③Die mees algemeen gebruiktekoeëlvastkeramiek materiaal
Sedert die 21ste eeu het koeëlvaste keramiek vinnig ontwikkel, en daar is baie soorte, insluitend alumina, silikonkarbied, boorkarbied, silikonnitried, titaniumboried, ens., waaronder alumina-keramiek (Al₂O₃), silikonkarbiedkeramiek (SiC), boorkarbiedkeramiek (B4C) die mees gebruikte is.
Alumina-keramiek het die hoogste digtheid, maar die hardheid is relatief laag, die verwerkingsdrempel is laag, die prys is laag, volgens die suiwerheid word dit verdeel in 85/90/95/99 alumina-keramiek, die ooreenstemmende hardheid en prys word ook op sy beurt verhoog.
| Materiaal | Digtheid /(kg*m²) | Elastiese modulus /(GN*m²) | HV | Gelykstaande aan die prys van alumina |
| Boorkarbied | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| Aluminiumoksied | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Titaandiborid | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Silikonkarbied | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| Oksidasieplatering | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Glaskeramiek | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Silikonnitried | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Vergelyking van eienskappe van verskillende koeëlvaste keramiek
Silikonkarbied keramiek se digtheid is relatief laag, hardheid hoog, 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, dus is die koste 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 baie laer as silikonkarbied en boorkarbied, dus is die huidige binnelandse produksie-eenhede van koeëlvaste keramiek in silikonkarbied en boorkarbied koeëlvast, terwyl alumina-keramiek skaars is. Enkelkristal alumina kan egter gebruik word om deursigtige keramiek voor te berei, wat wyd gebruik word as deursigtige materiale met ligfunksies, en word toegepas in militêre toerusting soos individuele soldate koeëlvaste maskers, missielopsporingsvensters, voertuigwaarnemingsvensters en duikbootperiskope.
④Twee van die gewildste koeëlvaste keramiekmateriale
Silikonkarbied koeëlvaste keramiek
Die kovalente binding van silikonkarbied is baie sterk en het steeds hoë sterkte binding by hoë temperatuur. Hierdie strukturele kenmerk gee silikonkarbiedkeramiek uitstekende sterkte, hoë hardheid, slytasieweerstand, korrosiebestandheid, hoë termiese geleidingsvermoë, goeie termiese skokweerstand en ander eienskappe. Terselfdertyd is silikonkarbiedkeramiek se prys matig, koste-effektief en een van die mees belowende hoëprestasie-pantserbeskermingsmateriale.
Silikonkarbied-keramiek het breë ontwikkelingsruimte op die gebied van wapenbeskerming, en hul toepassings op die gebied van individuele toerusting en spesiale voertuie is geneig om gediversifiseerd te wees. Wanneer dit as 'n beskermende wapenmateriaal 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 'n keramiek-saamgestelde teikenplaat gebind word, om die mislukking van keramiek as gevolg van trekspanning te oorkom, en om te verseker dat die projektielpenetrasie slegs 'n enkele stuk verpletter sonder om die hele wapenrusting te beskadig.
Boorkarbied koeëlvaste keramiek
Boorkarbied is die hardheid van bekende materiale na diamant en kubiese boornitried superharde materiaal, hardheid van tot 3000 kg/mm²; Die digtheid is laag, slegs 2.52 g/cm³, wat 1/3 van staal is; Hoë elastisiteitsmodulus, 450 GPa; Hoë smeltpunt, ongeveer 2447 ℃; Die termiese uitbreidingskoëffisiënt is laag en die termiese geleidingsvermoë is hoog. Boonop het boorkarbied goeie chemiese stabiliteit, suur- en alkali-korrosiebestandheid, reageer nie by kamertemperatuur met suur en basis en die meeste anorganiese saamgestelde vloeistowwe nie, slegs in hidrofluoorsuur-swaelsuur, hidrofluoorsuur-salpetersuur gemengde vloeistof het stadige korrosie; en die meeste gesmelte metale bevogtig nie, reageer nie. Boorkarbied het ook 'n goeie vermoë om neutrone te absorbeer, wat nie in ander keramiekmateriale beskikbaar is nie. B4C het die laagste digtheid van verskeie algemeen gebruikte wapenrustingkeramiek, gekombineer met 'n hoë elastisiteitsmodulus, wat dit 'n goeie keuse maak vir materiale in die militêre wapenrusting en ruimtevelde. Die hoofprobleem van B4C is dat dit duur is (ongeveer 10 keer dié van alumina) en bros is, wat die wye toepassing daarvan as enkelfase-beskermende wapenrusting beperk.
