③En sık kullanılan kurşun geçirmez seramik malzeme
21. yüzyıldan bu yana kurşun geçirmez seramikler hızla gelişti ve aralarında alümina seramikleri (Al₂O₃), silisyum karbür seramikleri (SiC), alümina, silisyum karbür, bor karbür, silisyum nitrür, titanyum borür vb. dahil olmak üzere birçok tür vardır. bor karbür seramikleri (B4C) en yaygın kullanılanlardır.
Alümina seramikler en yüksek yoğunluğa sahiptir, ancak sertlik nispeten düşüktür, işleme eşiği düşüktür, fiyatı düşüktür, saflığa göre 85/90/95/99 alümina seramiklere bölünür, karşılık gelen sertlik ve fiyat da artar sırayla.
| Malzemeler | Yoğunluk /(kg*m²) | Elastik modülü / (GN*m²) | HV | Alümina fiyatına eşdeğer |
| Bor karbür | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| Alüminyum oksit | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Titanyum diborür | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Silisyum karbür | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| Oksidasyon kaplama | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Cam seramikler | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Silisyum nitrür | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Farklı kurşun geçirmez seramiklerin özelliklerinin karşılaştırılması
Silisyum karbür seramik yoğunluğu nispeten düşüktür, yüksek sertliktedir, uygun maliyetli bir yapısal seramiktir, bu nedenle aynı zamanda Çin'de en yaygın kullanılan kurşun geçirmez seramiktir.
Bor karbür seramikler bu seramikler arasında en düşük yoğunluğa ve en yüksek sertliğe sahip olanıdır ancak aynı zamanda işleme teknolojisi gereksinimleri de çok yüksektir, yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta sinterleme gerektirir, dolayısıyla maliyeti de bu üç seramik arasında en yüksek olanıdır.
Bu üç yaygın kurşun geçirmez seramik malzemeyle karşılaştırıldığında, alümina kurşun geçirmez seramikler en düşük maliyete sahiptir, ancak kurşun geçirmezlik performansı silikon karbür ve bor karbürden çok daha azdır, bu nedenle mevcut yerli üretim kurşun geçirmez seramik birimleri silisyum karbür ve bor karbür kurşun geçirmezdir. alümina seramikleri nadirdir.Ancak tek kristal alümina, ışık fonksiyonlu şeffaf malzemeler olarak yaygın olarak kullanılan ve bireysel asker kurşun geçirmez maskeler, füze tespit pencereleri, araç gözlem pencereleri ve denizaltı periskopları gibi askeri ekipmanlarda uygulanan şeffaf seramiklerin hazırlanmasında kullanılabilir.
④En popüler kurşun geçirmez seramik malzemelerden ikisi
Silisyum karbür kurşun geçirmez seramikler
Silisyum karbür kovalent bağı çok güçlüdür ve yüksek sıcaklıkta hala yüksek mukavemetli bağa sahiptir.Bu yapısal özellik silisyum karbür seramiklere mükemmel mukavemet, yüksek sertlik, aşınma direnci, korozyon direnci, yüksek termal iletkenlik, iyi termal şok direnci ve diğer özellikleri kazandırır.Aynı zamanda silisyum karbür seramik fiyatı orta düzeydedir, uygun maliyetlidir ve en umut verici yüksek performanslı zırh koruma malzemelerinden biridir.
Silisyum karbür seramikler zırh koruması alanında geniş bir gelişim alanına sahiptir ve bireysel ekipman ve özel araçlar alanındaki uygulamaları çeşitlilik gösterme eğilimindedir.Koruyucu bir zırh malzemesi olarak kullanıldığında, maliyet ve özel uygulama durumları ve diğer faktörler göz önüne alındığında, seramiklerin çekme gerilimi nedeniyle başarısızlığının üstesinden gelmek için genellikle seramik paneller ve seramik kompozit hedef plakasına bağlanan kompozit arka panelden oluşan küçük bir düzenlemedir ve Merminin delinmesinin tüm zırha zarar vermeden yalnızca tek bir parçayı parçalamasını sağlamak için.
