陶瓷防弹系列-防弹原理及应用领域
随着技术的发展,现代武器的破坏力越来越强,人们对防弹材料的关注度也越来越高。先进陶瓷具有高强度、高硬度、低密度、耐腐蚀、高耐磨等特点。与金属防弹材料相比,其重量更轻,负载更小,这在防弹背心等单兵防弹装备中极具优势。
1.防弹原理先进陶瓷
装甲防护的基本原理是消耗子弹能量,使子弹减速,使其无害。与金属材料等传统材料通过结构发生塑性变形吸收能量来实现保护不同,先进陶瓷材料通过微粉碎过程系统能量来实现保护。能量吸收过程大致可分为三个阶段:
(1)初始冲击阶段:子弹撞击陶瓷表面,使弹头变钝,在击碎陶瓷表面的过程中吸收能量,形成小而坚硬的破片区域。
(2)侵蚀阶段:钝弹继续侵蚀破片区域,形成连续层陶瓷破片。
(3)变形、开裂、断裂阶段:最后陶瓷中产生拉应力,导致陶瓷断裂,然后背板发生变形,剩余能量全部被背板材料的变形吸收。子弹击中陶瓷的过程中,子弹和陶瓷都受到损坏。
2.防弹应用领域先进陶瓷
人体防弹衣是单兵、武警常用的防护装备
、保安人员和武装护卫。它是一种军民两用产品。人体防弹背心的核心部件是防弹插板。插板材料经历了硬质金属插板、软质合成纤维插板,现已发展到第三代陶瓷/合成纤维复合材料插板,这是目前防弹衣的主要发展方向。
防弹插板主要分为两部分:一是采用芳纶或超高分子量高强高模聚乙烯纤维复合材料制成的背板,二是采用氧化铝、碳化硅、和碳化硼。两者通过过渡粘合层结合在一起,并在陶瓷面板表面粘贴一层止裂布,防止陶瓷破碎时对人体造成伤害,从而产生了第三代复合防弹插板。
(2)车辆装甲防护
装甲是战场车辆不可或缺的一部分,否则,它们也无法在枪林弹雨的战场上生存。过去的盔甲大多是由钢铁制成的鳗鱼盘。然而,随着子弹材料和性能的逐步升级,装甲材料面临着巨大的挑战。例如,穿甲弹目前使用的弹头采用高密度合金钢、碳化钨,或钨、贫铀合金钢等,初速为0.9~1.8公里/秒,穿甲厚度更1米以下,穿刺能力强,飞行速度损失小,威胁高。
穿甲弹的速度虽然不高,但它利用炸药锥形空心装药的聚能原理,爆炸时形成高速金属射流,可以轻松击穿装甲。在车辆装甲防护领域,陶瓷装甲已逐渐取代钢装甲,成为重要的装甲材料。