③ Die mees gebruikte koeëlvaste keramiekmateriaal
Sedert die 21ste eeu het koeëlvaste keramiek vinnig ontwikkel, en daar is baie soorte, insluitend alumina, silikonkarbied, boorkarbied, silikonnitried, titaanboried, ens., waaronder alumina-keramiek (Al₂O₃), silikonkarbiedkeramiek (SiC), boorkarbied keramiek (B4C) is die mees gebruikte.
Alumina keramiek het die hoogste digtheid, maar die hardheid is relatief laag, die verwerkingsdrempel is laag, die prys is laag, volgens die suiwerheid is verdeel in 85/90/95/99 alumina keramiek, die ooreenstemmende hardheid en prys word ook verhoog op sy beurt.
| Materiaal | Digtheid /(kg*m²) | Elastiese modulus / (GN*m²) | HV | Gelykstaande aan die prys van alumina |
| Boorkarbied | 2500 | 400 | 30 000 | X 10 |
| Aluminiumoksied | 3800 | 340 | 15 000 | 1 |
| Titaandiboried | 4500 | 570 | 33 000 | X10 |
| Silikonkarbied | 3200 | 370 | 27 000 | X5 |
| Oksidasie platering | 2800 | 415 | 12 000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Glas keramiek | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Silikonnitried | 3200 | 310 | 17 000 | X5 |
Vergelyking van eienskappe van verskillende koeëlvaste keramiek
Silikonkarbied keramiekdigtheid is relatief laag, hoë hardheid, is 'n koste-effektiewe strukturele keramiek, so dit is ook die mees gebruikte koeëlvaste keramiek in China.
Boorkarbied keramiek het die laagste digtheid en hoogste hardheid onder hierdie keramiek, maar terselfdertyd is hul vereistes vir verwerkingstegnologie ook baie hoog, wat hoë temperatuur en hoë druk sintering vereis, so die koste is ook die hoogste onder hierdie drie keramiek.
In vergelyking met hierdie drie meer algemene koeëlvaste keramiekmateriale, het alumina-koeëlvaste keramiek die laagste koste, maar die koeëlvaste werkverrigting is veel minder as silikonkarbied en boorkarbied, so die huidige binnelandse produksie-eenhede van koeëlvaste keramiek in silikonkarbied en boorkarbied koeëlvaste, terwyl alumina keramiek is skaars.Enkelkristal-aluminiumoxide kan egter gebruik word om deursigtige keramiek voor te berei, wat wyd gebruik word as deursigtige materiale met ligte funksies, en word toegepas in militêre toerusting soos individuele soldaat koeëlvaste maskers, missielopsporingsvensters, voertuigwaarnemingsvensters en duikboot-periskope.
④Twee van die gewildste koeëlvaste keramiekmateriaal
Silikonkarbied koeëlvaste keramiek
Die silikonkarbied kovalente binding is baie sterk en het steeds 'n hoë sterkte binding by hoë temperatuur.Hierdie strukturele kenmerk gee silikonkarbied keramiek uitstekende sterkte, hoë hardheid, slytasie weerstand, korrosie weerstand, hoë termiese geleidingsvermoë, goeie termiese skok weerstand en ander eienskappe.Terselfdertyd, silikonkarbied keramiek prys is matig, koste-effektief, is een van die mees belowende hoë-prestasie pantser beskerming materiaal.
Silikonkarbiedkeramiek het wye ontwikkelingsruimte op die gebied van pantserbeskerming, en hul toepassings op die gebied van individuele toerusting en spesiale voertuie is geneig om gediversifiseer te wees.Wanneer dit as 'n beskermende pantsermateriaal gebruik word, met inagneming van die koste en spesiale toepassingsgeleenthede en ander faktore, is dit gewoonlik 'n klein rangskikking van keramiekpanele en saamgestelde agtervlak wat in keramiek saamgestelde teikenplaat gebind is, om die mislukking van keramiek as gevolg van trekspanning te oorkom, en to ensure that the projectile penetration only shatters a single piece without damaging the entire armor.
