Im allgemeinen Verständnis gilt Keramik als zerbrechlich. Durch moderne Verarbeitungstechnologien hat sich Keramik jedoch „gewandelt“ und ist zu einem harten, hochfesten neuen Werkstoff geworden, insbesondere im Bereich der Keramik.kugelsicherBei Werkstoffen mit besonderen physikalischen Eigenschaften sticht Keramik hervor und entwickelt sich zu einem sehr beliebten kugelsicheren Material.
①DiekugelsicherPrinzipien keramischer Werkstoffe
Das Grundprinzip des Panzerschutzes besteht darin, die Energie des Projektils zu absorbieren, es abzubremsen und unschädlich zu machen. Die meisten traditionellen Konstruktionswerkstoffe, wie beispielsweise Metalle, absorbieren Energie durch plastische Verformung, während Keramikwerkstoffe Energie durch Mikrozerkleinerung absorbieren.
Der Energieabsorptionsprozess von kugelsicherer Keramik lässt sich grob in drei Phasen unterteilen:
(1) Erste Aufprallphase: Das Geschoss trifft auf die Keramikoberfläche, wodurch der Gefechtskopf abgestumpft wird und Energie absorbiert wird, während es zerkleinert wird und kleine und harte Fragmente auf der Keramikoberfläche bildet;
(2) Erosionsphase: Das stumpfe Geschoss erodiert weiterhin die zersplitterte Fläche und bildet eine durchgehende Schicht aus Keramikfragmenten.
(3) Verformungs-, Riss- und Bruchphasen: Schließlich entsteht im Keramikmaterial Zugspannung, die zum Zerbrechen führt. Anschließend verformt sich die Rückplatte, und die gesamte verbleibende Energie wird durch die Verformung des Rückplattenmaterials absorbiert. Beim Aufprall des Projektils auf die Keramik werden sowohl das Projektil als auch die Keramik beschädigt.
② Anforderungen an die Materialeigenschaften von kugelsicherer Keramik
Aufgrund der Sprödigkeit des Keramikmaterials bricht es beim Aufprall eines Projektils und nicht durch plastische Verformung. Unter Zugbelastung tritt der Bruch zunächst in heterogenen Bereichen wie Poren und Korngrenzen auf. Um die mikroskopische Spannungskonzentration zu minimieren, sollte die Panzerkeramik daher von hoher Qualität sein, mit geringer Porosität (bis zu 99 % des theoretischen Dichtewerts) und feinkörniger Struktur.
| Eigentum | Auswirkungen auf die Schutzwirkung gegen Kugeln |
| Dichte | Die Qualität des Panzerungssystems |
| Härte | Der Grad der Beschädigung des Projektils |
| Elastizitätsmodul | Übertragung von Druckwellen |
| Intensität | Widerstandsfähigkeit gegen mehrere Schläge |
| Bruchzähigkeit | Widerstandsfähigkeit gegen mehrere Schläge |
| Bruchmuster | Die Fähigkeit, Energie zu absorbieren |
| Mikrostruktur (Korngröße, zweite Phase, Phasenübergang oder amorph (spannungsinduziert), Porosität) | Betrifft alle in der linken Spalte beschriebenen Leistungsaspekte. |
Eigenschaften von Materialien und deren Auswirkungen auf die kugelsicheren Eigenschaften
Siliziumkarbidkeramik hat eine relativ geringe Dichte, eine hohe Härte und ist eine kostengünstige Strukturkeramik. Daher ist sie auch die am weitesten verbreitete kugelsichere Keramik in China.
Borcarbidkeramiken weisen unter diesen Keramiken die niedrigste Dichte und die höchste Härte auf, stellen aber gleichzeitig sehr hohe Anforderungen an die Verarbeitungstechnologie, da sie ein Sintern bei hohen Temperaturen und hohem Druck erfordern, weshalb die Kosten unter diesen drei Keramiken am höchsten sind.
Veröffentlichungsdatum: 22. November 2023