MATUMIZI YA SILICON CARBIDE, BORON CARBIDE NA KEramik NYINGINE ZA HALI YA JUU KATIKA UWANJA WA BULLETPROOF.
Keramik ya kawaida ni tete.Walakini, kauri za hali ya juu zilizochakatwa na sayansi na teknolojia ya kisasa zimekuwa nyenzo mpya ngumu na ya juu, haswa katika uwanja wa kuzuia risasi na mahitaji maalum ya utendaji wa nyenzo.Keramik imekuwa nyenzo maarufu sana ya kuzuia risasi.
01 Kanuni ya uthibitisho wa risasi ya nyenzo za kauri
Kanuni ya msingi ya ulinzi wa silaha ni kutumia nishati ya projectile, kupunguza kasi ya projectile na kuifanya isiwe na madhara.Nyenzo nyingi za kitamaduni za uhandisi, kama vile vifaa vya chuma, hunyonya nishati kupitia muundo wa plastiki, wakati nyenzo za kauri huchukua nishati kupitia mchakato mdogo wa kusagwa.
Mchakato wa kunyonya nishati ya kauri zisizo na risasi unaweza kugawanywa katika hatua tatu:
(1) Hatua ya awali ya athari: projectile hupiga uso wa kauri, na kufanya kichwa cha vita kuwa butu, na kunyonya nishati katika mchakato wa kuponda uso wa kauri ili kuunda sehemu ndogo na ngumu ya kipande;
(2) Hatua ya mmomonyoko wa udongo: projectile butu inaendelea kumomonyoa eneo la kipande, na kutengeneza safu ya kipande cha kauri kinachoendelea;
(3) Deformation, ufa na fracture hatua: hatimaye, tensile stress ni kuzalisha katika kauri kuvunja kauri, na kisha sahani nyuma ni deformed.Nishati iliyobaki inafyonzwa na deformation ya nyenzo za sahani ya nyuma.Katika mchakato wa projectile inayoathiri kauri, projectile na kauri zote zinaharibiwa.
02 Mahitaji ya kauri zisizo na risasi kwenye sifa za nyenzo
Kwa sababu ya brittleness ya kauri yenyewe, itavunjika badala ya deformation ya plastiki inapoathiriwa na projectile.Chini ya mzigo mzito, fracture kwanza hutokea katika sehemu tofauti tofauti kama vile vinyweleo na mipaka ya nafaka.Kwa hiyo, ili kupunguza mkusanyiko wa dhiki ndogo, keramik za kivita zinapaswa kuwa keramik za ubora wa juu na porosity ya chini (hadi 99% ya msongamano wa kinadharia) na muundo mzuri wa nafaka.
Utendaji wa Nyenzo na Ushawishi Wake kwenye Utendaji Usiothibitisha Risasi.
| Utendaji | Athari kwenye utendakazi wa kuzuia risasi |
| Msongamano | Misa ya mfumo wa silaha |
| Ugumu | Kiwango cha uharibifu wa projectiles |
| Moduli ya elastic | Usambazaji wa wimbi la mkazo |
| Nguvu | Utendaji dhidi ya mgomo nyingi |
| Hali ya kuvunjika | Utendaji dhidi ya mgomo nyingi |
| Ugumu wa fracture (intercrystalline au transgranular) | Uwezo wa kunyonya nishati |
| Muundo mdogo | Ukubwa wa nafaka, awamu ya pili, mabadiliko ya awamu au amorphization, porosity, nk huathiri mali zote. |
03 Nyenzo za kauri zisizo na risasi zinazotumika sana
Tangu karne ya 21, keramik zisizo na risasi zimetengenezwa kwa kasi na aina nyingi, ikiwa ni pamoja na oksidi ya alumini, kaboni ya silicon, carbudi ya boroni, nitridi ya silicon, boride ya titanium, nk. keramik ya kaboni ya boroni (B4C) ndiyo inayotumiwa sana.
Uzito wa keramik ya alumina ni ya juu zaidi, lakini ugumu ni wa chini, kizingiti cha usindikaji ni cha chini, na bei ni ya chini.Kwa mujibu wa usafi, keramik ya alumina imegawanywa katika 85/90/95/99, na ugumu unaofanana na bei pia huongezeka kwa zamu.
| Nyenzo | Msongamano Kg/m3 | Moduli ya elastic GN/m2 | HV | Bei kuhusiana na alumina |
| Carbudi ya boroni | 2500 | 400 | 30000 | x 10 |
| Alumina | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Titanium diboride | 4500 | 570 | 33000 | x 10 |
| Carbide ya silicon | 3200 | 370 | 27000 | x 5 |
| Oksidi ya Beriliamu | 2800 | 415 | 12000 | x 10 |
| B4C/SiC | 2600 | 340 | 27500 | x 7 |
| Vioo na Keramik | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Nitridi ya silicon | 3200 | 310 | 17000 | x 5 |
Ulinganisho wa mali ya nyenzo
Keramik ya carbudi ya silicon ni keramik ya miundo yenye wiani mdogo na ugumu wa juu, ambayo ni ya gharama nafuu.Kwa hiyo, pia ni keramik zinazotumiwa sana nchini China.
