Die hohe spezifische Steifigkeit, hohe spezifische Festigkeit und chemische Inertheit in komplexen Umgebungen von Keramikmaterialien sowie die niedrige Dichte, hohe Härte und hohe Druckfestigkeit von Metallmaterialien machen sie bei der Anwendung von Panzerungssystemen sehr vielversprechend und sind weit verbreitet Verwendung in der Schutzrüstung von kugelsicherer Kleidung, Fahrzeugen und Flugzeugen sowie anderen Ausrüstungsgegenständen.

das kugelsichere Prinzip von Keramik

Metallmaterial kann die Energie des Gefechtskopfes durch plastische Verformung absorbieren, während Keramikmaterial als sprödes Material seine plastische Verformung nahezu 0 beträgt. Daher absorbieren keramische Materialien unter dem Einfluss eines großen Gefechtskopfes hauptsächlich Energie durch den Mikrobrechprozess, der dies kann grob in das anfängliche Aufprallstadium, das Erosionsstadium und das Verformungs- und Bruchstadium unterteilt werden. Die Panzerkeramikoberfläche kann den Gefechtskopf passivieren lassen, und die Oberfläche wird in kleine und harte Partikel zerkleinert. Wenn das stumpfe Projektil weiter in die Tiefe geht, bildet die Panzerkeramik eine Schicht aus Bruchstücken, und die Zugspannung im Inneren des Materials bewirkt, dass die Keramik bricht und die verbleibende Energie von der Rückplatte absorbiert wird. Das Energieaufnahmevermögen von Keramik hängt von der Härte und dem Elastizitätsmodul der Keramik ab. Im Allgemeinen werden ballistische Qualitätsfaktoren verwendet, um den elastischen Widerstand von Keramik umfassend zu messen:

(In der Gleichung ist e der Elastizitätsmodul, h die Härte, rho die Dichte.)

Es kann gefolgert werden, dass je größer der Elastizitätsmodul und die Härte der Keramik sind, desto geringer die Dichte und desto stärker das kinetische Energieabsorptionsvermögen der Keramik ist, dh desto besser ist die Kugelsicherheit.

Zwillinge aus kugelsicherem Rüstungsmaterial

Kurz gesagt, die hohe Härte keramischer Werkstoffe ermöglicht es, Gefechtsköpfe zu passivieren oder sogar zu zerbrechen und die Energie schneller Gefechtsköpfe durch einen eigenen Zerbrechungsprozess zu absorbieren. Keramische Werkstoffe haben weniger als die Hälfte der Dichte von Stahl, was sie ideal macht für mobile Rüstung und Personenschutz.

Siliziumkarbid und Borcarbid Keramik wird seit langem auf dem Gebiet der kugelsicheren Panzerung verwendet. Borcarbidkeramik wurde erstmals in den 1960er-Jahren verwendet, um kugelsichere Westen zu entwerfen, die an Flugzeugpiloten-Sitzen angebracht wurden. Anschließend besteht die kugelsichere Keramik-Verbundpanzerung aus einer Keramikplatte und einer Verbundmaterial-Rückplatte.

Borcarbid ist eine stark kovalente Bindungsverbindung, die kovalente Bindung beträgt bis zu 93,9%, hat also die Eigenschaften niedriger Dichte, hoher Festigkeit, hoher Temperaturstabilität und guter chemischer Stabilität. es ist auch einfacher und billiger herzustellen als Diamant oder kubisches Bornitrid. Siliciumcarbid hat wie Borcarbid eine starke kovalente Bindung und eine hohe Bindungsfestigkeit bei hoher Temperatur, wodurch Siliciumcarbidkeramiken eine ausgezeichnete Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit verleihen.

Als kugelsicheres Material müssen die oben genannten Materialien zu Pulver verarbeitet und zu einem Block gebrannt werden, um einen Keramikblock mit kugelsicherer Wirkung zu erhalten, und anschließend mit anderen Bestandteilen zu einem fertigen Produkt verarbeitet werden, das ausgerüstet werden kann.

Elastizitätsmodul, Elastizitätsmodul von Aluminiumoxidkeramik bei etwa 350 gpa und Elastizitätsmodul von Siliciumcarbid- und Borcarbidmaterialien bei etwa 400 gpa unter Verwendung von reaktionsgesinterter Siliciumcarbidkeramik des Shanghai Institute für Elastizitätsmodule zwischen 360 und 380 gpa sowie von Briten und Amerikanern Länder verwenden die gleiche Reaktion gesinterte Siliziumkarbid-Elastizitätsmodul kann mehr als 430 gpa erreichen. Es ist ersichtlich, dass die drei wichtigsten gepanzerten Keramikmaterialien die Eigenschaften eines hohen Elastizitätsmoduls haben.

in Bezug auf die Härte beträgt Borcarbid & gt; Siliciumcarbid & gt; Aluminiumoxid. Erwähnenswert ist, dass Wolframcarbid-Werkstoffe im Vergleich zu Siliziumcarbid der Schlüssel zur Herstellung von Hartmetall-Werkstoffen sind. Die Siliziumcarbid-Härte beträgt das Zweifache von Wolframcarbid, 1/5 der Dichte von Wolframcarbid und die Festigkeit bei 1400 ℃ um nicht zu fallen.

in Bezug auf die Verschleißfestigkeit beträgt Borcarbid & gt; Siliciumcarbid & gt; Aluminiumoxid. Gemäß den vom Pulvermetallurgieinstitut der Central South University gemessenen Daten beträgt die Abriebfestigkeit von Aluminiumoxidkeramiken das 266-fache derjenigen von Manganstahl und das 171,5-fache derjenigen von Gusseisen mit hohem Chromgehalt Die Verschleißfestigkeit ist weitaus höher als die von verschleißfestem Stahl und Edelstahl.

andere Leistung, Borcarbid in der thermischen Hochtemperaturstabilität ist einzigartig, verglichen mit Aluminiumoxid, sein thermischer Ausdehnungskoeffizient ist 1/2 davon, bei 500 ℃, Wärmeleitung ist so hoch, fast eine Größenordnung, und fast 20 Mal für die thermische Stoßfestigkeit. Die geringe Bruchzähigkeit, die geringe Zugfestigkeit und die Anfälligkeit für Sprödbrüche müssen jedoch aus Keramikplatten und Verbundtarget bestehen, um das Versagen der Keramik aufgrund von Zugspannungen zu überwinden. Diese Art von Verbundtargetplatte ist normalerweise hergestellt durch Verbinden der Keramikplatte, die in kleinen Stücken angeordnet ist, mit der Rückplatte aus Verbundmaterial, so dass vermieden werden kann, dass die gesamte Keramikplatte zerbrochen wird, und nur ein einziges Panzerungsstück zerquetscht werden kann, wenn das Projektil eindringt.

Mit der Entwicklung leichter und hocheffizienter Panzerungssysteme rücken die Vorteile der kugelsicheren Keramik immer mehr in den Vordergrund. Siliziumkarbid und Borcarbid sind ein Star unter den kugelsicheren Materialien und Panzerungsmaterialien und bieten noch großes Verbesserungspotenzial.