③Det mest brugte skudsikre keramiske materiale
Siden det 21. århundrede har skudsikker keramik udviklet sig hurtigt, og der er mange slags, herunder aluminiumoxid, siliciumcarbid, borcarbid, siliciumnitrid, titaniumborid osv., blandt andet aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃), siliciumcarbidkeramik (SiC), borcarbid keramik (B4C) er de mest udbredte.
Alumina keramik har den højeste densitet, men hårdheden er relativt lav, forarbejdningstærsklen er lav, prisen er lav, ifølge renheden er opdelt i 85/90/95/99 aluminiumoxid keramik, den tilsvarende hårdhed og pris er også øget på tur.
| Materialer | Massefylde /(kg*m²) | Elastikmodul / (GN*m²) | HV | Svarende til prisen på aluminiumoxid |
| Borcarbid | 2500 | 400 | 30.000 | X 10 |
| Aluminiumoxid | 3800 | 340 | 15.000 | 1 |
| Titaniumdiborid | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Siliciumcarbid | 3200 | 370 | 27.000 | X5 |
| Oxidationsbelægning | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Glaskeramik | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Siliciumnitrid | 3200 | 310 | 17.000 | X5 |
Sammenligning af egenskaber af forskellige skudsikker keramik
Siliciumcarbid keramisk tæthed er relativt lav, høj hårdhed, er en omkostningseffektiv strukturel keramik, så det er også den mest udbredte skudsikre keramik i Kina.
Borkarbidkeramik har den laveste densitet og højeste hårdhed blandt disse keramik, men samtidig er deres krav til forarbejdningsteknologi også meget høje, hvilket kræver høj temperatur og højtrykssintring, så omkostningerne er også de højeste blandt disse tre keramik.
Sammenlignet med disse tre mere almindelige skudsikre keramiske materialer har alumina skudsikker keramik de laveste omkostninger, men den skudsikre ydeevne er langt mindre end siliciumcarbid og borcarbid, så de nuværende indenlandske produktionsenheder af skudsikker keramik i siliciumcarbid og borcarbid skudsikker, mens alumina keramik er sjældne.Enkeltkrystal-aluminiumoxid kan dog bruges til at fremstille gennemsigtig keramik, som er meget udbredt som transparente materialer med lysfunktioner og anvendes i militært udstyr såsom individuelle soldater skudsikre masker, missildetektionsvinduer, køretøjsobservationsvinduer og ubådsperiskoper.
④To af de mest populære skudsikre keramiske materialer
Siliciumcarbid skudsikker keramik
Den kovalente siliciumcarbidbinding er meget stærk og har stadig høj styrkebinding ved høj temperatur.Denne strukturelle egenskab giver siliciumcarbid keramik fremragende styrke, høj hårdhed, slidstyrke, korrosionsbestandighed, høj termisk ledningsevne, god termisk stødmodstand og andre egenskaber.Samtidig er prisen på keramisk siliciumcarbid moderat, omkostningseffektiv, er et af de mest lovende højtydende rustningsbeskyttelsesmaterialer.
Siliciumkarbidkeramik har et bredt udviklingsrum inden for panserbeskyttelse, og deres anvendelser inden for individuelt udstyr og specielle køretøjer har en tendens til at være diversificeret.Når det bruges som et beskyttende pansermateriale, i betragtning af omkostningerne og særlige anvendelsesbegivenheder og andre faktorer, er det sædvanligvis et lille arrangement af keramiske paneler og kompositbagplan bundet til keramisk kompositmålplade for at overvinde fejlen i keramik på grund af trækspænding, og for at sikre, at projektilgennemtrængningen kun smadrer et enkelt stykke uden at beskadige hele pansret.
Borcarbid skudsikker keramik
Borkarbid er hårdheden af kendte materialer efter diamant og kubisk bor nitrid superhardmateriale, hårdhed på op til 3000 kg/mm²;Densiteten er lav, kun 2,52 g/cm³, som er 1/3 af stål;Højt elasticitetsmodul, 450GPa;Højt smeltepunkt, omkring 2447 ℃;Den termiske ekspansionskoefficient er lav, og den termiske ledningsevne er høj.Derudover har borcarbid god kemisk stabilitet, syre- og alkalikorrosionsbestandighed, reagerer ved stuetemperatur ikke med syre og base og de fleste uorganiske sammensatte væsker, kun i flussyre-svovlsyre, flussyre-salpetersyre blandet væske har langsom korrosion ;Og de fleste smeltede metaller fugter ikke, handler ikke.Borcarbid har også en god evne til at optage neutroner, hvilket ikke findes i andre keramiske materialer.B4C har den laveste tæthed af flere almindeligt anvendte panserkeramik, kombineret med et højt elasticitetsmodul, hvilket gør det til et godt valg til materialer inden for militær panser- og rumfart.Hovedproblemet ved B4C er, at det er dyrt (ca. 10 gange så meget som aluminiumoxid) og skørt, hvilket begrænser dets brede anvendelse som enfaset beskyttelsesrustning.
