③ Zemljiviji od keramičkog materijala otpornog na metak
Od 21. stoljeća, neprobojna keramika se brzo razvila, a ima ih mnogo vrsta, uključujući glinicu, silicijum karbid, bor karbid, silicijum nitrid, titan borid, itd., među kojima je aluminijska keramika (Al₂O₃), keramika od silicijum karbida (SiC), Boron Carbide Keramika (B4C) najčešće su.
Aluminijska keramika ima najveću gustoću, ali tvrdoća je relativno niska, prag obrade je nizak, cijena je niska, prema čistoći je podijeljena na 85/90/95/99 aluminijsku keramiku, odgovarajuća tvrdoća i cijena su također povećani zauzvrat.
Materijali | Gustina / (kg * m²) | Elastični modul / (GN * m²) | HV | Ekvivalentno cijeni glinice |
Boron Carbide | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
Aluminijum oksid | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
Titanijum diborid | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
Silicijum karbid | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
Oksidacija | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
Staklokeramika | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
Silicijum Nitrid | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Poređenje svojstava različite neprobojne keramike
Gustoća keramike od silicijum karbida je relativno niska, visoke tvrdoće, isplativa je strukturna keramika, tako da je ujedno i najšire korištena neprobojna keramika u Kini.
Keramika od borovog karbida ima najmanju gustoću i najveću tvrdoću među ovom keramikom, ali su u isto vrijeme i njihovi zahtjevi za tehnologijom obrade vrlo visoki, zahtijevaju visokotemperaturno i visokotlačno sinteriranje, pa je i cijena najviša među ove tri keramike.
U usporedbi s ova tri uobičajena neprobojna keramička materijala, aluminijska neprobojna keramika ima najnižu cijenu, ali je otpornost na metke daleko manja od silicijum karbida i borovog karbida, tako da su trenutne domaće proizvodne jedinice neprobojne keramike od silicijum karbida i bor karbida otporne na metke, dok aluminijska keramika je rijetka.Međutim, monokristalna glinica se može koristiti za pripremu prozirne keramike, koja se široko koristi kao prozirni materijali sa svjetlosnim funkcijama, a primjenjuje se u vojnoj opremi kao što su individualne vojničke neprobojne maske, prozori za detekciju projektila, prozori za posmatranje vozila i periskopi za podmornice.
④Dva najpopularnija neprobojna keramička materijala
Neprobojna keramika od silicijum karbida
Kovalentna veza silicijum karbida je veoma jaka i još uvek ima vezu visoke čvrstoće na visokoj temperaturi.Ova strukturna karakteristika daje keramici od silicijum karbida odličnu čvrstoću, visoku tvrdoću, otpornost na habanje, otpornost na koroziju, visoku toplotnu provodljivost, dobru otpornost na toplotni udar i druga svojstva.U isto vrijeme, cijena keramike od silicijum karbida je umjerena, isplativa, jedan je od najperspektivnijih materijala za zaštitu oklopa visokih performansi.
Silicijum karbidna keramika ima širok razvojni prostor u oblasti oklopne zaštite, a njena primena u oblasti individualne opreme i specijalnih vozila ima tendenciju da bude raznovrsna.
Neprobojna keramika od karbida bora
Boron Carbide je tvrdoća poznatih materijala nakon dijamantskog i kubnog superanskog materijala nitridskog nitrida, tvrdoća do 3000kg / mm²;Gustina je niska, samo 2,52 g / cm³, koja je 1/3 čelika;Visok modul elastičnosti, 450 GPa;Visoka tačka topljenja, oko 2447 ℃;Koeficijent toplotnog proširenja je nizak, a termička provodljivost je visoka.Osim toga, bor karbid ima dobru hemijsku stabilnost, otpornost na kiselinu i alkalnu koroziju, na sobnoj temperaturi ne reaguje sa kiselinom i bazom i većinom tečnosti neorganskih jedinjenja, samo u fluorovodoničnoj kiselini-sumpornoj kiselini, tečnosti mešavine fluorovodonične kiseline i azotne kiseline imaju sporu koroziju ;A većina rastopljenih metala ne navlažavaju, ne djeluju.Boron Carbide ima i dobru sposobnost apsorbiranja neutrona, što nije dostupno u drugim keramičkim materijalima.B4C ima najnižu gustoću od nekoliko najčešće korištenih oklopnih keramika, u kombinaciji s visokim modulom elastičnosti, što ga čini dobrim izborom za materijale u vojnom oklopu i svemirskim poljima.Glavni problem B4C je to što je skup (oko 10 puta veći od glinice) i krt, što ograničava njegovu široku primjenu kao jednofazni zaštitni oklop.
⑤Način pripreme neprobojne keramike.
