③Koorelt kasutatav kuulikindla keraamilise materjali
Alates 21. sajandist on kuulikindel keraamika kiiresti arenenud ja seda on palju erinevaid, sealhulgas alumiiniumoksiid, ränikarbiid, boorkarbiid, räninitriid, titaanboriid jne, sealhulgas alumiiniumoksiidkeraamika (Al₂O₃), ränikarbiidkeraamika (SiC), boorkarbiidkeraamikat (B4C) kasutatakse kõige enam.
Alumiiniumoksiidi keraamika on kõrgeima tihedusega, kuid kõvadus on suhteliselt madal, töötlemislävi on madal, hind on madal, puhtuse järgi jaguneb alumiiniumoksiidi keraamikaks 85/90/95/99, samuti suurendatakse vastavat kõvadust ja hinda vastutasuks.
| Materjalid | Tihedus / (kg*m²) | elastsusmoodul / (Gn*m²) | HV | Samaväärne alumiiniumoksiidi hinnaga |
| Boorkarbiid | 2500 | 400 | 30 000 | X 10 |
| Alumiiniumoksiid | 3800 | 340 | 15 000 | 1 |
| Titaandiboriid | 4500 | 570 | 33 000 | X10 |
| Ränikarbiid | 3200 | 370 | 27 000 | X5 |
| Oksüdatsiooniga katmine | 2800 | 415 | 12 000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Klaaskeraamika | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Räninitriid | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Erinevate kuulikindlate keraamikate omaduste võrdlus
Räni karbiidi keraamiline tihedus on suhteliselt madal, kõrge kõvadus, on kulutõhus konstruktsioon keraamika, nii et see on ka Hiinas kõige laialdasemalt kasutatav kuulikindla keraamika.
Boorkarbiidkeraamika on nendest keraamikatest madalaima tiheduse ja kõrgeima kõvadusega, kuid samal ajal on ka nende nõuded töötlemistehnoloogiale väga kõrged, nõudes kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul paagutamist, mistõttu on ka maksumus nende kolme keraamika seas kõrgeim.
Võrreldes nende kolme levinuma kuulikindla keraamilise materjaliga on alumiiniumoksiidi kuulikindel keraamika madalaim hind, kuid kuulikindel jõudlus on palju väiksem kui ränikarbiidil ja boorkarbiidil, seega on praegused kodumaised ränikarbiidi ja boorkarbiidi kuulikindla keraamika tootmisüksused. alumiiniumoksiidi keraamika on haruldane.Kuid monokristalli alumiiniumoksiidi saab kasutada läbipaistva keraamika valmistamiseks, mida kasutatakse laialdaselt valgusfunktsiooniga läbipaistvate materjalidena ja mida kasutatakse sõjavarustuses, nagu üksikud sõdurite kuulikindlad maskid, rakettide tuvastamise aknad, sõidukite vaatlusaknad ja allveelaevade periskoobid.
④ Kaks kõige populaarsemat kuulikindlat keraamilist materjali
Ränikarbiidist kuulikindel keraamika
Ränikarbiidi kovalentne side on väga tugev ja sellel on kõrgel temperatuuril endiselt tugev side.See struktuurne omadus annab ränikarbiidkeraamikale suurepärase tugevuse, kõrge kõvaduse, kulumiskindluse, korrosioonikindluse, kõrge soojusjuhtivuse, hea soojuslöögikindluse ja muud omadused.Samal ajal on ränikarbiidi keraamika hind mõõdukas, kulutõhus ja üks paljutõotavamaid suure jõudlusega soomuskaitsematerjale.
Ränikarbiidkeraamikal on soomuskaitse valdkonnas lai arendusruum ning nende kasutusalad üksikseadmete ja erisõidukite valdkonnas kipuvad olema mitmekesised.Kui seda kasutatakse kaitsva soomusmaterjalina, võttes arvesse kulusid ja erilisi kasutusjuhtumeid ja muid tegureid, on see tavaliselt keraamiliste paneelide ja komposiittagaplaadi väike paigutus, mis on ühendatud keraamilise komposiitsihtplaadiga, et ületada tõmbepingest tingitud keraamika rike ja tagamaks, et mürsu läbitung purustab ainult ühe tüki ilma kogu soomust kahjustamata.
