③सर्वात जास्त वापरले जाणारे बुलेटप्रूफ सिरॅमिक साहित्य
21 व्या शतकापासून, बुलेटप्रूफ सिरॅमिक्स वेगाने विकसित झाले आहेत, आणि ॲल्युमिना, सिलिकॉन कार्बाइड, बोरॉन कार्बाइड, सिलिकॉन नायट्राइड, टायटॅनियम बोराइड इत्यादींसह अनेक प्रकार आहेत, ज्यामध्ये ॲल्युमिना सिरॅमिक्स (Al₂O₃), सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स (SiC), बोरॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स (B4C) सर्वात जास्त वापरले जातात.
अल्युमिना सिरेमिकमध्ये सर्वाधिक घनता असते, परंतु कडकपणा तुलनेने कमी असतो, प्रक्रिया थ्रेशोल्ड कमी असतो, किंमत कमी असते, शुद्धतेनुसार 85/90/95/99 अल्युमिना सिरेमिकमध्ये विभागली जाते, संबंधित कडकपणा आणि किंमत देखील वाढविली जाते. यामधून
साहित्य | घनता /(kg*m²) | लवचिक मापांक / (GN*m²) | HV | ॲल्युमिनाच्या किमतीच्या समतुल्य |
बोरॉन कार्बाइड | २५०० | 400 | 30000 | X १० |
ॲल्युमिनियम ऑक्साईड | ३८०० | ३४० | १५००० | १ |
टायटॅनियम डायबोराइड | ४५०० | ५७० | 33000 | X10 |
सिलिकॉन कार्बाईड | ३२०० | ३७० | 27000 | X5 |
ऑक्सिडेशन प्लेटिंग | 2800 | ४१५ | 12000 | X10 |
BC/SiC | 2600 | ३४० | 27500 | X7 |
काचेच्या मातीची भांडी | २५०० | 100 | 6000 | 1 |
सिलिकॉन नायट्राइड | ३२०० | ३१० | १७००० | X5 |
वेगवेगळ्या बुलेटप्रूफ सिरेमिकच्या गुणधर्मांची तुलना
सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक घनता तुलनेने कमी आहे, उच्च कडकपणा आहे, एक किफायतशीर स्ट्रक्चरल सिरॅमिक्स आहे, म्हणून ते चीनमध्ये सर्वाधिक वापरले जाणारे बुलेटप्रूफ सिरॅमिक देखील आहे.
बोरॉन कार्बाइड सिरॅमिक्समध्ये या सिरेमिकमध्ये सर्वात कमी घनता आणि सर्वात जास्त कडकपणा आहे, परंतु त्याच वेळी, प्रक्रिया तंत्रज्ञानासाठी त्यांची आवश्यकता देखील खूप जास्त आहे, उच्च तापमान आणि उच्च दाब सिंटरिंगची आवश्यकता आहे, त्यामुळे या तीन सिरेमिकमध्ये किंमत देखील सर्वात जास्त आहे.
या तीन अधिक सामान्य बुलेटप्रूफ सिरॅमिक मटेरियलच्या तुलनेत, ॲल्युमिना बुलेटप्रूफ सिरॅमिकची किंमत सर्वात कमी आहे, परंतु बुलेटप्रूफ कामगिरी सिलिकॉन कार्बाइड आणि बोरॉन कार्बाइडपेक्षा खूपच कमी आहे, त्यामुळे सिलिकॉन कार्बाइड आणि बोरॉन कार्बाइड बुलेटप्रूफमध्ये बुलेटप्रूफ सिरॅमिकची सध्याची देशांतर्गत उत्पादन युनिट्स, तर अल्युमिना सिरॅमिक्स दुर्मिळ आहेत.तथापि, एकल क्रिस्टल ॲल्युमिना पारदर्शक सिरॅमिक्स तयार करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते, जी प्रकाश कार्यांसह पारदर्शक सामग्री म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते आणि वैयक्तिक सैनिक बुलेटप्रूफ मास्क, क्षेपणास्त्र शोध विंडोज, वाहन निरीक्षण विंडोज आणि पाणबुडी पेरिस्कोप यांसारख्या लष्करी उपकरणांमध्ये लागू केली जाते.