Tehnologija pripreme | Karakteristike procesa | |
Prednost | ||
Sinterovanje vrućom presom | Sa niskom temperaturom sinterovanja i kratkim vremenom sinterovanja može se dobiti keramika sa finim zrnom i velikom relativnom gustinom i dobrim mehaničkim svojstvima. | |
Sinterovanje pod visokim pritiskom | Postizanje brzog sinterovanja na niskim temperaturama, povećana stopa zgušnjavanja. | |
Sinterovanje vrućim izostatskim presovanjem | Keramika visokih performansi i složenog oblika može se pripremiti niskom temperaturom sinterovanja, kratkim vremenom repiranja i ravnomjernim skupljanjem lošeg tijela. | |
Mikrovalno sinterovanje | Brzo zgušnjavanje, ravnomerno zagrevanje bez gradijenta, poboljšanje strukture materijala, poboljšanje performansi materijala, visoka efikasnost i ušteda energije. | |
Sinterovanje plazme na pražnjenju | Vrijeme sinteriranja je kratko, temperatura sinteriranja je niska, keramičke performanse su dobre, a gustina materijala s gradijentom visoke energije za sinteriranje je visoka. | |
Metoda topljenja plazma snopom | Sirovina u prahu je potpuno otopljena, nije ograničena veličinom čestica praha, ne treba fluks niske tačke topljenja, a proizvod ima gustu strukturu. | |
Reakciona sintering | Tehnologija proizvodnje blizu neto veličine, jednostavan proces, niska cijena, može pripremiti dijelove velikih dimenzija, složenog oblika. | |
Sinterovanje bez pritiska | Proizvod ima odlične performanse pri visokim temperaturama, jednostavan proces sinterovanja i nisku cijenu.Postoji mnogo pogodnih metoda oblikovanja, koje se mogu koristiti za složene i debele velike dijelove, a također su pogodne za industrijsku proizvodnju velikih razmjera. | |
Sinterovanje u tečnoj fazi | Niska temperatura sinterovanja, niska poroznost, fino zrno, visoka gustina, visoka čvrstoća |
Tehnologija pripreme | Karakteristike procesa | |
Nedostatak | ||
Sinterovanje vrućom presom | Proces je složeniji, zahtjevi za materijalima i opremom za kalupe su visoki, efikasnost proizvodnje je niska, troškovi proizvodnje su visoki, a oblik se može pripremiti samo jednostavnim proizvodima. | |
Sinterovanje pod visokim pritiskom | Može pripremiti samo proizvode jednostavnih oblika, niske proizvodnje, velikih ulaganja u opremu, visokih uslova sinterovanja i velike potrošnje energije.Trenutno je samo u fazi istraživanja | |
Sinterovanje vrućim izostatskim presovanjem | Cijena opreme je visoka, a veličina radnog komada koji se obrađuje je ograničena | |
Mikrovalno sinterovanje | Teorijsku tehnologiju treba poboljšati, oprema nedostaje i nije široko primijenjena | |
Sinterovanje plazme na pražnjenju | Osnovnu teoriju treba poboljšati, proces je složen, a cijena visoka, što nije industrijalizirano. | |
Metoda topljenja plazma snopom | Zahtevi visoke opreme nisu postignuti za široku aplikaciju. | |
Reakciona sintering | ||
Sinterovanje bez pritiska | Temperatura sinterovanja je velika, postoji određena poroznost, snaga je relativno niska, a postoji oko 15% skupljanja zapremine. | |
Sinterovanje u tečnoj fazi |
Keramika |
AL2O3 .B4 C .SiC |
AL2O3 |
AL2O3 .B4 C .SiC |
AL2O3 |
AL2O3 .B4 C .SiC |
AL2O3 |
B4 C .SiC |
AL2O3 .B4 C .SiC |
.SiC |
Nadogradnja neprobojne keramike
Iako je potencijal otpornosti na metke silicijum karbida i karbida bora vrlo velik, problem žilavosti loma i slabe lomljivosti monofazne keramike ne može se zanemariti.Razvoj moderne nauke i tehnologije postavio je zahtjeve za funkcionalnost i ekonomičnost neprobojne keramike: višenamjenska, visoke performanse, mala težina, niska cijena i sigurnost.Stoga se posljednjih godina stručnjaci i naučnici nadaju da će postići jačanje, laganu i ekonomičnu keramiku kroz mikro prilagođavanje, uključujući višekomponentni keramički sistem kompozita, keramiku s funkcionalnim gradijentom, dizajn slojevite strukture, itd., a takav oklop je lagan u Težina u usporedbi s današnjim oklopom i bolje poboljšati mobilne performanse borbenih jedinica.
Funkcionalno ocijenjena keramika pokazuju redovne promjene u svojstvima materijala kroz mikrokozmični dizajn.Na primjer, titanijum borid i metalni titan i aluminijum oksid, silicijum karbid, bor karbid, silicijum nitrid i metal aluminijum i drugi metal/keramički kompozitni sistemi, performanse promene gradijenta duž položaja debljine, odnosno priprema visoke tvrdoće Prelazak na visoko čvrstinu neprobojnu keramiku.
Nanometrska multifazna keramika sastoji se od šandikrona ili nanometrijskih disperzivnih čestica dodanih u matričnu keramiku.
Sumirati
Bilo da je to jednofazna keramika ili višefazna keramika, najbolji metalni materijali otpornih na metak ili nerazdvojni iz silicijum karbida, boron karbid ova dva materijala.Naročito za boron karbidne materijale, s razvojem sinterovske tehnologije, izvrsna svojstva keramike boron Carbide postaju sve istaknutija, a njihove primjene u polju neprobojnog otpornosti će se dalje razviti.
Vrijeme objave: 14.12.2023