③O material cerámico antibalas máis usado
Desde o século XXI, a cerámica antibalas desenvolveuse rapidamente, e hai moitos tipos, incluíndo alúmina, carburo de silicio, carburo de boro, nitruro de silicio, boruro de titanio, etc. as cerámicas de carburo de boro (B4C) son as máis utilizadas.
A cerámica de alúmina ten a maior densidade, pero a dureza é relativamente baixa, o limiar de procesamento é baixo, o prezo é baixo, segundo a pureza divídese en cerámicas de alúmina 85/90/95/99, a dureza e o prezo correspondentes tamén aumentan. á súa vez.
| Materiais | Densidade/(kg*m²) | módulo elástico / (GN*m²) | HV | Equivalente ao prezo da alúmina |
| Carburo de boro | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| Óxido de aluminio | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Diboruro de titanio | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Carburo de silicio | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| Revestimento de oxidación | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Vitrocerámica | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Nitruro de silicio | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Comparación de propiedades de diferentes cerámicas antibalas
A densidade cerámica de carburo de silicio é relativamente baixa, de alta dureza, é unha cerámica estrutural rendible, polo que tamén é a cerámica a proba de balas máis utilizada en China.
As cerámicas de carburo de boro teñen a menor densidade e a maior dureza entre estas cerámicas, pero ao mesmo tempo, os seus requisitos para a tecnoloxía de procesamento tamén son moi altos, requirindo alta temperatura e sinterización a alta presión, polo que o custo tamén é o máis alto entre estas tres cerámicas.
En comparación con estes tres materiais cerámicos antibalas máis comúns, as cerámicas antibalas de alúmina teñen o menor custo, pero o rendemento antibalas é moito menor que o carburo de silicio e carburo de boro, polo que as unidades de produción domésticas actuais de cerámica antibalas en carburo de silicio e carburo de boro a proba de balas, mentres as cerámicas de alúmina son raras.Non obstante, a alúmina monocristal pódese usar para preparar cerámicas transparentes, que son moi utilizadas como materiais transparentes con funcións lixeiras, e que se aplican en equipos militares como máscaras antibalas de soldados individuais, fiestras de detección de mísiles, fiestras de observación de vehículos e periscopios submarinos.
④Dous dos materiais cerámicos antibalas máis populares
Cerámica antibalas de carburo de silicio
O enlace covalente de carburo de silicio é moi forte e aínda ten unión de alta resistencia a altas temperaturas.Esta característica estrutural dá á cerámica de carburo de silicio unha excelente resistencia, alta dureza, resistencia ao desgaste, resistencia á corrosión, alta condutividade térmica, boa resistencia ao choque térmico e outras propiedades.Ao mesmo tempo, o prezo cerámico de carburo de silicio é moderado, rendible, é un dos materiais de protección de armaduras de alto rendemento máis prometedores.
As cerámicas de carburo de silicio teñen un amplo espazo de desenvolvemento no campo da protección de blindaxes, e as súas aplicacións no campo de equipos individuais e vehículos especiais tenden a diversificarse.Cando se usa como material de armadura protectora, tendo en conta o custo e as ocasións especiais de aplicación e outros factores, adoita ser unha pequena disposición de paneis cerámicos e placa posterior composta unidas a unha placa de destino composta de cerámica, para superar o fallo da cerámica debido á tensión de tracción, e para garantir que a penetración do proxectil só esnaquiza unha soa peza sen danar toda a armadura.
Cerámica antibalas de carburo de boro
O carburo de boro é a dureza dos materiais coñecidos despois do diamante e do material superduro de nitruro de boro cúbico, dureza de ata 3000 kg/mm²;A densidade é baixa, só 2,52 g/cm³, que é 1/3 de aceiro;Alto módulo elástico, 450 GPa;Alto punto de fusión, preto de 2447 ℃;O coeficiente de expansión térmica é baixo e a condutividade térmica é alta.Ademais, o carburo de boro ten unha boa estabilidade química, resistencia á corrosión ácida e alcalina, a temperatura ambiente non reacciona con ácido e base e a maioría dos líquidos compostos inorgánicos, só no ácido fluorhídrico-ácido sulfúrico, o líquido mixto ácido fluorhídrico-ácido nítrico ten corrosión lenta. ;E a maioría dos metais fundidos non se humedecen, non actúan.O carburo de boro tamén ten unha boa capacidade para absorber neutróns, que non está dispoñible noutros materiais cerámicos.B4C ten a densidade máis baixa de varias cerámicas de blindaxe de uso común, combinada cun alto módulo de elasticidade, polo que é unha boa opción para materiais nos campos de armaduras militares e espaciais.O principal problema do B4C é que é caro (unhas 10 veces o da alúmina) e fráxil, o que limita a súa ampla aplicación como armadura protectora monofásica.
