Get the latest price?

Kerámia golyóálló sorozat – A főbb golyóálló kerámiaanyagok összehasonlítása

07-04-2023

A főbb golyóálló anyagként használható kerámiaanyagok a következők alumínium-oxid,szilícium-karbid, bór-karbid,szilícium-nitrid, és titán-borid. Közülük az alumínium-oxid kerámiák (Al2O3), a szilícium-karbid kerámiák (SiC) és a bór-karbid kerámiák (B4C) a legszélesebb körben használtak. Az alumínium-oxid golyóálló kerámiák a másik kettőhöz képest alacsony keménységgel (HRA90) és nagy sűrűséggel rendelkeznek, de olcsóbbak. A szilícium-karbid golyóálló kerámiák a legnagyobb keménységgel és a legjobb teljesítménnyel rendelkeznek a három anyag közül, de jóval drágábbak is, mint a másik két anyag. A szilícium-karbid golyóálló kerámiák keménysége elérheti a HRA92-t, sűrűsége pedig csak 82%-a az alumínium-oxid golyóálló lemezekének, mérsékelt ár és szélesebb körben alkalmazott felhasználás mellett.


1.Alumínium-oxid kerámia

Az alumínium-oxid kerámiák olyan kerámiaanyagok sorozata, amelyek magas hőmérsékletű alumínium-oxidon (α-Al2O3) mint fő kristályfázison alapulnak, és az α-Al2O3 az Al2O3 egyetlen változata, amely természetesen létezik a világon. A legkompaktabb szerkezettel, a legalacsonyabb reakcióképességgel és a legjobb elektrokémiai tulajdonságokkal rendelkezik az összes változat közül, és minden hőmérsékleten stabil marad.


Az alumínium-oxid kerámia tulajdonságai


Al2O3 tulajdonságSzinterezés
Sűrűség (g/cm3)3,6-3,95
Hajlítószilárdság (Mpa)200-400
Young-modulus (Gpa)300-450
Törési szívósság (Mpa.m1/2)3,0-4,5
Keménység (Gpa)12-18

                                                                        


Előnyök: A golyóálló területen az első generációs kerámiaanyagként az alumínium-oxid nemcsak a legerősebb és legkeményebb az összes oxid közül, hanem jó oxidációállósággal, kémiai tehetetlenséggel és alacsony költséggel is rendelkezik, és könnyen beszerezhető. Ezenkívül a szinterezett termékeket széles körben használják különféle páncélozott járművekben, valamint katonai és rendőrségi golyóálló ruházatban sima felületük, stabil méretük és alacsony áruk miatt.


Hátrányok: Alacsony hajlítószilárdság és törési szilárdság, valamint alacsony hősokkállóság. Ezenkívül az alumínium-oxid teljesítménye nagymértékben változik, főként a folyamat paramétereitől, a szennyeződéstartalomtól, a részecskemérettől és a szinterezési hőmérséklettől függően. Ugyanakkor az alumínium-oxid nagy sűrűsége nem felel meg a könnyű páncélzat trendjének.


2.Szilícium-karbid kerámia

A SiC egyedülálló kristályszerkezettel rendelkezik. A négy szénatom egyikét használva középpontként és a szilíciumatomot párosított atomként, a négy legkülső elektron közül az egyiket úgy választják ki, hogy a központi szénatom legkülső elektronjával párosuljon. Ciklikus működéssel a végső szerkezet egyenértékű a Si-C kötésekből álló gyémánt tetraéder szerkezettel, amely rendkívül nagy keménységet mutat. Ugyanakkor ez a szerkezet erős kovalens kötésekkel és nagy Si-C kötési energiával rendelkezik, így a szilícium-karbid anyagok nagy modulussal, nagy keménységgel és nagy fajlagos szilárdsággal rendelkeznek.



