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湖南中泰輕質高強陶瓷復合防彈材料,對高彈速等級槍彈的防護

湖南中泰輕質高強陶瓷復合防彈材料,對高彈速等級槍彈的防護

  • 分類:新聞動態
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2022-11-07 15:47
  • 訪問量:

【概要描述】

湖南中泰輕質高強陶瓷復合防彈材料,對高彈速等級槍彈的防護

【概要描述】

  • 分類:新聞動態
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  • 發布時間:2022-11-07 15:47
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陶瓷材料擁有許多極具吸引力的性能,包括高比剛度、高比強度和在許多環境下的化學惰性。同時,因其相對于金屬的低密度、高硬度和高抗壓強度,使其在裝甲系統上的應用十分具有吸引力,己成為一種廣泛應用于防彈衣、車輛和飛機等裝備的防護裝甲[1-2]。在20世紀60年代,B4C最先用于設計防彈背心,之后裝配到飛機飛行員的座椅上。之后,又將陶瓷面板與復合材料背板共同構成防彈陶瓷復合裝甲,且于70年代后被美國等西方軍事強國應用于運兵車、坦克及軍機等。陶瓷裝甲主要應用于裝甲車輛,在實際應用中常以復合裝甲的形式出現,如英國“挑戰者”坦克、EE-T1奧索里約主戰坦克等。陶瓷作為裝甲防護材料的主要優勢是強度和硬度高、耐磨、密度小等,而易破碎、抗多發打擊性能弱的劣勢在一定程度上限制了其應用。目前,防彈陶瓷主要朝著提高抗多發打擊性能、減輕質量及降低成本這3個方面進行。國內外現階段主要使用的特種防彈陶瓷有B4C、Al2O3、SiC、TiB2、AlN、Si3N4、Si-alon等。

 

陶瓷材料的防彈原理

 

      裝甲防護的基本原理是消耗射彈能量、使射彈減速并達到無害。絕大部分傳統的工程材料,如金屬材料通過結構發生塑性變形來吸收能量,而陶瓷材料則是通過微破碎過程吸收能量。裝甲陶瓷的吸能過程可分為3個階段[3]。1)初始撞擊階段:彈丸撞擊陶瓷表面,使彈頭變鈍,在陶瓷表面粉碎形成細小且堅硬的碎塊區的過程中吸收能量;2)侵蝕階段:變鈍的彈丸繼續侵蝕碎塊區,形成連續的陶瓷碎片層;3)變形、裂縫和斷裂階段:最后陶瓷中產生張應力使陶瓷碎裂,隨后背板變形,剩余的能量全部由背板材料的變形所吸收。

 

      彈丸撞擊陶瓷的過程中,彈丸和陶瓷均受到破壞。因為陶瓷本身的脆性,其受到彈丸沖擊時發生斷裂而不是塑性變形。在拉伸載荷作用下,斷裂首先發生在非均質處如孔隙和晶界上。因此,為使微觀應力集中降低到最小程度,裝甲陶瓷應當是孔隙率低(達理論密度值的99%)和細晶粒結構的高質量陶瓷。陶瓷吸收能量的能力與陶瓷的硬度、彈性模量有關,可以用M 值(彈道質量因素)來衡量陶瓷的抗彈性能:

 

      M = EH/ρ 。(1)式中:E 是彈性模量;H 是硬度;ρ 是密度??煽闯?,陶瓷的彈性模量和硬度越大,密度越小,抗彈性能越高,陶瓷對于動能的吸收能力越強。

 

 

      表1列出了材料性能及其對防彈性能的影響。陶瓷的硬度越高,彈丸撞擊陶瓷時彈頭越易鈍化和破碎,彈丸侵蝕陶瓷的過程中因磨損犁削作用消耗的能量越多[5]。文獻[3]對防彈陶瓷的力學性能提出了一個具體的要求范圍:彈性模量E≤280 GPa,硬度H≥2 000kg/mm2,密度ρ≤3 g/cm3。但公式(1)忽視了斷裂韌性對防彈性能的影響。事實上,陶瓷的高斷裂韌性可延遲彈丸撞擊陶瓷的斷裂時間,提高陶瓷的斷裂耗能和抗彈阻力,使陶瓷對彈丸的磨蝕和犁削作用增強,從而消耗更多的彈丸動能,提高陶瓷的抗彈性能。

 

 

湖南中泰

輕質高強陶瓷復合防彈板

 

      本產品主要用于對高彈速等級槍彈的防護,是社會公共安全領域、裝甲領域以及軍需和特種部隊不可或缺的重要防護裝備之一??蓮V泛應用于人體防彈衣、防彈盾牌、防彈門、特種車輛、舟船、飛行器以及有需求的其他裝置。

 1、性能特點 

 

      本產品和IIIA型(NIJ標準)軟質防彈衣組合在一起即構成人體用硬質防彈衣。使用不同厚度陶瓷片組成的復合防彈板,其防彈性能可分別達到美國NIJ 0101.06標準中所規定的III級和IV級防護等級,也可組成用戶所需求的防護級別。本產品具有防護等級高、重量輕、使用方便、能抗多次彈擊等特點。

 

 2、產品結構 

 

      本產品的防彈層由面板和背板組成。面板材質為高純三氧化二鋁、碳化硅或碳化硼 , 其由多塊陶瓷片拼接而成,背板材質為超高分子量聚乙烯纖維層壓板。

 

 3、生產規模與能力 

 

      面板和背板均為本企業自行生產,年產量可達到10,000平米以上。

 

( 陶瓷材料防彈原理來源:中國腐蝕與防護網 

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