Đó là sử dụng gốm cho các tấm chống đạn

③Vật liệu gốm chống đạn được sử dụng phổ biến nhất

Kể từ thế kỷ 21, gốm chống đạn đã phát triển nhanh chóng và có nhiều loại, bao gồm alumina, cacbua silic, cacbua boron, silicon nitride, titan boride, v.v., trong đó gốm alumina (Al₂O₃), gốm silicon cacbua (SiC), gốm boron cacbua (B4C) được sử dụng rộng rãi nhất.

Gốm alumina có mật độ cao nhất, nhưng độ cứng tương đối thấp, ngưỡng xử lý thấp, giá thấp, theo độ tinh khiết được chia thành gốm alumina 85/90/95/99, độ cứng tương ứng và giá cũng tăng lên lần lượt.

So sánh tính chất của các loại gốm chống đạn khác nhau

Mật độ gốm cacbua silic tương đối thấp, độ cứng cao, là loại gốm kết cấu tiết kiệm chi phí nên cũng là loại gốm chống đạn được sử dụng rộng rãi nhất ở Trung Quốc.

Gốm cacbua boron có mật độ thấp nhất và độ cứng cao nhất trong số các loại gốm này, nhưng đồng thời, yêu cầu về công nghệ xử lý cũng rất cao, đòi hỏi phải nung ở nhiệt độ cao và áp suất cao nên giá thành cũng cao nhất trong số ba loại gốm này.

So với ba vật liệu gốm chống đạn phổ biến hơn này, gốm chống đạn alumina có chi phí thấp nhất, nhưng hiệu suất chống đạn kém hơn nhiều so với cacbua silic và cacbua boron, vì vậy các đơn vị sản xuất gốm chống đạn trong nước hiện nay bằng cacbua silic và cacbua boron chống đạn, trong khi gốm alumina rất hiếm.Tuy nhiên, alumina đơn tinh thể có thể được sử dụng để chế tạo gốm trong suốt, được sử dụng rộng rãi làm vật liệu trong suốt có chức năng phát sáng và được ứng dụng trong các thiết bị quân sự như mặt nạ chống đạn cho cá nhân binh sĩ, cửa sổ phát hiện tên lửa, cửa sổ quan sát phương tiện và kính tiềm vọng tàu ngầm.

④Hai trong số những vật liệu gốm chống đạn phổ biến nhất

Gốm sứ chống đạn cacbua silic

Liên kết cộng hóa trị cacbua silic rất bền và vẫn có liên kết cường độ cao ở nhiệt độ cao.Đặc điểm cấu trúc này mang lại cho gốm sứ cacbua silic độ bền tuyệt vời, độ cứng cao, chống mài mòn, chống ăn mòn, dẫn nhiệt cao, chống sốc nhiệt tốt và các đặc tính khác.Đồng thời, giá gốm cacbua silic vừa phải, tiết kiệm chi phí, là một trong những vật liệu bảo vệ áo giáp hiệu suất cao hứa hẹn nhất.

Gốm sứ cacbua silic có không gian phát triển rộng rãi trong lĩnh vực bảo vệ áo giáp và ứng dụng của chúng trong lĩnh vực thiết bị cá nhân và phương tiện đặc biệt có xu hướng đa dạng.Khi được sử dụng làm vật liệu áo giáp bảo vệ, xem xét chi phí và các dịp ứng dụng đặc biệt cũng như các yếu tố khác, nó thường là sự sắp xếp nhỏ các tấm gốm và bảng nối đa năng được liên kết vào tấm mục tiêu bằng gốm composite, để khắc phục sự hư hỏng của gốm do ứng suất kéo, và để đảm bảo rằng đạn xuyên qua chỉ làm vỡ một mảnh duy nhất mà không làm hỏng toàn bộ áo giáp.

