③Cel mai des folosit material ceramic antiglonț
Începând cu secolul 21, ceramica antiglonț s-a dezvoltat rapid și există multe feluri, inclusiv alumină, carbură de siliciu, carbură de bor, nitrură de siliciu, borură de titan etc., printre care ceramica cu alumină (Al₂O₃), ceramică cu carbură de siliciu (SiC), ceramica cu carbură de bor (B4C) este cea mai utilizată.
Ceramica de alumină are cea mai mare densitate, dar duritatea este relativ scăzută, pragul de procesare este scăzut, prețul este scăzut, în funcție de puritatea este împărțit în ceramică de alumină 85/90/95/99, duritatea și prețul corespunzătoare sunt de asemenea crescute la rândul său.
| Materiale | Densitate /(kg*m²) | Modul elastic / (GN*m²) | HV | Echivalent cu prețul aluminei |
| Carbură de bor | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| Oxid de aluminiu | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Diborura de titan | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Carbură de siliciu | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| Placare prin oxidare | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Sticlă ceramică | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Nitrură de siliciu | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Compararea proprietăților diferitelor ceramice antiglonț
Densitatea ceramicii cu carbură de siliciu este relativ scăzută, duritate ridicată, este o ceramică structurală rentabilă, deci este și cea mai utilizată ceramică antiglonț din China.
Ceramica cu carbură de bor are cea mai mică densitate și cea mai mare duritate dintre aceste ceramice, dar, în același timp, cerințele lor pentru tehnologia de prelucrare sunt, de asemenea, foarte mari, necesitând sinterizare la temperaturi ridicate și la presiune înaltă, astfel încât costul este și cel mai mare dintre aceste trei ceramice.
În comparație cu aceste trei materiale ceramice antiglonț mai comune, ceramica antiglonț din alumină are cel mai mic cost, dar performanța antiglonț este mult mai mică decât carbura de siliciu și carbura de bor, astfel încât unitățile de producție internă actuale de ceramică antiglonț din carbură de siliciu și carbură de bor antiglonț, în timp ce ceramica cu alumină este rare.Cu toate acestea, alumina monocristal poate fi folosită pentru a prepara ceramica transparentă, care este utilizată pe scară largă ca materiale transparente cu funcții ușoare și este aplicată în echipamente militare, cum ar fi măștile individuale antiglonț de soldat, ferestrele de detectare a rachetelor, ferestrele de observare a vehiculelor și periscoapele submarine.
④ Două dintre cele mai populare materiale ceramice antiglonț
Ceramica antiglonț din carbură de siliciu
Legătura covalentă din carbură de siliciu este foarte puternică și are încă o legătură de mare rezistență la temperatură ridicată.Această caracteristică structurală conferă ceramicii cu carbură de siliciu rezistență excelentă, duritate ridicată, rezistență la uzură, rezistență la coroziune, conductivitate termică ridicată, rezistență bună la șocuri termice și alte proprietăți.În același timp, prețul ceramicii cu carbură de siliciu este moderat, rentabil, este unul dintre cele mai promițătoare materiale de protecție a armurii de înaltă performanță.
Ceramica cu carbură de siliciu are un spațiu larg de dezvoltare în domeniul protecției blindajelor, iar aplicațiile lor în domeniul echipamentelor individuale și al vehiculelor speciale tind să fie diversificate.Atunci când este utilizat ca material de blindaj de protecție, având în vedere costul și ocaziile speciale de aplicare și alți factori, este de obicei un aranjament mic de panouri ceramice și panou de fundal compozit lipit pe placa țintă din compozit ceramic, pentru a depăși defecțiunea ceramicii din cauza tensiunii de tracțiune și pentru a se asigura că pătrunderea proiectilului sparge doar o singură bucată fără a deteriora întreaga armură.
