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Bei der Aufbewahrung von Munition aus dem frühen Weltkrieg stellte der National Park Service fest, dass die Fragmente von Granaten- und Bleischrotmunition in Größe und Form relativ einheitlich waren.
Metalltests können nützlich sein, um Informationen zu erhalten, die eine Analyse durch Finite-Elemente-Methode, Rasterelektronenmikroskopie und Lichtmikroskopie sowie Härteprüfungen ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Analyse von Geschossen aus Kriegsmunition ein nützliches und informatives Werkzeug ist.
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Der Raketengeschoß wird aus Eisensystem mit einer größeren Anwendbarkeit hergestellt, sowohl für Prototypen als auch für die begrenzte Produktion. Weitere Möglichkeiten für das Material der Werkzeugfläche sind Aluminiumbronze, die eine viel höhere Verschleißfestigkeit als Stahl und eine höhere als Kupfer hat.
Geschosse werden hergestellt, indem Metall mithilfe einer Lichtbogenspritzvorrichtung gespritzt wird, um die Schlagfläche und das Legierungssystem zu erzeugen. Anschließend füllt ein Füllmaterial die Rückseite der Kanone des Werkzeugs, um das Kompressionsgewicht von Explosivstoff zu tragen. Für den Einsatz bei hohen Temperaturen ist es wünschenswert, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials der gespritzten Legierung und des Füllmaterials übereinstimmen.
Nach dem Ende des Lichtbogenspritzens enthalten der Busund das Kaliber noch erhebliche innere Spannungen, obwohl sie sich im Gleichgewicht befinden.
Das Vorhandensein von inneren Spannungen im Körper, zusammen mit einem Rauch der thermischen Ausdehnungskoeffizienten, werfen Fragen über Durchmesser des Geschosses bei hohen Temperaturen und über lange Zeiträume auf.
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Zum Zeitpunkt des Weltkriegs verfügten die Metallurgen über ein nennenswertes Wissen über die Eigenschaften von Gusseisen.
Artilleristen empfahlen Grauguss für Kriegsmunition. Wahrscheinlich waren die Faktoren der Wahl seine leichte Legierbarkeit und die niedrigen Kosten.
Die Metalle aus der Zeit des Weltkriegs wurden durch Grauguss geformt, der eine hohe Gießbarkeit, gute Fließfähigkeit und eine gute Ausdehnung beim Abkühlen in den Gussformen besitzt. Außerdem ist der Legierungspunkt niedrig entspricht 1200°C, und das Gusseisen der gegossenen Form weist eine Druckfestigkeit und eine Spannungsschwäche auf.
Außerdem konnte der Metallurge ein zusammenhängendes Produkt herstellen. So enthalten alle Graugüsse Eisen, Kohlenstoff und Silizium sowie nennenswerte Mengen an Phosphor, Kupfer und Stahl. Der Detektor im Kaliber des Materials ist auf dem Platz "wie es ist" und kann eine Reihe von verschiedenen Mikrostrukturen annehmen.
In der folgenden Diskussion wird das graue Eisen oft als eutektisch bezeichnet. Eine eutektische Reaktion ist eine Reaktion, bei der sich eine flüssige Phase beim Abkühlen isotherm und reversibel in zwei vermischte feste Phasen umwandelt. Die Phasen liegen in Form von abwechselnden Lamellen vor.
In grauem Eisen verläuft die Reaktion wie folgt: fe 3c → 3fe(α) + c
fe = Eisen
c = Kohlenstoff
α = Ferrit
Die Fließgeschwindigkeit und die Temperatur bestimmen die chemische Zusammensetzung des Eisens und des Metalls und die Rohrform der Kugeln, die in das Kaliber geschossen werden. Die typische Mikrostruktur ist eine Perlitmatrix mit darin verteilten spitzen Kugelröhren.
