③Najbežnejšie používaný nepriestrelný keramický materiál
Od 21. storočia sa rýchlo vyvíjala nepriestrelná keramika a existuje veľa druhov, vrátane hlinitého, kremíkového karbidu, karbidu bóru, kremíka kremíka (SIC), titánovej boridu atď. Najpoužívanejšia je keramika z karbidu bóru (B4C).
Keramika z hliníka má najvyššiu hustotu, ale tvrdosť je relatívne nízka, prah spracovania je nízka, cena je nízka zase.
| Materiály | Hustota /(kg*m²) | Modul pružnosti / (GN*m²) | HV | Rovnocenné s cenou aluminy |
| Karbid bóru | 2500 | 400 | 30 000 | X 10 |
| Oxid hlinitý | 3800 | 340 | 15 000 | 1 |
| Diborid titánu | 4500 | 570 | 33 000 | X10 |
| Silikónový karbid | 3200 | 370 | 27 000 | X5 |
| Oxidačné pokovovanie | 2800 | 415 | 12 000 | X10 |
| Bc/sic | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Sklenená keramika | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Nitrid kremíka | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Porovnanie vlastností rôznej nepriestrelnej keramiky
Hustota keramiky z karbidu kremíka je relatívne nízka, vysoká tvrdosť, je to nákladovo efektívna konštrukčná keramika, takže je tiež najpoužívanejšou nepriestrelnou keramikou v Číne.
Keramika Boron Carbid má medzi týmito keramikou najnižšiu hustotu a najvyššiu tvrdosť, ale ich požiadavky na technológiu spracovania sú tiež veľmi vysoké, čo si vyžaduje vysoké teplotné a vysoké tlakové spekanie, takže náklady sú tiež najvyššie medzi týmito tromi keramikou.
V porovnaní s týmito tromi najbežnejšími keramickými materiálmi nepriestrelnými keramickými materiálmi majú hlinitú nepriestrelnú keramiku najnižšie náklady, ale nepriestrelný výkon je oveľa menší ako karbid kremíka a karbid bóru, takže súčasné domáce výrobné jednotky s nepriestrelnou keramikou v kremíkovom karbide a bóru sa nepotrebujú, zatiaľ čo odolné Keramika z hliníka je zriedkavá.Hliník s jedným kryštálom sa však môže použiť na prípravu priehľadnej keramiky, ktoré sa široko používajú ako priehľadné materiály s ľahkými funkciami a používajú sa vo vojenských zariadeniach, ako sú napríklad jednotlivé bulletované masky, okná na detekciu rakiet, okná pozorovania vozidla a podmorské periskopy.
④ Dva z najpopulárnejších nepriestrelných keramických materiálov
Nepriestrelná keramika z karbidu kremíka
Kovalentná väzba karbidu kremíka je veľmi pevná a má stále vysokú pevnosť pri vysokej teplote.Táto konštrukčná vlastnosť dáva keramike z karbidu kremíka vynikajúcu pevnosť, vysokú tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu, odolnosť proti korózii, vysokú tepelnú vodivosť, dobrú odolnosť proti tepelným šokom a ďalšie vlastnosti.Zároveň je cena keramiky z karbidu kremíka mierna, nákladovo efektívna a je jedným z najsľubnejších vysokovýkonných materiálov na ochranu panciera.
Keramika karbidu kremíka má široký vývojový priestor v oblasti ochrany brnenia a ich aplikácie v oblasti jednotlivých zariadení a špeciálnych vozidiel majú tendenciu sa diverzifikovať.Ak sa používa ako ochranný materiál brnenia, vzhľadom na náklady a špeciálne aplikácie a ďalšie faktory, je to zvyčajne malé usporiadanie keramických panelov a kompozitných spätných rovín viazaných na keramickú kompozitnú cieľovú dosku, aby sa prekonal zlyhanie keramiky v dôsledku ťahového stresu a Aby sa zabezpečilo, že prienik projektilu rozbije iba jeden kus bez poškodenia celého brnenia.