Boorkarbied koeëlvaste keramiek
Boorkarbied is die hardheid van bekende materiale na diamant en kubieke boornitried superharde materiaal, hardheid van tot 3000kg/mm²;Die digtheid is laag, slegs 2.52g/cm³, wat 1/3 van staal is;Hoë elastiese modulus, 450GPa;Hoë smeltpunt, ongeveer 2447 ℃;Die termiese uitsettingskoëffisiënt is laag en die termiese geleidingsvermoë is hoog.Boonop het boorkarbied goeie chemiese stabiliteit, weerstand teen suur en alkali, reageer nie by kamertemperatuur met suur en basis nie en die meeste anorganiese saamgestelde vloeistowwe, slegs in fluoorsuur-swaelsuur, fluorsuur-salpetersuur gemengde vloeistof het stadige korrosie ;En die meeste gesmelte metale klam nie, tree nie op nie.Boorkarbied het ook 'n goeie vermoë om neutrone te absorbeer, wat nie in ander keramiekmateriaal beskikbaar is nie.B4C het die laagste digtheid van verskeie algemeen gebruikte pantserkeramiek, gekombineer met 'n hoë elastisiteitsmodulus, wat dit 'n goeie keuse maak vir materiale in die militêre pantser- en ruimtevelde.Die grootste probleem van B4C is dat dit duur is (ongeveer 10 keer dié van alumina) en bros, wat die wye toepassing daarvan as enkelfase beskermende wapenrusting beperk.
⑤ Voorbereidingsmetode van koeëlvaste keramiek.
| Voorbereidingstegnologie | Proses eienskappe | |
| Voordeel | ||
| Warmpers sintering | Met lae sintertemperatuur en kort sintertyd kan keramiek met fyn korrel en hoë relatiewe digtheid en goeie meganiese eienskappe verkry word. | |
| Superhoë druk sintering | Bereik vinnige sintering met lae temperatuur, verdigtingskoers verhoog. | |
| Warm isostatiese pers sintering | Keramiek met hoë werkverrigting en komplekse vorm kan voorberei word deur lae sintertemperatuur, kort kloptyd en eenvormige krimp van slegte liggaam. | |
| Mikrogolf sintering | Vinnige verdigting, eenvormige verhitting met nulgradiënt, verbeter materiaalstruktuur, verbeter materiaalprestasie, hoë doeltreffendheid en energiebesparing. | |
| Ontlading plasma sintering | Die sintertyd is kort, die sintertemperatuur is laag, die keramiekprestasie is goed en die digtheid van hoë-energie sintergradiëntmateriaal is hoog. | |
| Plasmastraal smelt metode | Die poeier rou materiaal is ten volle gesmelt, word nie beperk deur die deeltjiegrootte van die poeier nie, het nie 'n lae smeltpunt vloed nodig nie, en die produk het 'n digte struktuur. | |
| Reaksie sintering | Naby netto grootte vervaardigingstegnologie, eenvoudige proses, lae koste, kan groot grootte, komplekse vorm dele voorberei. | |
| Druklose sintering | Die produk het uitstekende hoë temperatuur prestasie, eenvoudige sinter proses en lae koste.Daar is baie geskikte vormingsmetodes wat gebruik kan word vir komplekse en dik groot dele, en ook geskik vir grootskaalse industriële produksie. | |
| Vloeistoffase sintering | Lae sintertemperatuur, lae porositeit, fyn korrel, hoë digtheid, hoë sterkte | |
| Voorbereidingstegnologie | Proses eienskappe | |
| Nadeel | ||
| Warmpers sintering | Die proses is meer kompleks, die vormmateriaal en toerustingvereistes is hoog, die produksiedoeltreffendheid is laag, die produksiekoste is hoog, en die vorm kan slegs met eenvoudige produkte voorberei word. | |
| Superhoë druk sintering | Kan slegs produkte voorberei met eenvoudige vorms, lae produksie, hoë toerustingbelegging, hoë sintertoestande en hoë energieverbruik.Tans is dit slegs in die navorsingstadium | |
