Cerâmica alumina à prova de balas | Descubra os segredos dos materiais cerâmicos de armadura à prova de balas
No tanque de batalha principal, a velocidade inicial da armadura de alta velocidade da armadura de alta velocidade de tungstênio de alta velocidade era de 1700 ~ 1800m/ s, e poderia penetrar placa de armadura homogênea de 800 mm a uma distância de 1000m; O poder de quebra da armadura de precisão do projétil perfurador de armadura de precisão equipado com o tanque de batalha principal de terceira geração atual pode penetrar 1200 ~ 1500mm placa de aço armadura homogênea.zjwelahead.comMore about bulletproofCerâmica alumina à prova de balas
Com a atualização gradual de materiais e propriedades de projéteis, os materiais de armadura estão enfrentando grandes desafios. Diante da cada vez mais ameaçadora "lança", devemos lançar um "escudo" indestrutível para melhorar o desempenho de proteção militar e o nível de segurança. Esta demanda promove o desenvolvimento acelerado e a ampla aplicação de armadura composta, e um dos materiais importantes são materiais cerâmicos à prova de balas de alto desempenho. Qual é o princípio à prova de balas dos materiais cerâmicos? O princípio básico da proteção da armadura é consumir energia de projéteis, retardar o projétil e alcançar a inocuidade. A maioria dos materiais de engenharia tradicionais, como materiais metálicos, absorvem energia através da deformação estrutural de plástico, enquanto materiais cerâmicos absorvem energia através de micro processo de esmagamento. O processo de absorção de energia da cerâmica de armadura pode ser dividido em três estágios. (1) Estágio inicial de impacto: o projétil impacta a superfície cerâmica para reduzir a ogiva e absorver energia no processo de esmagamento da superfície cerâmica para formar uma pequena e dura área de fragmento; (2) Estágio de erosão: o projétil contundente continua a corroer a área do fragmento para formar uma camada contínua de fragmento de cerâmica; (3) Deformação, fratura e fratura: finalmente, o estresse de tração é gerado na cerâmica para quebrar a cerâmica, e então a placa traseira é deformada, e a energia restante é absorvida pela deformação do material da placa traseira. No processo de projétil que impacta a cerâmica, tanto o projétil quanto a cerâmica são danificados. Quais são os requisitos da cerâmica de armadura para propriedades materiais? Devido à fragilidade da própria cerâmica, ela quebra ao invés de deformação plástica quando impactada pelo projétil. Sob carga de tração, a fratura ocorre primeiro em locais heterogêneos, como poros e limites de grãos. Portanto, para minimizar a concentração de micro estresse, a cerâmica de armadura deve ser cerâmica de alta qualidade com baixa porosidade (até 99% da densidade teórica) e estrutura de grãos finos.
Propriedades materiais e sua influência no desempenho à prova de balas. De acordo com os dados, as propriedades mecânicas das cerâmicas à prova de balas devem ser: módulo elástico E ≤ 280gn / M 2 , dureza HV ≥ 2000, densidade ρ ≤ 3000kg / M 3 , o alto módulo elástico da cerâmica pode deformar e comprimir a ogiva durante o impacto, e a alta dureza garante que a ogiva seja arada e esmagada e absorva sua energia quando a ogiva penetra na placa cerâmica. A simulação numérica mostra que entre os cinco parâmetros de módulo de corte cerâmico, limite elástico, resistência à tração, resistência compressiva e resistência a danos, o coeficiente de proteção perfurante da armadura da cerâmica de alumina é o mais sensível ao módulo de cisalhamento. Espera-se que a melhoria do módulo de cisalhamento de cerâmica seja a maneira mais eficaz de melhorar o desempenho de proteção de cerâmica à prova de balas à base de alumina.
Efeito de tamanho da cerâmica
As cerâmicas à prova de balas usadas na armadura composta podem ser cilíndricas, quadradas e hexagonais. Entre elas, as cerâmicas cilíndricas têm a melhor capacidade à prova de balas, mas há grandes lacunas; Blocos cerâmicos quadrados têm muitas costuras retas com baixo desempenho à prova de balas, o que afeta seu desempenho à prova de balas; As cerâmicas hexagonais têm boas propriedades abrangentes, mas a forma e o tamanho dos blocos cerâmicos são necessários para serem precisos.