Nepriestrelná keramika z karbidu bóru
Karbid bóru je tvrdosť známych materiálov po diamante a kubickom nitride bóru supertvrdý materiál, tvrdosť do 3000 kg/mm²;Hustota je nízka, iba 2,52 g/cm³, čo je 1/3 ocele;Vysoký elastický modul, 450GPA;Vysoký bod topenia, asi 2447 ℃;Koeficient tepelnej rozťažnosti je nízky a tepelná vodivosť je vysoká.Karbid bóru má navyše dobrú chemickú stabilitu, odolnosť proti korózii kyseliny a alkali, pri teplote miestnosti nereaguje s kyselinou a bázou a väčšina anorganických zlúčenín kvapalina, iba v kyseline kyseliny hydrofurovej, kyselina kyselina kyselina hydrofluózna kyselina kyselina kyselina-dusičná má pomalú koróziu ;A väčšina roztavených kovov nevlhčí, nepôsobí.Karbid bóru má tiež dobrú schopnosť absorbovať neutróny, čo iné keramické materiály nemajú.B4C má najnižšiu hustotu niekoľkých bežne používaných brnení keramiky v kombinácii s vysokým modulom elasticity, čo z nej robí dobrú voľbu pre materiály vo vojenskom brnení a vesmírnych poliach.Hlavným problémom B4C je to, že je drahý (asi 10-násobok hlinitého) a krehké, čo obmedzuje jeho širokú aplikáciu ako jednofázové ochranné brnenie.
⑤Preprácia metóda nepriestrelnej keramiky.
| Prípravná technológia | Procesné charakteristiky | |
| Výhoda | ||
| Spekanie horúcej tlače | Pri nízkej teplote spekania a krátkeho času spekania je možné získať keramiku s jemným zrnom a vysokou relatívnou hustotou a dobrými mechanickými vlastnosťami. | |
| Supervysokotlakové spekanie | Dosiahnite rýchle spekanie pri nízkej teplote, zvýšená rýchlosť zahusťovania. | |
| Horúce izostatické naliehavé spekanie | Keramika s vysoko výkonným a komplexným tvarom sa môže pripraviť nízkou teplotou spekania, krátkym rapujúcim časom a rovnomerným zmršťovaním zlého tela. | |
| Mikrovlnné spekanie | Rýchle zahusťovanie, rovnomerné zahrievanie s nulovým gradientom, zlepšenie štruktúry materiálu, zlepšenie výkonnosti materiálu, vysoká účinnosť a úspora energie. | |
| Vypúšťacie plazmové spekanie | Čas spekania je krátky, teplota spekania je nízka, keramická výkonnosť je dobrá a hustota vysoko energie spekantového gradientového materiálu je vysoká. | |
| Metóda topenia plazmového lúča | Prášková surovina je úplne roztavená, nie je obmedzená veľkosťou častíc prášku, nepotrebuje nízky tok bodu topenia a produkt má hustú štruktúru. | |
| Spekanie reakcie | V blízkosti výrobnej technológie v blízkosti čistej veľkosti, jednoduchý proces, nízke náklady, môžu pripraviť veľkú veľkosť a komplexné časti tvaru. | |
| Beztlakové spekanie | Produkt má vynikajúci výkon pri vysokej teplote, jednoduchý proces spekania a nízke náklady.Existuje mnoho vhodných spôsobov tvárnenia, ktoré sa dajú použiť pre zložité a hrubé veľké diely a sú vhodné aj pre veľkosériovú priemyselnú výrobu. | |
| Spekanie tekutej fázy | Nízka teplota spekania, nízka pórovitosť, jemné zrno, vysoká hustota, vysoká pevnosť | |
| Prípravná technológia | Procesné charakteristiky | |
| Znevýhodnenie | ||
| Spekanie horúcej tlače | Proces je zložitejší, požiadavky na materiály formy a vybavenie sú vysoké, efektívnosť výroby je nízka, výrobné náklady sú vysoké a tvar je možné pripraviť iba s jednoduchými výrobkami. | |
