Kugelsichere Aluminiumoxid-Keramik-| Entdecken Sie die Geheimnisse der kugelsicheren Panzerkeramikmaterialien
Im frühen Kampfpanzer war die Anfangsgeschwindigkeit des Hochgeschwindigkeits-KINETIK-Panzerungsprojektils aus Wolframlegierung so hoch wie 1700 ~ 1800m / s, und es konnte 800mm homogene Panzerplatte in einer Entfernung von 1000m durchdringen; Die Panzerbruchkraft des Präzisions-Ladungspanzer-Piercing-Projektils, das mit dem aktuellen Kampfpanzer der dritten Generation ausgestattet ist, kann 1200 ~ 1500mm homogene Panzerstahlplatte durchdringen.zjwelahead.comMore about bulletproofKugelsichere Aluminiumoxid-Keramik
Mit der schrittweisen Aufwertung von Projektilmaterialien und -eigenschaften stehen Panzermaterialien vor großen Herausforderungen. Angesichts des zunehmend bedrohlichen "Speers" müssen wir einen unzerstörbaren "Schild" auswerfen, um die militärische Schutzleistung und das Sicherheitsniveau zu verbessern. Diese Nachfrage fördert die beschleunigte Entwicklung und breite Anwendung von Verbundpanzerungen, und eines der wichtigsten Materialien sind kugelsichere Hochleistungskeramikmaterialien. Was ist das kugelsichere Prinzip keramischer Materialien? Das Grundprinzip des Panzerschutzes besteht darin, Projektilenergie zu verbrauchen, das Projektil zu verlangsamen und Unbedenklichkeit zu erreichen. Die meisten traditionellen technischen Materialien, wie Metallmaterialien, absorbieren Energie durch strukturelle plastische Verformung, während keramische Materialien Energie durch Mikrozerkleinerungsprozess absorbieren. Der Energieabsorptionsprozess von Panzerkeramiken lässt sich grob in drei Stufen unterteilen. (1) Anfangseinschlagsstufe: Das Projektil trifft auf die Keramikoberfläche, um den Gefechtskopf abzustumpfen und Energie zu absorbieren, während die Keramikoberfläche zerkleinert wird, um einen kleinen und harten Fragmentbereich zu bilden; (2) Erosionsstufe: Das stumpfe Projektil erodiert weiterhin die Fragmentfläche und bildet eine durchgehende keramische Fragmentschicht; (3) Verformungs-, Riss- und Bruchstufe: Schließlich wird in der Keramik Zugspannung erzeugt, um die Keramik zu brechen, und dann wird die hintere Platte verformt, und die verbleibende Energie wird durch die Verformung des hinteren Plattenmaterials absorbiert. Beim Einschlag von Projektilen in Keramik werden sowohl Projektile als auch Keramik beschädigt. Was sind die Anforderungen an Panzerkeramiken an Materialeigenschaften? Aufgrund der Sprödigkeit der Keramik selbst bricht sie eher als plastische Verformung, wenn sie von Projektilen beeinflusst wird. Unter Zugbelastung tritt der Bruch zunächst an heterogenen Stellen wie Poren und Korngrenzen auf. Um die Mikrospannungskonzentration zu minimieren, sollten Panzerungskeramiken daher hochwertige Keramiken mit geringer Porosität (bis zu 99% der theoretischen Dichte) und feiner Kornstruktur sein.
Materialeigenschaften und ihr Einfluss auf die kugelsichere Leistung. Den Daten zufolge sollten die mechanischen Eigenschaften von kugelsicherer Keramik sein: Elastizitätsmodul E ≤ 280gn / M 2, Härte HV ≥ 2000, Dichte ρ ≤ 3000kg / M 3 , der hohe Elastizitätsmodul der Keramik kann den Gefechtskopf während des Aufpralls verformen und komprimieren, und die hohe Härte sorgt dafür, dass der Gefechtskopf gepflügt und zerkleinert wird und seine Energie absorbiert, wenn der Gefechtskopf die Keramikplatte durchdringt. Die numerische Simulation zeigt, dass unter den fünf Parametern des keramischen Schermoduls, der Elastizitätsgrenze, der Zugfestigkeit, der Druckfestigkeit und der Schadensfestigkeit der panzerbrechende Schutzkoeffizient der Aluminiumoxidkeramik am empfindlichsten auf den Schermodul reagiert. Es wird erwartet, dass die Verbesserung des keramischen Schermoduls der effektivste Weg ist, um die Schutzleistung von kugelsicheren Keramiken auf Aluminiumoxidbasis zu verbessern.
