③가장 일반적으로 사용되는 방탄 세라믹 소재
21세기 이후 방탄 세라믹은 급속도로 발전하여 알루미나, 탄화규소, 탄화붕소, 질화규소, 붕화티타늄 등 종류가 다양하며, 그 중 알루미나 세라믹(Al2O₃), 탄화규소 세라믹(SiC), 탄화붕소 세라믹(B4C)이 가장 널리 사용됩니다.
알루미나 세라믹은 밀도가 가장 높지만 경도가 상대적으로 낮고 가공 임계 값이 낮으며 가격이 낮습니다. 순도에 따라 85/90/95/99 알루미나 세라믹으로 나뉘며 해당 경도와 가격도 증가합니다. 차례로.
| 재료 | 밀도 /(kg*m²) | 탄성률 / (GN*m²) | HV | 알루미나 가격과 맞먹는다 |
| 탄화붕소 | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| 산화알루미늄 | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| 티타늄 디보라이드 | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| 탄화규소 | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| 산화도금 | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| 유리 도자기 | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| 질화규소 | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
다양한 방탄 세라믹의 특성 비교
탄화 규소 세라믹 밀도는 상대적으로 낮고 경도가 높으며 비용 효율적인 구조용 세라믹이므로 중국에서 가장 널리 사용되는 방탄 세라믹이기도 합니다.
탄화붕소 세라믹은 이러한 세라믹 중에서 밀도가 가장 낮고 경도가 가장 높지만 동시에 가공 기술에 대한 요구 사항도 매우 높아 고온 및 고압 소결이 필요하므로 비용도 세 가지 세라믹 중에서 가장 높습니다.
이 세 가지 일반적인 방탄 세라믹 재료와 비교할 때 알루미나 방탄 세라믹은 가격이 가장 낮지만 방탄 성능은 탄화 규소 및 탄화 붕소보다 훨씬 낮으므로 현재 국내 탄화 규소 및 탄화 붕소 방탄 세라믹 생산 단위는 방탄입니다. 알루미나 세라믹은 드물다.그러나 단결정 알루미나는 투명 세라믹을 제조하는데 사용될 수 있으며, 이는 광기능을 갖는 투명재료로 널리 사용되고 있으며, 병사 개인 방탄마스크, 미사일 탐지창, 차량관측창, 잠수함 잠망경 등 군용장비에 적용되고 있다.
④가장 인기 있는 방탄 세라믹 소재 2가지
실리콘 카바이드 방탄 세라믹
탄화 규소 공유 결합은 매우 강하며 고온에서도 여전히 높은 결합 강도를 유지합니다.이러한 구조적 특징은 탄화 규소 세라믹에 우수한 강도, 높은 경도, 내마모성, 내식성, 높은 열 전도성, 우수한 열 충격 저항 및 기타 특성을 제공합니다.동시에 탄화 규소 세라믹 가격은 적당하고 비용 효율적이며 가장 유망한 고성능 갑옷 보호 재료 중 하나입니다.
탄화규소 세라믹은 장갑 보호 분야에서 광범위한 개발 공간을 갖고 있으며, 개별 장비 및 특수 차량 분야에서의 응용이 다양해지는 경향이 있습니다.보호용 갑옷 재료로 사용되는 경우 비용, 특수 적용 사례 및 기타 요인을 고려하여 일반적으로 인장 응력으로 인한 세라믹 파손을 극복하기 위해 세라믹 복합 타겟 플레이트에 결합된 세라믹 패널과 복합 백플레인의 작은 배열입니다. 발사체 관통이 전체 갑옷을 손상시키지 않고 단일 부품만 부서지도록 합니다.
붕소 탄화물 방탄 세라믹
탄화붕소는 다이아몬드 및 입방정 질화붕소 초경질 재료 다음으로 알려진 재료의 경도이며 최대 3000kg/mm²의 경도입니다.밀도는 강철의 1/3인 2.52g/cm3로 낮습니다.높은 탄성률, 450GPa;높은 융점, 약 2447℃;열팽창 계수가 낮고 열전도율이 높습니다.또한 탄화 붕소는 화학적 안정성, 산 및 알칼리 내식성이 우수하며 실온에서는 산 및 염기 및 대부분의 무기 화합물 액체와 반응하지 않으며 불산-황산, 불산-질산 혼합 액체에서만 부식이 느립니다. ;그리고 대부분의 용융 금속은 축축하지 않으며 작용하지 않습니다.탄화붕소는 또한 다른 세라믹 재료에서는 볼 수 없는 중성자를 흡수하는 능력이 뛰어납니다.B4C는 일반적으로 사용되는 여러 갑옷 세라믹 중 밀도가 가장 낮고 탄성 계수가 높기 때문에 군용 갑옷 및 우주 분야의 재료로 적합합니다.B4C의 주요 문제점은 가격이 비싸고(알루미나의 약 10배) 부서지기 쉬워 단상 보호 장갑으로 폭넓게 적용하는 데 한계가 있다는 것입니다.