Keramik ya carbide ya boroni ina msongamano wa chini na ugumu wa juu zaidi kati ya aina hizi za keramik, lakini wakati huo huo, pia zina mahitaji ya juu ya teknolojia ya usindikaji, inayohitaji joto la juu na la shinikizo la juu, hivyo gharama pia ni ya juu zaidi kati ya aina tatu za keramik.
Ikilinganishwa na nyenzo hizi tatu za kawaida za kauri zisizo na risasi, gharama ya keramik ya alumina isiyo na risasi ndiyo ya chini zaidi, lakini utendakazi wake usio na risasi ni duni sana kuliko ule wa silicon carbudi na boroni carbudi.Kwa hiyo, kwa sasa, kauri za silicon carbudi na boroni bulletproof keramik huzalishwa zaidi katika wazalishaji wa ndani wa kauri zisizo na risasi, wakati keramik za alumina ni nadra.Walakini, alumina moja ya fuwele inaweza kutumika kutayarisha kauri zenye uwazi, ambazo hutumiwa sana kama nyenzo za uwazi zinazofanya kazi kwa macho, na hutumiwa kwa vifaa vya kijeshi kama vile barakoa za kuzuia risasi, madirisha ya kugundua makombora, madirisha ya uchunguzi wa gari, periscopes ya manowari, n.k.
04 Nyenzo mbili maarufu za kauri zisizo na risasi
Keramik za kuzuia risasi za silicon carbide
Dhamana shirikishi ya silicon carbudi ni nguvu sana, na bado ina uunganisho wa nguvu wa juu kwenye joto la juu.Kipengele hiki cha kimuundo kinaipa kauri za silicon CARBIDE nguvu bora, ugumu wa juu, upinzani wa kuvaa, upinzani wa kutu, conductivity ya juu ya mafuta, upinzani mzuri wa mshtuko wa mafuta na mali nyingine;Wakati huo huo, kauri ya silicon carbudi ni mojawapo ya nyenzo za ulinzi wa silaha za utendaji wa juu zenye bei ya wastani na utendakazi wa gharama ya juu.
Keramik ya carbudi ya silicon ina nafasi pana ya maendeleo katika uwanja wa ulinzi wa silaha, na matumizi yao katika nyanja za vifaa vya mtu binafsi na magari maalum huwa na tofauti.Kama nyenzo ya kinga ya silaha, kwa kuzingatia gharama, matumizi maalum na mambo mengine, paneli ndogo za kauri na sahani za nyuma za mchanganyiko kawaida huunganishwa na kuunda malengo ya kauri ya mchanganyiko ili kuondokana na kushindwa kwa keramik kutokana na mkazo wa mkazo, na kuhakikisha kuwa vipande moja tu vinapondwa bila. kuharibu silaha nzima wakati projectile inapenya.
Keramik ya kuzuia risasi ya kaboni ya boroni
Kwa sasa, boroni CARBIDE ni nyenzo ngumu sana ambayo ugumu wake ni duni tu kuliko almasi na nitridi ya boroni ya ujazo, na ugumu wake ni hadi 3000 kg/mm ²; Uzito wa chini, 2.52g/cm ³, 1/3 tu ya chuma;Moduli ya juu ya elastic, 450GPa;kiwango myeyuko juu, kuhusu 2447 ℃;Mgawo wake wa upanuzi wa joto ni mdogo na conductivity yake ya joto ni ya juu.Aidha, boroni carbudi ina utulivu mzuri wa kemikali na inakabiliwa na kutu ya asidi na alkali.Haifanyi pamoja na asidi na alkali na vimiminika vingi vya isokaboni kwenye joto la kawaida.Ina kutu polepole tu katika asidi hidrofloriki asidi ya sulfuriki na mchanganyiko wa asidi ya nitriki ya hidrofloriki;Haina unyevu na inaingiliana na metali nyingi zilizoyeyuka.Carbudi ya boroni pia ina uwezo mzuri wa kunyonya neutroni, ambazo vifaa vingine vya kauri hazina.Msongamano wa B4C ndio wa chini kabisa kati ya keramik kadhaa za kawaida za silaha, na moduli yake ya juu ya elastic inafanya kuwa chaguo nzuri kwa silaha za kijeshi na vifaa vya nafasi.Shida kuu za B4C ni bei yake ya juu (karibu mara 10 ya alumina) na ugumu wa hali ya juu, ambayo hupunguza matumizi yake kama silaha za kinga za awamu moja.