| Supervysokotlakové spekanie | Môže pripravovať iba výrobky s jednoduchými tvarmi, nízkou produkciou, vysokými investíciami do zariadenia, vysokými podmienkami spekania a vysokou spotrebou energie.V súčasnosti je len v štádiu výskumu | |
| Horúce izostatické naliehavé spekanie | Náklady na zariadenie sú vysoké a veľkosť spracovávaného obrobku je obmedzená | |
| Mikrovlnné spekanie | Teoretická technológia potrebuje zlepšenie, vybavenie chýba a nie je široko používané | |
| Vypúšťacie plazmové spekanie | Základná teória je potrebné vylepšiť, proces je zložitý a náklady sú vysoké, čo nebolo industrializované. | |
| Metóda topenia plazmového lúča | Vysoké požiadavky na vybavenie sa nedosiahli pre rozsiahlu aplikáciu. | |
| Spekanie reakcie | Zvyškový kremík znižuje vysokoteplotné mechanické vlastnosti, odolnosť proti korózii a odolnosť materiálu voči oxidácii. | |
| Beztlakové spekanie | Teplota spekania je vysoká, existuje určitá pórovitosť, sila je relatívne nízka a je tu asi 15% zmršťovanie objemu. | |
| Spekanie tekutej fázy | Je náchylný na deformáciu, veľké zmršťovanie a ťažko kontrolovateľné presnosť rozmerov | |
| Keramické |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| .SiC |
Nepriestrelná keramika
Aj keď je nepriestrelný potenciál karbidu kremíka a karbidu bóru veľmi veľký, problém zlomenín a zlej krehkosti keramiky jednofázovej keramiky nie je možné ignorovať.Rozvoj modernej vedy a techniky kladie požiadavky na funkčnosť a hospodárnosť nepriestrelnej keramiky: multifunkčnosť, vysoký výkon, nízka hmotnosť, nízke náklady a bezpečnosť.Preto odborníci a vedci v posledných rokoch dúfajú, že dosiahnu spevnenie, nízku hmotnosť a hospodárnosť keramiky prostredníctvom mikroúprav, vrátane viaczložkového kompozitu keramického systému, funkčnej gradientovej keramiky, vrstveného dizajnu štruktúry atď., a takýto pancier je ľahký v váha v porovnaní s dnešným brnením a lepšie vylepšiť mobilný výkon bojových jednotiek.
Funkčne odstupňovaná keramika vykazuje pravidelné zmeny vlastností materiálu prostredníctvom mikrokozmického dizajnu.Napríklad borid titánu a titánový kov a oxid hlinitý, karbid kremíka, karbid bóru, kremíkový nitrid a kovový hliník a iné kovové/keramické kompozitné systémy, výkon zmeny gradientu pozdĺž polohy hrúbky, to znamená príprava vysokej tvrdosti Prechod k vysokej húževnatosti nepriestrelnej keramiky.
Nanometrová viacfázová keramika sa skladá zo submikrónových alebo nanometrových disperzných častíc pridaných do matricovej keramiky.Ako napríklad SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC atď., tvrdosť, húževnatosť a pevnosť keramiky má určité zlepšenie.Uvádza sa, že západné krajiny študujú spekanie prášku v nano meradle na prípravu keramiky s veľkosťou desiatok desiatok nanometrov na dosiahnutie sily a húževnatosti materiálu a očakáva sa, že v tomto ohľade dosiahne veľký prielom.
Zhrnúť
Či už ide o jednofázovú keramiku alebo multifázovú keramiku, najlepšie odrážkové keramické materiály alebo neoddeliteľné od karbidu kremíka, Boron Carbid tieto dva materiály.Najmä v prípade materiálov karbidu Bórov, s vývojom technológie spekania, sa vynikajúce vlastnosti keramiky karbidu bóru stávajú čoraz výraznejšími a ich aplikácie v oblasti nepriestrelní sa budú ďalej rozvíjať.
Čas odoslania: 14. decembra 2023