③Bahan seramik kalis peluru yang paling biasa digunakan
Sejak abad ke-21, seramik kalis peluru telah berkembang pesat, dan terdapat banyak jenis, termasuk alumina, silikon karbida, boron karbida, silikon nitrida, titanium borida, dll., antaranya seramik alumina (Al₂O₃), seramik silikon karbida (SiC), seramik boron karbida (B4C) adalah yang paling banyak digunakan.
Seramik alumina mempunyai ketumpatan tertinggi, tetapi kekerasannya agak rendah, ambang pemprosesan adalah rendah, harganya rendah, mengikut ketulenan dibahagikan kepada seramik alumina 85/90/95/99, kekerasan dan harga yang sepadan juga meningkat mengikut giliran.
| Bahan | Ketumpatan /(kg*m²) | Modulus elastik / (GN*m²) | HV | Setaraf dengan harga alumina |
| Boron karbida | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| Aluminium oksida | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Titanium diborida | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Silikon karbida | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| Penyaduran pengoksidaan | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Seramik kaca | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Silikon nitrida | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Perbandingan sifat seramik kalis peluru yang berbeza
Ketumpatan seramik silikon karbida agak rendah, kekerasan yang tinggi, adalah seramik struktur yang kos efektif, jadi ia juga merupakan seramik kalis peluru yang paling banyak digunakan di China.
Seramik boron karbida mempunyai ketumpatan terendah dan kekerasan tertinggi di antara seramik ini, tetapi pada masa yang sama, keperluan mereka untuk teknologi pemprosesan juga sangat tinggi, memerlukan pensinteran suhu tinggi dan tekanan tinggi, jadi kosnya juga paling tinggi di antara ketiga-tiga seramik ini.
Berbanding dengan tiga bahan seramik kalis peluru yang lebih biasa ini, seramik kalis peluru alumina mempunyai kos yang paling rendah, tetapi prestasi kalis peluru jauh lebih rendah daripada silikon karbida dan boron karbida, jadi unit pengeluaran domestik semasa seramik kalis peluru dalam silikon karbida dan boron karbida kalis peluru, manakala seramik alumina jarang berlaku.Walau bagaimanapun, alumina kristal tunggal boleh digunakan untuk menyediakan seramik telus, yang digunakan secara meluas sebagai bahan lutsinar dengan fungsi ringan, dan digunakan dalam peralatan ketenteraan seperti topeng kalis peluru askar individu, Windows pengesanan peluru berpandu, Windows pemerhatian kenderaan, dan periskop kapal selam.
④Dua daripada bahan seramik kalis peluru yang paling popular
Seramik kalis peluru silikon karbida
Ikatan kovalen silikon karbida sangat kuat dan masih mempunyai ikatan kekuatan tinggi pada suhu tinggi.Ciri struktur ini memberikan seramik silikon karbida kekuatan yang sangat baik, kekerasan tinggi, rintangan haus, rintangan kakisan, kekonduksian haba yang tinggi, rintangan kejutan haba yang baik dan sifat-sifat lain.Pada masa yang sama, harga seramik silikon karbida adalah sederhana, kos efektif, adalah salah satu bahan perlindungan perisai berprestasi tinggi yang paling menjanjikan.
Seramik silikon karbida mempunyai ruang pembangunan yang luas dalam bidang perlindungan perisai, dan aplikasinya dalam bidang peralatan individu dan kenderaan khas cenderung untuk dipelbagaikan.Apabila digunakan sebagai bahan perisai pelindung, dengan mengambil kira kos dan majlis-majlis penggunaan khas dan faktor-faktor lain, ia biasanya merupakan susunan kecil panel seramik dan satah belakang komposit yang diikat ke dalam plat sasaran komposit seramik, untuk mengatasi kegagalan seramik akibat tekanan tegangan, dan untuk memastikan bahawa penembusan peluru hanya menghancurkan sekeping tanpa merosakkan keseluruhan perisai.
