高吸能、輕量化多孔抗彈金屬（鋁、鋼）合金之研究開發(1/3)

本計畫擬開發『具高吸能、輕量化』之『防彈多孔鋁、鋼合金』，以作為國防車用輕質金屬多孔材料為標的。我國現用之裝甲運兵車（雲豹裝甲車）、係以鋼鐵做為板金(TS～1650MPa)，而國外則以鋁合金為主，如以色列的AA5083-AlMg合金（TS～290MPa），美國的AA7000-AlZnMgCu合金(TS～570MPa)。基於此，國內也亟思開發新一代具有『抗彈之車用輕質金屬多孔材料』。多孔金屬質輕，且具高壓縮變形能力，能大量吸收子彈衝擊能量，是一種新型防護功能材料。2018年美國製備出強度達150MPa之多孔鐵基材，並組成全球首創的三明治複合抗彈結構，有效阻擋、吸收穿甲彈的動能與熱能，是未來新一代軍事防護材料之一。由於高強度鋁、鋼合金已被廣用於裝甲運兵車結構體，且多孔金屬發展也正方興未艾，申請人基於對金屬（鋁、鋼）研究的經驗，經1年多嘗試，已成功製備出文獻蒐集中、具最高壓縮強度、與吸能之多孔（鋁、鋼）金屬，壓縮強度、分別高達127MPa之A201鋁（AlCu）、與1100 MPa之Fe基（FeNiC-Mo）多孔合金，且成功自製『細小直徑（<5mm）之中空金屬球（Cu,316L等）預形體（preform）』。粉末燒結是製作『Fe基多孔合金』的主要方法，但鋁活性高，所以採鑄造法為主，為了製作『可控、且規則之多孔合金』，特規劃此3年期計畫，期能深化上述初步成果。『鑄造多孔鋁』規劃兩年，是因需藉由『細小直徑（<5mm）之中空金屬球（Cu,316L等）預形體（preform）』，才能鑄成堪用多孔鋁合金，但全球目前僅有德製中空球，軍方無法購得。因此本研究將探討成分、熱處理對高強度孔合金之性質（壓縮強度、吸能等）之影響，每年研究重點分別是：第1年:製作(Cu,316L等)預形體及探討熱處理對多孔A201（AlCuMgAg）合金機械性質與抗彈能力之影響。第2年:探討熱處理對多孔A357（AlSiMg-Be）合金機械性質與抗彈能力之影響。第3年:探討熱處理對多孔Fe基（FeNiC-Mo）高強度合金與抗彈能力之影響。＊『抗彈能力』測試，將以美國所開發之複合式三明治抗彈結構，做為比較基礎。研究團隊也曾協助某國防單位，成功開發耐高溫之IN718、ODS、W基等多孔合金，對於本計畫任務的成功，已具有良好之基礎。期待在『單位重量』下，開發出具有高抗壓、高吸能之抗彈多孔合金。