③Най-често използваният непробиваем керамичен материал
От 21-ви век бронираната керамика се развива бързо и има много видове, включително алуминиев оксид, силициев карбид, борен карбид, силициев нитрид, титанов борид и др., сред които алуминиев оксид (Al₂O₃), силициев карбид (SiC), керамиката от борен карбид (B4C) е най-широко използваната.
Алуминиевата керамика има най-висока плътност, но твърдостта е сравнително ниска, прагът на обработка е нисък, цената е ниска, според чистотата е разделена на 85/90/95/99 алуминиева керамика, съответната твърдост и цена също се увеличават на свой ред.
| Материали | Плътност /(kg*m²) | Еластичен модул / (GN*m²) | HV | Еквивалент на цената на алуминиевия оксид |
| Борен карбид | 2500 | 400 | 30 000 | X 10 |
| Алуминиев оксид | 3800 | 340 | 15 000 | 1 |
| Титанов диборид | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Силициев карбид | 3200 | 370 | 27 000 | X5 |
| Оксидиране | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| пр.н.е./SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Стъклокерамика | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Силициев нитрид | 3200 | 310 | 17 000 | X5 |
Сравнение на свойствата на различни бронирани керамики
Плътността на керамичната керамика от силициев карбид е сравнително ниска, висока твърдост, е рентабилна структурна керамика, така че е и най-широко използваната бронеустойчива керамика в Китай.
Керамиката от борен карбид има най-ниска плътност и най-висока твърдост сред тези керамики, но в същото време техните изисквания за технология на обработка също са много високи, изискващи синтероване при висока температура и високо налягане, така че цената е също най-висока сред тези три керамики.
В сравнение с тези три по-разпространени бронеустойчиви керамични материала, алуминиевата бронеустойчива керамика има най-ниската цена, но бронираната производителност е много по-ниска от силициевия карбид и борния карбид, така че настоящите вътрешни производствени единици на бронирана керамика от силициев карбид и борен карбид са бронирани, докато алуминиевата керамика е рядка.Въпреки това, монокристалният двуалуминиев оксид може да се използва за приготвяне на прозрачна керамика, която се използва широко като прозрачни материали със светлинни функции и се прилага във военно оборудване като бронирани маски на войници, прозорци за откриване на ракети, прозорци за наблюдение на превозни средства и перископи за подводници.
④Два от най-популярните непробиваеми керамични материали
Силициево-карбидна бронеустойчива керамика
Ковалентната връзка на силициевия карбид е много силна и все още има висока якост на свързване при висока температура.Тази структурна характеристика придава на керамиката от силициев карбид отлична здравина, висока твърдост, устойчивост на износване, устойчивост на корозия, висока топлопроводимост, добра устойчивост на термичен шок и други свойства.В същото време керамичната цена от силициев карбид е умерена, рентабилна, е един от най-обещаващите високоефективни материали за защита на бронята.
Силициево-карбидната керамика има широко пространство за развитие в областта на защитата на бронята и техните приложения в областта на индивидуалното оборудване и специални превозни средства са склонни да бъдат разнообразни.Когато се използва като защитен материал за броня, като се имат предвид разходите и специалните случаи на приложение и други фактори, обикновено това е малка подредба от керамични панели и композитна задна платка, залепени в керамична композитна целева плоча, за да се преодолее повредата на керамиката поради напрежение на опън и за да се гарантира, че проникването на снаряда разбива само едно парче, без да повреди цялата броня.
Огнеупорна керамика от борен карбид
Борният карбид е твърдостта на познатите материали след диамант и супертвърд материал от кубичен борен нитрид, твърдост до 3000 kg/mm²;Плътността е ниска, само 2,52g/cm³, което е 1/3 от стоманата;Висок модул на еластичност, 450GPa;Висока точка на топене, около 2447 ℃;Коефициентът на топлинно разширение е нисък и топлопроводимостта е висока.В допълнение, борният карбид има добра химическа стабилност, киселинна и алкална устойчивост на корозия, при стайна температура не реагира с киселина и основа и повечето течности от неорганични съединения, само във флуороводородна киселина-сярна киселина, смесена течност флуороводородна киселина-азотна киселина има бавна корозия ;И повечето разтопени метали не се овлажняват, не действат.Борният карбид също има добра способност да абсорбира неутрони, което не е налично в други керамични материали.B4C има най-ниската плътност от няколко често използвани бронекерамики, комбинирани с висок модул на еластичност, което го прави добър избор за материали във военната броня и космическите полета.Основният проблем на B4C е, че е скъп (около 10 пъти по-висок от двуалуминиевия оксид) и чуплив, което ограничава широкото му приложение като монофазна защитна броня.