Größeneffekt von Keramik
Die kugelsicheren Keramiken, die in Verbundpanzerungen verwendet werden, können zylindrisch, quadratisch und sechseckig sein. Unter ihnen haben zylindrische Keramiken die beste kugelsichere Fähigkeit, aber es gibt große Lücken; Quadratische Keramikblöcke haben viele gerade Nähte mit schlechter kugelsicherer Leistung, was sich auf ihre kugelsichere Leistung auswirkt. Hexagonale Keramik hat gute umfassende Eigenschaften, aber die Form und Größe von Keramikblöcken muss genau sein.
Rückhaltemethode der Keramik
Wenn kugelsichere Keramiken von Projektilen durchdrungen werden, nur wenn ihre Volumenintegrität und Nichtausdehnung erhalten bleiben, können sie den verschiedenen Energieableitungsmechanismen der keramischen hohen antielastischen Energie voll zum Tragen kommen. Die Ergebnisse zeigen, dass unter guten Randbedingungen der Durchdringungswiderstand von Keramik viel besser ist als der von unbeschränkter Keramik. Vier
Was sind die keramischen Materialien, die für den Panzerschutz verwendet werden?
Zu den keramischen Materialien, die für den Panzerschutz verwendet werden, gehören hauptsächlich Aluminiumoxid, Borcarbid und Siliziumkarbid.
Keramische Eigenschaften, die für die Herstellung von Rüstungen geeignet sind
Aufbereitungstechnik und materialtechnischer Trend typischer kugelsicherer Keramik
Aus den Eigenschaften des keramischen Materialaufbereitungsprozesses kann ersichtlich sein, dass derzeit die ausgereifteren Prozesse Reaktionssintern, druckloses Sintern und Flüssigphasensintern sind. Diese drei Sintermethoden haben niedrige Produktionskosten, einen einfachen Zubereitungsprozess und eine hohe Möglichkeit der Massenproduktion. Heißpresssintern und heißisostatisches Presssintern sind nach Produktgröße relativ begrenzt, mit hohen Produktionskosten und geringer Reife. Im Allgemeinen haben Ultrahochdrucksintern, Mikrowellensintern, Entladungsplasmasintern und Plasmastrahlschmelzen die geringste Reife. Es handelt sich um relativ neuartige Präparationsmethoden. Sie haben jedoch hohe Anforderungen an Technologie und Ausrüstung, hohe Produktionskosten und geringe Machbarkeit der Chargenrealisierung. Sie werden häufig in der experimentellen Explorationsphase eingesetzt.
Mit der Entwicklungsnachfrage nach leichten und effizienten Panzerungssystemen werden die Vorteile von kugelsicherer Keramik immer wichtiger. Von einphasigen Keramiken, Mehrphasenkeramiken bis hin zu Faserverbundkeramiken wird die Bruchzähigkeit der Materialien schrittweise verbessert und die Fähigkeit, mehreren Schlägen standzuhalten, ständig verbessert. Mit der Entwicklung der Materialaufbereitungstechnologie werden kontinuierlich neue Materialien mit höherer Leistung entwickelt und untersucht. Nanomaterialien und Schichtstrukturen bieten Materialdesignern viele neue Möglichkeiten, exotischere Verbundwerkstoffe herzustellen, um die Ausdehnung des Aufprallversagens zu minimieren. Kohlenstoffnanoröhren weisen eine hohe Festigkeit und Steifigkeit auf, und anorganische Fullerene haben ein großes Potenzial für die Energieabsorption. Neben der Entwicklung von Materialien ist auch das Design neuer Verbundpanzerung ein weiterer Forschungsschwerpunkt.
Was sind die technischen Möglichkeiten, um die Eigenschaften von kugelsicherer Keramik zu verbessern?
