③Het meest gebruikte kogelvrije keramische materiaal
Sinds de 21e eeuw heeft kogelvrij keramiek zich snel ontwikkeld en er zijn veel soorten, waaronder aluminiumoxide, siliciumcarbide, boorcarbide, siliciumnitride, titaniumboride, enz., Waaronder aluminiumoxide-keramiek (Al₂O₃), siliciumcarbide-keramiek (SiC), Boriumcarbide-keramiek (B4C) wordt het meest gebruikt.
Aluminiumoxide-keramiek heeft de hoogste dichtheid, maar de hardheid is relatief laag, de verwerkingsdrempel is laag, de prijs is laag, afhankelijk van de zuiverheid is verdeeld in 85/90/95/99 aluminiumoxide-keramiek, de overeenkomstige hardheid en prijs zijn ook verhoogd beurtelings.
| Materialen | Dichtheid /(kg*m²) | Elasticiteitsmodulus / (GN*m²) | HV | Gelijk aan de prijs van aluminiumoxide |
| Boriumcarbide | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| Aluminium oxide | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Titaandiboride | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Silicium carbide | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| Oxidatie-plating | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Glas keramiek | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Siliciumnitride | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Vergelijking van eigenschappen van verschillende kogelvrije keramiek
Siliciumcarbide-keramische dichtheid is relatief laag, hoge hardheid, is een kosteneffectief structureel keramiek, dus het is ook het meest gebruikte kogelvrije keramiek in China.
Boriumcarbide-keramiek heeft de laagste dichtheid en hoogste hardheid onder deze keramieksoorten, maar tegelijkertijd zijn hun eisen aan de verwerkingstechnologie ook erg hoog, waardoor sinteren bij hoge temperatuur en hoge druk vereist is, dus de kosten zijn ook de hoogste van deze drie keramieksoorten.
Vergeleken met deze drie meer gebruikelijke kogelvrije keramische materialen heeft kogelvrij keramiek van aluminiumoxide de laagste kosten, maar de kogelvrije prestaties zijn veel minder dan die van siliciumcarbide en boorcarbide, dus de huidige binnenlandse productie-eenheden van kogelvrij keramiek in siliciumcarbide en boorcarbide kogelvrij, terwijl aluminiumoxide-keramiek is zeldzaam.Enkelkristalaluminiumoxide kan echter worden gebruikt om transparante keramiek te bereiden, die op grote schaal wordt gebruikt als transparante materialen met lichtfuncties, en wordt toegepast in militaire uitrusting zoals kogelvrije maskers voor individuele soldaten, raketdetectieramen, voertuigobservatieramen en periscopen van onderzeeërs.
④Twee van de meest populaire kogelvrije keramische materialen
Kogelvrij keramiek van siliciumcarbide
De covalente binding van siliciumcarbide is zeer sterk en heeft nog steeds een hoge bindingssterkte bij hoge temperaturen.Dit structurele kenmerk geeft siliciumcarbide-keramiek uitstekende sterkte, hoge hardheid, slijtvastheid, corrosieweerstand, hoge thermische geleidbaarheid, goede thermische schokbestendigheid en andere eigenschappen.Tegelijkertijd is de prijs van siliciumcarbide-keramiek gematigd, kosteneffectief en een van de meest veelbelovende hoogwaardige pantserbeschermingsmaterialen.
Siliciumcarbide-keramiek heeft een brede ontwikkelingsruimte op het gebied van pantserbescherming, en hun toepassingen op het gebied van individuele uitrusting en speciale voertuigen zijn doorgaans gediversifieerd.Wanneer het wordt gebruikt als beschermend pantsermateriaal, is het, rekening houdend met de kosten, speciale toepassingsgelegenheden en andere factoren, meestal een kleine opstelling van keramische panelen en een composiet achtervlak dat is vastgelijmd aan een keramische composietdoelplaat, om het falen van keramiek als gevolg van trekspanning te overwinnen, en om ervoor te zorgen dat de projectielpenetratie slechts één stuk verbrijzelt zonder het hele pantser te beschadigen.