A szilícium-karbid kerámia tulajdonságai különböző szinterezési eljárások során


SIC tulajdonságMelegen sajtolt szinterezésMeleg izosztatikus préselésReakciós szinterezésSzikraplazma szinterezés
Sűrűség (g/cm3)3,25-3,283,01-3,133.023,12-3,20
Hajlítószilárdság (Mpa)500-730366-950260420-850
Young-modulus (Gpa)440-450-359420-460
Törési szívósság (Mpa.m1/2)5,0-5,54,51-5,794.003,4-7,0
Keménység (Gpa)2010,5-20,017.2319,8-32,7


Előnyök: Ez a legszélesebb körben használt, nagy keménységű, nem oxidos kerámiaanyag, amely csak a gyémánt, a köbös nitrid-bór és a bór-karbid után következik. Alacsony sűrűsége és nagy keménysége miatt ez a kerámia kiválóan alkalmasballisztikai védelem, és az alumínium-oxid és a bór-karbid közötti köztes zónába tartozik a mechanikai tulajdonságok, a sűrűségtulajdonságok, a ballisztikai tulajdonságok és az alkalmazási költségek tekintetében.



Hátrányok: A szilícium-karbid molekulaszerkezete és jellemzői meghatározzák alacsonyabb szívósságát. A golyó eltalálásakor rendkívül nagy szilárdsága teljesen ellenáll a golyó hatalmas mozgási energiájának, és azonnal összetöri a golyót, de az ütközés pillanatában megreped vagy akár darabokra is törik, amitől a szilícium-karbid kerámia lemez csak a golyóállóság bizonyos területeire alkalmas. Az anyagmolekuláris tudomány területén számos kutató azonban jelenleg azt állítja, hogy a szilícium-karbid alacsony szívóssága elméletileg kompenzálható és leküzdhető a szinterezési folyamat és a kerámiaszál-előkészítés szabályozásával. Ez nagymértékben kibővíti a szilícium-karbid alkalmazási körét a golyóállóság területén, így ideális anyaggá válik a golyóálló berendezések gyártásához.


3.Bór-karbid kerámiai

A bór-karbid kristály a romboéderes szerkezettípusba tartozik. Romboéderes szerkezetében minden egységcella 15 atomot tartalmaz, amelyből 12 atom (B11C) ikozaédert alkot, és térszerkezetet alkot, míg a maradék három atom egyesülve CBC láncot alkot. Az ikozaéder kovalens kötéseken keresztül kapcsolódik a CBC-lánchoz, így viszonylag stabil szerkezetet alkot. Ugyanakkor az alkotóelemei, a szén és a bór nagyon hasonló tulajdonságokkal és atomsugárral rendelkeznek, így a B4C olyan kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, amelyekkel más nem oxidos kerámiák nem rendelkeznek.


A bór-karbid tulajdonságai különböző szinterezési eljárások során


B4C ingatlanMelegen sajtolt szinterezésMeleg izosztatikus préselésReakciós szinterezésSzikraplazma szinterezés
Sűrűség (g/cm3)2,45-2,522,42-2,512,48-2,542,43-2,60
Hajlítószilárdság (Mpa)200-500365-627235-321607-627
Young-modulus (Gpa)440-460393-444330-426403-590
Törési szívósság (Mpa.m1/2)2,0-4,72,4-3,34.1-4.42,8-5,8
Keménység (Gpa)29-3525-3113,4-18,030,5-38,3


Előnyök: Szinte állandó magas hőmérsékletű keménység és jó mechanikai tulajdonságok. Ugyanakkor sűrűsége a legalacsonyabb számos általánosan használt páncélkerámia közül, magas rugalmassági modulusa pedig jó választássá teszi katonai páncélok és űranyagok számára.

 

Hátrányok: A bór és a szénatomok közötti kovalens kötések erősen kovalens jellege miatt szinterezése gyenge. Ezért az anyag olvadáspontjához nagyon közel magas szinterezési hőmérsékletet kell alkalmazni. Ezek a magas hőmérsékletek pórusmaradványokhoz és az azt követő szemcsetávolsághoz vezetnek, ami rontja az anyag tulajdonságait és teljesítményét. Ezért általában melegsajtolást vagy melegizosztatikus préselést alkalmaznak, ami magasabb gyártási költségekhez vezet.


Szerezd meg a legújabb árat? A lehető leghamarabb válaszolunk (12 órán belül)

Adatvédelmi irányelvek