Derzeit sind die wichtigsten Möglichkeiten, die Leistung von kugelsicherer Keramik für Schutzpanzer zu verbessern, wie folgt:
Faservorspannung und -verstärkung Die Dehnung von SiC-Faser / SiC-Verbundkeramik kann um das 9-fache erhöht werden als die von reiner SiC-Keramik; Die Bruchzähigkeit von Si3N4 mit kontinuierlicher Kohlefaser ist mehr als 4-mal höher als die von reinem Si3N4. Darüber hinaus haben die neu entwickelten Kunststoffkeramiken eine bessere kugelsichere Leistung als reine Keramik und können dem kontinuierlichen Eindringen mehrerer Projektile standhalten.
Zwei
Funktionell verlaufende Materialien
Das keramische Verbundmaterial mit kontinuierlichem Wechsel von Keramik zu Metall wird durch ein spezielles Prozessverfahren hergestellt, das eine bessere kugelsichere Leistung aufweist als die aus Keramikplatte und Metallplatte bestehende Verbundpanzerung.
Drei
Keramische Oberflächenbehandlung
Um die Rissbeständigkeit von Keramiken effektiv zu verbessern, können mechanochemisches Polieren, Oberflächenmikrooxidation, Gasphasenabscheidung und Laseroberflächenbehandlung eingesetzt werden, um den Oberflächenzustand von Keramiken zu verbessern. Darüber hinaus kann die Implantation von Metallionen auf der Oberfläche von Aluminiumoxidkeramiken durch Ionenimplantation die Oberflächenhärte um etwa 50% erhöhen; Die Biegefestigkeit von Siliziumkarbid und Siliziumnitrid kann um 20% ~ 30% erhöht werden.
Sieben
Entwicklungsstand der globalen kugelsicheren panzerkeramischen Materialien
Keramische kugelsichere Rüstungen sind aufgrund des Krieges gegen den Terrorismus zu einer schnell wachsenden Industrie in der Welt geworden. Ob es sich um den Schutz des menschlichen Körpers oder den Panzerschutz von Fahrzeugen handelt, Hochleistungskeramik hat viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien, vor allem geringes Gewicht, hohe Härte und einheitliche Kontrolle der Mikrostruktur, so dass sie ernsteren Bedrohungen standhalten können.
Kugelsichere Keramikweste
Unter den wichtigsten kugelsicheren keramischen Materialien wie Borcarbid (B4C), Siliziumkarbid (SIC), Aluminiumoxid (Al2O3) und anderen keramischen Materialien mit hoher Härte sind Siliziumkarbidkeramiken in den letzten Jahren zu den Mainstream-Produkten der internationalen kugelsicheren Keramik geworden, einschließlich der kugelsicheren Weste für den menschlichen Körper, der kugelsicheren Schicht des Hubschrauberbauchs, des Panzerpanzerfahrzeugs und des kugelsicheren Layers usw. aufgrund ihrer hohen Härte, Guter kugelsicherer Effekt und weitaus niedrigere Herstellungskosten als Borkarbidkeramik mit besserer kugelsicherer Leistung. Zum Beispiel stellt Ceradyne dem US-Militär jedes Jahr mehr als 1 Milliarde US-Dollar an kugelsicheren Keramikrüstungen zur Verfügung.
