Kể từ đầu năm nay, các cuộc xung đột toàn cầu như xung đột Nga Ukraine và xung đột Israel Palestine đã thu hút sự chú ý rộng rãi trên toàn thế giới. Trong môi trường toàn cầu như vậy, tình hình quốc phòng của nhiều quốc gia dần trở nên căng thẳng, khiến thị trường một số vật liệu quân sự gần đây trở nên rất nóng. Trong số đó, với tư cách là hai gã khổng lồ trong ngành gốm chống đạn, cacbua silic và cacbua boron chắc chắn sẽ không vắng mặt. Bạn có biết tại sao gốm sứ có khả năng chống đạn không? Các yêu cầu về hiệu suất của gốm chống đạn đối với vật liệu là gì? Chúng ta hãy cùng nhau khám phá nó.
Nguyên lý chống đạn của vật liệu gốm là gì?
Nguyên tắc cơ bản của việc bảo vệ áo giáp là tiêu thụ năng lượng đạn, làm chậm đạn và đạt được sự vô hại. Phần lớn các vật liệu kỹ thuật truyền thống, chẳng hạn như vật liệu kim loại, hấp thụ năng lượng thông qua biến dạng dẻo cấu trúc, trong khi vật liệu gốm hấp thụ năng lượng thông qua các quá trình nghiền vi mô. Quá trình hấp thụ năng lượng của gốm chống đạn có thể được chia thành ba giai đoạn:
Giai đoạn tác động ban đầu:
Đạn tác động vào bề mặt gốm khiến đầu đạn bị cùn và hấp thụ năng lượng trong quá trình nghiền nát tạo thành các mảnh nhỏ và cứng trên bề mặt gốm;
Giai đoạn xói mòn:
Đạn cùn tiếp tục ăn mòn vùng bị phân mảnh, tạo thành một lớp mảnh gốm liên tục;
Các giai đoạn biến dạng, nứt, gãy:
Cuối cùng, ứng suất kéo được tạo ra trong gốm, khiến nó bị gãy. Sau đó, tấm mặt sau biến dạng và toàn bộ năng lượng còn lại sẽ bị hấp thụ bởi sự biến dạng của vật liệu tấm mặt sau. Trong quá trình đạn tác động vào gốm, cả đạn và gốm đều bị hư hỏng.
Các yêu cầu về tính chất vật liệu của gốm chống đạn là gì?
Do bản thân gốm sứ có tính giòn nên chúng bị gãy chứ không bị biến dạng dẻo khi chịu tác động của đạn. Dưới tác dụng của tải trọng kéo, vết nứt đầu tiên xảy ra ở những vùng không đồng nhất như lỗ rỗng và ranh giới hạt. Do đó, để giảm thiểu sự tập trung ứng suất vi mô, gốm áo giáp phải là gốm chất lượng cao, có độ xốp thấp (lên tới 99% giá trị mật độ lý thuyết) và cấu trúc hạt mịn.
Có nhiều loại vật liệu gốm chống đạn, bao gồm alumina, cacbua silic, cacbua boron, silicon nitride, boride titan, v.v. Trong số đó, gốm alumina (Al2O3), gốm cacbua silic (SiC) và gốm boron cacbua (B4C) là được sử dụng rộng rãi nhất. Gốm oxit nhôm có mật độ cao nhất, nhưng độ cứng tương đối thấp, ngưỡng xử lý thấp hơn và giá thấp hơn. Theo độ tinh khiết, chúng được chia thành gốm oxit nhôm 85/90/95/99, độ cứng và giá tương ứng cũng tăng theo.
Cacbua silic và cacbua boron làm nguyên liệu cho vật liệu chống đạn?