Bor karbür kurşun geçirmez seramikler
Bor karbür, elmas ve kübik bor nitrür süper sert malzemeden sonra bilinen malzemelerin sertliğidir; sertliği 3000 kg/mm²'ye kadardır;Yoğunluk düşüktür, çeliğin 1/3'ü olan yalnızca 2,52 g/cm³;Yüksek elastik modül, 450GPa;Yüksek erime noktası, yaklaşık 2447°C;Isıl genleşme katsayısı düşük ve ısıl iletkenliği yüksektir.Ek olarak, bor karbür iyi bir kimyasal stabiliteye, asit ve alkali korozyon direncine sahiptir, oda sıcaklığında asit ve baz ve çoğu inorganik bileşik sıvı ile reaksiyona girmez, yalnızca hidroflorik asit-sülfürik asit, hidroflorik asit-nitrik asit karışımı sıvıda yavaş korozyona sahiptir. ;Ve erimiş metallerin çoğu nemlenmez, etki etmez.Bor karbür ayrıca diğer seramik malzemelerde bulunmayan nötronları absorbe etme özelliğine de sahiptir.B4C, yaygın olarak kullanılan birçok zırh seramiği arasında en düşük yoğunluğa sahiptir ve yüksek elastikiyet modülüyle birleşerek askeri zırh ve uzay alanlarındaki malzemeler için iyi bir seçimdir.B4C'nin temel sorunu pahalı olması (alüminanın yaklaşık 10 katı) ve kırılgan olmasıdır, bu da onun tek fazlı koruyucu zırh olarak geniş uygulamasını sınırlar.
⑤Kurşun geçirmez seramiklerin hazırlanma yöntemi.
| Hazırlık teknolojisi | Proses özellikleri | |
| Avantaj | ||
| Sıcak pres sinterleme | Düşük sinterleme sıcaklığı ve kısa sinterleme süresi ile ince taneli, yüksek bağıl yoğunluğa ve iyi mekanik özelliklere sahip seramikler elde edilebilir. | |
| Süper yüksek basınçlı sinterleme | Hızlı, düşük sıcaklıkta sinterleme elde edin, yoğunlaşma oranı arttı. | |
| Sıcak izostatik presleme sinterleme | Yüksek performansa ve karmaşık şekle sahip seramikler, düşük sinterleme sıcaklığı, kısa rapping süresi ve kötü gövdenin düzgün bir şekilde büzülmesiyle hazırlanabilir. | |
| Mikrodalga sinterleme | Hızlı yoğunlaşma, sıfır gradyanlı tekdüze ısıtma, malzeme yapısını iyileştirir, malzeme performansını artırır, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu sağlar. | |
| Plazma sinterlemeyi boşaltın | Sinterleme süresi kısadır, sinterleme sıcaklığı düşüktür, seramik performansı iyidir ve yüksek enerjili sinterleme gradyan malzemesinin yoğunluğu yüksektir. | |
| Plazma ışını eritme yöntemi | Toz hammadde tamamen eritilir, tozun parçacık boyutuyla sınırlı değildir, düşük erime noktalı akışa ihtiyaç duymaz ve ürün yoğun bir yapıya sahiptir. | |
| Reaksiyon sinterleme | Net boyuta yakın üretim teknolojisi, basit işlem, düşük maliyet, büyük boyutlu, karmaşık şekilli parçalar hazırlayabilir. | |
| Basınçsız sinterleme | Ürün mükemmel yüksek sıcaklık performansına, basit sinterleme işlemine ve düşük maliyete sahiptir.Karmaşık ve kalın büyük parçalar için kullanılabilecek ve aynı zamanda büyük ölçekli endüstriyel üretime de uygun birçok uygun şekillendirme yöntemi vardır. | |
| Sıvı faz sinterleme | Düşük sinterleme sıcaklığı, düşük gözeneklilik, ince taneli, yüksek yoğunluk, yüksek mukavemet | |
| Hazırlık teknolojisi | Proses özellikleri | |
| Dezavantaj | ||
| Sıcak pres sinterleme | Proses daha karmaşıktır, kalıp malzemesi ve ekipman gereksinimleri yüksektir, üretim verimliliği düşüktür, üretim maliyeti yüksektir ve şekil ancak basit ürünlerle hazırlanabilir. | |
| Süper yüksek basınçlı sinterleme | Yalnızca basit şekilli, düşük üretimli, yüksek ekipman yatırımı, yüksek sinterleme koşulları ve yüksek enerji tüketimi olan ürünler hazırlayabilir.Şu anda sadece araştırma aşamasında | |
