③ Найчастіше використовується куленепроникний керамічний матеріал
Починаючи з 21 століття, куленепроникна кераміка швидко розвивалася, і існує багато видів, включаючи глинозем, карбід кремнію, карбід бору, нітрид кремнію, бурид титану тощо, серед яких кераміка глинозему (Al₂o₃), карбідна кераміка кремнію (SIC),, Кераміка з карбіду бору (B4C) є найбільш широко використовуваною.
Кераміка глинозему має найвищу щільність, але твердість відносно низька, поріг обробки низька, ціна низька, згідно з чистотою поділяється на 85/90/95/99 Алюмінічна кераміка, відповідна твердість і ціна також збільшуються по черзі.
Матеріали | Щільність /(кг*м²) | Модуль пружності / (Gn*m²) | HV | Еквівалентна ціні глинозему |
Карбід бору | 2500 | 400 | 30000 | Х 10 |
Оксид алюмінію | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
Титановий діборид | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
Карбід кремнію | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
Оксидування | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
BC/SIC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
Склокераміка | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
Нітрид кремнію | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Порівняння властивостей різної куленепроникної кераміки
Керамічна щільність карбіду кремнію є відносно низькою, високою твердістю, є економічно ефективною структурною керамікою, тому це також найбільш широко використовувана куленепробивна кераміка в Китаї.
Кераміка карбіду Boron має найнижчу щільність і найвищу твердість серед цих кераміки, але в той же час їх вимоги до технології обробки також є дуже високими, що вимагає високої температури та спікання високого тиску, тому вартість також є найвищою серед цих трьох кераміки.
У порівнянні з цими трьома поширеними куленепроникними керамічними матеріалами, куленепроникна кераміка з глиноземи має найнижчу вартість, але куленепроникні показники набагато менші, ніж карбід кремнію, а також поточні побутові виробничі одиниці куленепроникної кераміки в карбіді кремнію та вуглецю з бору, поки що Кераміка глинозему рідкісна.Однак монокристалічний оксид алюмінію можна використовувати для виготовлення прозорої кераміки, яка широко використовується як прозорий матеріал зі світловими функціями та використовується у військовому обладнанні, такому як індивідуальні солдатські куленепробивні маски, вікна виявлення ракет, вікна спостереження транспортних засобів і перископи підводних човнів.
④Два найпопулярніших куленепробивних керамічних матеріалів
Кремнієва куленепроникна кераміка
Ковалентний зв’язок карбіду кремнію дуже сильна і все ще має високу міцність при високій температурі.Ця структурна особливість дає кремнієву карбідну кераміку відмінну міцність, високу твердість, стійкість до зносу, корозійну стійкість, високу теплопровідність, хорошу стійкість до теплового удару та інші властивості.У той же час, керамічна ціна на карбіду кремнію є помірною, економічно вигідною, є одним з найбільш перспективних високоефективних матеріалів захисту броні.
Кераміка карбіду кремнію має широкий простір розвитку в галузі захисту броні, а їх застосування в галузі індивідуального обладнання та спеціальних транспортних засобів, як правило, диверсифіковані.При використанні як захисний матеріал броні, враховуючи вартість та спеціальні випадки застосування та інші фактори, це, як правило, невелике розташування керамічних панелей та композитної задньої площини, пов'язаної з керамічною композитною цільовою пластиною, для подолання неспроможності кераміки через напругу на розтяг та щоб переконатися, що проникнення снаряда розбиває лише окремий шматок, не пошкоджуючи всю броню.
BORON CARBIDE BELLECHORE кераміка
Карбід бору - це твердість відомих матеріалів після алмазного та кубічного бору нітриду суперхардного матеріалу, твердість до 3000 кг/мм²;Щільність низька, лише 2,52 г/см³, що становить 1/3 сталі;Високий модуль пружності, 450 ГПа;Висока температура плавлення, близько 2447 ℃;Коефіцієнт теплового розширення низький, а теплопровідність - висока.Крім того, карбід бору має хорошу хімічну стійкість, кислотну та лужну корозійну стійкість, при кімнатній температурі не реагує з кислотою та основою та більшості неорганічних рідин, лише у гідрофторитової кислоти-сульфуринової кислоти, рідина з гідрофторитової кислоти має повільну корозійну корозію ;І більшість розплавлених металів не зволожують, не діють.Карбід бору також має хорошу здатність поглинати нейтрони, які недоступні в інших керамічних матеріалах.B4C має найнижчу щільність декількох часто використовуваних броні кераміки в поєднанні з високим модулем еластичності, що робить його хорошим вибором для матеріалів у військовій броні та космічних полях.Основна проблема B4C полягає в тому, що він дорогий (приблизно в 10 разів перевищує глинозем) та крихкий, що обмежує його широке застосування як однофазну захисну броню.
⑤Спосіб приготування куленепробивної кераміки.
