спікали у вакуумі за температури від 1400 °С до 1500 °С. Встановлення механічних властивостей отриманих зразків відбувалось мікроіндентуванням алмазним індентором у формі пірамідки за методом безперервного вдавлювання в дванадцяти різних точках, розміщених в центрі зразка.

Процес влучання кулі з початковою швидкістю руху 930 м/с в бронепластину моделювався за допомогою методу скінченних елементів, який був реалізований в програмному комплексі Ansys 2020 R2 Student Edition. За допомогою програмного комплексу SolidWorks були створені 3D-моделі бронебійної кулі 7,62×51 мм (типу Bofors Carl Gustaf FFV AP) та сталевих бронепластин різної товщини (6, 8, 10, 12 та 14 мм).

В результаті моделювання було встановлено, що кулі із сердечником          WC–ВЕС повністю пробивають бронепластини товщиною від 6 мм до 10 мм, бронепластина товщиною 12 мм частково затримала кулю, а товщиною 14 мм повністю її зупинила. Для порівняння пробивної здатності куль із сердечником WC–ВЕС із існуючими версіями із WC–Co було проведено аналогічне моделювання, яке показало, що кулі із сердечником WC–Co повністю пробивають бронепластини товщиною від 6 мм до 12 мм і зупиняються а бронепластині товщиною 14 мм.

В результаті роботи встановлено, що кулі із сердечником WC–ВЕС та                        WC–Co мають близькі параметри пробивної здатності, а їх різниця не перевищує точності моделювання. Для підтвердження результатів моделювання необхідне проведення реальних балістичних випробувань. Можливими галузями застосування результатів роботи є військова промисловість, а користувачами – підприємства концерну «Укроборонпром», виробники боєприпасів для стрілецької зброї.

Література:

1. Дослідження впливу високошвидкісних режимів спікання на структуру та властивості твердосплавного композита на основі WC з високоентропійною зв’язкою / О. А. Юркова, А. В. Мініцький, С. О. Наконечний [та ін.] // Надтверді матеріали. – 2024. –  № 1.
2. Zhou P. F., Xiao D. H., Yuan T. C. Comparison between ultrafine-grained           WC–Co and WC–HEA-cemented carbide [Text] // Powder Metallurgy. –  2017. –  №60(1). – P. 1–6.