Eigenschaften von silikonsicheren keramischen Materialien, die von international renommierten Unternehmen hergestellt werdenzjwelahead.comMore about bulletproofKugelsichere Aluminiumoxid-Keramik
Mit der schrittweisen Aufwertung von Projektilmaterialien und -eigenschaften stehen Panzermaterialien vor großen Herausforderungen. Angesichts des zunehmend bedrohlichen "Speers" müssen wir einen unzerstörbaren "Schild" auswerfen, um die militärische Schutzleistung und das Sicherheitsniveau zu verbessern. Diese Nachfrage fördert die beschleunigte Entwicklung und breite Anwendung von Verbundpanzerungen, und eines der wichtigsten Materialien sind kugelsichere Hochleistungskeramikmaterialien. Was ist das kugelsichere Prinzip keramischer Materialien? Das Grundprinzip des Panzerschutzes besteht darin, Projektilenergie zu verbrauchen, das Projektil zu verlangsamen und Unbedenklichkeit zu erreichen. Die meisten traditionellen technischen Materialien, wie Metallmaterialien, absorbieren Energie durch strukturelle plastische Verformung, während keramische Materialien Energie durch Mikrozerkleinerungsprozess absorbieren. Der Energieabsorptionsprozess von Panzerkeramiken lässt sich grob in drei Stufen unterteilen. (1) Anfangseinschlagsstufe: Das Projektil trifft auf die Keramikoberfläche, um den Gefechtskopf abzustumpfen und Energie zu absorbieren, während die Keramikoberfläche zerkleinert wird, um einen kleinen und harten Fragmentbereich zu bilden; (2) Erosionsstufe: Das stumpfe Projektil erodiert weiterhin die Fragmentfläche und bildet eine durchgehende keramische Fragmentschicht; (3) Verformungs-, Riss- und Bruchstufe: Schließlich wird in der Keramik Zugspannung erzeugt, um die Keramik zu brechen, und dann wird die hintere Platte verformt, und die verbleibende Energie wird durch die Verformung des hinteren Plattenmaterials absorbiert. Beim Einschlag von Projektilen in Keramik werden sowohl Projektile als auch Keramik beschädigt. Was sind die Anforderungen an Panzerkeramiken an Materialeigenschaften? Aufgrund der Sprödigkeit der Keramik selbst bricht sie eher als plastische Verformung, wenn sie von Projektilen beeinflusst wird. Unter Zugbelastung tritt der Bruch zunächst an heterogenen Stellen wie Poren und Korngrenzen auf. Um die Mikrospannungskonzentration zu minimieren, sollten Panzerungskeramiken daher hochwertige Keramiken mit geringer Porosität (bis zu 99% der theoretischen Dichte) und feiner Kornstruktur sein.
Materialeigenschaften und ihr Einfluss auf die kugelsichere Leistung. Den Daten zufolge sollten die mechanischen Eigenschaften von kugelsicherer Keramik sein: Elastizitätsmodul E ≤ 280gn / M 2, Härte HV ≥ 2000, Dichte ρ ≤ 3000kg / M 3 , der hohe Elastizitätsmodul der Keramik kann den Gefechtskopf während des Aufpralls verformen und komprimieren, und die hohe Härte sorgt dafür, dass der Gefechtskopf gepflügt und zerkleinert wird und seine Energie absorbiert, wenn der Gefechtskopf die Keramikplatte durchdringt. Die numerische Simulation zeigt, dass unter den fünf Parametern des keramischen Schermoduls, der Elastizitätsgrenze, der Zugfestigkeit, der Druckfestigkeit und der Schadensfestigkeit der panzerbrechende Schutzkoeffizient der Aluminiumoxidkeramik am empfindlichsten auf den Schermodul reagiert. Es wird erwartet, dass die Verbesserung des keramischen Schermoduls der effektivste Weg ist, um die Schutzleistung von kugelsicheren Keramiken auf Aluminiumoxidbasis zu verbessern.
Größeneffekt von Keramik
Die kugelsicheren Keramiken, die in Verbundpanzerungen verwendet werden, können zylindrisch, quadratisch und sechseckig sein. Unter ihnen haben zylindrische Keramiken die beste kugelsichere Fähigkeit, aber es gibt große Lücken; Quadratische Keramikblöcke haben viele gerade Nähte mit schlechter kugelsicherer Leistung, was sich auf ihre kugelsichere Leistung auswirkt. Hexagonale Keramik hat gute umfassende Eigenschaften, aber die Form und Größe von Keramikblöcken muss genau sein.
Rückhaltemethode der Keramik
Wenn kugelsichere Keramiken von Projektilen durchdrungen werden, nur wenn ihre Volumenintegrität und Nichtausdehnung erhalten bleiben, können sie den verschiedenen Energieableitungsmechanismen der keramischen hohen antielastischen Energie voll zum Tragen kommen. Die Ergebnisse zeigen, dass unter guten Randbedingungen der Durchdringungswiderstand von Keramik viel besser ist als der von unbeschränkter Keramik. Vier
Was sind die keramischen Materialien, die für den Panzerschutz verwendet werden?