Seramik kalis peluru boron karbida
Boron karbida ialah kekerasan bahan yang diketahui selepas berlian dan padu boron nitrida bahan superhard, kekerasan sehingga 3000kg/mm²;Ketumpatannya rendah, hanya 2.52g/cm³, iaitu 1/3 keluli;Modulus anjal tinggi, 450GPa;Takat lebur tinggi, kira-kira 2447 ℃;Pekali pengembangan haba adalah rendah dan kekonduksian haba adalah tinggi.Di samping itu, boron karbida mempunyai kestabilan kimia yang baik, rintangan kakisan asid dan alkali, pada suhu bilik tidak bertindak balas dengan asid dan bes dan kebanyakan cecair sebatian tak organik, hanya dalam asid hidrofluorik-asid sulfurik, cecair campuran asid hidrofluorik-asid nitrik mempunyai kakisan yang perlahan. ;Dan kebanyakan logam cair tidak melembapkan, tidak bertindak.Boron karbida juga mempunyai keupayaan yang baik untuk menyerap neutron, yang tidak terdapat dalam bahan seramik lain.B4C mempunyai ketumpatan paling rendah daripada beberapa seramik perisai yang biasa digunakan, digabungkan dengan modulus keanjalan yang tinggi, menjadikannya pilihan yang baik untuk bahan dalam perisai tentera dan medan angkasa.Masalah utama B4C ialah ia mahal (kira-kira 10 kali ganda daripada alumina) dan rapuh, yang mengehadkan penggunaannya yang luas sebagai perisai pelindung fasa tunggal.
⑤Kaedah penyediaan seramik kalis peluru.
| Teknologi penyediaan | Ciri-ciri proses | |
| Kelebihan | ||
| Pensinteran akhbar panas | Dengan suhu pensinteran yang rendah dan masa pensinteran yang singkat, seramik dengan butiran halus dan ketumpatan relatif tinggi serta sifat mekanikal yang baik boleh diperolehi. | |
| Pensinteran tekanan super tinggi | Mencapai cepat, pensinteran suhu rendah, kadar ketumpatan meningkat. | |
| Pensinteran penekan isostatik panas | Seramik dengan prestasi tinggi dan bentuk kompleks boleh disediakan dengan suhu pensinteran yang rendah, masa rapping yang singkat dan pengecutan seragam badan yang buruk. | |
| Pensinteran gelombang mikro | Pemepatan pantas, pemanasan seragam kecerunan sifar, memperbaiki struktur bahan, meningkatkan prestasi bahan, kecekapan tinggi dan penjimatan tenaga. | |
| Pensinteran plasma pelepasan | Masa pensinteran adalah pendek, suhu pensinteran adalah rendah, prestasi seramik adalah baik, dan ketumpatan bahan kecerunan pensinteran tenaga tinggi adalah tinggi. | |
| Kaedah pencairan rasuk plasma | Bahan mentah serbuk cair sepenuhnya, tidak dihadkan oleh saiz zarah serbuk, tidak memerlukan fluks takat lebur yang rendah, dan produk mempunyai struktur padat. | |
| Pensinteran tindak balas | Berhampiran teknologi pembuatan saiz bersih, proses mudah, kos rendah, boleh menyediakan saiz besar, bahagian bentuk kompleks. | |
| Pensinteran tanpa tekanan | Produk ini mempunyai prestasi suhu tinggi yang sangat baik, proses pensinteran yang mudah dan kos yang rendah.Terdapat banyak kaedah pembentukan yang sesuai, yang boleh digunakan untuk bahagian besar yang kompleks dan tebal, dan juga sesuai untuk pengeluaran perindustrian berskala besar. | |
| Pensinteran fasa cecair | Suhu pensinteran rendah, keliangan rendah, butiran halus, ketumpatan tinggi, kekuatan tinggi | |
| Teknologi penyediaan | Ciri-ciri proses | |
| Keburukan | ||
| Pensinteran akhbar panas | Prosesnya lebih kompleks, bahan acuan dan keperluan peralatan tinggi, kecekapan pengeluaran rendah, kos pengeluaran tinggi, dan bentuknya hanya boleh disediakan dengan produk mudah. | |