Método de contenção da cerâmica
Quando as cerâmicas à prova de balas são penetradas por projéteis, somente quando sua integridade de volume e não expansão são mantidas, elas podem dar jogo completo aos vários mecanismos de dissipação de energia da alta energia anti-elástica cerâmica. Os resultados mostram que, sob boas restrições, a resistência à penetração da cerâmica é muito melhor do que a de cerâmicas não treinadas. Quatro
Quais são os materiais cerâmicos usados para proteção de armaduras
Os materiais cerâmicos utilizados para proteção de armaduras incluem principalmente alumina, carboneto de boro e carboneto de silício.
Propriedades cerâmicas adequadas para fazer armaduras
Tecnologia de preparação e tendência de tecnologia de materiais de cerâmica típica à prova de balas
A partir das características do processo de preparação do material cerâmico, pode-se ver que, atualmente, os processos mais maduros são a interação de reação, sinterização sem pressão e sinterização de fase líquida. Esses três métodos de sinterização têm baixo custo de produção, processo de preparação simples e alta possibilidade de produção em massa. A sinterização de pressão quente e a prensagem isostática quente são relativamente limitadas pelo tamanho do produto, com alto custo de produção e baixa maturidade. Em geral, sinterização de pressão ultra-alta, sinterização de micro-ondas, sinterização de plasma de descarga e derretimento do feixe de plasma têm a menor maturidade. São métodos de preparação relativamente novos. No entanto, possuem altos requisitos para tecnologia e equipamentos, alto custo de produção e baixa viabilidade de realização de lote. Eles são frequentemente usados na fase de exploração experimental.
Com a demanda de desenvolvimento de um sistema de armadura leve e eficiente, as vantagens da cerâmica à prova de balas estão se tornando cada vez mais proeminentes. De cerâmicas de fase única, cerâmicas multifásicas a cerâmicas compostas de fibras, a dureza da fratura dos materiais é gradualmente melhorada, e a capacidade de resistir a múltiplos golpes é constantemente atualizada. Com o desenvolvimento da tecnologia de preparação de materiais, novos materiais com maior desempenho são continuamente desenvolvidos e estudados. Nano materiais e estruturas em camadas fornecem muitas novas opções para os designers de materiais criarem compósitos mais exóticos para minimizar a expansão da falha de impacto. Nanotubos de carbono mostram alta resistência e rigidez, e fullerenes inorgânicos têm grande potencial na absorção de energia. Além do desenvolvimento de materiais, o design de novas armaduras compostas também é outro ponto de pesquisa.
Quais são as formas técnicas de melhorar as propriedades da cerâmica à prova de balas
Atualmente, as principais formas de melhorar o desempenho das cerâmicas à prova de balas para armaduras protetoras são as seguintes:
Enmento e fortalecimento de fibras A variedade de cerâmicas compostas de fibra sic / SiC pode ser aumentada em 9 vezes mais do que a cerâmica sic pura; A dureza da fratura do Si3N4 com fibra de carbono contínua é mais de 4 vezes maior que a do Si3N4 puro. Além disso, as cerâmicas plásticas recém-desenvolvidas têm melhor desempenho à prova de balas do que as cerâmicas puras, e podem suportar a penetração contínua de múltiplos projéteis.
Dois
Materiais de gradiente funcional
O material cerâmico composto com mudança contínua da cerâmica para o metal é preparado por um método de processo especial, que tem melhor desempenho à prova de balas do que a armadura composta de placa de cerâmica e placa metálica.
Três
Tratamento de superfície cerâmica
A fim de melhorar efetivamente a resistência à rachadura das cerâmicas, o polimento mecanoquímico, a micro oxidação superficial, a deposição de vapor e o tratamento da superfície a laser podem ser usados para melhorar o estado superficial da cerâmica. Além disso, a implantação de íons metálicos na superfície das cerâmicas de alumina por implantação de íons pode aumentar a dureza da superfície em cerca de 50%; A força de dobra do carboneto de silício e do nitreto de silício pode ser aumentada em 20% ~ 30%.