Gốm sứ chống đạn cacbua Boron

Boron cacbua là độ cứng của vật liệu được biết đến sau kim cương và vật liệu siêu cứng boron nitrit khối, độ cứng lên tới 3000kg/mm2;Mật độ thấp, chỉ 2,52g/cm³, bằng 1/3 thép;Mô đun đàn hồi cao, 450GPa;Điểm nóng chảy cao, khoảng 2447oC;Hệ số giãn nở nhiệt thấp và độ dẫn nhiệt cao.Ngoài ra, cacbua boron có tính ổn định hóa học tốt, khả năng chống ăn mòn axit và kiềm, ở nhiệt độ phòng không phản ứng với axit, bazơ và hầu hết các chất lỏng hợp chất vô cơ, chỉ trong axit hydrofluoric-axit sunfuric, chất lỏng hỗn hợp axit hydrofluoric-axit nitric có khả năng ăn mòn chậm ;Và hầu hết các kim loại nóng chảy không làm ẩm, không hoạt động.Boron cacbua cũng có khả năng hấp thụ neutron tốt, điều này không có ở các vật liệu gốm sứ khác.B4C có mật độ thấp nhất so với một số loại gốm áo giáp thường được sử dụng, kết hợp với mô đun đàn hồi cao, khiến nó trở thành lựa chọn tốt cho vật liệu trong áo giáp quân sự và lĩnh vực không gian.Vấn đề chính của B4C là nó đắt (gấp khoảng 10 lần so với alumina) và giòn, điều này hạn chế ứng dụng rộng rãi của nó như áo giáp bảo vệ một pha.

⑤Phương pháp chế tạo gốm sứ chống đạn.

Nâng cấp gốm chống đạn

Mặc dù khả năng chống đạn của cacbua silic và cacbua boron là rất lớn, nhưng không thể bỏ qua vấn đề về độ bền đứt gãy và độ giòn kém của gốm một pha.Sự phát triển của khoa học và công nghệ hiện đại đã đặt ra yêu cầu về chức năng và tính kinh tế của gốm chống đạn: đa chức năng, hiệu suất cao, trọng lượng nhẹ, chi phí thấp và an toàn.Do đó, trong những năm gần đây, các chuyên gia và học giả hy vọng sẽ đạt được độ bền, trọng lượng nhẹ và tính kinh tế của gốm thông qua điều chỉnh vi mô, bao gồm hệ thống gốm hỗn hợp nhiều thành phần, gốm gradient chức năng, thiết kế cấu trúc nhiều lớp, v.v., và lớp giáp như vậy rất nhẹ trọng lượng so với áo giáp ngày nay, đồng thời cải thiện tốt hơn khả năng cơ động của các đơn vị chiến đấu.

Gốm sứ được phân loại theo chức năng cho thấy những thay đổi thường xuyên về tính chất vật liệu thông qua thiết kế vi mô.Ví dụ, titan boride và titan kim loại và oxit nhôm, cacbua silic, cacbua boron, silicon nitrit và nhôm kim loại và các hệ thống hỗn hợp kim loại/gốm khác, hiệu suất của sự thay đổi độ dốc dọc theo vị trí độ dày, nghĩa là chuẩn bị độ cứng cao chuyển sang gốm sứ chống đạn có độ bền cao.

Gốm sứ đa pha nanomet bao gồm các hạt phân tán dưới micromet hoặc nanomet được thêm vào gốm ma trận.Chẳng hạn như SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, v.v., độ cứng, độ dẻo dai và độ bền của gốm sứ có sự cải thiện nhất định.Được biết, các nước phương Tây đang nghiên cứu quá trình thiêu kết bột ở quy mô nano để chế tạo gốm sứ có kích thước hạt hàng chục nanomet nhằm đạt được độ bền và độ dẻo dai của vật liệu, và gốm sứ chống đạn được kỳ vọng sẽ đạt được bước đột phá lớn trong lĩnh vực này.

Tổng hợp

Cho dù đó là gốm một pha hay gốm nhiều pha, vật liệu gốm chống đạn tốt nhất hoặc không thể tách rời khỏi cacbua silic, cacbua boron hai vật liệu này.Đặc biệt đối với vật liệu cacbua boron, với sự phát triển của công nghệ thiêu kết, các đặc tính tuyệt vời của gốm cacbua boron ngày càng trở nên nổi bật và ứng dụng của chúng trong lĩnh vực chống đạn sẽ được phát triển hơn nữa.