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防弹中的陶瓷材料
2022-04-17

21世纪以来,防弹陶瓷发展迅速,种类更多,包括氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化钛等,其中氧化铝陶瓷(Al2O3)、碳化硅陶瓷(SiC)、碳化硼陶瓷(B4C) 是最广泛使用的。

氧化铝陶瓷的密度最高,但硬度相对较低,加工门槛低,价格低廉。

碳化硅陶瓷的密度相对较低,硬度较高,是性价比高的结构陶瓷,因此也是我国应用最广泛的防弹陶瓷。

碳化硼陶瓷在这几类陶瓷中密度最低,硬度最高,但同时它的加工要求也很高,需要高温高压烧结,因此成本也是这三者中最高的陶瓷。

 

比较这三种比较常见的防弹陶瓷材料,氧化铝防弹陶瓷成本最低,但防弹性能远不如碳化硅和碳化硼,因此目前的防弹陶瓷供应多为碳化硅和碳化硼防弹。


碳化硅共价键极强,在高温下仍具有高强度键合。这种结构特点赋予了碳化硅陶瓷优异的强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、高导热性、良好的抗热震性等性能;同时,碳化硅陶瓷价格适中,性价比高,是最有发展前景的高性能装甲防护材料之一。 SiC陶瓷在装甲防护领域有着广泛的发展空间,在便携式装备、特种车辆等领域的应用趋于多元化。作为防护装甲材料,考虑到成本和特殊应用等因素,通常将小排陶瓷板与复合背衬粘合形成陶瓷复合靶板,以克服陶瓷因拉应力而失效,并确保仅单片弹丸穿透时被压碎而不损坏整个装甲。


碳化硼被称为仅次于金刚石和立方氮化硼的第三硬材料,硬度可达3000 kg/mm2;低密度,仅 2.52 g/cm3,;高弹性模量,450 GPa;其热膨胀系数低,导热系数高。此外,碳化硼化学稳定性好,耐酸碱腐蚀;并且与大部分熔融金属不润湿且不相互作用。碳化硼还具有非常好的中子吸收能力,这是其他陶瓷材料所不具备的。 B4C的密度是几种常用装甲陶瓷中最低的,其高弹性模量使其成为军用装甲和航天领域材料的良好选择。 B4C的主要问题是其价格昂贵且易碎,这限制了其作为防护装甲的广泛应用。



Ceramic Materials In Ballistic Protection


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