③ Yleisimmin käytetty luodinkestävä keraaminen materiaali
2000-luvulta lähtien luodinkestävä keramiikka on kehittynyt nopeasti, ja niitä on monenlaisia, mukaan lukien alumiinioksidi, piikarbidi, boorikarbidi, piinitridi, titaaniboridi jne., mukaan lukien alumiinioksidikeramiikka (Al2O3), piikarbidikeramiikka (SiC), Boorikarbidikeramiikka (B4C) on yleisimmin käytetty.
Alumiinioksidikeramiikassa on suurin tiheys, mutta kovuus on suhteellisen alhainen, käsittelykynnys on alhainen, hinta on alhainen, puhtauden mukaan jaetaan 85/90/95/99 alumiinioksidikeramiikkaan, vastaava kovuus ja hinta ovat myös lisääntyneet. puolestaan.
| Materiaalit | Joustava moduuli / (GN*m²) | HV | Vastaa alumiinioksidin hintaa | |
| Boorikarbidi | 2500 | 400 | 30 000 | X 10 |
| 3800 | 340 | 15 000 | 1 | |
| Titaani -diboridi | 4500 | 570 | 33 000 | X10 |
| Piikarbidi | 3200 | 370 | 27 000 | X5 |
| Hapetuspinnoitus | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Lasi keramiikka | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Eri luodinkestävän keramiikan ominaisuuksien vertailu
Piikarbidin keraaminen tiheys on suhteellisen alhainen, korkea kovuus, on kustannustehokas rakennekeramiikka, joten se on myös laajimmin käytetty luodinkestävä keramiikka Kiinassa.
Boorikarbidikeramiikalla on alhaisin tiheys ja kovuus näiden keramiikan joukossa, mutta samalla niiden työstöteknologian vaatimukset ovat myös erittäin korkeat, mikä vaatii korkean lämpötilan ja korkeapainesintrausta, joten hinta on myös korkein näiden kolmen keramiikan joukossa.
Verrattuna näihin kolmeen yleisempään luodinkestävään keraamiseen materiaaliin alumiinioksidin luodinkestävällä keramiikalla on alhaisimmat kustannukset, mutta luodinkestävä suorituskyky on paljon pienempi kuin piikarbidin ja boorikarbidin, joten nykyiset kotimaiset luodinkestävän keramiikan tuotantoyksiköt piikarbidissa ja boorikarbidissa luodinkestävät. alumiinioksidikeramiikka on harvinaista.Yksikidealumiinioksidista voidaan kuitenkin valmistaa läpinäkyvää keramiikkaa, jota käytetään laajalti läpinäkyvinä materiaaleina, joissa on valotoimintoja ja joita käytetään sotilasvarusteissa, kuten yksittäisissä sotilaiden luodinkestävissä naamioissa, ohjusten havaitsemisikkunoissa, ajoneuvojen havainnointiikkunoissa ja sukellusveneiden periskoopeissa.
④Kaksi suosituinta luodinkestävää keraamista materiaalia
Piikarbidista luodinkestävää keramiikkaa
Piikarbidin kovalenttinen sidos on erittäin vahva ja sillä on edelleen luja sidos korkeassa lämpötilassa.Tämä rakenteellinen ominaisuus antaa piikarbidikeramiikalle erinomaisen lujuuden, korkean kovuuden, kulutuskestävyyden, korroosionkestävyyden, korkean lämmönjohtavuuden, hyvän lämpöiskun kestävyyden ja muita ominaisuuksia.Samaan aikaan piikarbidin keraaminen hinta on kohtalainen, kustannustehokas, on yksi lupaavimmista korkean suorituskyvyn panssarisuojamateriaaleista.
Piikarbidikeramiikalla on laaja kehitysalue panssarisuojauksen alalla, ja niiden sovellukset yksittäisten laitteiden ja erikoisajoneuvojen alalla ovat yleensä monipuolisia.Kun sitä käytetään suojaavana panssarimateriaalina, ottaen huomioon kustannukset ja erityiset käyttötilanteet ja muut tekijät, se on yleensä pieni järjestely keraamisista paneeleista ja komposiittitaustalevystä, joka on liitetty keraamiseen komposiittikohdelevyyn, jotta vältetään keramiikan vaurioituminen vetojännityksen vuoksi, ja varmistaakseen, että ammuksen läpäisy murtaa vain yhden kappaleen vahingoittamatta koko panssaria.