Sete
Status de desenvolvimento de materiais de cerâmica de armadura à prova de balas globais
A armadura à prova de balas de cerâmica tornou-se uma indústria em rápido crescimento no mundo devido à guerra contra o terrorismo. Seja a proteção do corpo humano ou a proteção da armadura veicular, as cerâmicas avançadas têm muitas vantagens sobre os materiais convencionais, principalmente incluindo peso leve, alta dureza, controle unificado da microestrutura, para que possam resistir a ameaças mais graves.
Colete à prova de balas de cerâmica
Entre os principais materiais cerâmicos à prova de balas, como carboneto de boro (B4C), carboneto de silício (SIC), alumina (Al2O3) e outros materiais cerâmicos de alta dureza, as cerâmicas de carboneto de silício tornaram-se os principais produtos de cerâmicas à prova de balas internacionais nos últimos anos, incluindo colete à prova de balas do corpo humano, camada à prova de balas de barriga de helicóptero, veículo blindado de tanque à prova de balas, etc. bom efeito à prova de bala e custo de fabricação muito menor do que cerâmicas de carboneto de boro com melhor desempenho à prova de balas. Por exemplo, ceradyne fornece mais de US $ 1 bilhão em armadura de cerâmica à prova de balas para os militares dos EUA todos os anos.
Propriedades de materiais cerâmicos à prova de balas do SiC produzidos por empresas de renome internacionalzjwelahead.comMore about bulletproofCerâmica alumina à prova de balas
Com a atualização gradual de materiais e propriedades de projéteis, os materiais de armadura estão enfrentando grandes desafios. Diante da cada vez mais ameaçadora "lança", devemos lançar um "escudo" indestrutível para melhorar o desempenho de proteção militar e o nível de segurança. Esta demanda promove o desenvolvimento acelerado e a ampla aplicação de armadura composta, e um dos materiais importantes são materiais cerâmicos à prova de balas de alto desempenho. Qual é o princípio à prova de balas dos materiais cerâmicos? O princípio básico da proteção da armadura é consumir energia de projéteis, retardar o projétil e alcançar a inocuidade. A maioria dos materiais de engenharia tradicionais, como materiais metálicos, absorvem energia através da deformação estrutural de plástico, enquanto materiais cerâmicos absorvem energia através de micro processo de esmagamento. O processo de absorção de energia da cerâmica de armadura pode ser dividido em três estágios. (1) Estágio inicial de impacto: o projétil impacta a superfície cerâmica para reduzir a ogiva e absorver energia no processo de esmagamento da superfície cerâmica para formar uma pequena e dura área de fragmento; (2) Estágio de erosão: o projétil contundente continua a corroer a área do fragmento para formar uma camada contínua de fragmento de cerâmica; (3) Deformação, fratura e fratura: finalmente, o estresse de tração é gerado na cerâmica para quebrar a cerâmica, e então a placa traseira é deformada, e a energia restante é absorvida pela deformação do material da placa traseira. No processo de projétil que impacta a cerâmica, tanto o projétil quanto a cerâmica são danificados. Quais são os requisitos da cerâmica de armadura para propriedades materiais? Devido à fragilidade da própria cerâmica, ela quebra ao invés de deformação plástica quando impactada pelo projétil. Sob carga de tração, a fratura ocorre primeiro em locais heterogêneos, como poros e limites de grãos. Portanto, para minimizar a concentração de micro estresse, a cerâmica de armadura deve ser cerâmica de alta qualidade com baixa porosidade (até 99% da densidade teórica) e estrutura de grãos finos.
Propriedades materiais e sua influência no desempenho à prova de balas. De acordo com os dados, as propriedades mecânicas das cerâmicas à prova de balas devem ser: módulo elástico E ≤ 280gn / M 2 , dureza HV ≥ 2000, densidade ρ ≤ 3000kg / M 3 , o alto módulo elástico da cerâmica pode deformar e comprimir a ogiva durante o impacto, e a alta dureza garante que a ogiva seja arada e esmagada e absorva sua energia quando a ogiva penetra na placa cerâmica. A simulação numérica mostra que entre os cinco parâmetros de módulo de corte cerâmico, limite elástico, resistência à tração, resistência compressiva e resistência a danos, o coeficiente de proteção perfurante da armadura da cerâmica de alumina é o mais sensível ao módulo de cisalhamento. Espera-se que a melhoria do módulo de cisalhamento de cerâmica seja a maneira mais eficaz de melhorar o desempenho de proteção de cerâmica à prova de balas à base de alumina.