④ दोन सर्वात लोकप्रिय बुलेटप्रूफ सिरॅमिक साहित्य
सिलिकॉन कार्बाइड बुलेटप्रूफ सिरेमिक
सिलिकॉन कार्बाइड सहसंयोजक बंध खूप मजबूत आहे आणि तरीही उच्च तापमानात उच्च सामर्थ्य बाँडिंग आहे.हे स्ट्रक्चरल वैशिष्ट्य सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सला उत्कृष्ट सामर्थ्य, उच्च कडकपणा, पोशाख प्रतिरोध, गंज प्रतिकार, उच्च थर्मल चालकता, चांगला थर्मल शॉक प्रतिरोध आणि इतर गुणधर्म देते.त्याच वेळी, सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक किंमत मध्यम, किफायतशीर आहे, सर्वात आशादायक उच्च-कार्यक्षमता आर्मर संरक्षण सामग्रींपैकी एक आहे.
सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकमध्ये चिलखत संरक्षणाच्या क्षेत्रात व्यापक विकासाची जागा आहे आणि वैयक्तिक उपकरणे आणि विशेष वाहनांच्या क्षेत्रात त्यांचे अनुप्रयोग वैविध्यपूर्ण आहेत.संरक्षणात्मक चिलखत सामग्री म्हणून वापरताना, खर्च आणि विशेष अनुप्रयोग प्रसंग आणि इतर घटक लक्षात घेऊन, हे सामान्यतः सिरेमिक पॅनेल्सची एक छोटी व्यवस्था असते आणि सिरेमिक संमिश्र लक्ष्य प्लेटमध्ये जोडलेले संमिश्र बॅकप्लेन, तन्य तणावामुळे सिरेमिकच्या अपयशावर मात करण्यासाठी, आणि संपूर्ण चिलखत हानी न करता प्रक्षेपणास्त्र प्रवेश केवळ एकच तुकडा फोडेल याची खात्री करण्यासाठी.
बोरॉन कार्बाइड बुलेटप्रूफ सिरेमिक
बोरॉन कार्बाइड म्हणजे डायमंड आणि क्यूबिक बोरॉन नायट्राइड सुपरहार्ड मटेरियल, 3000kg/mm² पर्यंतची कडकपणा, नंतर ज्ञात सामग्रीची कठोरता;घनता कमी आहे, फक्त 2.52g/cm³, जे स्टीलच्या 1/3 आहे;उच्च लवचिक मॉड्यूलस, 450GPa;उच्च हळुवार बिंदू, सुमारे 2447℃;थर्मल विस्तार गुणांक कमी आहे आणि थर्मल चालकता जास्त आहे.याशिवाय, बोरॉन कार्बाइडमध्ये चांगली रासायनिक स्थिरता, आम्ल आणि अल्कली गंज प्रतिरोधक क्षमता असते, खोलीच्या तपमानावर आम्ल आणि बेस आणि बहुतेक अजैविक संयुग द्रवपदार्थांवर प्रतिक्रिया होत नाही, फक्त हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड-सल्फ्यूरिक ऍसिडमध्ये, हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड-नायट्रिक ऍसिड मिश्रित द्रवामध्ये मंद गंज असतो. ;आणि बहुतेक वितळलेल्या धातू ओलसर होत नाहीत, कृती करत नाहीत.बोरॉन कार्बाइडमध्ये न्यूट्रॉन शोषण्याची क्षमता देखील चांगली आहे, जी इतर सिरॅमिक सामग्रीमध्ये उपलब्ध नाही.B4C मध्ये सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या अनेक चिलखत सिरॅमिक्सची सर्वात कमी घनता आहे, ज्यामध्ये लवचिकतेच्या उच्च मॉड्यूलससह एकत्रित केले जाते, ज्यामुळे ते लष्करी चिलखत आणि अवकाश क्षेत्रांमधील सामग्रीसाठी एक चांगला पर्याय बनते.B4C ची मुख्य समस्या अशी आहे की ते महाग (ॲल्युमिनाच्या 10 पट) आणि ठिसूळ आहे, जे सिंगल-फेज संरक्षक कवच म्हणून त्याचा विस्तृत वापर मर्यादित करते.
⑤बुलेटप्रूफ सिरॅमिक्स तयार करण्याची पद्धत.