⑤ Метод на приготвяне на бронирана керамика.
| Технология на приготвяне | Характеристики на процеса | |
| Предимство | ||
| Горещо пресоване | С ниска температура на синтероване и кратко време на синтероване може да се получи керамика с фино зърно и висока относителна плътност и добри механични свойства. | |
| Синтероване при свръхвисоко налягане | Постигане на бързо синтероване при ниска температура, повишена скорост на уплътняване. | |
| Горещо изостатично пресоване синтероване | Керамика с висока производителност и сложна форма може да бъде приготвена чрез ниска температура на синтероване, кратко време за натискане и равномерно свиване на лошото тяло. | |
| Микровълново синтероване | Бързо уплътняване, равномерно нагряване с нулев градиент, подобряване на структурата на материала, подобряване на производителността на материала, висока ефективност и икономия на енергия. | |
| Разрядно плазмено синтероване | Времето за синтероване е кратко, температурата на синтероване е ниска, керамичните характеристики са добри и плътността на високоенергийния градиентен материал за синтероване е висока. | |
| Метод на топене на плазмен лъч | Суровината на прах е напълно разтопена, не е ограничена от размера на частиците на праха, не се нуждае от поток с ниска точка на топене и продуктът има плътна структура. | |
| Реакционно синтероване | Производствена технология с почти нетен размер, прост процес, ниска цена, може да подготви части с голям размер и сложна форма. | |
| Синтероване без налягане | Продуктът има отлични характеристики при висока температура, прост процес на синтероване и ниска цена.Има много подходящи методи за формоване, които могат да се използват за сложни и дебели големи части, а също и подходящи за широкомащабно промишлено производство. | |
| Агломериране в течна фаза | Ниска температура на синтероване, ниска порьозност, фино зърно, висока плътност, висока якост | |
| Технология на приготвяне | Характеристики на процеса | |
| Недостатък | ||
| Горещо пресоване | Процесът е по-сложен, изискванията за материалите и оборудването са високи, ефективността на производството е ниска, производствените разходи са високи и формата може да се приготви само с прости продукти. | |
| Синтероване при свръхвисоко налягане | Могат да се подготвят само продукти с прости форми, ниско производство, големи инвестиции в оборудване, високи условия на синтероване и висока консумация на енергия.В момента е само на етап проучване | |
| Горещо изостатично пресоване синтероване | Цената на оборудването е висока и размерът на обработвания детайл е ограничен | |
| Микровълново синтероване | Теоретичната технология се нуждае от подобрение, липсва оборудване и не се прилага широко | |
| Разрядно плазмено синтероване | Основната теория трябва да бъде подобрена, процесът е сложен и цената е висока, което не е индустриализирано. | |
| Метод на топене на плазмен лъч | Не са постигнати високи изисквания към оборудването за широко приложение. | |
| Реакционно синтероване | Остатъчният силиций намалява високотемпературните механични свойства, устойчивостта на корозия и устойчивостта на окисляване на материала. | |
| Синтероване без налягане | Температурата на синтероване е висока, има известна порьозност, якостта е относително ниска и има около 15% обемно свиване. | |
| Агломериране в течна фаза | Склонен е към деформация, голямо свиване и трудно контролируема точност на размерите | |
| Керамика |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| .SiC |
Надграждане на бронирана керамика
Въпреки че бронираният потенциал на силициевия карбид и борния карбид е много голям, проблемът с якостта на счупване и слабата крехкост на еднофазната керамика не може да бъде пренебрегнат.Развитието на съвременната наука и технологии постави изисквания за функционалност и икономичност на бронираната керамика: многофункционалност, висока производителност, леко тегло, ниска цена и безопасност.Ето защо през последните години експертите и учените се надяват да постигнат укрепване, лекота и икономичност на керамиката чрез микронастройка, включително многокомпонентен керамичен системен композит, функционална градиентна керамика, слоест структурен дизайн и т.н., и такава броня е лека тегло в сравнение с днешната броня и по-добро подобряване на мобилното представяне на бойните единици.
Функционално класифицираната керамика показва редовни промени в свойствата на материала чрез микрокосмически дизайн.Например, титанов борид и титанов метал и алуминиев оксид, силициев карбид, борен карбид, силициев нитрид и метален алуминий и други метални/керамични композитни системи, производителността на градиентната промяна по позицията на дебелината, тоест подготовката на висока твърдост преход към бронеустойчива керамика с висока якост.
Нанометровата многофазна керамика се състои от субмикронни или нанометрови дисперсионни частици, добавени към матричната керамика.Като SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC и т.н., твърдостта, издръжливостта и здравината на керамиката имат известно подобрение.Съобщава се, че западните страни изучават синтероването на прах в наномащаб за приготвяне на керамика с размер на зърното от десетки нанометри за постигане на здравина и издръжливост на материала и се очаква бронираната керамика да постигне голям пробив в това отношение.
Обобщавам
Независимо дали става въпрос за еднофазна керамика или многофазна керамика, най-добрите бронирани керамични материали или неразделна част от силициев карбид, борен карбид тези два материала.Специално за материалите от борен карбид, с развитието на технологията за синтероване, отличните свойства на керамиката от борен карбид стават все по-видни и техните приложения в областта на бронеустойчивостта ще бъдат допълнително развити.
Време на публикуване: 14 декември 2023 г