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氧化铝和碳化硅陶瓷防弹板的性能及特点

2022-05-23   来源:精城特瓷   作者:精城特瓷   阅读:

        陶瓷防弹片(防弹板)是防弹片中的一个重要分支,它具有很多金属防弹片所不具备的优势,尤其是碳化硅陶瓷和高氧化铝陶瓷,它们具有很高的硬度和耐磨性、高压缩强度和高应力的优良弹道性能,是当下很受欢迎的防弹材料。
 

一、常见的防弹片材料及其特点

        金属防弹片:生产工艺简单,但密度大,质量重,影响使用效果,在抵抗弹头冲击时会产生塑性变形,吸收能量,防弹效果也不理想。
        陶瓷防弹片:防弹陶瓷主要分为三大类,分别是氧化物陶瓷(主要是氧化铝陶瓷)、非氧化物陶瓷(例如碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷氮化铝陶瓷和碳化硼陶瓷等)以及二元系统(例如:B4C-TiB2基陶瓷)。
        其中非氧化物陶瓷具有更高的物理性能和相对低的密度(TiB2基陶瓷除外),但这些材料制造方法多用价格较贵的热压技术,不易产业化生产。而高氧化铝陶瓷防弹板性价比高,易于批量生产。
 
精城特瓷防弹陶瓷
精城特瓷生产的防弹陶瓷
 

二、陶瓷防弹板的性能要求

        因陶瓷防弹板断裂机理复杂,裂纹形成是由许多因素引起的,而且发生的时间十分短暂,所以防弹陶瓷要求的性能较多,例如密度、气孔率、硬度、断裂韧性、弹性模量、声速和机械强度等。
 
精城特瓷陶瓷防弹衣防弹插板
精城特瓷陶瓷防弹衣防弹插板
 

三、陶瓷防弹的系统构造和防弹原理

        系统构造:陶瓷防弹系统是由单片陶瓷或陶瓷—金属复合物覆盖上高抗张高强度有机纤维尼龙布或玻璃纤维层组成。
        防弹原理:陶瓷之所以能防弹,是因为它的高比刚度、高比强度和许多环境下的化学惰性。当高速弹体与陶瓷层碰撞时,陶瓷层碎裂或产生裂纹并以弹着点为中心向四周扩散消耗弹体大部分能量,随后高模量纤维复合板进一步消耗弹体剩余能量。
        陶瓷防弹片优势明显,其中的氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷更是性能优越,接下来我们就来着重介绍一下这两种陶瓷。
 

四、氧化铝陶瓷防弹插板

        该防弹片是用已产业化的超细氧化铝粉体为主要材料,且要将三氧化二铝粉转化为晶体结构和化学性能更稳定的α-Al₂O₃,α-Al₂O₃的纯度应达到95%以上甚至更高,精城的99氧化铝陶瓷防弹插板α-Al₂O₃纯度就超过了99%。
        当纯度超过95%时,Al₂O₃的主晶相就是刚玉,随着Al₂O₃含量的提高,刚玉含量也相应增加。最终的陶瓷晶粒度取决于原始Al₂O₃粉体的粒度和分布,由于Al₂O₃粉体有较小的尺寸,因此,烧结后的陶瓷具有精细的显微结构,2~4μm和1~3μm。该陶瓷不含有玻璃相,再加入一定比例的氧化锆,小于1μm的ZrO₂晶粒均匀分布于1~2μm的刚玉晶体之间,很可能在烧结时ZrO₂相阻止了刚玉晶体的长大,形成一种良好的显微结构。
        防弹陶瓷的气孔率应尽量低,以提高硬度和弹性模量,这一点Al₂O₃陶瓷就非常出色。它的气孔率接近于零,而吸水率也不超过0.02%。防弹片的硬度要求很高,应高于飞行弹头的硬度,对Al₂O₃陶瓷来说,硬度可达HRA88以上,完全符合条件。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,所以防弹片希望有高的声速,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,Al₂O₃瓷的声速能达到10500~11500m/s,相比于其他防弹片优势明显。
 
精城特瓷99氧化铝陶瓷防弹片
精城特瓷99氧化铝陶瓷防弹片
 

五、碳化硅陶瓷防弹片

        SiC是以共价键为主的共价化合物,由于碳和硅两元素在形成SiC晶体时,它的基本单元是四面体,所有SiC均由 SiC 四面体堆积而成,它的的硬度相当高,仅次于几种超硬材料,高于刚玉而名列普通磨料的前茅,按莫氏刻痕硬度为92,克氏显微硬度为2200~2800kg/mm(负荷100g)。碳化硅的热态硬度虽然随着温度的升高而下降,但仍比刚玉的硬度大很多,作为防弹材料也非常不错。
 
精城特瓷碳化硅陶瓷防弹板
精城特瓷碳化硅陶瓷防弹板
 

六、精城特瓷99氧化铝和碳化硅防弹插板性能指标

        作为专业的特种陶瓷生产厂家,精城拥有近30年的陶瓷研发生产经验。
        精城生产的99氧化铝陶瓷防弹板氧化铝含量≥99%,硬度≥HRA88,密度≥3.9g/cm³,抗折强度>350MPA ,冲击韧性≥2.2J/cm²,弹性模量>317GPA,经过打靶实验,防弹等级超过美标3级,普通瓷片尺寸有 50*50*10mm和 50*25*10mm,其他规格可根据客户需要进行定制。
        碳化硅防弹片碳化硅含量≥98%,密度≥3.1g/cm³,硬度≥HRA92,抗折强度>400MPA ,经过打靶实验,防弹等级可达美标4级,瓷片规格和氧化铝相同,同样可以定制。
 
精城特瓷防弹陶瓷厂家直供
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