⑤ Forberedelsesmetode for skudsikker keramik.
| Forberedelsesteknologi | Proces egenskaber | |
| Fordel | ||
| Varmpresset sintring | Med lav sintringstemperatur og kort sintringstid kan der opnås keramik med finkornet og høj relativ tæthed og gode mekaniske egenskaber. | |
| Superhøjtrykssintring | Opnå hurtig, lavtemperatur -sintring, fortætningshastigheden steg. | |
| Varm isostatisk pressende sintring | Keramik med høj ydeevne og kompleks form kan fremstilles ved lav sintringstemperatur, kort slagtid og ensartet krympning af dårlig krop. | |
| Mikrobølgesintring | Hurtig fortætning, nul gradient ensartet opvarmning, forbedre materialestruktur, forbedre materialeydelse, høj effektivitet og energibesparelse. | |
| Udledning plasmasintring | Sintringstiden er kort, sintringstemperaturen er lav, den keramiske ydeevne er god, og tætheden af højenergi sintringsgradientmateriale er høj. | |
| Plasmastrålesmeltningsmetode | Pulverråmaterialet er fuldt smeltet, er ikke begrænset af pulverets partikelstørrelse, behøver ikke en lavt smeltepunktsflux, og produktet har en tæt struktur. | |
| Reaktionssintring | Tæt på netto størrelse fremstillingsteknologi, enkel proces, lave omkostninger, kan forberede store størrelse, komplekse formdele. | |
| Trykløs sintring | Produktet har fremragende højtemperaturydelse, enkel sintringsproces og lave omkostninger.Der er mange egnede formningsmetoder, som kan bruges til komplekse og tykke store dele, og også egnede til storstilet industriel produktion. | |
| Væskefasesintring | Lav sintringstemperatur, lav porøsitet, finkornet, høj densitet, høj styrke | |
| Forberedelsesteknologi | Proces egenskaber | |
| Ulempe | ||
| Varmpresset sintring | Processen er mere kompleks, kravene til formmaterialer og udstyr er høje, produktionseffektiviteten er lav, produktionsomkostningerne er høje, og formen kan kun fremstilles med simple produkter. | |
| Superhøjtrykssintring | Kan kun fremstille produkter med enkle former, lav produktion, høj udstyrsinvestering, høje sintringsforhold og højt energiforbrug.I øjeblikket er det kun i forskningsstadiet | |
| Varm isostatisk pressende sintring | Udstyrsomkostningerne er høje, og størrelsen af det emne, der skal behandles, er begrænset | |
| Mikrobølgesintring | Teoretisk teknologi skal forbedres, udstyr mangler og er ikke blevet anvendt i vid udstrækning | |
| Udledning plasmasintring | Den grundlæggende teori skal forbedres, processen er kompleks, og omkostningerne er høje, hvilket ikke er blevet industrialiseret. | |
| Plasmastrålesmeltningsmetode | Der er ikke opnået høje udstyrskrav til udbredt anvendelse. | |
| Reaktionssintring | Resterende silicium reducerer materialets højtemperaturmekaniske egenskaber, korrosionsbestandighed og oxidationsbestandighed. | |
| Trykløs sintring | Sintringstemperaturen er høj, der er en vis porøsitet, styrken er relativt lav, og der er omkring 15% volumenkrympning. | |
| Væskefasesintring | Det er tilbøjeligt til deformation, stort svind og vanskeligt at kontrollere dimensionel nøjagtighed | |
| Keramisk |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| .SiC |
Opgradering af skudsikker keramik
Selvom det skudsikre potentiale for siliciumcarbid og borcarbid er meget stort, kan problemet med brudsejhed og dårlig skørhed af enfaset keramik ikke ignoreres.Udviklingen af moderne videnskab og teknologi har stillet krav til funktionalitet og økonomi af skudsikker keramik: multifunktion, høj ydeevne, let vægt, lav pris og sikkerhed.Derfor håber eksperter og forskere i de senere år at opnå styrkelsen, lette og økonomiske af keramik gennem mikrojustering, herunder multikomponent keramisk systemkomposit, funktionel gradientkeramik, lagdelt strukturdesign osv., og sådan rustning er let i vægt sammenlignet med nutidens rustning, og bedre forbedre den mobile ydeevne af kampenheder.
Funktionelt klassificeret keramik viser regelmæssige ændringer i materialeegenskaber gennem mikrokosmisk design.For eksempel titaniumborid og titaniummetal og aluminiumoxid, siliciumcarbid, borcarbid, siliciumnitrid og metalaluminium og andre metal/keramiske kompositsystemer, udførelsen af gradientændringen langs tykkelsespositionen, det vil sige fremstilling af høj hårdhed overgang til skudsikker keramik med høj sejhed.
Nanometer flerfaset keramik er sammensat af submikron eller nanometer dispersionspartikler tilføjet til matrixkeramikken.Såsom SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC osv., har hårdheden, sejheden og styrken af keramik en vis forbedring.Det rapporteres, at vestlige lande studerer sintring af pulver i nanoskala for at forberede keramik med en kornstørrelse på titusvis af nanometer for at opnå materialestyrke og sejhed, og skudsikker keramik forventes at opnå et stort gennembrud i denne henseende.
Opsummer
Uanset om det er enfaset keramik eller flerfaset keramik, de bedste skudsikre keramiske materialer eller uadskillelige fra siliciumcarbid, borcarbid disse to materialer.Især for borkarbidmaterialer bliver de fremragende egenskaber af borkarbidkeramik med udviklingen af sintringsteknologi mere og mere fremtrædende, og deres anvendelser inden for skudsikkert område vil blive videreudviklet.
Indlægstid: 14. december 2023