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貝科特金屬陶瓷
防彈陶瓷有哪些性能要求
來源: | 作者:baqterjs | 發布時間: 2020-03-12 | 734 次瀏覽 | 分享到:
防彈陶瓷有哪些性能要求 陶瓷和金屬的防彈機理有很大的不同,金屬是由于塑性變形而吸收射彈的動能,而陶瓷是由于其破裂而吸收射彈的動能。 通常,陶瓷裝甲系統是由單片陶瓷或陶瓷—金屬復合物并覆蓋有高抗張強度...

    陶瓷和金屬的防彈機理有很大的不同,金屬是由于塑性變形而吸收射彈的動能,而陶瓷是由于其破裂而吸收射彈的動能。  
    通常,陶瓷裝甲系統是由單片陶瓷或陶瓷—金屬復合物并覆蓋有高抗張強度有機纖維結合的尼龍布層所組成(玻璃纖維亦可)。
    在子彈的沖擊下(速度>700~800m/s),陶瓷正面是被破碎而剩余的能量則被反面軟增強(例如尼龍布層)材料所吸收。反面材料必須能支持住子彈沖擊后陶瓷材料的碎片和子彈本身。
    防彈陶瓷要求的性能較多,例如:密度和氣孔率、硬度、斷裂韌性、楊氏模量、聲速、機械強度等,任何一個性能都不能與整體防彈性能有直接和決定性的關系,因而斷裂機理十分復雜,裂紋形成是由許多因素引起的,而且發生的時間十分短暫。防彈陶瓷的氣孔率應盡量低,以提高硬度和楊氏模量,對Al2O3瓷來說,其氣孔率應接近于零,而吸水率不超過0.02%。

    陶瓷的硬度要求很高,應高于飛行彈頭的硬度,對Al2O3陶瓷來說,硬度Hv應超過1220~1250。聲音在陶瓷中傳播的速度,表示陶瓷沖擊面上消耗能量的能力,希望有高的聲速,高的聲速也間接表示陶瓷有良好的致密化和低的封閉氣孔。根據實際經驗,Al2O3瓷的聲速應大于10000m/s,最好是10500~11500m/s。陶瓷有兩種防彈的類型,即單片陶瓷結構和陶瓷復合物結構,單片結構陶瓷包括氧化物陶瓷(主要是Al2O3瓷)和非氧化物陶瓷(例如:SiC、Si3N4、AlN和TiB2等),以及二元系統(例如:B4C-TiB2基陶瓷)。

    一般來說,非氧化物陶瓷具有更高的物理性能和相對低的密度(除TiB2基陶瓷外),作為防彈比Al2O3瓷更有利。然而,這些材料制造方法多用價格較貴的熱壓,不易產業化。但熱壓可提高防彈陶瓷的機械性能,這一點也是明顯的。陶瓷基復合物具有高的防彈性能,這是因為有高的機械性能,特別是斷裂韌性。在射彈沖擊之后,與單片陶瓷相比,陶瓷基復合物具有較好的完整性。

幾種復合物陶瓷如下:
    Al2O3/SiC(w),Al2O3/SiC(f),Al2O3/C(f),TiB2/B4C(p),TiB2/SiC(p)以及金屬陶瓷(如牌號為LanxideTM),其組成為滲Ni/(Al)之碳化物,例如:Ni/TiC和Al/B4C(p),這些材料多數屬于熱壓,因而價格較貴。雖然防彈陶瓷LanxideTM不是熱壓工藝,但其需要特別的工藝和設備,因而價格也比較貴。


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