إنه استخدام السيراميك للألواح المضادة للرصاص

③المواد الخزفية المضادة للرصاص الأكثر استخدامًا

منذ القرن الحادي والعشرين، تطور السيراميك المقاوم للرصاص بسرعة، وهناك أنواع عديدة، بما في ذلك الألومينا، وكربيد السيليكون، وكربيد البورون، ونيتريد السيليكون، وبوريد التيتانيوم، وما إلى ذلك، ومن بينها سيراميك الألومينا (Al₂O₃)، وسيراميك كربيد السيليكون (SiC)، سيراميك كربيد البورون (B4C) هو الأكثر استخدامًا.

تتمتع سيراميك الألومينا بأعلى كثافة، ولكن الصلابة منخفضة نسبيًا، وعتبة المعالجة منخفضة، والسعر منخفض، وفقًا للنقاء مقسم إلى سيراميك الألومينا 85/90/95/99، كما يتم زيادة الصلابة المقابلة والسعر بدوره.

مقارنة خصائص السيراميك المضاد للرصاص المختلفة

كثافة سيراميك كربيد السيليكون منخفضة نسبيًا، وصلابة عالية، وهو سيراميك هيكلي فعال من حيث التكلفة، لذلك فهو أيضًا السيراميك المضاد للرصاص الأكثر استخدامًا في الصين.

يتمتع سيراميك كربيد البورون بأقل كثافة وأعلى صلابة بين هذه السيراميك، ولكن في الوقت نفسه، متطلباته لتكنولوجيا المعالجة مرتفعة جدًا أيضًا، وتتطلب درجة حرارة عالية وتلبد بالضغط العالي، وبالتالي فإن التكلفة هي أيضًا الأعلى بين هذه السيراميك الثلاثة.

بالمقارنة مع هذه المواد الثلاثة الأكثر شيوعًا من السيراميك المضاد للرصاص، فإن سيراميك الألومينا المضاد للرصاص لديه أقل تكلفة، ولكن أداء مضاد للرصاص أقل بكثير من كربيد السيليكون وكربيد البورون، وبالتالي فإن وحدات الإنتاج المحلية الحالية من السيراميك المضاد للرصاص مصنوعة من كربيد السيليكون وكربيد البورون المضاد للرصاص، بينما سيراميك الألومينا نادر.ومع ذلك، يمكن استخدام الألومينا أحادية البلورة لتحضير السيراميك الشفاف، والذي يستخدم على نطاق واسع كمواد شفافة ذات وظائف ضوئية، ويتم تطبيقه في المعدات العسكرية مثل الأقنعة الفردية المضادة للرصاص للجنود، ونوافذ الكشف عن الصواريخ، ونوافذ مراقبة المركبات، ومناظير الغواصات.

④اثنان من أكثر مواد السيراميك المقاومة للرصاص شيوعًا

سيراميك مضاد للرصاص من كربيد السيليكون

الرابطة التساهمية لكربيد السيليكون قوية جدًا ولا تزال تتمتع برابطة عالية القوة عند درجة حرارة عالية.تمنح هذه الميزة الهيكلية سيراميك كربيد السيليكون قوة ممتازة وصلابة عالية ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل والموصلية الحرارية العالية ومقاومة جيدة للصدمات الحرارية وخصائص أخرى.في الوقت نفسه، يعتبر سعر سيراميك كربيد السيليكون معتدلاً وفعالاً من حيث التكلفة، وهو أحد أكثر مواد حماية الدروع عالية الأداء الواعدة.

يتمتع سيراميك كربيد السيليكون بمساحة تطوير واسعة في مجال حماية الدروع، وتميل تطبيقاته في مجال المعدات الفردية والمركبات الخاصة إلى التنوع.عند استخدامها كمادة درع واقية، مع الأخذ في الاعتبار التكلفة ومناسبات التطبيق الخاصة وعوامل أخرى، فهي عادة ما تكون عبارة عن ترتيب صغير من الألواح الخزفية واللوحة المعززة المركبة المرتبطة بلوحة الهدف المركبة الخزفية، للتغلب على فشل السيراميك بسبب إجهاد الشد، و للتأكد من أن اختراق القذيفة يؤدي إلى تحطيم قطعة واحدة فقط دون الإضرار بالدرع بأكمله.