| Pensinteran tekanan super tinggi | Hanya boleh menyediakan produk dengan bentuk yang ringkas, pengeluaran yang rendah, pelaburan peralatan yang tinggi, keadaan pensinteran yang tinggi dan penggunaan tenaga yang tinggi.Pada masa ini, ia hanya dalam peringkat penyelidikan | |
| Pensinteran penekan isostatik panas | Kos peralatan adalah tinggi, dan saiz bahan kerja yang akan diproses adalah terhad | |
| Pensinteran gelombang mikro | Teknologi teori memerlukan penambahbaikan, peralatan kurang, dan belum digunakan secara meluas | |
| Pensinteran plasma pelepasan | Teori asas perlu diperbaiki, prosesnya kompleks, dan kosnya tinggi, yang belum diindustrikan. | |
| Kaedah pencairan rasuk plasma | Keperluan peralatan tinggi belum dicapai untuk aplikasi yang meluas. | |
| Pensinteran tindak balas | Silikon sisa mengurangkan sifat mekanikal suhu tinggi, rintangan kakisan, dan rintangan pengoksidaan bahan. | |
| Pensinteran tanpa tekanan | Suhu pensinteran adalah tinggi, terdapat keliangan tertentu, kekuatannya agak rendah, dan terdapat kira-kira 15% pengecutan volum. | |
| Pensinteran fasa cecair | Ia terdedah kepada ubah bentuk, pengecutan besar dan sukar untuk mengawal ketepatan dimensi | |
| seramik |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| .SiC |
Naik taraf seramik kalis peluru
Walaupun potensi kalis peluru silikon karbida dan boron karbida adalah sangat besar, masalah keliatan patah dan kerapuhan lemah seramik fasa tunggal tidak boleh diabaikan.Perkembangan sains dan teknologi moden telah mengemukakan keperluan untuk kefungsian dan ekonomi seramik kalis peluru: pelbagai fungsi, prestasi tinggi, ringan, kos rendah dan keselamatan.Oleh itu, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pakar dan sarjana berharap untuk mencapai pengukuhan, ringan dan ekonomi seramik melalui pelarasan mikro, termasuk komposit sistem seramik berbilang komponen, seramik kecerunan berfungsi, reka bentuk struktur berlapis, dan lain-lain, dan perisai sedemikian adalah ringan dalam berat berbanding dengan perisai hari ini, dan lebih baik meningkatkan prestasi mudah alih unit tempur.
Seramik yang digredkan secara fungsional menunjukkan perubahan tetap dalam sifat bahan melalui reka bentuk mikrokosmik.Sebagai contoh, titanium borida dan logam titanium dan aluminium oksida, silikon karbida, boron karbida, silikon nitrida dan aluminium logam dan sistem komposit logam/seramik lain, prestasi perubahan kecerunan di sepanjang kedudukan ketebalan, iaitu penyediaan kekerasan tinggi. peralihan kepada seramik kalis peluru keliatan tinggi.
Seramik berbilang fasa nanometer terdiri daripada zarah serakan submikron atau nanometer yang ditambahkan pada seramik matriks.Seperti SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, dll., kekerasan, keliatan dan kekuatan seramik mempunyai peningkatan tertentu.Dilaporkan bahawa negara-negara Barat sedang mengkaji pensinteran serbuk berskala nano untuk menyediakan seramik dengan saiz butiran berpuluh-puluh nanometer untuk mencapai kekuatan dan keliatan bahan, dan seramik kalis peluru dijangka mencapai kejayaan besar dalam hal ini.
ringkaskan
Sama ada seramik fasa tunggal atau seramik berbilang fasa, bahan seramik kalis peluru terbaik atau tidak boleh dipisahkan daripada silikon karbida, boron karbida kedua-dua bahan ini.Khususnya untuk bahan boron karbida, dengan perkembangan teknologi pensinteran, sifat-sifat cemerlang seramik boron karbida menjadi lebih dan lebih menonjol, dan aplikasinya dalam bidang kalis peluru akan dikembangkan lagi.
Masa siaran: Dis-14-2023