Технологія приготування | Характеристики процесу | |
Перевага | ||
Гаряче спікання преси | З низькою температурою спікання та коротким часом спікання можна отримати кераміку з дрібним зерном та високою відносною щільністю та хорошими механічними властивостями. | |
Спікання під надвисоким тиском | Досягти швидкого низькотемпературного спікання, збільшити швидкість ущільнення. | |
Гаряче ізостатичне пресування гріха | Кераміку з високою продуктивністю та складною формою можна виготовити за рахунок низької температури спікання, короткого часу стукання та рівномірної усадки поганого тіла. | |
Мікрохвильова спікання | Швидке ущільнення, рівномірне нагрівання з нульовим градієнтом, покращення структури матеріалу, покращення характеристик матеріалу, висока ефективність та енергозбереження. | |
Розрядок спікання плазми | Час спікання короткий, температура спікання низька, ефективність кераміки хороша, а щільність високоенергетичного градієнтного матеріалу спікання висока. | |
Плазмовий метод плавлення | Порошкова сировина повністю розплавлена, не обмежується розміром частинок порошку, не потребує низького потоку плавлення, а продукт має щільну структуру. | |
Реакція спікання | Близько технології виготовлення чистих розмірів, простий процес, низька вартість, можуть підготувати великі розміри, складні деталі форми. | |
Без тиску | Продукт має відмінні високі показники температури, простий процес спікання та низьку вартість.Існує багато підходящих методів формування, які можуть бути використані для складних і товстих великих частин, а також підходять для масштабного промислового виробництва. | |
Рідка фаза спікання | Низька температура спікання, низька пористість, дрібне зерно, висока щільність, висока міцність |
Технологія приготування | Характеристики процесу | |
Недолік | ||
Гаряче спікання преси | Процес є більш складним, вимоги до матеріалів та обладнання високі, ефективність виробництва низька, вартість виробництва висока, а форма може бути підготовлена лише за допомогою простих продуктів. | |
Спікання під надвисоким тиском | Можна готувати лише продукцію простих форм, низьку продуктивність, великі інвестиції в обладнання, високі умови спікання та високе споживання енергії.В даний час це лише на етапі досліджень | |
Гаряче ізостатичне пресування гріха | Вартість обладнання висока, а розмір заготовки, що підлягає обробці, обмежений | |
Мікрохвильова спікання | Теоретичні технології потребують вдосконалення, обладнання не вистачає і не застосовується широко | |
Розрядок спікання плазми | Основна теорія потребує вдосконалення, процес складний, а вартість висока, що не було індустріалізовано. | |
Плазмовий метод плавлення | Високі вимоги до обладнання не були досягнуті для широкого застосування. | |
Реакція спікання | Залишковий кремній знижує високотемпературні механічні властивості, резистентність до корозії та стійкість до окислення матеріалу. | |
Без тиску | Температура спікання висока, існує певна пористість, міцність відносно низька, і є близько 15% обсягу обсягу. | |
Рідка фаза спікання | Це схильне до деформації, великої усадки та важко контролювати розмірну точність |
Керамічні |
AL2O3 .B4 C .SiC |
AL2O3 |
AL2O3 .B4 C .SiC |
AL2O3 |
AL2O3 .B4 C .SiC |
AL2O3 |
B4 C .SiC |
AL2O3 .B4 C .SiC |
.SiC |
Оновлення куленепроникної кераміки
Незважаючи на те, що куленепроникний потенціал карбіду кремнію та карбіду бору дуже великий, проблема міцності на переломи та погана крихкість однофазної кераміки не можна ігнорувати.Розвиток сучасної науки і техніки висунув вимоги до функціональності та економічності куленепробивної кераміки: багатофункціональність, висока продуктивність, мала вага, низька вартість і безпека.Тому в останні роки експерти та науковці сподіваються досягти зміцнення, легкої та економічної кераміки за допомогою мікро-коригування, включаючи багатокомпонентну композиту керамічної системи, функціональну градієнтну кераміку, багатошарову конструкцію структури тощо, і така броня-світло Вага порівняно з сьогоднішньою бронею та краще покращити мобільні показники бойових одиниць.
Функціонально класифікована кераміка демонструє регулярні зміни властивостей матеріалу за допомогою мікрокосмічної конструкції.Наприклад, титановий борд та титановий метал та оксид алюмінію, карбід кремнію, карбід бору, кремнієвий нітрид та металевий алюміній та інші металеві/керамічні композитні системи, продуктивність зміни градієнта вздовж положення товщини, тобто підготовки високої твердості Перехід до куленепроникної кераміки високої міцності.
Нанометр багатофазна кераміка складається з субмікронних або нанометрових частинок, що додаються до матричної кераміки.Такі як SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC тощо, твердість, міцність і міцність кераміки мають певне покращення.Повідомляється, що західні країни вивчають спікання нанорозмірного порошку для виготовлення кераміки з розміром зерна в десятки нанометрів для досягнення міцності та міцності матеріалу, і очікується, що куленепробивна кераміка досягне великого прориву в цьому відношенні.
Підвести підсумок
Незалежно від однофазної кераміки або багатофазна кераміка, найкращі куленепроникні керамічні матеріали або невіддільні з карбіду кремнію, карбід бору ці два матеріали.Особливо для матеріалів з карбіду бору з розвитком технології спікання, чудові властивості кераміки Boron Carbide стають все більш помітними, а їх застосування в галузі куленепробитій буде розвиватися.
Час публікації: 14 грудня 2023 р