05 Mbinu ya utayarishaji wa keramik zisizo na risasi
Inaweza kuonekana kutoka kwa sifa za mchakato wa utayarishaji wa vifaa vya kauri kuwa uchezaji wa majibu, sintering isiyo na shinikizo na sintering ya awamu ya kioevu ni kukomaa katika maendeleo ya mchakato wa sasa.Gharama za uzalishaji wa njia hizi tatu za sintering ni za chini, mchakato wa maandalizi ni rahisi, na uwezekano wa uzalishaji wa wingi ni wa juu.Uchezaji wa uchezaji moto na uchezaji moto wa isostatic ni mdogo kwa ukubwa wa bidhaa, na gharama ya juu ya uzalishaji na ukomavu wa chini.Uingizaji hewa wa shinikizo la juu sana, upenyezaji wa microwave, ucheshi wa plasma na kuyeyuka kwa boriti ya plasma ni mbinu mpya za utayarishaji zenye ukomavu wa chini kabisa.Hata hivyo, wana mahitaji ya juu ya teknolojia na vifaa, gharama kubwa za uzalishaji, na uwezekano mdogo wa uzalishaji wa kundi.Mara nyingi hutumiwa katika hatua ya uchunguzi wa majaribio, ambayo haina umuhimu mdogo kwa matumizi ya vitendo na vigumu kufikia maendeleo ya viwanda.
06 Uboreshaji wa kauri zisizo na risasi
Ingawa carbudi ya silicon na carbudi ya boroni zina uwezo mkubwa wa kuzuia risasi, matatizo ya ugumu duni wa fracture na brittleness ya keramik ya awamu moja haiwezi kupuuzwa.Maendeleo ya sayansi na teknolojia ya kisasa inahitaji utendaji na uchumi wa keramik ya kuzuia risasi: kazi nyingi, utendaji wa juu, uzito mdogo, gharama nafuu na usalama.Kwa hivyo, katika miaka ya hivi karibuni, wataalam na wasomi wanatarajia kuimarisha, kuimarisha, kupunguza na kupunguza keramik kwa njia ya marekebisho madogo, ikiwa ni pamoja na mchanganyiko wa mifumo mingi ya kauri, keramik ya kazi ya gradient, muundo wa muundo wa layered, nk, na silaha hizo ni nyepesi kuliko silaha za leo. ambayo inaboresha uhamaji wa vitengo vya kupambana.
Keramik ya gradient ya kazi ina sifa ya mabadiliko ya mara kwa mara katika mali ya vifaa vya sehemu kwa njia ya kubuni ndogo.Kwa mfano, titanium boride na titani ya chuma pamoja na oksidi ya alumini, silicon carbudi, boroni CARBIDI, nitridi ya silicon na alumini ya chuma na mifumo mingine ya metali/kauri ina mabadiliko ya unyunyu katika utendaji kando ya unene, yaani, kuandaa keramik zisizo na risasi ambazo mpito kutoka kwa ugumu wa juu hadi ugumu wa juu.
Keramik za nanocomposite zinajumuisha chembe ndogo ndogo au nanometer zilizotawanywa zilizoongezwa kwenye kauri za matriki.Kwa mfano, SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, nk inaweza kuboresha ugumu, ugumu na nguvu za keramik.Inaripotiwa kuwa nchi za magharibi zinajifunza jinsi ya kuandaa keramik yenye ukubwa wa nafaka ya makumi ya nanometers kwa kupiga poda ya nanoscale, ili kuimarisha na kuimarisha vifaa.Keramik za mpira zinatarajiwa kufikia mafanikio makubwa katika suala hili.
07 Muhtasari
Iwe ni kauri za awamu moja au keramik za awamu nyingi, nyenzo bora zaidi za kauri zisizo na risasi bado hazitenganishwi na silicon carbudi na boroni.Hasa vifaa vya carbudi ya boroni, pamoja na maendeleo ya teknolojia ya sintering, faida za keramik ya carbudi ya boroni ni bora zaidi na zaidi, na matumizi yao katika uwanja wa risasi yataendelezwa zaidi.