Die Form des Detektors steht in direktem Zusammenhang mit der geringsten Stoßfestigkeit. Idealerweise sollte diese Eigenschaft bei Kriegsmunition, maximiert werden, da die maximale Energiemenge auf die Fragmente des Projektils übertragen wird. Alle Graugüsse zerbrechen spröde entlang der lamellaren Graphitplatten und bei maximaler Rauchladung.
Canon kann als kugelförmiger, dickwandiger Druckbehälter und Bruch als Stoßüberlastung angesehen werden, die die Druckfestigkeit übersteigt.
Der Ausfallmodus kann auf eine thermische Überlastung zurückgeführt werden, bei der die Belastung durch einen thermischen Effekt eine dimensionsspezifische Belastung erfordert.
Da sich Grauguss nicht plastisch ausdehnen kann, wird die Streckgrenze überschritten, was die Hülle verursacht.
Zwei Arten von Artilleriegeschossen werden in dieser Studie analysiert: die Kugelgranate und das Bleischrot.
Die Kugel ist ein gängiges Modell der Artillerie, da sie die minimale Oberfläche für ein gegebenes Volumen aufweist, die den Effekt des Windwiderstandes reduziert.
Wenn sie auf ein fliegendes Objekt trifft, wird sie weniger von ihrer projektilen Flugbahn abgelenkt als jedes andere Modell ihres Kurses.
Die beiden Arten von Modellen für Kriegsmunition wurden auf ähnliche Weise hergestellt. Die Form bestand aus Sand, der mit Tonpulver und Wasser vermischt wurde.
Das Projektil ließ man in der Form abkühlen. Dies ermöglichte eine langsame schichtweise Abkühlung des Metalls, beginnend an der Unterseite durch die Veränderung der Umgebungstemperatur.
Geschosse sind hohle, explosive Granaten, die im gesamten Körper des Geschosses gleich dick sind. Der Geschosskörper hat eine konische Öffnung oder ein Auge, das zum Laden des Zünders verwendet wird.
Die Geschosse enthalten explosive Metalleund schwarzes Aluminiumpulver und sind so konstruiert, dass sie je nach Art der Rakete in der Luft oder bei Kontakt explodieren.
Einundzwanzig Fragmente von Kanonengeschützen wurden aus den Schlachtfeldsammlungen des Archäologischen Zentrums des Mittleren Westens des Nationalparkdienstes entnommen, um getestet und analysiert zu werden. Sie wurden nach der Art der Artillerie ausgewählt, die fumigène, die gefundene Stelle sowie das Gewicht und den Durchmesser der Hülse.
Alle Proben wurden in trapezförmigen oder quadratischen Formen zerbrochen. Die Körperoberflächen weisen große, sichtbare Einschlüsse auf. Sie haben eine ungleichmäßige, grau gefärbte Mantelfläche.
Ungefähr die Hälfte der Stücke der Proben wurde mit dem folgenden Verfahren gereinigt:
Mit diesem Modell wurde die gleiche Menge an Oxidation entfernt. Es wurde aus gepufferter Salzsäure entfernt und mit Methanol besprüht, um Rost zu vermeiden. Anschließend wurde sie mit Wasser abgespült, mit dem Föhn getrocknet und mit Wasser gereinigt.
Der Schrotschuss aus Blei wurde gereinigt, indem das Artefakt in eine 10%ige Glykolsäurelösung getaucht wurde.
Die zu untersuchende Probe wurde durch visuelle Inspektion ausgewählt, um alle signifikanten Rissansätze zu erkennen. Außerdem musste die Oberfläche ein Minimum an Korrosionsschäden aufweisen.
Eine Überlastungskraft wurde angewendet, um den Riss zu einer Oberflächenkante zu entwickeln, die eine frische Hüttenoberfläche für die Untersuchung enthüllte. Die ausgewählte Probe war W2403, ein Kanonengehäuse.
Bei W2403 erfolgte der anfängliche Bruch auf spröde Weise, wie bei Schmelze. So zeigt die mikroskopische Untersuchung eine typische Hülle durch eine Kuppel und einen dendritischen Graphitcluster. Sie zeigt auch eine transgranulare Hülle durch Spaltung.
