防弾板に使用されるセラミックスです

③最も一般的に使用されている防弾セラミック素材

21世紀以降、防弾セラミックスは急速に発展し、アルミナ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、ホウ化チタンなど多くの種類があり、中でもアルミナセラミックス(Al₂O₃)、炭化ケイ素セラミックス(SiC)、炭化ホウ素セラミックス (B4C) が最も広く使用されています。

アルミナセラミックは密度が最も高いですが、硬度が比較的低く、加工閾値が低く、価格が低く、純度に応じて85/90/95/99アルミナセラミックに分けられ、対応する硬度と価格も増加します順番に。

さまざまな防弾セラミックスの特性の比較

炭化ケイ素セラミックは密度が比較的低く、硬度が高く、コスト効率の高い構造用セラミックであるため、中国で最も広く使用されている防弾セラミックでもあります。

炭化ホウ素セラミックスは、これらのセラミックスの中で最も密度が低く、硬度が最も高いのですが、同時に加工技術に対する要求も非常に高く、高温高圧焼結が必要となるため、コストもこれら3つのセラミックスの中で最も高くなります。

これら 3 つの一般的な防弾セラミック材料と比較すると、アルミナ防弾セラミックは最も低コストですが、防弾性能は炭化ケイ素や炭化ホウ素に比べてはるかに劣るため、現在の国内の防弾セラミックの生産単位は炭化ケイ素と炭化ホウ素の防弾セラミックスです。アルミナセラミックスは珍しいですね。しかし、単結晶アルミナから透明セラミックスを作製することができ、光機能を備えた透明材料として広く使用されており、個人兵士の防弾マスク、ミサイル探知窓、車両観測窓、潜水艦の潜望鏡などの軍事装備品に応用されている。

④最も人気のある2つの防弾セラミック素材

炭化ケイ素防弾セラミックス

炭化ケイ素の共有結合は非常に強力で、高温でも高い結合強度を維持します。この構造上の特徴により、炭化ケイ素セラミックスに優れた強度、高硬度、耐摩耗性、耐食性、高熱伝導率、優れた耐熱衝撃性などの特性が与えられます。同時に、炭化ケイ素セラミックの価格は手頃で、費用対効果が高く、最も有望な高性能の装甲保護材料の 1 つです。

炭化ケイ素セラミックスは、装甲保護の分野で幅広い開発余地があり、個別装備や特殊車両の分野での用途は多様化する傾向にあります。保護装甲材料として使用される場合、コストや特殊な用途などの要因を考慮すると、引張応力によるセラミックの破損を克服するために、通常、セラミック複合ターゲットプレートに接着されたセラミックパネルと複合バックプレーンの小さな配置が使用されます。発射体の貫通によって装甲全体が損傷することなく、単一の部分のみが粉砕されるようにするためです。

炭化ホウ素防弾セラミックス

炭化ホウ素は、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素の超硬材料に次ぐ既知の材料の硬度であり、硬度は最大 3000kg/mm² です。密度はわずか 2.52g/cm3 と低く、これは鋼鉄の 1/3 です。高弾性率、450GPa。融点が高く、約2447℃。熱膨張係数が低く、熱伝導率が高い。また、炭化ホウ素は優れた化学的安定性、耐酸性、耐アルカリ性を有しており、室温では酸、塩基およびほとんどの無機化合物液体と反​​応せず、フッ酸－硫酸、フッ酸－硝酸混合液でのみゆっくりと腐食します。 ;そして、ほとんどの溶融金属は湿らず、作用しません。炭化ホウ素は、他のセラミック材料では利用できない、中性子を吸収する優れた能力も備えています。B4C は、一般的に使用されるいくつかの装甲セラミックの中で最も密度が低く、高い弾性率を兼ね備えているため、軍用装甲および宇宙分野の材料に適しています。B4C の主な問題は、高価（アルミナの約 10 倍）かつ脆いため、単相防護装甲としての幅広い用途が制限されることです。

⑤防弾セラミックスの作製方法。

防弾セラミックスのアップグレード

炭化ケイ素と炭化ホウ素の防弾の可能性は非常に大きいですが、単相セラミックの破壊靱性と脆性の問題は無視できません。現代の科学技術の発展により、防弾セラミックスの機能性と経済性、つまり多機能、高性能、軽量、低コスト、安​​全性が求められています。そのため、専門家や学者は近年、多成分セラミック系複合材、傾斜機能セラミックス、層状構造設計などを微調整することでセラミックスの強化、軽量化、経済性を実現することを期待しており、そのような装甲は軽量である。現在の装甲と比較して重量が軽減され、戦闘ユニットの機動性が向上します。

機能的に傾斜したセラミックは、小宇宙的な設計を通じて材料特性の規則的な変化を示します。例えば、ホウ化チタン、金属チタン、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、金属アルミニウム、その他の金属/セラミック複合系では、厚さ位置に沿って性能が勾配変化する、つまり高硬度の調製が可能です。高靭性防弾セラミックスへの移行。

ナノメートル多相セラミックは、マトリックス セラミックにサブミクロンまたはナノメートルの分散粒子が添加されて構成されています。SiC-Si3N4-Al2O3、B4C-SiC などのセラミックスの硬度、靱性、強度はある程度向上しています。欧米諸国では、材料の強度や靱性を実現するために、ナノスケールの粉末を焼結して粒径数十ナノメートルのセラミックスを作製する研究が進められていると報告されており、防弾セラミックスはこの点で大きな進歩を遂げると期待されている。

まとめる

単相セラミックであろうと多相セラミックであろうと、最高の防弾セラミック材料、または炭化ケイ素、炭化ホウ素と切り離せないこれら 2 つの材料。特に炭化ホウ素材料は、焼結技術の発展により、炭化ホウ素セラミックスの優れた特性がますます顕著となり、防弾分野での応用がさらに発展すると考えられます。