| Sıcak izostatik presleme sinterleme | Ekipman maliyeti yüksektir ve işlenecek iş parçasının boyutu sınırlıdır | |
| Mikrodalga sinterleme | Teorik teknolojinin iyileştirilmesi gerekiyor, ekipman eksik ve geniş çapta uygulanmıyor | |
| Plazma sinterlemeyi boşaltın | Temel teorinin iyileştirilmesi gerekiyor, süreç karmaşık ve sanayileşmemiş olan maliyet yüksek. | |
| Plazma ışını eritme yöntemi | Yaygın uygulama için yüksek ekipman gereksinimleri sağlanamamıştır. | |
| Reaksiyon sinterleme | Artık silikon, malzemenin yüksek sıcaklıktaki mekanik özelliklerini, korozyon direncini ve oksidasyon direncini azaltır. | |
| Basınçsız sinterleme | Sinterleme sıcaklığı yüksektir, belirli bir gözeneklilik vardır, mukavemet nispeten düşüktür ve yaklaşık %15 hacimsel büzülme vardır. | |
| Sıvı faz sinterleme | Deformasyona eğilimlidir, büyük büzülmeye sahiptir ve boyutsal doğruluğun kontrol edilmesi zordur. | |
| Seramik |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| .SiC |
Kurşun geçirmez seramik yükseltmesi
Silisyum karbür ve bor karbürün kurşun geçirmezlik potansiyeli çok büyük olmasına rağmen, tek fazlı seramiklerin kırılma tokluğu ve zayıf kırılganlık sorunu göz ardı edilemez.Modern bilim ve teknolojinin gelişimi, kurşun geçirmez seramiklerin işlevselliği ve ekonomisi için gereksinimleri ortaya çıkarmıştır: çok işlevli, yüksek performans, hafiflik, düşük maliyet ve güvenlik.Bu nedenle, son yıllarda uzmanlar ve akademisyenler, çok bileşenli seramik sistem kompoziti, fonksiyonel gradyan seramikleri, katmanlı yapı tasarımı vb. dahil olmak üzere mikro ayarlama yoluyla seramiğin güçlendirilmesini, hafifliğini ve ekonomikliğini sağlamayı umuyorlar ve bu tür zırhlar hafiftir. günümüzün zırhına kıyasla ağırlığı artıracak ve muharebe birimlerinin mobil performansını daha iyi artıracaktır.
Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş seramikler, mikrokozmik tasarım yoluyla malzeme özelliklerinde düzenli değişiklikler gösterir.Örneğin, titanyum borür ve titanyum metal ve alüminyum oksit, silisyum karbür, bor karbür, silisyum nitrür ve metal alüminyum ve diğer metal/seramik kompozit sistemlerde, kalınlık konumu boyunca gradyan değişiminin performansı, yani yüksek sertliğin hazırlanması yüksek tokluğa sahip kurşun geçirmez seramiklere geçiş.
Nanometre çok fazlı seramikler, matris seramiklerine eklenen mikron altı veya nanometre dispersiyon parçacıklarından oluşur.SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC vb. gibi seramiklerin sertliği, tokluğu ve mukavemeti belirli bir iyileşmeye sahiptir.Batılı ülkelerin, malzeme mukavemeti ve tokluğu elde etmek amacıyla onlarca nanometre tane büyüklüğünde seramik hazırlamak için nano ölçekli tozun sinterlenmesi üzerine çalışmalar yaptığı, kurşun geçirmez seramiklerin bu konuda büyük bir atılım yapmasının beklendiği bildiriliyor.
Özetle
İster tek fazlı seramik olsun, ister çok fazlı seramik olsun, en iyi kurşun geçirmez seramik malzemeler veya silisyum karbürden ayrılamayan bor karbür bu iki malzemedir.Özellikle bor karbür malzemeler için sinterleme teknolojisinin gelişmesiyle birlikte bor karbür seramiklerin mükemmel özellikleri giderek daha fazla ön plana çıkacak ve kurşun geçirmezlik alanındaki uygulamaları daha da geliştirilecektir.
Gönderim zamanı: 14 Aralık 2023