Boorikarbidista luodinkestävää keramiikkaa
Boorikarbidi on tunnettujen materiaalien kovuus timantin ja kuution boorinitridi superkovan materiaalin jälkeen, kovuus jopa 3000 kg/mm²;Tiheys on pieni, vain 2,52 g/cm³, mikä on 1/3 teräksestä;Korkea kimmomoduuli, 450 GPa;Korkea sulamispiste, noin 2447 ℃;Lämpölaajenemiskerroin on pieni ja lämmönjohtavuus korkea.Lisäksi boorikarbidilla on hyvä kemiallinen stabiilius, happo- ja emäskorroosionkestävyys, huoneenlämmössä se ei reagoi hapon ja emäksen ja useimpien epäorgaanisten yhdisteiden kanssa, vain fluorivetyhappo-rikkihapossa, fluorivetyhappo-typpihapon sekoitettu neste on hidasta korroosiota ;Ja useimmat sulat metallit eivät kostu, eivät toimi.Boorikarbidilla on myös hyvä kyky absorboida neutroneja, mitä ei ole saatavilla muissa keraamisissa materiaaleissa.B4C:llä on useista yleisesti käytetyistä panssarikeramiikasta pienin tiheys yhdistettynä korkeaan kimmomoduuliin, mikä tekee siitä hyvän valinnan armeijan panssari- ja avaruuskenttien materiaaleille.B4C:n suurin ongelma on, että se on kallis (noin 10 kertaa alumiinioksidiin verrattuna) ja hauras, mikä rajoittaa sen laajaa käyttöä yksivaiheisena suojapanssarina.
⑤ Luodinkestävän keramiikan valmistusmenetelmä.
| Valmistustekniikka | Prosessin ominaisuudet | |
| Etu | ||
| Kuumapuristussintraus | Matalalla sintrauslämpötilalla ja lyhyellä sintrausajalla voidaan saada keramiikkaa, jossa on hienorakeinen ja korkea suhteellinen tiheys sekä hyvät mekaaniset ominaisuudet. | |
| Superkorkeapainesintraus | Saavuta nopea, matalan lämpötilan sintraus, tiivistymisnopeus lisääntynyt. | |
| Kuumaisostaattinen puristussintraus | Korkean suorituskyvyn ja monimutkaisen muodon omaavaa keramiikkaa voidaan valmistaa alhaisella sintrauslämpötilalla, lyhyellä koputusajalla ja huonon kappaleen tasaisella kutistumisella. | |
| Mikroaaltosintraus | Nopea tiivistyminen, nollagradientti tasainen lämmitys, parantaa materiaalin rakennetta, parantaa materiaalin suorituskykyä, korkea hyötysuhde ja energiansäästö. | |
| Purkausplasman sintraus | Sintrausaika on lyhyt, sintrauslämpötila on alhainen, keraaminen suorituskyky on hyvä ja korkean energian sintrausgradienttimateriaalin tiheys on korkea. | |
| Plasmapalkin sulamismenetelmä | Jauheraaka-aine on täysin sulanut, jauheen hiukkaskoko ei rajoita sitä, ei tarvitse matalan sulamispisteen virtausta ja tuotteella on tiheä rakenne. | |
| Reaktiosintraus | Lähes nettokokoa oleva valmistustekniikka, yksinkertainen prosessi, alhaiset kustannukset, voi valmistaa suurikokoisia, monimutkaisia osia. | |
| Paineeton sintraus | Tuotteella on erinomainen suorituskyky korkeissa lämpötiloissa, yksinkertainen sintrausprosessi ja alhaiset kustannukset.On olemassa monia sopivia muovausmenetelmiä, joita voidaan käyttää monimutkaisiin ja paksuihin suuriin osiin, ja ne soveltuvat myös laajamittaiseen teolliseen tuotantoon. | |
| Nestefaasisintraus | Matala sintrauslämpötila, alhainen huokoisuus, hienojakoinen, korkea tiheys, korkea lujuus | |
| Valmistustekniikka | Prosessin ominaisuudet | |
| Epäkohta | ||
| Kuumapuristussintraus | Prosessi on monimutkaisempi, muottien materiaali- ja laitevaatimukset ovat korkeat, tuotannon tehokkuus on alhainen, tuotantokustannukset ovat korkeat ja muoto voidaan valmistaa vain yksinkertaisilla tuotteilla. | |