سيراميك مضاد للرصاص من كربيد البورون

كربيد البورون هو صلابة المواد المعروفة بعد الماس ونيتريد البورون المكعب، وهو مادة فائقة الصلابة، تصل صلابة إلى 3000 كجم/مم²؛الكثافة منخفضة، فقط 2.52 جم/سم مكعب، وهو ما يمثل 1/3 من الفولاذ؛معامل مرونة عالية، 450 جيجا باسكال؛نقطة انصهار عالية، حوالي 2447 درجة مئوية؛معامل التمدد الحراري منخفض والتوصيل الحراري مرتفع.بالإضافة إلى ذلك، يتمتع كربيد البورون بثبات كيميائي جيد، ومقاومة للتآكل الحمضي والقلوي، وفي درجة حرارة الغرفة لا يتفاعل مع الأحماض والقاعدة ومعظم السوائل المركبة غير العضوية، فقط في حمض الهيدروفلوريك وحمض الكبريتيك، والسائل المختلط بحمض الهيدروفلوريك وحمض النتريك له تآكل بطيء. ;ومعظم المعادن المنصهرة لا تبلل ولا تتصرف.كما يتمتع كربيد البورون بقدرة جيدة على امتصاص النيوترونات، وهو ما لا يتوفر في المواد الخزفية الأخرى.يتمتع B4C بأقل كثافة من بين العديد من أنواع السيراميك المدرعة شائعة الاستخدام، بالإضافة إلى معامل مرونة عالي، مما يجعله خيارًا جيدًا للمواد المستخدمة في الدروع العسكرية ومجالات الفضاء.المشكلة الرئيسية لـ B4C هي أنها باهظة الثمن (حوالي 10 أضعاف الألومينا) وهشة، مما يحد من تطبيقها على نطاق واسع كدرع وقائي أحادي الطور.

⑤طريقة تحضير السيراميك المضاد للرصاص.

ترقية السيراميك المضاد للرصاص

على الرغم من أن القدرة المضادة للرصاص لكربيد السيليكون وكربيد البورون كبيرة جدًا، إلا أنه لا يمكن تجاهل مشكلة صلابة الكسر وضعف هشاشة السيراميك أحادي الطور.لقد وضع تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة متطلبات الأداء الوظيفي والاقتصادي للسيراميك المضاد للرصاص: متعدد الوظائف، والأداء العالي، والوزن الخفيف، والتكلفة المنخفضة والسلامة.لذلك، في السنوات الأخيرة، يأمل الخبراء والعلماء في تحقيق تقوية السيراميك وخفة وزنه واقتصاديته من خلال التعديل الجزئي، بما في ذلك مركب نظام السيراميك متعدد المكونات، والسيراميك المتدرج الوظيفي، وتصميم الهيكل متعدد الطبقات، وما إلى ذلك، ويكون هذا الدرع خفيفًا. الوزن مقارنة بالدروع الحالية، وتحسين الأداء المتحرك للوحدات القتالية بشكل أفضل.

يُظهر السيراميك المتدرج وظيفيًا تغيرات منتظمة في خصائص المواد من خلال التصميم الكوني المصغر.على سبيل المثال، بوريد التيتانيوم ومعدن التيتانيوم وأكسيد الألومنيوم، وكربيد السيليكون، وكربيد البورون، ونيتريد السيليكون ومعدن الألومنيوم وغيرها من الأنظمة المركبة المعدنية/السيراميك، يتغير أداء التدرج على طول موضع السُمك، أي تحضير الصلابة العالية الانتقال إلى السيراميك عالي الصلابة المضاد للرصاص.

يتكون السيراميك متعدد الأطوار النانومتري من جزيئات تشتت دون الميكرون أو نانومتر تضاف إلى سيراميك المصفوفة.مثل SiC-Si3N4-Al2O3، B4C-SiC، وما إلى ذلك، فإن صلابة السيراميك ومتانته وقوته لها تحسن معين.ويذكر أن الدول الغربية تدرس تلبيد مسحوق النانو لتحضير السيراميك بحجم حبيبات يصل إلى عشرات النانومترات لتحقيق قوة ومتانة المواد، ومن المتوقع أن يحقق السيراميك المضاد للرصاص طفرة كبيرة في هذا الصدد.

تلخيص

سواء كان السيراميك أحادي الطور أو السيراميك متعدد المراحل، فإن أفضل المواد الخزفية المضادة للرصاص أو لا يمكن فصلها عن كربيد السيليكون، كربيد البورون هاتين المادتين.خاصة بالنسبة لمواد كربيد البورون، مع تطور تكنولوجيا التلبيد، أصبحت الخصائص الممتازة لسيراميك كربيد البورون أكثر وضوحًا، وسيتم تطوير تطبيقاتها في مجال الحماية من الرصاص.