तयारी तंत्रज्ञान | प्रक्रिया वैशिष्ट्ये | |
फायदा | ||
हॉट प्रेस सिंटरिंग | कमी सिंटरिंग तापमान आणि कमी सिंटरिंग वेळेसह, बारीक धान्य आणि उच्च सापेक्ष घनता आणि चांगले यांत्रिक गुणधर्म असलेले सिरेमिक मिळू शकतात. | |
अतिउच्च दाब सिंटरिंग | जलद साध्य करा, कमी तापमानात सिंटरिंग, घनता दर वाढला. | |
गरम isostatic दाबून sintering | उच्च कार्यक्षमता आणि जटिल आकार असलेले सिरॅमिक्स कमी सिंटरिंग तापमान, कमी रॅपिंग वेळ आणि खराब शरीराचे एकसमान संकोचन करून तयार केले जाऊ शकतात. | |
मायक्रोवेव्ह सिंटरिंग | जलद घनता, शून्य ग्रेडियंट एकसमान गरम करणे, सामग्रीची रचना सुधारणे, सामग्रीची कार्यक्षमता सुधारणे, उच्च कार्यक्षमता आणि ऊर्जा बचत. | |
डिस्चार्ज प्लाझ्मा सिंटरिंग | सिंटरिंगची वेळ कमी आहे, सिंटरिंग तापमान कमी आहे, सिरॅमिकची कार्यक्षमता चांगली आहे आणि उच्च उर्जा सिंटरिंग ग्रेडियंट सामग्रीची घनता जास्त आहे. | |
प्लाझ्मा बीम वितळण्याची पद्धत | पावडर कच्चा माल पूर्णपणे वितळलेला आहे, पावडरच्या कणांच्या आकाराने प्रतिबंधित नाही, कमी वितळण्याच्या बिंदूच्या प्रवाहाची आवश्यकता नाही आणि उत्पादनाची रचना दाट आहे. | |
प्रतिक्रिया sintering | निव्वळ आकाराचे उत्पादन तंत्रज्ञान, साधी प्रक्रिया, कमी खर्चात, मोठ्या आकाराचे, जटिल आकाराचे भाग तयार करू शकतात. | |
प्रेशरलेस सिंटरिंग | उत्पादनामध्ये उत्कृष्ट उच्च तापमान कार्यक्षमता, साधी सिंटरिंग प्रक्रिया आणि कमी किंमत आहे.अनेक योग्य फॉर्मिंग पद्धती आहेत, ज्या जटिल आणि जाड मोठ्या भागांसाठी वापरल्या जाऊ शकतात आणि मोठ्या प्रमाणात औद्योगिक उत्पादनासाठी देखील योग्य आहेत. | |
लिक्विड फेज सिंटरिंग | कमी सिंटरिंग तापमान, कमी सच्छिद्रता, सूक्ष्म धान्य, उच्च घनता, उच्च शक्ती |
तयारी तंत्रज्ञान | प्रक्रिया वैशिष्ट्ये | |
गैरसोय | ||
हॉट प्रेस सिंटरिंग | प्रक्रिया अधिक क्लिष्ट आहे, मोल्ड सामग्री आणि उपकरणे आवश्यकता जास्त आहेत, उत्पादन कार्यक्षमता कमी आहे, उत्पादन खर्च जास्त आहे आणि आकार फक्त साध्या उत्पादनांसह तयार केला जाऊ शकतो. | |
अतिउच्च दाब सिंटरिंग | केवळ साधे आकार, कमी उत्पादन, उच्च उपकरणे गुंतवणूक, उच्च सिंटरिंग परिस्थिती आणि उच्च ऊर्जा वापर असलेली उत्पादने तयार करू शकतात.सध्या ते केवळ संशोधनाच्या टप्प्यात आहे | |
गरम isostatic दाबून sintering | उपकरणाची किंमत जास्त आहे आणि प्रक्रिया करण्यासाठी वर्कपीसचा आकार मर्यादित आहे | |
मायक्रोवेव्ह सिंटरिंग | सैद्धांतिक तंत्रज्ञानामध्ये सुधारणा आवश्यक आहे, उपकरणांची कमतरता आहे आणि ती मोठ्या प्रमाणावर लागू केलेली नाही | |
डिस्चार्ज प्लाझ्मा सिंटरिंग | मूलभूत सिद्धांत सुधारणे आवश्यक आहे, प्रक्रिया जटिल आहे, आणि खर्च जास्त आहे, ज्याचे औद्योगिकीकरण झाले नाही. | |
प्लाझ्मा बीम वितळण्याची पद्धत | व्यापक अनुप्रयोगासाठी उच्च उपकरणे आवश्यकता साध्य केल्या गेल्या नाहीत. | |
प्रतिक्रिया sintering | अवशिष्ट सिलिकॉन उच्च-तापमान यांत्रिक गुणधर्म, गंज प्रतिकार आणि सामग्रीचा ऑक्सिडेशन प्रतिरोध कमी करते. | |