Kogelvrij keramiek van boorcarbide
Boriumcarbide is de hardheid van bekende materialen na diamant en kubisch boornitride superhard materiaal, hardheid tot 3000 kg/mm²;De dichtheid is laag, slechts 2,52 g/cm³, wat 1/3 van staal is;Hoge elastische modulus, 450 GPa;Hoog smeltpunt, ongeveer 2447℃;De thermische uitzettingscoëfficiënt is laag en de thermische geleidbaarheid is hoog.Bovendien heeft boorcarbide een goede chemische stabiliteit, zuur- en alkalicorrosieweerstand, reageert het bij kamertemperatuur niet met zuur en base en de meeste anorganische samengestelde vloeistoffen, alleen in fluorwaterstofzuur-zwavelzuur heeft de gemengde vloeistof waterstoffluoride-salpeterzuur een langzame corrosie ;En de meeste gesmolten metalen bevochtigen niet, werken niet.Boriumcarbide heeft ook een goed vermogen om neutronen te absorberen, wat niet beschikbaar is in andere keramische materialen.B4C heeft de laagste dichtheid van verschillende veelgebruikte pantserkeramiek, gecombineerd met een hoge elasticiteitsmodulus, waardoor het een goede keuze is voor materialen in de militaire bepantsering en ruimtevaart.Het grootste probleem van B4C is dat het duur is (ongeveer tien keer zoveel als aluminiumoxide) en bros, wat de brede toepassing ervan als eenfasig beschermend pantser beperkt.
⑤ Bereidingswijze van kogelvrij keramiek.
| Bereidingstechnologie | Proceskarakteristieken | |
| Voordeel | ||
| Sinteren met hete pers | Met een lage sintertemperatuur en een korte sintertijd kunnen keramiek met fijne korrel, hoge relatieve dichtheid en goede mechanische eigenschappen worden verkregen. | |
| Sinteren onder superhoge druk | Bereik snel sinteren bij lage temperaturen, verhoogde verdichtingssnelheid. | |
| Heet isostatisch persen sinteren | Keramiek met hoge prestaties en complexe vorm kan worden vervaardigd door een lage sintertemperatuur, korte raptijd en uniforme krimp van het slechte lichaam. | |
| Sinteren in de magnetron | Snelle verdichting, uniforme verwarming zonder gradiënt, verbetering van de materiaalstructuur, verbetering van de materiaalprestaties, hoge efficiëntie en energiebesparing. | |
| Ontlading plasma sinteren | De sintertijd is kort, de sintertemperatuur is laag, de keramische prestaties zijn goed en de dichtheid van hoogenergetische sintergradiëntmateriaal is hoog. | |
| Smeltmethode met plasmastraal | De poedergrondstof is volledig gesmolten, wordt niet beperkt door de deeltjesgrootte van het poeder, heeft geen flux met een laag smeltpunt nodig en het product heeft een dichte structuur. | |
| Reactie sinteren | Bijna netgrootte productietechnologie, eenvoudig proces, lage kosten, kan grote, complexe vormdelen bereiden. | |
| Drukloos sinteren | Het product heeft uitstekende prestaties bij hoge temperaturen, een eenvoudig sinterproces en lage kosten.Er zijn veel geschikte vormmethoden, die kunnen worden gebruikt voor complexe en dikke grote onderdelen, maar ook geschikt zijn voor grootschalige industriële productie. | |
| Sinteren in de vloeibare fase | Lage sintertemperatuur, lage porositeit, fijne korrel, hoge dichtheid, hoge sterkte | |
| Bereidingstechnologie | Proceskarakteristieken | |
| Nadeel | ||
| Sinteren met hete pers | Het proces is complexer, de vereisten voor matrijsmaterialen en apparatuur zijn hoog, de productie-efficiëntie is laag, de productiekosten zijn hoog en de vorm kan alleen met eenvoudige producten worden vervaardigd. | |
| Sinteren onder superhoge druk | Kan alleen producten bereiden met eenvoudige vormen, lage productie, hoge investeringen in apparatuur, hoge sinteromstandigheden en hoog energieverbruik.Momenteel bevindt het zich alleen in de onderzoeksfase | |