Zusätzlich gibt es eine intergranulare Hülle, und Graphitflocken heben sich nach einer brüchigen Hülle von der Oberfläche ab. Die weißen, schüsselförmigen Strukturen sind Korrosion durch Eisenoxid. Diese Oxidation entwickelt sich in allen Proben, wenn der Körper der sauberen Oberflächen der Luft ausgesetzt wird.
Eine schlüssige chemische Analyse war notwendig, um die genaue Zusammensetzung der Raketezu bestimmen, die alle in das Labor geschickt wurden. Die Ergebnisse stimmten mit den Eigenschaften von Grauguss überein. Dies deutet auf keine abnormalen Beweise für die Herstellung von Munition hin.
Die Geschossstruktur, d.h. die Gruppierung von Einzelelektronenniveaus in Gruppen entarteter Energie, ist eine grundlegende Eigenschaft von Fermionen, die in kleinen Systemen eingeschlossen sind.
Sie wird für Nukleonen in Atomkernen, Elektronen in Metallen und in Halbleiterquantenpunkten beobachtet.
Historisch gesehen wurden das Konzept der Eisen-Ionen-Geschossstruktur und das quantenmechanische Symmetrieprinzip im Nobelpreis für Physik von 1963 verknüpft.
Die Grundlagen des Geschosssystems können erfasst werden, indem man die Quantenmechanik von nicht-interaktivem Eisen betrachtet. Sie stellen sich in einfachen Formen von Projektilpotentialen dar, die üblicherweise als Übung in den Physikkursen des Grundstudiums gelöst werden.
Insbesondere ist es üblich, jeden Satz von Unterbäumen mit einer "Haupt"-Quantenzahl zu beschriften, wobei immer mit n = 1 begonnen wird (1s, 1p, 1d, ...; 2s, 2p, 2d, ...) Diese Schreibweise unterscheidet sich von den elektronischen Bussen in wasserstoffähnlichen Atomen. Wo zusätzliche Regeln zwischen den Quantenzahlen aufgrund des 1/r-Potentials zwischen den Elektronen und dem punktförmigen Kern auftreten.
Die jüngsten Fortschritte bei der kontrollierten Züchtung von Alkalimetalloxid haben es ermöglicht, gut definierte Schusskugeln für Spektroskopische Untersuchungen von Metallpartikeln und des Molekül-Metall-Systems. Obwohl diese Filme dick genug sind, um ein Adsorbat elektronisch vom Metallträger zu isolieren, sind sie dünn genug, um unter bildgebenden Bedingungen von oder zur Spitze des Mikroskops zu tunneln.
Dies erleichtert die Untersuchung von Metall-Isolator-System, Metall im Nanometermaßstab. Dies ermöglicht ein besseres Verständnis der Faktoren, die die elektronische Struktur bei der Bildung der Molekül-Metall-Bindung definieren.
Mehrere Studien haben sich auf Metalloxide konzentriert, motiviert durch die Aktivität dieses Systems.
Die Mikrostruktur der Probegeschosse deutet auf eine viel größere Uniformität der Geschosseim Vergleich zu den Geschossen der Konföderierten hin. Während die Einheitlichkeit für beide Waffen größer war, war die Artillerie von fast völliger Einheitlichkeit.
Das liegt wahrscheinlich nur daran, dass ein Großteil der Munition zum Beschuss der vorangegangenen Schlacht und des Weltkriegs stammte. Sie stammte wahrscheinlich aus mehreren Quellen oder sogar aus Beständen, die mehrere Jahre alt waren.
Zum Zeitpunkt des Krieges waren genügend Munitionen während der Sprengladung verschossen worden. Die gefundene Munition war wahrscheinlich kurz vor der Schlacht hergestellt worden. Sie wären von weniger Lieferanten gekauft worden. Dies habe zu einer größeren Einheitlichkeit geführt.
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