Преимущества керамической брони из силиконового карбида и ее баллистический принцип

Основные положения статьи:

1. Введение в специальную керамику в области баллистической защиты

• Значение баллистических материалов

• Появление специальной керамики

2. Преимущества керамической брони из силиконового карбида

• Сравнение с другими материалами

• Варианты керамической брони

• Доминирование карбида кремния

3. Свойства и достоинства карбида кремния

• Кристаллические конструкции SiC

• Исключительные механические свойства

• Ограничение жесткости

• Потенциальные улучшения

4. Принципы, лежащие в основе силиконового карбида керамических доспехов

• Основные принципы бронезащиты

• Всасывание энергии пули керамикой

• Этапы поглощения энергии

5. Iii. Выводы и рекомендации

• Резюме керамических карбидов кремния в баллистическом производстве

Преимущества системы организации объединенных наций Керамические доспехи из карбида кремнияИ его баллистический принцип

В наши дни '. Меняющийся технический ландшафт, разрушительный потенциал современного оружия резко возрос, что привело к усилению акцента на баллистические материалы. Среди наиболее популярных материалов специальная керамика внесла значительный вклад в сферу баллистической защиты. Карбид кремния, в частности, воплощает в себе такие атрибуты, как высокая прочность, твердость, низкая плотность, коррозионная стойкость и исключительная износостойкость. Его весовая эффективность, особенно в индивидуальной баллистической технике, такой как бронежилеты, является удивительно очевидной. Современные технологии баллистической керамики включают оксид алюминия, оксид циркония, карбид борона, нитрид алюминия, нитрид кремния и борид титана. Тем не менее, карбид кремния привлек значительное внимание исследователей как внутри страны, так и на международном уровне, став горячей точкой в последние годы.

1. Преимущества керамической брони из силиконового карбида

Среди распространенных керамических материалов, используемых в баллистической защите оксида алюминия, карбида кремния и карбида борона, каждый имеет свои особенности. Оксид алюминия, известный как глинозема или ' белая пластина, и#- 39; Имеет более низкую твердость (хра90) среди трех с большей плотностью, но остается экономически эффективным. С другой стороны, boron карбид, провозглашенный за свою высокую твердость и низкую плотность, предлагает лучшие характеристики, но и приходит на значительно более высокой цене. Для сравнения, карбид кремния (SiC), известный как ' черная пластина, и#- 39; Имеет HRA 92 и плотность всего 82%, что оксида алюминия, обеспечивая баланс в производительности и экономической эффективности, тем самым находят широкое применение.

Карбид кремния в основном существует в двух кристаллических структурах: β-SiC (кубический) и α-SiC (шестиугольный). Она представляет собой соединение с сильными ковалентными связями, демонстрируя около 12% ионный характер в своих облигациях СИ-с. Следовательно, в отличие от других керамических изделий, таких как оксид алюминия и карбид борона, SiC демонстрирует превосходные механические свойства, стойкость к окислению, более высокую износостойкость и более низкий коэффициент трения. Кроме того, он может похвастаться отличной термоустойчивостью, высокой термостойкостью, минимальным тепловым расширением, высокой теплопроводностью, устойчивостью к термическому удару и высокой химической коррозионной устойчивостью. Эти выдающиеся черты получили высокую оценку военных экспертов во всем мире, что привело к их широкому использованию.

Однако присущий ей недостаток заключается в низкой прочности. Молекулярная структура и характеристики карбида кремния способствуют его низкой прочности. В то время как его огромная сила может выдерживать значительную энергию пули, он может треснуть или разбиться при ударе, превращая силиконовый карбид керамических пластин для одноразового использования, как правило, не в состоянии выдержать несколько выстрелов. Тем не менее, многие исследователи в области материалологии предполагают, что решение этой проблемы низкой прочности теоретически предполагает контроль за процессом спекания и изготовления керамических волокон. Такие достижения могли бы значительно расширить сферу применения карбида кремния в баллистической защите, позиционируя его в качестве идеального материала для производства баллистических орудий.

2. Баллистический принцип керамической брони из карбида кремния

Фундаментальный принцип бронезащиты состоит в распылении энергии пули для замедления пули, делая ее безвредной. В то время как традиционные инженерные материалы, такие как металлы поглощают энергию через структурную деформацию, керамика, включая карбид кремния, поглощает энергию через микро-разрывы.

Процесс поглощения энергии баллистической керамики карбида кремния, как правило, состоит из трех этапов:

• Первоначальная фаза удара: пуля поражает керамическую поверхность, затумаживая ее кончик и поглощая энергию при дроблении поверхности на небольшие, жесткие осколки.

• Фаза эрозии: тупая пуля продолжает размывать фрагментарную область, создавая непрерывный слой керамических осколков.

• Деформация, трещина и трещина фазы: в конечном итоге, керамическая проходит стресс, ведущий к трещинам. Впоследствии задняя пластина деформируется, поглощая остальную энергию. Как пуля, так и керамика получают повреждения в процессе удара.

Учитывая аспекты производительности, цены и перспективы на будущее, силиконовая карбидная баллистическая керамика имеет значительную исследовательскую ценность и, как ожидается, станет свидетелем все более широкого применения в области баллистической защиты!

Iii. Выводы и рекомендации

Керамические доспехи карбида кремния выделяются в качестве ключевого материала в области баллистической защиты из-за уникального сочетания свойств, несмотря на свои ограничения. Дальнейшие достижения в преодолении его низкой прочности могли бы значительно расширить его применимость, сделав его квинтцосным материалом в производстве баллистических орудий.

Уникальные чаво после заключения:

• Может ли карбид кремния керамические доспехи выдержать несколько выстрелов?

• Каковы основные различия между карбидом кремния и броней карбида борона?

• Проводятся ли в настоящее время исследования по повышению прочности карбида кремния?

• Как карбид кремния по сравнению со сталью с точки зрения баллистической защиты?

• Каковы основные факторы, влияющие на широкое применение карбида кремния в баллистическом производстве?