碳化硅陶瓷防弹陶瓷的理解及应用.doc

碳化硅陶瓷防弹陶瓷的理解及应用
摘要:通过可以作为防弹护甲的材料进行比较,一步步揭示出如今最符合现代化战争需要的高性能防弹护甲——碳化硅陶瓷防弹护甲,一一介绍出它相对于其他防弹护甲材料的优越性能,但由于该护甲也具有自身缺陷,所以通过理论上的知识来人为的改变其生产过程等方法来增强碳化硅防弹陶瓷的性能,使其成为现代化战争中真正的无敌护甲。关键词:碳化硅陶瓷;防弹护甲;抗弹性能;应用
引言:由于国内外软质防弹衣只能防护低速的子弹,对于步枪等发射的高速子弹或者某些钢芯弹头,只能采用以软质防弹衣为基础,在重点部位加插硬质护板的方式来抵御。目前硬质护板中只有陶瓷复合板符合现在重量、性能、价格方面符合大家的要求,其中的碳化硅陶瓷抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度高、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,受到了各国军事专家的亲睐,并被广泛应用,但是其韧性低这一致命缺点亟待解决,不过在理论上是可以通过控制烧结过程、通过陶瓷纤维编制来弥补这个弱点。从而使碳化硅防弹陶瓷成为最理想的防弹护甲。 1. 选用碳化硅陶瓷作为防弹陶瓷的主体的原因
目前,硬质防护板包括有防弹钢板、防弹陶瓷复合板、超高分子量聚乙烯板三大类
在这几种材料中,超高分子量聚乙烯板最轻,但价格最高;防弹钢板价格最便宜但是但其重量最重,造成战争个体机动性降低;而防弹陶瓷复
合板则显示出其良好的优越性,物美价廉。且对于速度更高的穿甲弹,单独采用防弹钢板和超高分子量聚乙烯板均达不到理想防护效果,更多的选用陶瓷复合板。
陶瓷的种类很多,目前可用于个体防护的主要有氧化铝(Al2O3)、氮化硅
(Si3N4)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)等。
目前已确定用M值(弹道质量因素)来衡量陶瓷材料的抗弹性能 M=EH/ρ
【4】
式中,E是杨氏模量,H是硬度,ρ是密度。
2. SiC陶瓷的主要性能
SiC的硬度相当高,,克氏显微硬度为2200~2800kg/mm2(负荷100g)。所给范围之所以如此大,这是因为SiC晶体的硬度与其晶轴方向有关。SiC的热态硬度虽然随着温度的升高而下降, SiC的抗压强度为224MPa,。SiC颗粒的韧性,通常是用—定数量某种粒度SiC颗粒在定型模子中,施加规定压力之后未被压碎的颗粒所占百分率来反映的,它受颗粒形状等许多因素的影响。 SiC的热学性质
SiC是在高温下合成的,其制品也多是在高温下制备或者在高温下使用。如果只作较粗略计算时,碳化硅的平均热膨胀系数在25~1400℃×10-6/℃。SiC的热膨胀系数测定结果表明:其量值与其他磨料及高温材料相比要小得多,如刚玉的热膨胀系数可高达(7~8)×10-6/
℃。SiC的导热系数很高,这是SiC物理性能方面的另一个重要特点。它的导热系数比其他耐火材料及磨料要大的多,约为刚玉导热系数的4倍。所以,SiC所具有的低热膨胀系数和高导热系数,使其制品在加热及冷却过程中受到的热应力较小,这就是SiC陶瓷抗热震性特别好的原因。
3. 改变碳化硅防弹陶瓷的理论方法
,在生产环节方面,如今的烧结方法有热压碳化硅、常压烧结碳化