Efeito de tamanho da cerâmica
As cerâmicas à prova de balas usadas na armadura composta podem ser cilíndricas, quadradas e hexagonais. Entre elas, as cerâmicas cilíndricas têm a melhor capacidade à prova de balas, mas há grandes lacunas; Blocos cerâmicos quadrados têm muitas costuras retas com baixo desempenho à prova de balas, o que afeta seu desempenho à prova de balas; As cerâmicas hexagonais têm boas propriedades abrangentes, mas a forma e o tamanho dos blocos cerâmicos são necessários para serem precisos.
Método de contenção da cerâmica
Quando as cerâmicas à prova de balas são penetradas por projéteis, somente quando sua integridade de volume e não expansão são mantidas, elas podem dar jogo completo aos vários mecanismos de dissipação de energia da alta energia anti-elástica cerâmica. Os resultados mostram que, sob boas restrições, a resistência à penetração da cerâmica é muito melhor do que a de cerâmicas não treinadas. Quatro
Quais são os materiais cerâmicos usados para proteção de armaduras
Os materiais cerâmicos utilizados para proteção de armaduras incluem principalmente alumina, carboneto de boro e carboneto de silício.
- Como um composto de ligação iônica, as cerâmicas de alumina têm forte força de ligação química, alto ponto de fusão (2050 °C), boa resistência à oxidação e inércia química. Os produtos sintered têm superfície lisa, tamanho estável e preço baixo. Portanto, eles são amplamente utilizados em todos os tipos de veículos blindados e roupas à prova de balas militares e policiais. No entanto, a alta densidade, baixa dureza e resistência da fratura do Al2O3 tornam seu desempenho à prova de balas relativamente baixo.
- O carboneto de boro é um forte composto de ligação covalente com ligação covalente de até 93,9%. Tem alto ponto de fusão e dureza extraordinária (35 ~ 45gpa), que é perdendo apenas para o nitreto de diamante e boro cúbico. Em particular, sua dureza quase constante de alta temperatura e boas propriedades mecânicas fazem do B4C um dos materiais resistentes ao desgaste de alta temperatura com grande potencial de desenvolvimento. B4C tem a menor densidade entre várias cerâmicas de armadura comumente usadas, e seu alto módulo elástico faz dele uma boa escolha para armaduras militares e materiais espaciais. Os principais problemas do B4C são seu alto preço (cerca de 10 vezes o da alumina) e a alta fragilidade, que limitam sua ampla aplicação como armadura protetora de fase única.
- O carboneto de silício tem uma ligação covalente extremamente forte e ainda tem ligação de alta resistência em alta temperatura. Esta característica estrutural dá à cerâmica de carboneto de silício excelente resistência, alta dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, alta condutividade térmica e boa resistência ao choque térmico; Ao mesmo tempo, as cerâmicas de carboneto de silício têm preço moderado e alto custo de desempenho. É um dos materiais de proteção de armadura de alta performance de maior desempenho.
Propriedades cerâmicas adequadas para fazer armaduras
Tecnologia de preparação e tendência de tecnologia de materiais de cerâmica típica à prova de balas
A partir das características do processo de preparação do material cerâmico, pode-se ver que, atualmente, os processos mais maduros são a interação de reação, sinterização sem pressão e sinterização de fase líquida. Esses três métodos de sinterização têm baixo custo de produção, processo de preparação simples e alta possibilidade de produção em massa. A sinterização de pressão quente e a prensagem isostática quente são relativamente limitadas pelo tamanho do produto, com alto custo de produção e baixa maturidade. Em geral, sinterização de pressão ultra-alta, sinterização de micro-ondas, sinterização de plasma de descarga e derretimento do feixe de plasma têm a menor maturidade. São métodos de preparação relativamente novos. No entanto, possuem altos requisitos para tecnologia e equipamentos, alto custo de produção e baixa viabilidade de realização de lote. Eles são frequentemente usados na fase de exploração experimental.