| Warm isostatiese pers sintering | Die toerustingkoste is hoog, en die grootte van die werkstuk wat verwerk moet word, is beperk | |
| Mikrogolf sintering | Teoretiese tegnologie moet verbeter word, toerusting ontbreek, en is nie wyd toegepas nie | |
| Ontlading plasma sintering | Die basiese teorie moet verbeter word, die proses is kompleks, en die koste is hoog, wat nie geïndustrialiseer is nie. | |
| Plasmastraal smelt metode | Hoë toerustingvereistes is nie vir wydverspreide toepassing bereik nie. | |
| Reaksie sintering | Residuele silikon verminder die hoë-temperatuur meganiese eienskappe, weerstand teen korrosie en oksidasie weerstand van die materiaal. | |
| Druklose sintering | Die sintertemperatuur is hoog, daar is 'n sekere porositeit, die sterkte is relatief laag en daar is ongeveer 15% volumekrimping. | |
| Vloeistoffase sintering | Dit is geneig tot vervorming, groot krimping en moeilik om dimensionele akkuraatheid te beheer | |
| Keramiek |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3 .B4 C .SiC |
| .SiC |
Koeëlvaste keramiekopgradering
Alhoewel die koeëlvaste potensiaal van silikonkarbied en boorkarbied baie groot is, kan die probleem van breuktaaiheid en swak brosheid van enkelfase keramiek nie geïgnoreer word nie.Die ontwikkeling van moderne wetenskap en tegnologie het vereistes gestel vir die funksionaliteit en ekonomie van koeëlvaste keramiek: multifunksie, hoë werkverrigting, ligte gewig, lae koste en veiligheid.Daarom hoop kundiges en geleerdes in onlangse jare om die versterking, liggewig en ekonomies van keramiek te bereik deur mikro-aanpassing, insluitend multi-komponent keramiek stelsel saamgestelde, funksionele gradiënt keramiek, gelaagde struktuur ontwerp, ens., en so 'n wapenrusting is lig in gewig in vergelyking met vandag se wapenrusting, en verbeter die mobiele prestasie van gevegseenhede beter.
Funksioneel gegradeerde keramiek toon gereelde veranderinge in materiaal eienskappe deur mikrokosmiese ontwerp.Byvoorbeeld, titaanboried en titaanmetaal en aluminiumoksied, silikonkarbied, boorkarbied, silikonnitried en metaalaluminium en ander metaal/keramiek saamgestelde stelsels, die prestasie van die gradiëntverandering langs die dikteposisie, dit wil sê die voorbereiding van hoë hardheid oorgang na hoë taaiheid koeëlvaste keramiek.
Nanometer multifase keramiek is saamgestel uit submikron of nanometer dispersie deeltjies wat by die matriks keramiek gevoeg word.Soos SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, ens., Die hardheid, taaiheid en sterkte van keramiek het 'n sekere verbetering.Daar word berig dat Westerse lande die sintering van nanoskaalpoeier bestudeer om keramiek met 'n korrelgrootte van tientalle nanometers voor te berei om materiaalsterkte en taaiheid te verkry, en koeëlvaste keramiek sal na verwagting 'n groot deurbraak in hierdie verband behaal.
Som op
Of dit nou enkelfase keramiek of multi-fase keramiek is, die beste koeëlvaste keramiek materiaal of onafskeidbaar van silikonkarbied, boorkarbied hierdie twee materiale.Veral vir boorkarbiedmateriale, met die ontwikkeling van sintertegnologie, word die uitstekende eienskappe van boorkarbiedkeramiek meer en meer prominent, en hul toepassings op die gebied van koeëlvaste sal verder ontwikkel word.
Postyd: 14 Desember 2023