③Bahan keramik antipeluru yang paling umum digunakan
Sejak abad 21, keramik antipeluru berkembang pesat dan banyak macamnya, antara lain alumina, silikon karbida, boron karbida, silikon nitrida, titanium borida, dll, di antaranya keramik alumina (Al₂O₃), keramik silikon karbida (SiC), keramik boron karbida (B4C) adalah yang paling banyak digunakan.
Keramik alumina memiliki kepadatan tertinggi, tetapi kekerasannya relatif rendah, ambang pemrosesan rendah, harga rendah, menurut kemurniannya dibagi menjadi keramik alumina 85/90/95/99, kekerasan dan harga yang sesuai juga meningkat. pada gilirannya.
| Bahan | Massa jenis /(kg*m²) | Modulus elastis / (GN*m²) | HV | Setara dengan harga alumina |
| Boron karbida | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| Aluminium oksida | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Titanium diborida | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Silikon karbida | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| Pelapisan oksidasi | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| SM/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Keramik kaca | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Silikon nitrida | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Perbandingan sifat keramik antipeluru yang berbeda
Kerapatan keramik silikon karbida relatif rendah, kekerasan tinggi, merupakan keramik struktural yang hemat biaya, sehingga juga merupakan keramik antipeluru yang paling banyak digunakan di Cina.
Keramik boron karbida memiliki kepadatan terendah dan kekerasan tertinggi di antara keramik-keramik tersebut, namun pada saat yang sama, persyaratan teknologi pemrosesannya juga sangat tinggi, memerlukan sintering suhu tinggi dan tekanan tinggi, sehingga biayanya juga paling tinggi di antara ketiga keramik tersebut.
Dibandingkan dengan ketiga bahan keramik antipeluru yang lebih umum ini, keramik antipeluru alumina memiliki biaya paling rendah, namun kinerja antipelurunya jauh lebih rendah dibandingkan silikon karbida dan boron karbida, sehingga unit produksi keramik antipeluru dalam negeri saat ini berbahan silikon karbida dan boron karbida antipeluru, sedangkan keramik alumina jarang ditemukan.Namun, alumina kristal tunggal dapat digunakan untuk membuat keramik transparan, yang banyak digunakan sebagai bahan transparan dengan fungsi ringan, dan diterapkan pada peralatan militer seperti masker antipeluru prajurit individu, jendela deteksi rudal, jendela observasi kendaraan, dan periskop kapal selam.
④Dua bahan keramik antipeluru paling populer
Keramik anti peluru silikon karbida
Ikatan kovalen silikon karbida sangat kuat dan masih memiliki kekuatan ikatan yang tinggi pada suhu tinggi.Fitur struktural ini memberikan keramik silikon karbida kekuatan yang sangat baik, kekerasan tinggi, ketahanan aus, ketahanan korosi, konduktivitas termal yang tinggi, ketahanan guncangan termal yang baik, dan sifat lainnya.Pada saat yang sama, harga keramik silikon karbida moderat, hemat biaya, dan merupakan salah satu bahan pelindung lapis baja berkinerja tinggi yang paling menjanjikan.
Keramik silikon karbida memiliki ruang pengembangan yang luas di bidang perlindungan lapis baja, dan penerapannya di bidang peralatan individu dan kendaraan khusus cenderung terdiversifikasi.Ketika digunakan sebagai bahan pelindung pelindung, dengan mempertimbangkan biaya dan kesempatan aplikasi khusus serta faktor lainnya, biasanya berupa susunan kecil panel keramik dan bidang belakang komposit yang diikat ke pelat target komposit keramik, untuk mengatasi kegagalan keramik akibat tegangan tarik, dan untuk memastikan bahwa penetrasi proyektil hanya menghancurkan satu bagian tanpa merusak seluruh armor.
Keramik antipeluru boron karbida
Boron karbida adalah bahan yang diketahui kekerasannya setelah bahan superhard intan dan kubik boron nitrida, kekerasannya mencapai 3000kg/mm²;Kepadatannya rendah, hanya 2,52g/cm³, yaitu 1/3 baja;Modulus elastisitas tinggi, 450GPa;Titik leleh tinggi, sekitar 2447℃;Koefisien ekspansi termal rendah dan konduktivitas termal tinggi.Selain itu, boron karbida memiliki stabilitas kimia yang baik, ketahanan terhadap korosi asam dan alkali, pada suhu kamar tidak bereaksi dengan asam dan basa dan sebagian besar cairan senyawa anorganik, hanya dalam asam fluorida-asam sulfat, cairan campuran asam fluorida-asam nitrat memiliki korosi yang lambat ;Dan sebagian besar logam cair tidak melembabkan atau bertindak.Boron karbida juga memiliki kemampuan yang baik dalam menyerap neutron, yang tidak dimiliki bahan keramik lainnya.B4C memiliki kepadatan terendah dari beberapa keramik lapis baja yang umum digunakan, dikombinasikan dengan modulus elastisitas yang tinggi, menjadikannya pilihan yang baik untuk material di bidang lapis baja militer dan luar angkasa.Masalah utama B4C adalah harganya yang mahal (sekitar 10 kali lipat dari alumina) dan rapuh, sehingga membatasi penerapannya secara luas sebagai pelindung fase tunggal.
