Od początku tego roku konflikty globalne, takie jak konflikt Rosja-Ukraina i konflikt izraelsko-palestyński, przyciągają powszechną uwagę na całym świecie. W takim globalnym środowisku obrona narodowa różnych krajów stopniowo staje się napięta, co spowodowało, że rynek niektórych materiałów wojskowych był ostatnio bardzo gorący. Wśród nich, jako dwóch gigantów branży ceramiki kuloodpornej, z pewnością nie zabraknie węglika krzemu i węglika boru. Czy wiesz, dlaczego ceramika jest kuloodporna? Jakie są wymagania eksploatacyjne ceramiki kuloodpornej dla materiałów? Zbadajmy to razem.
Jaka jest zasada kuloodporności materiałów ceramicznych?
Podstawową zasadą ochrony pancerza jest zużycie energii pocisku, spowolnienie pocisku i osiągnięcie nieszkodliwości. Zdecydowana większość tradycyjnych materiałów inżynierskich, takich jak materiały metalowe, pochłania energię poprzez strukturalne odkształcenie plastyczne, podczas gdy materiały ceramiczne absorbują energię w procesach mikrokruszenia. Proces pochłaniania energii przez ceramikę kuloodporną można z grubsza podzielić na trzy etapy:
Początkowy etap oddziaływania:
Pocisk uderza w powierzchnię ceramiczną, powodując tępienie głowicy i pochłanianie energii w procesie kruszenia i formowania na powierzchni ceramicznej małych i twardych fragmentów;
Etap erozji:
Tępy pocisk w dalszym ciągu powoduje erozję rozdrobnionego obszaru, tworząc ciągłą warstwę fragmentów ceramicznych;
Etapy deformacji, pękania i pękania:
Na koniec w materiale ceramicznym powstają naprężenia rozciągające, które powodują jego pękanie. Następnie panel tylny odkształca się, a cała pozostała energia jest pochłaniana przez odkształcenie materiału panelu tylnego. W procesie uderzenia pocisku w ceramikę następuje uszkodzenie zarówno pocisku, jak i ceramiki.
Jakie są wymagania dotyczące właściwości materiałowych ceramiki kuloodpornej?
Ze względu na kruchość samej ceramiki pod wpływem uderzenia pociskiem ulegają one raczej pękaniu niż odkształceniu plastycznemu. Pod obciążeniem rozciągającym pękanie następuje najpierw w obszarach niejednorodnych, takich jak pory i granice ziaren. Dlatego, aby zminimalizować koncentrację mikronaprężeń, ceramika pancerna powinna być ceramiką wysokiej jakości, o niskiej porowatości (do 99% wartości gęstości teoretycznej) i drobnoziarnistej strukturze.
Istnieje wiele rodzajów kuloodpornych materiałów ceramicznych, w tym tlenek glinu, węglik krzemu, węglik boru, azotek krzemu, borek tytanu itp. Wśród nich znajdują się ceramika z tlenku glinu (Al2O3), ceramika z węglika krzemu (SiC) i ceramika z węglika boru (B4C). Najbardziej powszechnie stosowany. Ceramika z tlenku glinu ma największą gęstość, ale stosunkowo niską twardość, niższy próg przetwarzania i niższą cenę. Według czystości dzielą się one na ceramikę z tlenku glinu 85/90/95/99, a odpowiadająca im twardość i cena również rosną sekwencyjnie.
Węglik krzemu i węglik boru jako surowce do materiałów kuloodpornych?
Węglik krzemu ma bardzo silne wiązanie kowalencyjne i nadal ma wiązanie o wysokiej wytrzymałości w wysokiej temperaturze. Ta cecha strukturalna nadaje ceramice z węglika krzemu doskonałe właściwości, takie jak wytrzymałość, wysoka twardość, odporność na zużycie, odporność na korozję, wysoka przewodność cieplna i dobra odporność na szok termiczny. Jednocześnie ceramika z węglika krzemu jest umiarkowana cenowo i opłacalna i jest najczęściej stosowaną ceramiką kuloodporną w Chinach i jednym z najbardziej obiecujących, wysokowydajnych materiałów ochronnych. Ceramika SiC ma szeroką przestrzeń rozwojową w zakresie zabezpieczeń pancernych, a jej zastosowania w sprzęcie indywidualnym i pojazdach specjalnych są zdywersyfikowane. Jako materiał na zbroję ochronną, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak koszt i specjalne zastosowanie, małe panele ceramiczne i tablica kompozytowa są zwykle łączone w celu utworzenia tarczy z kompozytu ceramicznego, aby przezwyciężyć uszkodzenia ceramiki spowodowane naprężeniami rozciągającymi i zapewnić, że tylko jeden element zostaje zmiażdżony bez zniszczenia całego pancerza, gdy pocisk przebije się.
Węglik boru to supertwardy materiał, którego twardość ustępuje jedynie diamentowi i sześciennemu azotkowi boru. Wśród tej ceramiki twardość jest najwyższa, a gęstość najniższa i wynosi zaledwie 2,52 g/cm3, co stanowi 1/3 stali. Wysoki moduł sprężystości, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i wysoka przewodność cieplna. Ponadto węglik boru ma dobrą stabilność chemiczną, odporność na korozję kwasową i zasadową oraz nie reaguje z kwasami i zasadami oraz większością cieczy nieorganicznych w temperaturze pokojowej; Nie zwilża i nie reaguje z większością stopionych metali. Węglik boru ma również dobrą zdolność pochłaniania neutronów, której nie mają inne materiały ceramiczne. B4C ma najniższą gęstość spośród kilku powszechnie stosowanych ceramiki pancernej, a jego wysoki moduł sprężystości sprawia, że jest dobrym wyborem do wojskowych materiałów pancernych i kosmicznych. Ale jednocześnie wymaga również wysokiej technologii przetwarzania, która wymaga spiekania w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, dlatego koszt jest najwyższy spośród trzech materiałów ceramicznych (około 10 razy większy niż tlenek glinu), co ogranicza jego szerokie zastosowanie jako pojedynczego fazowy pancerz ochronny. Porównując te trzy rodzaje popularnych kuloodpornych materiałów ceramicznych, kuloodporna ceramika z tlenku glinu ma najniższy koszt, ale jej kuloodporność jest znacznie gorsza niż węglika krzemu i węglika boru. Dlatego węglik krzemu i węglik boru stały się dwoma najpopularniejszymi kuloodpornymi materiałami ceramicznymi, które znajdują się głównie w krajowych zakładach produkujących kuloodporną ceramikę, podczas gdy ceramika z tlenku glinu jest rzadkością. Jednakże monokrystaliczny tlenek glinu można wykorzystać do przygotowania przezroczystej ceramiki, która jest szeroko stosowana jako przezroczysty materiał o funkcji optycznej i jest stosowana w sprzęcie wojskowym, takim jak indywidualne maski kuloodporne, okna do wykrywania rakiet, okna obserwacyjne pojazdów, peryskop łodzi podwodnej i tak dalej .
Informacje zawarte w tym artykule pochodzą z Internetu i nie są wykorzystywane jako porada dotycząca leczenia ani porada inwestycyjna. Jeśli ten artykuł ma wpływ na Twoje prawa i interesy lub jesteś zainteresowany tym produktem, skontaktuj się z nami w odpowiednim czasie, abyśmy mogli zapewnić Ci dalszą pomoc