Com a demanda de desenvolvimento de um sistema de armadura leve e eficiente, as vantagens da cerâmica à prova de balas estão se tornando cada vez mais proeminentes. De cerâmicas de fase única, cerâmicas multifásicas a cerâmicas compostas de fibras, a dureza da fratura dos materiais é gradualmente melhorada, e a capacidade de resistir a múltiplos golpes é constantemente atualizada. Com o desenvolvimento da tecnologia de preparação de materiais, novos materiais com maior desempenho são continuamente desenvolvidos e estudados. Nano materiais e estruturas em camadas fornecem muitas novas opções para os designers de materiais criarem compósitos mais exóticos para minimizar a expansão da falha de impacto. Nanotubos de carbono mostram alta resistência e rigidez, e fullerenes inorgânicos têm grande potencial na absorção de energia. Além do desenvolvimento de materiais, o design de novas armaduras compostas também é outro ponto de pesquisa.
Quais são as formas técnicas de melhorar as propriedades da cerâmica à prova de balas
Atualmente, as principais formas de melhorar o desempenho das cerâmicas à prova de balas para armaduras protetoras são as seguintes:
Enmento e fortalecimento de fibras A variedade de cerâmicas compostas de fibra sic / SiC pode ser aumentada em 9 vezes mais do que a cerâmica sic pura; A dureza da fratura do Si3N4 com fibra de carbono contínua é mais de 4 vezes maior que a do Si3N4 puro. Além disso, as cerâmicas plásticas recém-desenvolvidas têm melhor desempenho à prova de balas do que as cerâmicas puras, e podem suportar a penetração contínua de múltiplos projéteis.
Dois
Materiais de gradiente funcional
O material cerâmico composto com mudança contínua da cerâmica para o metal é preparado por um método de processo especial, que tem melhor desempenho à prova de balas do que a armadura composta de placa de cerâmica e placa metálica.
Três
Tratamento de superfície cerâmica
A fim de melhorar efetivamente a resistência à rachadura das cerâmicas, o polimento mecanoquímico, a micro oxidação superficial, a deposição de vapor e o tratamento da superfície a laser podem ser usados para melhorar o estado superficial da cerâmica. Além disso, a implantação de íons metálicos na superfície das cerâmicas de alumina por implantação de íons pode aumentar a dureza da superfície em cerca de 50%; A força de dobra do carboneto de silício e do nitreto de silício pode ser aumentada em 20% ~ 30%.
Sete
Status de desenvolvimento de materiais de cerâmica de armadura à prova de balas globais
A armadura à prova de balas de cerâmica tornou-se uma indústria em rápido crescimento no mundo devido à guerra contra o terrorismo. Seja a proteção do corpo humano ou a proteção da armadura veicular, as cerâmicas avançadas têm muitas vantagens sobre os materiais convencionais, principalmente incluindo peso leve, alta dureza, controle unificado da microestrutura, para que possam resistir a ameaças mais graves.
Colete à prova de balas de cerâmica
Entre os principais materiais cerâmicos à prova de balas, como carboneto de boro (B4C), carboneto de silício (SIC), alumina (Al2O3) e outros materiais cerâmicos de alta dureza, as cerâmicas de carboneto de silício tornaram-se os principais produtos de cerâmicas à prova de balas internacionais nos últimos anos, incluindo colete à prova de balas do corpo humano, camada à prova de balas de barriga de helicóptero, veículo blindado de tanque à prova de balas, etc. bom efeito à prova de bala e custo de fabricação muito menor do que cerâmicas de carboneto de boro com melhor desempenho à prova de balas. Por exemplo, ceradyne fornece mais de US $ 1 bilhão em armadura de cerâmica à prova de balas para os militares dos EUA todos os anos.
Propriedades de materiais cerâmicos à prova de balas do SiC produzidos por empresas de renome internacionalzjwelahead.comMore about bulletproofCerâmica alumina à prova de balas