⑤Voorbereidingsmetode van koeëlvaste keramiek.
| Voorbereidingstegnologie | Proseseienskappe | |
| Voordeel | ||
| Warm pers 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, lae temperatuur sintering, verdigtingstempo verhoog. | |
| Warm isostatiese pers sintering | Keramiek met hoë werkverrigting en komplekse vorm kan voorberei word deur lae sintertemperatuur, kort kloptyd en eenvormige krimping van die slegte liggaam. | |
| Mikrogolf sintering | Vinnige verdigting, nulgradiënt-eenvormige verhitting, verbeterde materiaalstruktuur, verbeterde materiaalprestasie, hoë doeltreffendheid en energiebesparing. | |
| Ontladingsplasma-sintering | Die sintertyd is kort, die sintertemperatuur is laag, die keramiekprestasie is goed, en die digtheid van hoë-energie sintergradiëntmateriaal is hoog. | |
| Plasmastraalsmeltmetode | Die poeier se rou materiaal is volledig gesmelt, word nie beperk deur die deeltjiegrootte van die poeier nie, benodig nie 'n lae smeltpuntvloeistof nie, en die produk het 'n digte struktuur. | |
| Reaksie-sintering | Vervaardigingstegnologie van naby netto grootte, eenvoudige proses, lae koste, kan groot, komplekse vormonderdele voorberei. | |
| Druklose sintering | Die produk het uitstekende hoëtemperatuurprestasie, eenvoudige sinterproses en lae koste. Daar is baie geskikte vormmetodes wat gebruik kan word vir komplekse en dik groot dele, en ook geskik is vir grootskaalse industriële produksie. | |
| Vloeibare fase sintering | Lae sintertemperatuur, lae porositeit, fyn korrel, hoë digtheid, hoë sterkte | |
| Voorbereidingstegnologie | Proseseienskappe | |
| Nadeel | ||
| Warm pers 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 met eenvoudige vorms, lae produksie, hoë toerustingbelegging, hoë sintertoestande en hoë energieverbruik voorberei. Tans is dit slegs in die navorsingsfase. | |
| Warm isostatiese pers sintering | Die toerustingkoste is hoog, en die grootte van die werkstuk wat verwerk moet word, is beperk. | |
| Mikrogolf sintering | Teoretiese tegnologie benodig verbetering, toerusting ontbreek en is nie wyd toegepas nie. | |
| Ontladingsplasma-sintering | Die basiese teorie moet verbeter word, die proses is kompleks en die koste is hoog, wat nog nie geïndustrialiseer is nie. | |
| Plasmastraalsmeltmetode | Hoë toerustingvereistes is nie vir wydverspreide toepassing bereik nie. | |
| Reaksie-sintering | Oorblywende silikon verminder die hoë-temperatuur meganiese eienskappe, korrosieweerstand en oksidasieweerstand 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. | |
| Vloeibare fase 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 |
Kogelvaste keramiek opgradering
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 vir die funksionaliteit en ekonomie van koeëlvaste keramiek gestel: multifunksionaliteit, hoë werkverrigting, ligte gewig, lae koste en veiligheid. Daarom hoop kenners en geleerdes in onlangse jare om die versterking, liggewig en ekonomiese van keramiek te bereik deur mikro-aanpassing, insluitend multikomponent-keramiekstelsel-komposiet, funksionele gradiëntkeramiek, gelaagde struktuurontwerp, ens., en sulke pantser is lig in gewig in vergelyking met vandag se pantser, en verbeter die mobiele werkverrigting van gevegseenhede beter.
Funksioneel gegradeerde keramiek toon gereelde veranderinge in materiaaleienskappe deur mikrokosmiese ontwerp. Byvoorbeeld, titaanboried en titaanmetaal en aluminiumoksied, silikonkarbied, boorkarbied, silikonnitried en metaalaluminium en ander metaal/keramiek-saamgestelde stelsels, die werkverrigting van die gradiëntverandering langs die dikteposisie, dit wil sê die voorbereiding van hoë hardheid-oorgang na hoë taaiheid koeëlvaste keramiek.
Nanometer-multifase-keramiek bestaan uit submikron- of nanometer-dispersiedeeltjies wat by die matrikskeramiek gevoeg word. Soos SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, ens., het die hardheid, taaiheid en sterkte van keramiek 'n sekere verbetering getoon. Daar word berig dat Westerse lande die sintering van nanoskaalpoeier bestudeer om keramiek met 'n korrelgrootte van tiene nanometers voor te berei om materiaalsterkte en -taaiheid te bereik, en daar word verwag dat koeëlvaste keramiek 'n groot deurbraak in hierdie verband sal maak.
Som op
Of dit nou enkelfase-keramiek of meerfase-keramiek is, die beste koeëlvaste keramiekmateriale of onafskeidbaar van silikonkarbied, boorkarbied is hierdie twee materiale. Veral vir boorkarbiedmateriale, met die ontwikkeling van sintertegnologie, word die uitstekende eienskappe van boorkarbiedkeramiek al hoe meer prominent, en hul toepassings op die gebied van koeëlvastheid sal verder ontwikkel word.
Plasingstyd: 14 Desember 2023