| Heet isostatisch persen sinteren | De apparatuurkosten zijn hoog en de grootte van het te bewerken werkstuk is beperkt | |
| Sinteren in de magnetron | De theoretische technologie moet worden verbeterd, apparatuur ontbreekt en wordt nog niet op grote schaal toegepast | |
| Ontlading plasma sinteren | De basistheorie moet worden verbeterd, het proces is complex en de kosten zijn hoog, wat nog niet is geïndustrialiseerd. | |
| Smeltmethode met plasmastraal | Voor wijdverbreide toepassing zijn geen hoge uitrustingseisen bereikt. | |
| Reactie sinteren | Resterend silicium vermindert de mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen, de corrosieweerstand en de oxidatieweerstand van het materiaal. | |
| Drukloos sinteren | De sintertemperatuur is hoog, er is een zekere porositeit, de sterkte is relatief laag en er is ongeveer 15% volumekrimp. | |
| Sinteren in de vloeibare fase | Het is gevoelig voor vervorming, grote krimp en moeilijk te controleren maatnauwkeurigheid | |
| Keramiek |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| .SiC |
Kogelvrije keramiek-upgrade
Hoewel het kogelvrije potentieel van siliciumcarbide en boorcarbide zeer groot is, kan het probleem van breuktaaiheid en slechte brosheid van eenfasige keramiek niet worden genegeerd.De ontwikkeling van moderne wetenschap en technologie heeft eisen gesteld aan de functionaliteit en economie van kogelvrij keramiek: multifunctioneel, hoge prestaties, licht van gewicht, lage kosten en veiligheid.Daarom hopen experts en wetenschappers de afgelopen jaren de versterking, het lichtgewicht en de economische werking van keramiek te bereiken door middel van micro-aanpassingen, waaronder meercomponenten keramische systeemcomposiet, functionele gradiëntkeramiek, gelaagd structuurontwerp, enz., en dergelijke bepantsering is licht van gewicht. gewicht in vergelijking met het huidige pantser, en een betere verbetering van de mobiele prestaties van gevechtseenheden.
Functioneel gesorteerd keramiek vertoont regelmatige veranderingen in materiaaleigenschappen door middel van microkosmisch ontwerp.Bijvoorbeeld titaniumboride en titaniummetaal en aluminiumoxide, siliciumcarbide, boorcarbide, siliciumnitride en metaalaluminium en andere metaal/keramische composietsystemen, de prestatie van de gradiëntverandering langs de diktepositie, dat wil zeggen de voorbereiding van hoge hardheid overgang naar kogelvrij keramiek met hoge taaiheid.
Meerfasige nanometerkeramiek bestaat uit submicron- of nanometerdispersiedeeltjes die aan de matrixkeramiek worden toegevoegd.Zoals SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, enz., hebben de hardheid, taaiheid en sterkte van keramiek een zekere verbetering.Er wordt gerapporteerd dat westerse landen het sinteren van poeder op nanoschaal bestuderen om keramiek te bereiden met een korrelgrootte van tientallen nanometers om materiaalsterkte en taaiheid te bereiken, en van kogelvrij keramiek wordt verwacht dat het in dit opzicht een grote doorbraak zal bereiken.
Opsommen
Of het nu gaat om eenfasige keramiek of meerfasige keramiek, de beste kogelvrije keramische materialen of onafscheidelijk van siliciumcarbide, boorcarbide deze twee materialen.Vooral voor boorcarbidematerialen worden met de ontwikkeling van de sintertechnologie de uitstekende eigenschappen van boorcarbidekeramiek steeds prominenter en hun toepassingen op het gebied van kogelvrijheid zullen verder worden ontwikkeld.
Posttijd: 14 december 2023