Boorkarbiidist kuulikindel keraamika
Boorkarbiid on tuntud materjalide kõvadus pärast teemant- ja kuupboornitriidi ülikõva materjali, kõvadus kuni 3000 kg/mm²;Tihedus on madal, ainult 2,52 g/cm³, mis on 1/3 terasest;Kõrge elastsusmoodul, 450GPa;Kõrge sulamistemperatuur, umbes 2447 ℃;Soojuspaisumistegur on madal ja soojusjuhtivus kõrge.Lisaks on boorkarbiidil hea keemiline stabiilsus, happe- ja leeliseline korrosioonikindlus, toatemperatuuril ei reageeri happe ja alusega ning enamiku anorgaaniliste ühendite vedelikega, ainult vesinikfluoriidhappe-väävelhappes, vesinikfluoriidhappe-lämmastikhappe seguvedelikus on aeglane korrosioon. ;Ja enamik sulametalle ei niisuta, ei toimi.Boorkarbiidil on ka hea neutronite neelamise võime, mida teistes keraamilistes materjalides pole.B4C-l on paljudest sagedamini kasutatavatest soomuskeraamikast madalaim tihedus, mis on kombineeritud kõrge elastsusmooduliga, mistõttu on see hea valik materjalide jaoks sõjalistel soomustel ja kosmoseväljadel.B4C peamine probleem on see, et see on kallis (umbes 10 korda suurem kui alumiiniumoksiidi oma) ja rabe, mis piirab selle laialdast kasutamist ühefaasilise kaitserüüna.
⑤Kuulikindla keraamika valmistamise meetod.
| Valmistamise tehnoloogia | Protsessi omadused | |
| Eelis | ||
| Kuum press paagutamine | Madala paagutamistemperatuuri ja lühikese paagutamisajaga on võimalik saada peeneteralise ja kõrge suhtelise tihedusega ning heade mehaaniliste omadustega keraamikat. | |
| Ülikõrgsurve paagutamine | Saavutada kiire, madala temperatuuriga paagutamine, tihendusmäär suurenes. | |
| Kuum isostaatiline presspaagutamine | Suure jõudlusega ja keeruka kujuga keraamikat saab valmistada madala paagutamistemperatuuri, lühikese raputamisaja ja halva keha ühtlase kokkutõmbumisega. | |
| Mikrolaineahjus paagutamine | Kiire tihendamine, nullgradient ühtlane kuumutamine, parandab materjali struktuuri, parandab materjali jõudlust, kõrget efektiivsust ja energiasäästu. | |
| Tühjendusplasma paagutamine | Paagutamisaeg on lühike, paagutamistemperatuur on madal, keraamilised omadused on head ja suure energiaga paagutamisgradientmaterjali tihedus on kõrge. | |
| Plasmakiirega sulatamise meetod | Pulbri tooraine on täielikult sulanud, seda ei piira pulbri osakeste suurus, see ei vaja madala sulamistemperatuuriga voogu ja tootel on tihe struktuur. | |
| Reaktsioonipaagutamine | Ligikaudu netosuuruse tootmistehnoloogia, lihtne protsess, madal hind, saab valmistada suuri ja keeruka kujuga osi. | |
| Survevaba paagutamine | Tootel on suurepärane jõudlus kõrgel temperatuuril, lihtne paagutamisprotsess ja madal hind.Sobivaid vormimismeetodeid on palju, mida saab kasutada keerukate ja paksude suurte detailide jaoks ning sobivad ka suuremahuliseks tööstuslikuks tootmiseks. | |
| Vedelik faas paagutamine | Madal paagutustemperatuur, madal poorsus, peen tera, kõrge tihedus, kõrge tugevus | |
| Valmistamise tehnoloogia | Protsessi omadused | |
| Puudus | ||
| Kuum press paagutamine | Protsess on keerulisem, hallitusmaterjalide ja seadmete nõuded on kõrged, tootmise efektiivsus on madal, tootmiskulud on kõrged ja kuju saab valmistada ainult lihtsate toodetega. | |