प्रेशरलेस सिंटरिंग | सिंटरिंग तापमान जास्त आहे, एक विशिष्ट सच्छिद्रता आहे, ताकद तुलनेने कमी आहे आणि सुमारे 15% खंड संकोचन आहे. | |
लिक्विड फेज सिंटरिंग | हे विकृती, मोठे संकोचन आणि मितीय अचूकता नियंत्रित करणे कठीण आहे |
सिरॅमिक |
AL2O३ .B4 C .SiC |
AL2O3 |
AL2O३ .B4 C .SiC |
AL2O3 |
AL2O३ .B4 C .SiC |
AL2O3 |
B4 C .SiC |
AL2O३ .B4 C .SiC |
.SiC |
बुलेटप्रूफ सिरॅमिक्स अपग्रेड
सिलिकॉन कार्बाइड आणि बोरॉन कार्बाइडची बुलेटप्रूफ क्षमता खूप मोठी असली तरी, फ्रॅक्चर टफनेस आणि सिंगल-फेज सिरेमिकच्या खराब ठिसूळपणाच्या समस्येकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकत नाही.आधुनिक विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासाने बुलेटप्रूफ सिरॅमिक्सच्या कार्यक्षमतेसाठी आणि अर्थव्यवस्थेसाठी आवश्यकता पुढे आणल्या आहेत: मल्टी-फंक्शन, उच्च कार्यक्षमता, हलके वजन, कमी किंमत आणि सुरक्षितता.त्यामुळे, अलिकडच्या वर्षांत, तज्ञ आणि विद्वानांना मायक्रो-ॲडजस्टमेंटद्वारे सिरेमिकचे बळकटीकरण, हलके आणि आर्थिक साध्य करण्याची आशा आहे, ज्यामध्ये मल्टी-कंपोनेंट सिरेमिक सिस्टम कंपोझिट, फंक्शनल ग्रेडियंट सिरॅमिक्स, स्तरित संरचना डिझाइन इ. आजच्या चिलखताच्या तुलनेत वजन, आणि लढाऊ युनिट्सचे मोबाइल कार्यप्रदर्शन अधिक चांगले सुधारते.
फंक्शनली ग्रेडेड सिरॅमिक्स मायक्रोकॉस्मिक डिझाइनद्वारे भौतिक गुणधर्मांमध्ये नियमित बदल दर्शवतात.उदाहरणार्थ, टायटॅनियम बोराइड आणि टायटॅनियम मेटल आणि ॲल्युमिनियम ऑक्साईड, सिलिकॉन कार्बाइड, बोरॉन कार्बाइड, सिलिकॉन नायट्राइड आणि मेटल ॲल्युमिनियम आणि इतर धातू/सिरेमिक कंपोझिट सिस्टम, जाडीच्या स्थितीसह ग्रेडियंट बदलाची कामगिरी, म्हणजेच उच्च कडकपणाची तयारी. उच्च कडकपणा बुलेटप्रूफ सिरॅमिक्समध्ये संक्रमण.
नॅनोमीटर मल्टिफेज सिरॅमिक्स हे मॅट्रिक्स सिरॅमिक्समध्ये जोडलेल्या सबमायक्रॉन किंवा नॅनोमीटर डिस्पर्शन कणांनी बनलेले असतात.जसे की SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, इत्यादी, सिरॅमिक्सची कडकपणा, कणखरता आणि ताकद यात काही विशिष्ट सुधारणा आहे.असे वृत्त आहे की पाश्चात्य देश भौतिक सामर्थ्य आणि कणखरता प्राप्त करण्यासाठी दहापट नॅनोमीटरच्या धान्य आकारासह सिरॅमिक्स तयार करण्यासाठी नॅनो-स्केल पावडरच्या सिंटरिंगचा अभ्यास करत आहेत आणि बुलेटप्रूफ सिरॅमिक्सला या संदर्भात मोठी प्रगती अपेक्षित आहे.
बेरीज करा
सिंगल-फेज सिरॅमिक्स असो किंवा मल्टी-फेज सिरॅमिक्स असो, सर्वोत्तम बुलेटप्रूफ सिरॅमिक मटेरियल असो किंवा सिलिकॉन कार्बाइड, बोरॉन कार्बाइड या दोन पदार्थांपासून अविभाज्य.विशेषत: बोरॉन कार्बाइड सामग्रीसाठी, सिंटरिंग तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, बोरॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सचे उत्कृष्ट गुणधर्म अधिकाधिक ठळक होत आहेत आणि बुलेटप्रूफ क्षेत्रात त्यांचे अनुप्रयोग अधिक विकसित केले जातील.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-14-2023