INVESTIGAÇÃO
Materiais Cerâmicos em Proteção Balística
2022-04-17

Desde o século 21, a cerâmica à prova de balas se desenvolveu rapidamente com mais tipos, incluindo alumina, carboneto de silício, carboneto de boro, nitreto de silício, boreto de titânio, etc. Entre eles, cerâmica de alumina (Al2O3), cerâmica de carboneto de silício (SiC) e cerâmica de carboneto de boro (B4C) são os mais utilizados.

As cerâmicas de alumina têm a densidade mais alta, mas dureza relativamente baixa, baixo limite de processamento e baixo preço.

As cerâmicas de carboneto de silício têm densidade relativamente baixa e alta dureza e são cerâmicas estruturais econômicas, por isso também são as cerâmicas à prova de balas mais usadas na China.

Cerâmicas de carboneto de boro nesses tipos de cerâmica na menor densidade, maior dureza, mas ao mesmo tempo seus requisitos de processamento também são muito altos, precisam de sinterização de alta temperatura e alta pressão e, portanto, o custo também é o mais alto entre esses três cerâmica.

 

Em uma comparação desses três materiais cerâmicos balísticos mais comuns, o custo da cerâmica balística de alumina é o mais baixo, mas o desempenho balístico é muito inferior ao carboneto de silício e carboneto de boro, portanto, o fornecimento atual de cerâmica balística é principalmente à prova de balas de carboneto de silício e carboneto de boro.


A ligação covalente de carbeto de silício é extremamente forte e ainda possui uma ligação de alta resistência em altas temperaturas. Esta característica estrutural confere à cerâmica de carboneto de silício excelente resistência, alta dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, alta condutividade térmica, boa resistência ao choque térmico e outras propriedades; ao mesmo tempo, as cerâmicas de carboneto de silício têm preços moderados e são econômicas, e são um dos materiais de proteção de armadura de alto desempenho mais promissores. As cerâmicas SiC têm um amplo escopo de desenvolvimento no campo da proteção de blindagem, e as aplicações tendem a ser diversificadas em áreas como equipamentos portáteis e veículos especiais. Como material de blindagem de proteção, considerando fatores como custo e aplicações especiais, pequenas fileiras de painéis cerâmicos são geralmente coladas com suporte de compósito para formar placas-alvo de compósito cerâmico para superar a falha da cerâmica devido ao estresse de tração e garantir que apenas uma única peça é esmagado sem danificar a armadura como um todo quando o projétil penetra.


O carboneto de boro é conhecido como o terceiro material mais duro depois do diamante e do nitreto cúbico de boro, com dureza de até 3000 kg/mm2; baixa densidade, apenas 2,52 g/cm3; alto módulo de elasticidade, 450 GPa; seu coeficiente de expansão térmica é baixo e a condutividade térmica é alta. Além disso, carboneto de boro tem boa estabilidade química, resistência à corrosão ácida e alcalina; e com a maior parte do metal fundido não molha e não interage. O carboneto de boro também tem uma capacidade de absorção de nêutrons muito boa, que não está disponível em outros materiais cerâmicos. A densidade do B4C é a mais baixa de várias cerâmicas de blindagem comumente usadas, e seu alto módulo de elasticidade o torna uma boa escolha para blindagem militar e materiais de campo espacial. Os principais problemas do B4C são seu alto preço e fragilidade, que limitam sua ampla aplicação como armadura de proteção.



Ceramic Materials In Ballistic Protection


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