| Ülikõrgsurve paagutamine | Saab valmistada ainult lihtsa kuju, väikese toodangu, suurte seadmeinvesteeringute, kõrgete paagutamistingimuste ja suure energiatarbimisega tooteid.Praegu on see alles uurimisjärgus | |
| Kuum isostaatiline presspaagutamine | Seadmete maksumus on kõrge ja töödeldava detaili suurus on piiratud | |
| Mikrolaineahjus paagutamine | Teoreetiline tehnoloogia vajab täiustamist, puuduvad seadmed ja seda pole laialdaselt kasutatud | |
| Tühjendusplasma paagutamine | Põhiteooria vajab täiustamist, protsess on keeruline ja kõrge hind, mida pole industrialiseeritud. | |
| Plasmakiirega sulatamise meetod | Laialdaseks kasutamiseks ei ole kõrgeid nõudeid seadmetele täidetud. | |
| Reaktsioonipaagutamine | Jääk räni vähendab materjali kõrge temperatuuriga mehaanilisi omadusi, korrosioonikindlust ja oksüdatsiooniresistentsust. | |
| Survevaba paagutamine | Paagutamistemperatuur on kõrge, sellel on teatav poorsus, tugevus on suhteliselt madal ja mahukahanemine on umbes 15%. | |
| Vedelik faas paagutamine | See on altid deformatsioonile, suurele kokkutõmbumisele ja mõõtmete täpsust on raske kontrollida | |
| Keraamilised |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| .SiC |
Kuulikindla keraamika uuendus
Kuigi ränikarbiidi ja boorkarbiidi kuulikindel potentsiaal on väga suur, ei saa tähelepanuta jätta ühefaasilise keraamika purunemiskindluse ja halva rabeduse probleemi.Kaasaegse teaduse ja tehnoloogia areng on esitanud nõuded kuulikindla keraamika funktsionaalsusele ja ökonoomsusele: multifunktsionaalsus, kõrge jõudlus, kerge kaal, madal hind ja ohutus.Seetõttu loodavad eksperdid ja teadlased viimastel aastatel saavutada keraamika tugevnemist, kergekaalulisust ja ökonoomsust mikroreguleerimisega, sealhulgas mitmekomponendilise keraamilise süsteemi komposiitmaterjali, funktsionaalse gradientkeraamika, kihilise struktuuri disaini jne abil ning selline soomus on kerge. kaalu võrreldes tänapäevaste soomukitega ja parandavad paremini lahinguüksuste mobiilsust.
Funktsionaalselt sorteeritud keraamika näitab korrapäraseid muutusi materjali omadustes läbi mikrokosmilise disaini.Näiteks titaanboriid ja titaanmetall ja alumiiniumoksiid, ränikarbiid, boorkarbiid, räninitriid ja metallalumiinium ja muud metalli/keraamika komposiitsüsteemid, gradiendi jõudlus muutub piki paksuse asendit, st kõrge kõvaduse valmistamine üleminek suure sitkuse kuulikindlale keraamikale.
Nanomeetri mitmefaasiline keraamika koosneb submikron- või nanomeetrilistest dispersiooniosakestest, mis on lisatud maatrikskeraamikale.Nagu SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC jne, on keraamika kõvadus, sitkus ja tugevus teatud paranenud.Teatavasti uurivad lääneriigid nanomõõtmelise pulbri paagutamist, et valmistada materjali tugevuse ja sitkuse saavutamiseks keraamikat, mille tera suurus on kümneid nanomeetrit, ning kuulikindel keraamika peaks selles osas saavutama suure läbimurde.
Kokku võtma
Olgu see ühefaasiline keraamika või mitmefaasiline keraamika, parimad kuulikindlad keraamilised materjalid või ränikarbiidist lahutamatud, boorkarbiidiga need kaks materjali.Eriti boorkarbiidmaterjalide puhul on paagutamistehnoloogia arenedes üha enam esile kerkinud boorkarbiidkeraamika suurepärased omadused ning nende rakendusi kuulikindluse valdkonnas arendatakse edasi.
Postitusaeg: 14. detsember 2023