Zu den keramischen Materialien, die für den Panzerschutz verwendet werden, gehören hauptsächlich Aluminiumoxid, Borcarbid und Siliziumkarbid.
- Als ionische Bindungsverbindung haben Aluminiumoxidkeramiken eine starke chemische Bindungskraft, einen hohen Schmelzpunkt (2050 °C), eine gute Oxidationsbeständigkeit und chemische Trägheit. Gesinterte Produkte haben eine glatte Oberfläche, eine stabile Größe und einen niedrigen Preis. Daher sind sie weit verbreitet in allen Arten von gepanzerten Fahrzeugen und militär- und polizeilicher kugelsicherer Kleidung. Die hohe Dichte, geringe Härte und Bruchzähigkeit von Al2O3 machen seine kugelsichere Leistung jedoch relativ niedrig.
- Borcarbid ist eine starke kovalente Bindungsverbindung mit einer kovalenten Bindung von bis zu 93,9%. Es hat einen hohen Schmelzpunkt und eine außergewöhnliche Härte (35 ~ 45 gpa), die nach Diamant und kubischem Bornitrid an zweiter Stelle steht. Insbesondere seine nahezu konstante Hochtemperaturhärte und seine guten mechanischen Eigenschaften machen B4C zu einem der verschleißfesten Hochtemperaturwerkstoffe mit großem Entwicklungspotenzial. B4C hat die niedrigste Dichte unter mehreren häufig verwendeten Panzerungskeramiken, und sein hoher Elastizitätsmodul macht es zu einer guten Wahl für militärische Panzerung und Weltraummaterialien. Die Hauptprobleme von B4C sind sein hoher Preis (etwa das 10-fache des Preises von Aluminiumoxid) und seine hohe Sprödigkeit, die seine breite Anwendung als einphasige Schutzpanzerung einschränken.
- Siliziumkarbid hat eine extrem starke kovalente Bindung und hat immer noch eine hochfeste Bindung bei hohen Temperaturen. Dieses strukturelle Merkmal verleiht Siliziumkarbidkeramiken eine ausgezeichnete Festigkeit, hohe Härte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit und gute Temperaturwechselbeständigkeit; Gleichzeitig haben Siliziumkarbidkeramiken einen moderaten Preis und eine hohe Kostenleistung. Es ist eines der potentiellsten Hochleistungs-Panzerschutzmaterialien.
Keramische Eigenschaften, die für die Herstellung von Rüstungen geeignet sind
Aufbereitungstechnik und materialtechnischer Trend typischer kugelsicherer Keramik
Aus den Eigenschaften des keramischen Materialaufbereitungsprozesses kann ersichtlich sein, dass derzeit die ausgereifteren Prozesse Reaktionssintern, druckloses Sintern und Flüssigphasensintern sind. Diese drei Sintermethoden haben niedrige Produktionskosten, einen einfachen Zubereitungsprozess und eine hohe Möglichkeit der Massenproduktion. Heißpresssintern und heißisostatisches Presssintern sind nach Produktgröße relativ begrenzt, mit hohen Produktionskosten und geringer Reife. Im Allgemeinen haben Ultrahochdrucksintern, Mikrowellensintern, Entladungsplasmasintern und Plasmastrahlschmelzen die geringste Reife. Es handelt sich um relativ neuartige Präparationsmethoden. Sie haben jedoch hohe Anforderungen an Technologie und Ausrüstung, hohe Produktionskosten und geringe Machbarkeit der Chargenrealisierung. Sie werden häufig in der experimentellen Explorationsphase eingesetzt.
