随着武器越来越多样化,杀伤力也越来越大,因此,对防护的要求也就越来越高,各种就应运而生。在19世纪末,第一件防弹衣在美国问世,由4层丝绸纤维制成;但由于其防弹能力有限、丝织品价格昂贵,最终选择了金属制防弹衣。但这类防弹衣属于硬质材料,易产生二次伤害;且比较厚重,在战场上限制人的灵活运动,就有了新的防弹材料—高性能纤维。作为战场上必不可少的东西,防弹衣经历了重要的材料变迁:由金属装甲防护板向非金属合成材料过渡,由单纯合成材料向合成材料与金属装甲板、陶瓷护片等复合发展。
防弹层的材料主要有金属材料、陶瓷复合材料、高分子材料。陶瓷复合材料凭借其低密度、高硬度、高强度、高弹性模量以及抗热震并且防辐射等优良性能在防弹装甲领域脱颖而出并广泛应用其中。
防弹陶瓷通过将原粉料进行成形烧结制成具备防弹能力的陶瓷块,结合其它辅助材料制备成防弹装备。不锈钢材料在抵抗弹头冲击时,会产生朔性变形,而陶瓷几乎不产生塑性变形,并且依靠其自身高强高硬等特性使弹头钝化甚至破碎。
自21世纪以来,防弹陶瓷行业发展迅速,种类较多,包括包括氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化钛等,其中以氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷应用较为广泛。
在常用的防弹陶瓷材料中, 氧化铝陶瓷在所有氧化物当中强度最大、硬度最高,被广泛应用于各类装甲车辆和军警防弹服。
碳化硅是应用最广泛的非氧化物陶瓷,硬度高,仅次于钻石、立方氮化硼和碳化硼。由于其低密度和高硬度,这种陶瓷非常适合弹道保护,同时在力学性能、密度性能和弹道性能以及应用的成本等方面都是氧化铝和碳化硼之间的中间地带,因此也是目前国内应用最广的防弹陶瓷。
碳化硼防弹陶瓷在这几种陶瓷中密度最低,硬度最高(莫氏硬度为9.3,显微硬度为55GPa-67GPa),但同时对其加工工艺的要求也很高,因而成本也是这3种陶瓷中最高的。
碳化硼陶瓷以其优良的耐高温性能在碳化物陶瓷中占有极其重要的地位,从碳化硼 1853 年首次被发现,碳化硼的发展已有150多年的历史,期间对碳化硼晶体结构的探索日益深入,碳化硼制备方法的研究更加细化,应用领域也更加广泛。
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