⑤방탄도자기의 제조방법.
| 준비 기술 | 공정특성 | |
| 이점 | ||
| 핫프레스 소결 | 낮은 소결 온도와 짧은 소결 시간으로 인해 입자가 미세하고 상대 밀도가 높으며 기계적 특성이 우수한 세라믹을 얻을 수 있습니다. | |
| 초고압 소결 | 빠른 저온 소결을 실현하고 치밀화율을 높였습니다. | |
| 열간 등방압 프레싱 소결 | 낮은 소성온도, 짧은 랩핑 시간, 균일한 불량체 수축으로 고성능, 복잡한 형상의 세라믹을 제조할 수 있습니다. | |
| 마이크로파 소결 | 신속한 조밀화, 제로 그라데이션 균일 가열, 재료 구조 개선, 재료 성능 향상, 고효율 및 에너지 절약. | |
| 방전 플라즈마 소결 | 소결 시간이 짧고, 소결 온도가 낮고, 세라믹 성능이 좋으며, 고에너지 소결 구배 재료의 밀도가 높습니다. | |
| 플라즈마빔 용융방식 | 분말 원료는 완전히 용융되어 분말의 입자 크기에 의해 제한되지 않으며 낮은 융점 플럭스가 필요하지 않으며 제품의 구조가 치밀합니다. | |
| 반응 소결 | 순수 크기에 가까운 제조 기술, 간단한 공정, 저렴한 비용으로 대형, 복잡한 형상 부품을 준비할 수 있습니다. | |
| 무압력 소결 | 이 제품은 우수한 고온 성능, 간단한 소결 공정 및 저렴한 비용을 갖추고 있습니다.복잡하고 두꺼운 대형 부품에 사용할 수 있고 대규모 산업 생산에도 적합한 적합한 성형 방법이 많이 있습니다. | |
| 액상 소결 | 낮은 소결 온도, 낮은 다공성, 미세 입자, 고밀도, 고강도 | |
| 준비 기술 | 공정특성 | |
| 단점 | ||
| 핫프레스 소결 | 공정이 더 복잡하고, 금형 재료 및 장비 요구 사항이 높고, 생산 효율성이 낮고, 생산 비용이 높으며, 형상은 단순한 제품으로만 준비할 수 있습니다. | |
| 초고압 소결 | 단순한 형상, 낮은 생산량, 높은 설비 투자, 높은 소결 조건, 높은 에너지 소비를 지닌 제품만 준비할 수 있습니다.현재는 연구단계에 불과하다 | |
| 열간 등방압 프레싱 소결 | 장비 비용이 높으며 가공할 공작물의 크기가 제한되어 있습니다. | |
| 마이크로파 소결 | 이론적인 기술은 개선이 필요하고 장비가 부족하며 널리 적용되지 않습니다. | |
| 방전 플라즈마 소결 | 기본 이론을 개선해야 하고, 공정이 복잡하고, 비용이 많이 들기 때문에 산업화가 이루어지지 않았습니다. | |
| 플라즈마빔 용융방식 | 광범위한 적용을 위해서는 높은 장비 요구 사항이 달성되지 않았습니다. | |
| 반응 소결 | 잔류 실리콘은 재료의 고온 기계적 특성, 내식성 및 내산화성을 감소시킵니다. | |
| 무압력 소결 | 소결 온도가 높고 기공률이 일정하며 강도가 상대적으로 낮고 부피 수축률이 약 15%입니다. | |
| 액상 소결 | 변형되기 쉽고 수축률이 크며 치수 정확도 제어가 어렵습니다. | |
| 세라믹 |
| AL2O삼 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O삼 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O삼 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O삼 .B4 C .SiC |
| .SiC |
방탄 세라믹 업그레이드
탄화규소와 탄화붕소의 방탄 잠재력은 매우 크지만 단상 세라믹의 파괴 인성 및 취약성 문제는 무시할 수 없습니다.현대 과학과 기술의 발전은 방탄 세라믹의 기능성과 경제성에 대한 요구 사항을 제시했습니다: 다기능, 고성능, 경량, 저비용 및 안전성.따라서 최근 전문가와 학자들은 다성분 세라믹 시스템 복합재, 기능성 구배 세라믹, 층상 구조 설계 등을 포함하여 미세 조정을 통해 세라믹의 강화, 경량 및 경제성을 달성하기를 희망하고 있으며 이러한 갑옷은 가볍습니다. 오늘날의 갑옷과 비교하여 무게를 줄이고 전투 유닛의 이동 성능을 더 잘 향상시킵니다.
기능적으로 등급이 매겨진 세라믹은 미시적 디자인을 통해 재료 특성의 규칙적인 변화를 보여줍니다.예를 들어, 티타늄 붕화물 및 티타늄 금속 및 산화알루미늄, 탄화규소, 탄화붕소, 질화규소 및 금속 알루미늄 및 기타 금속/세라믹 복합 시스템, 두께 위치에 따른 구배 변화의 성능, 즉 고경도의 제조 고인성 방탄 세라믹으로 전환
나노미터 다상 세라믹은 매트릭스 세라믹에 추가된 서브미크론 또는 나노미터 분산 입자로 구성됩니다.SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC 등과 같은 세라믹의 경도, 인성 및 강도가 어느 정도 향상되었습니다.서구 국가에서는 재료의 강도와 인성을 확보하기 위해 나노 크기의 분말을 소결하여 수십 나노미터의 입자 크기를 갖는 세라믹을 제조하는 방법을 연구하고 있는 것으로 전해지고 있으며, 이와 관련하여 방탄 세라믹이 큰 발전을 이룰 것으로 예상됩니다.
요약하면
단상 세라믹이든 다상 세라믹이든 최고의 방탄 세라믹 재료이거나 탄화규소와 분리할 수 없는 탄화붕소 이 두 재료입니다.특히 탄화붕소 재료의 경우 소결 기술의 발달로 탄화붕소 세라믹의 우수한 특성이 점점 더 두드러지고 있으며 방탄 분야에서의 응용이 더욱 발전할 것입니다.
게시 시간: 2023년 12월 14일