⑤Metode pembuatan keramik antipeluru.
| Teknologi persiapan | Karakteristik proses | |
| Keuntungan | ||
| Sintering tekan panas | Dengan temperatur sintering yang rendah dan waktu sintering yang singkat dapat diperoleh keramik dengan butiran halus dan densitas relatif tinggi serta sifat mekanik yang baik. | |
| Sintering tekanan super tinggi | Mencapai sintering yang cepat dan suhu rendah, tingkat pemadatan meningkat. | |
| Sintering pengepresan isostatik panas | Keramik dengan kinerja tinggi dan bentuk kompleks dapat dibuat dengan suhu sintering yang rendah, waktu pengepresan yang singkat, dan penyusutan bodi yang buruk secara seragam. | |
| Sintering gelombang mikro | Densifikasi cepat, pemanasan seragam gradien nol, memperbaiki struktur material, meningkatkan kinerja material, efisiensi tinggi dan penghematan energi. | |
| Sintering plasma pelepasan | Waktu sintering singkat, suhu sintering rendah, kinerja keramik baik, dan kepadatan material gradien sintering energi tinggi tinggi. | |
| Metode peleburan berkas plasma | Bahan baku bubuk meleleh sempurna, tidak dibatasi oleh ukuran partikel bubuk, tidak memerlukan fluks titik leleh rendah, dan produk memiliki struktur padat. | |
| Sintering reaksi | Dekat dengan teknologi manufaktur ukuran bersih, proses sederhana, biaya rendah, dapat menyiapkan komponen ukuran besar dan bentuk yang rumit. | |
| Sintering tanpa tekanan | Produk ini memiliki kinerja suhu tinggi yang sangat baik, proses sintering yang sederhana dan biaya rendah.Ada banyak metode pembentukan yang cocok, yang dapat digunakan untuk bagian besar yang rumit dan tebal, dan juga cocok untuk produksi industri skala besar. | |
| Sintering fase cair | Suhu sintering rendah, porositas rendah, butiran halus, kepadatan tinggi, kekuatan tinggi | |
| Teknologi persiapan | Karakteristik proses | |
| Kerugian | ||
| Sintering tekan panas | Prosesnya lebih kompleks, bahan cetakan dan kebutuhan peralatannya tinggi, efisiensi produksinya rendah, biaya produksinya tinggi, dan bentuknya hanya dapat dibuat dengan produk sederhana. | |
| Sintering tekanan super tinggi | Hanya dapat menyiapkan produk dengan bentuk sederhana, produksi rendah, investasi peralatan tinggi, kondisi sintering tinggi, dan konsumsi energi tinggi.Saat ini baru dalam tahap penelitian | |
| Sintering pengepresan isostatik panas | Biaya peralatannya tinggi, dan ukuran benda kerja yang akan diproses terbatas | |
| Sintering gelombang mikro | Teknologi teoritis perlu ditingkatkan, peralatan masih kurang, dan belum diterapkan secara luas | |
| Sintering plasma pelepasan | Teori dasarnya perlu diperbaiki, prosesnya rumit, dan biayanya tinggi, yang belum diindustrialisasi. | |
| Metode peleburan berkas plasma | Persyaratan peralatan yang tinggi belum tercapai untuk penerapan secara luas. | |
| Sintering reaksi | Residu silikon mengurangi sifat mekanik suhu tinggi, ketahanan korosi, dan ketahanan oksidasi material. | |
| Sintering tanpa tekanan | Temperatur sinteringnya tinggi, terdapat porositas tertentu, kekuatannya relatif rendah, dan penyusutan volume sekitar 15%. | |
| Sintering fase cair | Rentan terhadap deformasi, penyusutan besar dan sulit mengontrol keakuratan dimensi | |
| Keramik |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| .SiC |
Peningkatan keramik antipeluru
Meskipun potensi anti peluru dari silikon karbida dan boron karbida sangat besar, masalah ketangguhan patah dan kerapuhan yang buruk pada keramik fase tunggal tidak dapat diabaikan.Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern telah mengedepankan persyaratan fungsionalitas dan keekonomian keramik antipeluru: multifungsi, kinerja tinggi, ringan, biaya rendah dan keamanan.Oleh karena itu, dalam beberapa tahun terakhir, para ahli dan cendekiawan berharap untuk mencapai penguatan, ringan dan ekonomis keramik melalui penyesuaian mikro, termasuk komposit sistem keramik multi-komponen, keramik gradien fungsional, desain struktur berlapis, dll., dan pelindung tersebut ringan. berat dibandingkan dengan baju besi saat ini, dan meningkatkan kinerja seluler unit tempur dengan lebih baik.
Keramik bergradasi fungsional menunjukkan perubahan sifat material secara teratur melalui desain mikrokosmik.Misalnya, titanium borida dan logam titanium dan aluminium oksida, silikon karbida, boron karbida, silikon nitrida dan logam aluminium dan sistem komposit logam/keramik lainnya, kinerja perubahan gradien sepanjang posisi ketebalan, yaitu persiapan kekerasan tinggi transisi ke keramik anti peluru dengan ketangguhan tinggi.
Keramik multifase nanometer terdiri dari partikel dispersi submikron atau nanometer yang ditambahkan ke keramik matriks.Seperti SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, dll., kekerasan, ketangguhan dan kekuatan keramik mengalami peningkatan tertentu.Dilaporkan bahwa negara-negara Barat sedang mempelajari sintering bubuk skala nano untuk membuat keramik dengan ukuran butiran puluhan nanometer untuk mencapai kekuatan dan ketangguhan material, dan keramik antipeluru diharapkan dapat mencapai terobosan besar dalam hal ini.
Menyimpulkan
Baik itu keramik satu fasa maupun keramik multi fasa, bahan keramik antipeluru terbaik atau tidak dapat dipisahkan dari silikon karbida, boron karbida kedua bahan tersebut.Khusus untuk material boron karbida, dengan berkembangnya teknologi sintering, sifat unggul keramik boron karbida semakin menonjol, dan penerapannya di bidang antipeluru akan semakin berkembang.
Waktu posting: 14 Des-2023