Ceramica antiglonț din carbură de bor
Carbura de bor este duritatea materialelor cunoscute după diamant și nitrură de bor cubică material superdur, duritate de până la 3000 kg/mm²;Densitatea este mică, doar 2,52g/cm³, adică 1/3 din oțel;Modul elastic ridicat, 450GPa;Punct de topire ridicat, aproximativ 2447 ℃;Coeficientul de dilatare termică este scăzut, iar conductibilitatea termică este mare.În plus, carbura de bor are stabilitate chimică bună, rezistență la coroziune acidă și alcalină, la temperatura camerei nu reacționează cu acid și bază și cu majoritatea lichidelor compuse anorganice, numai în acid fluorhidric-acid sulfuric, lichidul mixt acid fluorhidric-acid azotic are coroziune lentă ;Și majoritatea metalelor topite nu se umezesc, nu acționează.Carbura de bor are, de asemenea, o bună capacitate de absorbție a neutronilor, ceea ce nu este disponibil în alte materiale ceramice.B4C are cea mai scăzută densitate dintre mai multe ceramice pentru blindaje utilizate în mod obișnuit, combinată cu un modul mare de elasticitate, ceea ce îl face o alegere bună pentru materialele din domeniul armurii militare și spațiale.Principala problemă a B4C este că este scump (de aproximativ 10 ori mai mare decât a aluminei) și fragil, ceea ce îi limitează aplicarea largă ca armură de protecție monofazată.
⑤Metoda de preparare a ceramicii antiglonț.
| Tehnologia de preparare | Caracteristicile procesului | |
| Avantaj | ||
| Sinterizare prin presa la cald | Cu temperatură scăzută de sinterizare și timp scurt de sinterizare, pot fi obținute ceramice cu granulație fină și densitate relativă ridicată și proprietăți mecanice bune. | |
| Sinterizare la presiune superînaltă | Realizați o sinterizare rapidă, la temperatură scăzută, creșterea ratei de densificare. | |
| Sinterizare prin presare izostatică la cald | Ceramica cu performanță înaltă și formă complexă poate fi preparată prin temperatură scăzută de sinterizare, timp scurt de batere și contracție uniformă a corpului rău. | |
| Sinterizarea cu microunde | Densificare rapidă, încălzire uniformă cu gradient zero, îmbunătățirea structurii materialului, îmbunătățirea performanței materialelor, eficiența ridicată și economisirea energiei. | |
| Sinterizarea cu plasmă de descărcare | Timpul de sinterizare este scurt, temperatura de sinterizare este scăzută, performanța ceramică este bună și densitatea materialului cu gradient de sinterizare de înaltă energie este ridicată. | |
| Metoda de topire prin fascicul de plasmă | Materia primă pulbere este complet topită, nu este restricționată de dimensiunea particulelor pulberii, nu are nevoie de un flux cu punct de topire scăzut, iar produsul are o structură densă. | |
| Sinterizarea de reacție | Tehnologia de fabricație aproape de dimensiune netă, proces simplu, cost redus, poate pregăti piese de dimensiuni mari, forme complexe. | |
| Sinterizare fără presiune | Produsul are o performanță excelentă la temperatură ridicată, un proces simplu de sinterizare și un cost redus.Există multe metode de formare adecvate, care pot fi utilizate pentru piese mari complexe și groase și, de asemenea, potrivite pentru producția industrială la scară largă. | |
| Sinterizarea în fază lichidă | Temperatura scăzută de sinterizare, porozitate scăzută, granulație fină, densitate mare, rezistență ridicată | |
| Tehnologia de preparare | Caracteristicile procesului | |
| Dezavantaj | ||
| Sinterizare prin presa la cald | Procesul este mai complex, cerințele de materiale și echipamente ale matriței sunt ridicate, eficiența producției este scăzută, costul de producție este ridicat, iar forma poate fi pregătită numai cu produse simple. | |