⑤Método de preparación de cerámica antibalas.
| Tecnoloxía de preparación | Características do proceso | |
| Vantaxe | ||
| Sinterización por prensa en quente | Con baixa temperatura de sinterización e curto tempo de sinterización, pódense obter cerámicas de gran fino e alta densidade relativa e boas propiedades mecánicas. | |
| Sinterización a superalta presión | Consigue unha sinterización rápida e a baixa temperatura, aumento da taxa de densificación. | |
| Sinterización por prensado isostático en caliente | As cerámicas con alto rendemento e forma complexa pódense preparar mediante unha temperatura de sinterización baixa, un tempo de rapeo curto e unha contracción uniforme do mal corpo. | |
| Sinterización microondas | Densificación rápida, quecemento uniforme de gradiente cero, mellorar a estrutura do material, mellorar o rendemento do material, alta eficiencia e aforro de enerxía. | |
| Sinterización por plasma de descarga | O tempo de sinterización é curto, a temperatura de sinterización é baixa, o rendemento cerámico é bo e a densidade do material de gradiente de sinterización de alta enerxía é alta. | |
| Método de fusión por feixe de plasma | A materia prima en po está totalmente derretida, non está restrinxida polo tamaño das partículas do po, non necesita un fluxo de punto de fusión baixo e o produto ten unha estrutura densa. | |
| Sinterización de reacción | A tecnoloxía de fabricación de tamaño case neto, proceso sinxelo, baixo custo, pode preparar pezas de gran tamaño e forma complexa. | |
| Sinterización sen presión | O produto ten un excelente rendemento a altas temperaturas, proceso de sinterización sinxelo e baixo custo.Hai moitos métodos de conformación axeitados, que se poden usar para pezas grandes complexas e grosas, e tamén axeitados para a produción industrial a gran escala. | |
| Sinterización en fase líquida | Baixa temperatura de sinterización, baixa porosidade, gran fino, alta densidade, alta resistencia | |
| Tecnoloxía de preparación | Características do proceso | |
| Desvantaxe | ||
| Sinterización por prensa en quente | O proceso é máis complexo, os requisitos de materiais e equipos do molde son altos, a eficiencia de produción é baixa, o custo de produción é alto e a forma só se pode preparar con produtos sinxelos. | |
| Sinterización a superalta presión | Só pode preparar produtos con formas sinxelas, baixa produción, alto investimento en equipos, altas condicións de sinterización e alto consumo de enerxía.Actualmente só está na fase de investigación | |
| Sinterización por prensado isostático en caliente | O custo do equipo é elevado e o tamaño da peza a procesar é limitado | |
| Sinterización microondas | A tecnoloxía teórica necesita melloras, faltan equipos e non se aplicou amplamente | |
| Sinterización por plasma de descarga | Hai que mellorar a teoría básica, o proceso é complexo e o custo alto, que non foi industrializado. | |
| Método de fusión por feixe de plasma | Non se acadaron altos requisitos de equipamento para unha aplicación xeneralizada. | |
| Sinterización de reacción | O silicio residual reduce as propiedades mecánicas a alta temperatura, a resistencia á corrosión e a resistencia á oxidación do material. | |
| Sinterización sen presión | A temperatura de sinterización é alta, hai unha certa porosidade, a resistencia é relativamente baixa e hai aproximadamente un 15% de contracción do volume. | |
| Sinterización en fase líquida | É propenso á deformación, a gran contracción e a precisión dimensional difícil de controlar | |
| Cerámica |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| .SiC |
Actualización de cerámica antibalas
Aínda que o potencial antibalas do carburo de silicio e o carburo de boro é moi grande, non se pode ignorar o problema da tenacidade á fractura e a escasa fraxilidade das cerámicas monofásicas.O desenvolvemento da ciencia e tecnoloxía moderna presentou requisitos para a funcionalidade e a economía da cerámica antibalas: multifunción, alto rendemento, lixeiro, baixo custo e seguridade.Polo tanto, nos últimos anos, os expertos e estudosos esperan conseguir o fortalecemento, a lixeira e a economía da cerámica a través do micro-axuste, incluído o composto de sistemas cerámicos multicompoñente, a cerámica de gradiente funcional, o deseño de estruturas en capas, etc., e tal armadura é lixeira. peso en comparación coa armadura actual, e mellorar mellor o rendemento móbil das unidades de combate.
A cerámica graduada funcionalmente mostra cambios regulares nas propiedades dos materiais a través do deseño microcósmico.Por exemplo, boruro de titanio e metal de titanio e óxido de aluminio, carburo de silicio, carburo de boro, nitruro de silicio e aluminio metálico e outros sistemas compostos de metal/cerámica, o rendemento do gradiente cambia ao longo da posición de espesor, é dicir, a preparación de alta dureza. transición a cerámicas antibalas de alta dureza.
As cerámicas multifásicas nanométricas están compostas por partículas de dispersión submicrónicas ou nanométricas engadidas á cerámica da matriz.Como SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, etc., a dureza, tenacidade e resistencia da cerámica teñen unha certa mellora.Infórmase de que os países occidentais están estudando a sinterización de po a nanoescala para preparar cerámicas cun tamaño de gran de decenas de nanómetros para lograr a resistencia e tenacidade do material, e espérase que as cerámicas antibalas consigan un gran avance neste sentido.
Resumir
Xa sexa cerámica monofásica ou cerámica multifásica, os mellores materiais cerámicos a proba de balas ou inseparables do carburo de silicio, o carburo de boro destes dous materiais.Especialmente para os materiais de carburo de boro, co desenvolvemento da tecnoloxía de sinterización, as excelentes propiedades da cerámica de carburo de boro son cada vez máis destacadas e as súas aplicacións no campo da proba de balas desenvolveranse aínda máis.
Hora de publicación: 14-12-2023