| Superkorkeapainesintraus | Voi valmistaa vain tuotteita, joilla on yksinkertainen muoto, alhainen tuotanto, suuri laiteinvestointi, korkeat sintrausolosuhteet ja korkea energiankulutus.Tällä hetkellä se on vasta tutkimusvaiheessa | |
| Kuumaisostaattinen puristussintraus | Laitekustannukset ovat korkeat ja työstettävän työkappaleen koko on rajoitettu | |
| Mikroaaltosintraus | Teoreettinen tekniikka kaipaa parannusta, laitteita puuttuu, eikä sitä ole käytetty laajasti | |
| Purkausplasman sintraus | Perusteoriaa on parannettava, prosessi on monimutkainen ja kustannukset korkeat, mitä ei ole teollistettu. | |
| Plasmapalkin sulamismenetelmä | Laajassa käytössä ei ole saavutettu korkeita laitevaatimuksia. | |
| Reaktiosintraus | Jäännöspii vähentää materiaalin mekaanisia ominaisuuksia korkeissa lämpötiloissa, korroosionkestävyyttä ja hapettumisenkestävyyttä. | |
| Paineeton sintraus | Sintrauslämpötila on korkea, siinä on tietty huokoisuus, lujuus on suhteellisen alhainen ja tilavuuskutistuminen on noin 15 %. | |
| Nestefaasisintraus | Se on taipumus muodonmuutokselle, suurelle kutistumiselle ja vaikeaksi hallita mitat tarkkuutta | |
| Keraaminen |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| .SiC |
Luodinkestävän keramiikan päivitys
Vaikka piikarbidin ja boorikarbidin luodinkestävä potentiaali on erittäin suuri, yksifaasikeramiikan murtumissitkeys ja heikko haurausongelmaa ei voida jättää huomiotta.Nykyaikaisen tieteen ja tekniikan kehitys on asettanut luodinkestävän keramiikan toimivuudelle ja taloudellisuudelle vaatimuksia: monikäyttöisyys, korkea suorituskyky, kevyt paino, alhaiset kustannukset ja turvallisuus.Siksi asiantuntijat ja tutkijat toivovat viime vuosina saavuttavansa keramiikan vahvistumista, keveyttä ja taloudellisuutta mikrosäädön avulla, mukaan lukien monikomponenttinen keraaminen järjestelmäkomposiitti, toiminnallinen gradienttikeramiikka, kerrosrakennesuunnittelu jne., ja tällainen panssari on kevyt. paino nykyiseen panssariin verrattuna ja parantaa taisteluyksiköiden liikkuvaa suorituskykyä paremmin.
Toiminnallisesti lajiteltu keramiikka näyttää säännöllisiä muutoksia materiaalin ominaisuuksissa mikrokosmisen suunnittelun kautta.Esimerkiksi titaaniboridi ja titaanimetalli ja alumiinioksidi, piikarbidi, boorikarbidi, piinitridi ja metallialumiini ja muut metalli/keraamiset komposiittijärjestelmät, gradientin suorituskyky muuttuu paksuusasentoa pitkin, eli korkean kovuuden valmistaminen siirtyminen erittäin sitkeään luodinkestävään keramiikkaan.
Nanometrimonifaasikeramiikka koostuu submikronisista tai nanometrisistä dispersiohiukkasista, jotka on lisätty matriisikeramiikkaan.Kuten SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC jne., keramiikan kovuus, sitkeys ja lujuus ovat parantuneet.Länsimaiden kerrotaan tutkivan nanomittakaavan jauheen sintrausta kymmenten nanometrien raekoon keramiikan valmistukseen materiaalin lujuuden ja sitkeyden saavuttamiseksi, ja luodinkestävän keramiikan odotetaan saavuttavan suuren läpimurron tässä suhteessa.
Yhteenveto
Olipa kyseessä yksivaihekeramiikka tai monivaihekeramiikka, parhaat luodinkestävät keraamiset materiaalit tai erottamaton piikarbidista, boorikarbidi nämä kaksi materiaalia.Erityisesti boorikarbidimateriaaleilla sintraustekniikan kehittyessä boorikarbidikeramiikan erinomaiset ominaisuudet tulevat yhä näkyvämmiksi ja niiden sovelluksia luodinkestävän alalla kehitetään edelleen.
Postitusaika: 14.12.2023