Cacbua silic có liên kết cộng hóa trị rất mạnh và vẫn có liên kết có độ bền cao ở nhiệt độ cao. Đặc điểm cấu trúc này mang lại cho gốm sứ cacbua silic những đặc tính tuyệt vời như độ bền, độ cứng cao, chống mài mòn, chống ăn mòn, độ dẫn nhiệt cao và khả năng chống sốc nhiệt tốt. Đồng thời, gốm cacbua silic có giá vừa phải và tiết kiệm chi phí, là loại gốm chống đạn được sử dụng rộng rãi nhất ở Trung Quốc và là một trong những vật liệu bảo vệ áo giáp hiệu suất cao hứa hẹn nhất. Gốm SiC có không gian phát triển rộng rãi trong lĩnh vực bảo vệ áo giáp và ứng dụng của chúng trong lĩnh vực thiết bị cá nhân và phương tiện đặc biệt có xu hướng đa dạng. Là một vật liệu áo giáp bảo vệ, xét đến các yếu tố như chi phí và ứng dụng đặc biệt, các tấm gốm nhỏ và tấm nền composite thường được liên kết để tạo thành một mục tiêu composite gốm nhằm khắc phục sự hư hỏng của gốm do ứng suất kéo và để đảm bảo rằng chỉ một mảnh duy nhất bị nghiền nát mà không phá hủy toàn bộ áo giáp khi đạn xuyên qua.
Cacbua boron là một vật liệu siêu cứng có độ cứng chỉ đứng sau kim cương và boron nitrit khối. Trong số các loại gốm này, độ cứng cao nhất và mật độ thấp nhất, chỉ 2,52g/cm3, bằng 1/3 so với thép. Mô đun đàn hồi cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp và độ dẫn nhiệt cao. Ngoài ra, boron cacbua có tính ổn định hóa học tốt, khả năng chống ăn mòn axit và kiềm, không phản ứng với axit, kiềm và hầu hết các chất lỏng hợp chất vô cơ ở nhiệt độ phòng; Và không làm ướt và không phản ứng với hầu hết các kim loại nóng chảy. Boron cacbua còn có khả năng hấp thụ neutron tốt mà các vật liệu gốm sứ khác không có được. B4C có mật độ thấp nhất trong số một số loại gốm làm áo giáp thường được sử dụng và mô đun đàn hồi cao khiến nó trở thành lựa chọn tốt cho áo giáp quân sự và vật liệu không gian. Nhưng đồng thời, nó cũng đòi hỏi công nghệ xử lý cao, đòi hỏi phải nung ở nhiệt độ cao và áp suất cao nên giá thành cao nhất trong ba loại gốm (gấp khoảng 10 lần so với alumina), điều này hạn chế ứng dụng rộng rãi của nó dưới dạng đơn- áo giáp bảo vệ pha. So sánh ba loại vật liệu gốm chống đạn phổ biến này, gốm chống đạn alumina có chi phí thấp nhất, nhưng hiệu suất chống đạn của nó kém hơn nhiều so với cacbua silic và cacbua boron. Vì vậy, cacbua silic và cacbua boron đã trở thành hai vật liệu gốm chống đạn phổ biến nhất, chủ yếu có ở các đơn vị sản xuất gốm chống đạn trong nước, trong khi gốm alumina rất hiếm. Tuy nhiên, alumina đơn tinh thể có thể được sử dụng để chế tạo gốm trong suốt, được sử dụng rộng rãi làm vật liệu trong suốt có chức năng quang học và được áp dụng cho các thiết bị quân sự như mặt nạ chống đạn cá nhân, cửa sổ phát hiện tên lửa, cửa sổ quan sát phương tiện, kính tiềm vọng tàu ngầm, v.v. .
Thông tin trong bài viết này được lấy từ Internet và không được sử dụng làm lời khuyên điều trị hoặc tư vấn đầu tư. Nếu bài viết này ảnh hưởng đến quyền và lợi ích của bạn hoặc quan tâm đến sản phẩm này, vui lòng liên hệ kịp thời với chúng tôi để chúng tôi có thể trợ giúp thêm cho bạn