С начала этого года глобальные конфликты, такие как российско-украинский конфликт и израильско-палестинский конфликт, привлекли широкое внимание во всем мире. В такой глобальной обстановке национальная оборона различных стран постепенно становится напряженной, что в последнее время сделало рынок некоторых военных материалов очень горячим. Среди них, как двух гигантов индустрии пуленепробиваемой керамики, наверняка не будет отсутствовать карбид кремния и карбид бора. Знаете ли вы, почему керамика пуленепробиваемая? Каковы требования к характеристикам пуленепробиваемой керамики для материалов? Давайте исследуем это вместе.
В чем заключается пуленепробиваемость керамических материалов?
Основной принцип бронезащиты – потребление энергии снаряда, замедление полета снаряда и достижение безвредности. Подавляющее большинство традиционных конструкционных материалов, таких как металлические материалы, поглощают энергию за счет структурной пластической деформации, тогда как керамические материалы поглощают энергию за счет процессов микроизмельчения. Процесс поглощения энергии пуленепробиваемой керамикой можно условно разделить на три этапа:
Начальная стадия воздействия:
Снаряд ударяется о керамическую поверхность, в результате чего боеголовка затупляется и поглощает энергию в процессе дробления и образования мелких и твердых фрагментов на керамической поверхности;
Стадия эрозии:
Тупой снаряд продолжает разрушать фрагментированный участок, образуя сплошной слой керамических осколков;
Стадии деформации, растрескивания и разрушения:
Наконец, в керамике возникает растягивающее напряжение, вызывающее ее разрушение. Впоследствии задняя панель деформируется, и вся оставшаяся энергия поглощается деформацией материала задней панели. В процессе удара снаряда по керамике повреждаются как снаряд, так и сама керамика.
Каковы требования к свойствам материалов пуленепробиваемой керамики?
Из-за хрупкости самой керамики при ударе снаряда она разрушается, а не пластически деформируется. При растягивающей нагрузке разрушение сначала происходит в неоднородных областях, таких как поры и границы зерен. Поэтому для минимизации концентрации микронапряжений броневая керамика должна представлять собой керамику высокого качества с низкой пористостью (до 99 % от теоретического значения плотности) и мелкозернистой структурой.
Существует много типов пуленепробиваемых керамических материалов, в том числе оксид алюминия, карбид кремния, карбид бора, нитрид кремния, борид титана и т. д. Среди них керамика из оксида алюминия (Al2O3), керамика из карбида кремния (SiC) и керамика из карбида бора (B4C). наиболее широко используемый. Алюмооксидная керамика имеет наибольшую плотность, но относительно низкую твердость, меньший порог обработки и меньшую цену. По чистоте они делятся на оксид алюминия 85/90/95/99, при этом соответствующая твердость и цена также последовательно увеличиваются.
Карбид кремния и карбид бора как сырье для пуленепробиваемых материалов?
Карбид кремния имеет очень прочную ковалентную связь и по-прежнему имеет высокопрочную связь при высокой температуре. Эта структурная особенность наделяет керамику из карбида кремния превосходными свойствами, такими как прочность, высокая твердость, износостойкость, коррозионная стойкость, высокая теплопроводность и хорошая термостойкость. В то же время керамика из карбида кремния имеет умеренную цену и экономичность, это наиболее широко используемая пуленепробиваемая керамика в Китае и один из наиболее перспективных высокоэффективных бронезащитных материалов. Керамика SiC имеет широкое поле развития в области бронезащиты, а ее применение в области индивидуального оборудования и специальных транспортных средств имеет тенденцию к разнообразию. В качестве материала защитной брони, учитывая такие факторы, как стоимость и специальное применение, небольшие керамические панели и композитный щит обычно соединяются, образуя керамическую композитную мишень, чтобы предотвратить разрушение керамики, вызванное растягивающим напряжением, и гарантировать, что только одна деталь сминается, не разрушая всю броню при пробитии снаряда.
Карбид бора — сверхтвердый материал, твердость которого уступает только алмазу и кубическому нитриду бора. Среди этой керамики твердость самая высокая, а плотность самая низкая – всего 2,52 г/см3, что составляет 1/3 от плотности стали. Высокий модуль упругости, низкий коэффициент теплового расширения и высокая теплопроводность. Кроме того, карбид бора обладает хорошей химической стабильностью, устойчивостью к кислотной и щелочной коррозии и не вступает в реакцию с кислотами, щелочами и большинством жидкостей неорганических соединений при комнатной температуре; Он несмачивает и не реагирует с большинством расплавленных металлов. Карбид бора также обладает хорошей способностью поглощать нейтроны, которой нет у других керамических материалов. B4C имеет самую низкую плотность среди некоторых широко используемых бронекерамических материалов, а его высокий модуль упругости делает его хорошим выбором для военной брони и космических материалов. Но в то же время она также требует высокой технологии обработки, требующей спекания при высокой температуре и высоком давлении, поэтому стоимость является самой высокой среди трех керамик (примерно в 10 раз выше, чем у глинозема), что ограничивает ее широкое применение в качестве однокомпонентной. фазовая защитная броня. Сравнивая эти три вида распространенных пуленепробиваемых керамических материалов, пуленепробиваемая керамика из оксида алюминия имеет самую низкую стоимость, но ее пуленепробиваемые характеристики намного хуже, чем у карбида кремния и карбида бора. Таким образом, карбид кремния и карбид бора стали двумя наиболее популярными пуленепробиваемыми керамическими материалами, которые в основном используются на отечественных предприятиях по производству пуленепробиваемой керамики, тогда как глиноземная керамика встречается редко. Однако монокристаллический оксид алюминия можно использовать для изготовления прозрачной керамики, которая широко используется в качестве прозрачного материала с оптической функцией и применяется в военном оборудовании, таком как индивидуальные пуленепробиваемые маски, окна обнаружения ракет, окна наблюдения транспортных средств, перископ подводных лодок и т. д. .
Информация в этой статье взята из Интернета и не используется в качестве рекомендаций по лечению или инвестированию. Если эта статья затрагивает ваши права и интересы или вас интересует этот продукт, пожалуйста, свяжитесь с нами вовремя, чтобы мы могли предоставить вам дополнительную помощь.