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防弹陶瓷有哪些性能要求

来源:http://www.baqter.com/news/8.html   发布时间:2013-08-16

防弹陶瓷有哪些性能要求

    陶瓷和金属的防弹机理有很大的不同,金属是由于塑性变形而吸收射弹的动能,而陶瓷是由于其破裂而吸收射弹的动能。  
    通常,陶瓷装甲系统是由单片陶瓷或陶瓷—金属复合物并覆盖有高抗张强度有机纤维结合的尼龙布层所组成(玻璃纤维亦可)。
    在子弹的冲击下(速度>700~800m/s),陶瓷正面是被破碎而剩余的能量则被反面软增强(例如尼龙布层)材料所吸收。反面材料必须能支持住子弹冲击后陶瓷材料的碎片和子弹本身。
    防弹陶瓷要求的性能较多,例如:密度和气孔率、硬度、断裂韧性、杨氏模量、声速、机械强度等,任何一个性能都不能与整体防弹性能有直接和决定性的关系,因而断裂机理十分复杂,裂纹形成是由许多因素引起的,而且发生的时间十分短暂。防弹陶瓷的气孔率应尽量低,以提高硬度和杨氏模量,对Al2O3瓷来说,其气孔率应接近于零,而吸水率不超过0.02%。

    陶瓷的硬度要求很高,应高于飞行弹头的硬度,对Al2O3陶瓷来说,硬度Hv应超过1220~1250。声音在陶瓷中传播的速度,表示陶瓷冲击面上消耗能量的能力,希望有高的声速,高的声速也间接表示陶瓷有良好的致密化和低的封闭气孔。根据实际经验,Al2O3瓷的声速应大于10000m/s,最好是10500~11500m/s。陶瓷有两种防弹的类型,即单片陶瓷结构和陶瓷复合物结构,单片结构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),以及二元系统(例如:B4C-TiB2基陶瓷)。

    一般来说,非氧化物陶瓷具有更高的物理性能和相对低的密度(除TiB2基陶瓷外),作为防弹比Al2O3瓷更有利。然而,这些材料制造方法多用价格较贵的热压,不易产业化。但热压可提高防弹陶瓷的机械性能,这一点也是明显的。陶瓷基复合物具有高的防弹性能,这是因为有高的机械性能,特别是断裂韧性。在射弹冲击之后,与单片陶瓷相比,陶瓷基复合物具有较好的完整性。

几种复合物陶瓷如下:
    Al2O3/SiC(w),Al2O3/SiC(f),Al2O3/C(f),TiB2/B4C(p),TiB2/SiC(p)以及金属陶瓷(如牌号为LanxideTM),其组成为渗Ni/(Al)之碳化物,例如:Ni/TiC和Al/B4C(p),这些材料多数属于热压,因而价格较贵。虽然防弹陶瓷LanxideTM不是热压工艺,但其需要特别的工艺和设备,因而价格也比较贵。
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