| Sinterizare la presiune superînaltă | Poate pregăti doar produse cu forme simple, producție scăzută, investiții mari în echipamente, condiții de sinterizare ridicate și consum mare de energie.În prezent, este doar în stadiul de cercetare | |
| Sinterizare prin presare izostatică la cald | Costul echipamentului este mare, iar dimensiunea piesei de prelucrat este limitată | |
| Sinterizarea cu microunde | Tehnologia teoretică trebuie îmbunătățită, echipamentul lipsește și nu a fost aplicat pe scară largă | |
| Sinterizarea cu plasmă de descărcare | Teoria de bază trebuie îmbunătățită, procesul este complex, iar costul este mare, care nu a fost industrializat. | |
| Metoda de topire prin fascicul de plasmă | Nu s-au atins cerințe înalte de echipamente pentru aplicarea pe scară largă. | |
| Sinterizarea de reacție | Siliciul rezidual reduce proprietățile mecanice la temperaturi înalte, rezistența la coroziune și rezistența la oxidare a materialului. | |
| Sinterizare fără presiune | Temperatura de sinterizare este ridicată, există o anumită porozitate, rezistența este relativ scăzută și există o contracție în volum de aproximativ 15%. | |
| Sinterizarea în fază lichidă | Este predispus la deformare, contracție mare și precizie dimensională dificil de controlat | |
| ceramică |
| AL2O3 .B4 C .Sic |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .Sic |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .Sic |
| AL2O3 |
| B4 C .Sic |
| AL2O3 .B4 C .Sic |
| .Sic |
Upgrade ceramică antiglonț
Deși potențialul antiglonț al carburii de siliciu și al carburii de bor este foarte mare, problema durității la rupere și fragilitatea slabă a ceramicii monofazate nu poate fi ignorată.Dezvoltarea științei și tehnologiei moderne a impus cerințe pentru funcționalitatea și economia ceramicii antiglonț: multifuncțională, de înaltă performanță, greutate redusă, cost redus și siguranță.Prin urmare, în ultimii ani, experții și oamenii de știință speră să obțină consolidarea, ușurarea și economicitatea ceramicii prin micro-ajustare, inclusiv compozit cu sistem ceramic multicomponent, ceramică cu gradient funcțional, design de structură stratificată etc., iar o astfel de armură este ușoară. greutate în comparație cu armura de astăzi și îmbunătățește mai bine performanța mobilă a unităților de luptă.
Ceramica gradată funcțional prezintă modificări regulate ale proprietăților materialelor prin design microcosmic.De exemplu, borură de titan și metal de titan și oxid de aluminiu, carbură de siliciu, carbură de bor, nitrură de siliciu și metal aluminiu și alte sisteme compozite metal/ceramice, performanța gradientului se modifică de-a lungul poziției grosimii, adică pregătirea durității ridicate trecerea la ceramica antiglonț de înaltă duritate.
Ceramica multifazică nanometrică este compusă din particule de dispersie submicronice sau nanometrice adăugate la ceramica matriceală.Cum ar fi SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC etc., duritatea, duritatea și rezistența ceramicii au o anumită îmbunătățire.Este raportat că țările occidentale studiază sinterizarea pulberii la scară nanometrică pentru a prepara ceramică cu o dimensiune a granulelor de zeci de nanometri pentru a obține rezistența și duritatea materialului, iar ceramica antiglonț este de așteptat să obțină un mare progres în acest sens.
Rezumă
Fie că este vorba de ceramică monofazată sau ceramică multifazică, cele mai bune materiale ceramice antiglonț sau inseparabile de carbură de siliciu, carbură de bor aceste două materiale.În special pentru materialele cu carbură de bor, odată cu dezvoltarea tehnologiei de sinterizare, proprietățile excelente ale ceramicii cu carbură de bor devin din ce în ce mai proeminente, iar aplicațiile lor în domeniul antiglonțului vor fi dezvoltate în continuare.
Ora postării: 14-12-2023