Mit der Entwicklungsnachfrage nach leichten und effizienten Panzerungssystemen werden die Vorteile von kugelsicherer Keramik immer wichtiger. Von einphasigen Keramiken, Mehrphasenkeramiken bis hin zu Faserverbundkeramiken wird die Bruchzähigkeit der Materialien schrittweise verbessert und die Fähigkeit, mehreren Schlägen standzuhalten, ständig verbessert. Mit der Entwicklung der Materialaufbereitungstechnologie werden kontinuierlich neue Materialien mit höherer Leistung entwickelt und untersucht. Nanomaterialien und Schichtstrukturen bieten Materialdesignern viele neue Möglichkeiten, exotischere Verbundwerkstoffe herzustellen, um die Ausdehnung des Aufprallversagens zu minimieren. Kohlenstoffnanoröhren weisen eine hohe Festigkeit und Steifigkeit auf, und anorganische Fullerene haben ein großes Potenzial für die Energieabsorption. Neben der Entwicklung von Materialien ist auch das Design neuer Verbundpanzerung ein weiterer Forschungsschwerpunkt.
Was sind die technischen Möglichkeiten, um die Eigenschaften von kugelsicherer Keramik zu verbessern?
Derzeit sind die wichtigsten Möglichkeiten, die Leistung von kugelsicherer Keramik für Schutzpanzer zu verbessern, wie folgt:
Faservorspannung und -verstärkung Die Dehnung von SiC-Faser / SiC-Verbundkeramik kann um das 9-fache erhöht werden als die von reiner SiC-Keramik; Die Bruchzähigkeit von Si3N4 mit kontinuierlicher Kohlefaser ist mehr als 4-mal höher als die von reinem Si3N4. Darüber hinaus haben die neu entwickelten Kunststoffkeramiken eine bessere kugelsichere Leistung als reine Keramik und können dem kontinuierlichen Eindringen mehrerer Projektile standhalten.
Zwei
Funktionell verlaufende Materialien
Das keramische Verbundmaterial mit kontinuierlichem Wechsel von Keramik zu Metall wird durch ein spezielles Prozessverfahren hergestellt, das eine bessere kugelsichere Leistung aufweist als die aus Keramikplatte und Metallplatte bestehende Verbundpanzerung.
Drei
Keramische Oberflächenbehandlung
Um die Rissbeständigkeit von Keramiken effektiv zu verbessern, können mechanochemisches Polieren, Oberflächenmikrooxidation, Gasphasenabscheidung und Laseroberflächenbehandlung eingesetzt werden, um den Oberflächenzustand von Keramiken zu verbessern. Darüber hinaus kann die Implantation von Metallionen auf der Oberfläche von Aluminiumoxidkeramiken durch Ionenimplantation die Oberflächenhärte um etwa 50% erhöhen; Die Biegefestigkeit von Siliziumkarbid und Siliziumnitrid kann um 20% ~ 30% erhöht werden.
Sieben
Entwicklungsstand der globalen kugelsicheren panzerkeramischen Materialien
Keramische kugelsichere Rüstungen sind aufgrund des Krieges gegen den Terrorismus zu einer schnell wachsenden Industrie in der Welt geworden. Ob es sich um den Schutz des menschlichen Körpers oder den Panzerschutz von Fahrzeugen handelt, Hochleistungskeramik hat viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien, vor allem geringes Gewicht, hohe Härte und einheitliche Kontrolle der Mikrostruktur, so dass sie ernsteren Bedrohungen standhalten können.
Kugelsichere Keramikweste
Unter den wichtigsten kugelsicheren keramischen Materialien wie Borcarbid (B4C), Siliziumkarbid (SIC), Aluminiumoxid (Al2O3) und anderen keramischen Materialien mit hoher Härte sind Siliziumkarbidkeramiken in den letzten Jahren zu den Mainstream-Produkten der internationalen kugelsicheren Keramik geworden, einschließlich der kugelsicheren Weste für den menschlichen Körper, der kugelsicheren Schicht des Hubschrauberbauchs, des Panzerpanzerfahrzeugs und des kugelsicheren Layers usw. aufgrund ihrer hohen Härte, Guter kugelsicherer Effekt und weitaus niedrigere Herstellungskosten als Borkarbidkeramik mit besserer kugelsicherer Leistung. Zum Beispiel stellt Ceradyne dem US-Militär jedes Jahr mehr als 1 Milliarde US-Dollar an kugelsicheren Keramikrüstungen zur Verfügung.
Eigenschaften von silikonsicheren keramischen Materialien, die von international renommierten Unternehmen hergestellt werdenzjwelahead.comMore about bulletproofKugelsichere Aluminiumoxid-Keramik
