방탄판용 세라믹인가요?(一)

사람들의 인상에서 세라믹은 깨지기 쉽습니다.그러나 현대 기술 가공을 거쳐 세라믹은 "변형"되어 단단하고 고강도의 신소재가 되었습니다. 특히 특수한 물리적 특성을 지닌 방탄 재료 분야에서는 세라믹이 빛을 발하며 매우 인기 있는 방탄 재료가 되었습니다.

①세라믹 소재의 방탄 원리

갑옷 보호의 기본 원리는 발사체의 에너지를 소비하고 속도를 늦추며 무해하게 만드는 것입니다.금속 재료와 같은 대부분의 전통적인 엔지니어링 재료는 구조물의 소성 변형을 통해 에너지를 흡수하는 반면, 세라믹 재료는 미세 분쇄 과정을 통해 에너지를 흡수합니다.

방탄 세라믹의 에너지 흡수 과정은 크게 3단계로 나눌 수 있습니다.

(1) 초기 충격 단계: 발사체가 세라믹 표면에 충돌하여 탄두를 둔화시키고 세라믹 표면에 작고 단단한 파편을 분쇄하고 형성하는 과정에서 에너지를 흡수합니다.

(2) 침식 단계: 둔한 발사체가 조각난 부분을 계속해서 침식하여 세라믹 조각의 연속적인 층을 형성합니다.

(3) 변형, 균열, 파단단계 : 최종적으로 세라믹에 인장응력이 발생하여 부서지게 된다.그 후, 백플레이트가 변형되고, 백플레이트 소재의 변형에 의해 남은 에너지가 모두 흡수됩니다.발사체가 세라믹에 충격을 가하는 과정에서 발사체와 세라믹이 모두 손상됩니다.

②방탄도자기의 물성기준

세라믹 자체의 취성 때문에 소성 변형이 아닌 발사체에 충격을 받으면 파손됩니다.인장 하중이 작용하면 기공 및 결정립계와 같은 이질적인 영역에서 파단이 먼저 발생합니다.따라서 미세한 응력 집중을 최소화하기 위해 갑옷 세라믹은 낮은 다공성(이론 밀도 값의 최대 99%)과 미세한 입자 구조를 갖춘 고품질이어야 합니다.

재료의 특성과 방탄 특성에 미치는 영향

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.