99% alumīnija oksīda antibalistiskā keramika: īpašības, ražošana un pielietojums

The99% alumīnija oksīda antibalistiska keramikair augstas veiktspējas inženierkeramika ar α-alumīnija oksīdu (α-Al2O₃) kā primāro kristālisko fāzi un alumīnija oksīda saturu, kas pārsniedz 98%. Pateicoties augstajai cietībai, vidējam blīvumam, lieliskajai nodilumizturībai un labvēlīgajai cenas un veiktspējas attiecībai, tā ieņem nozīmīgu vietu personīgajā un transportlīdzekļu bruņu aizsardzībā. Tās aizsardzības mehānisms galvenokārt balstās uz augsto cietību un moduli, lai notrulinātu un sadrumstalotu ienākošo šāviņu, vienlaikus absorbējot un izkliedējot lielāko daļu šāviņa kinētiskās enerģijas, izmantojot savu lūzuma procesu. Atlikušo enerģiju pēc tam absorbē pamatnes kompozītmateriāls (piemēram, īpaši augstas molekulmasas polietilēns vai vienvirziena audums). Galvenās fizikālās īpašības ietver tilpuma blīvumu ne mazāk kā 3,9 g/cm³, Mosa cietību 9, lieces izturību līdz 580 MPa, kā arī zemu ūdens absorbciju (<0,006%) un labu termisko stabilitāti.

Ražošanas process sākas ar augstas tīrības pakāpes, īpaši smalku alumīnija oksīda pulveru atlasi, parasti ar submikrona daļiņu izmēru (D50 aptuveni 0,35–1,4 μm). Primārās formēšanas metodes ietver sauso presēšanu un izostatisko presēšanu, kam seko blīvēšana, izmantojot atmosfēras sintēšanu vai karsto presēšanu. Lai pārvarētu keramikas dabisko trauslumu un uzlabotu izturību pret vairākiem triecieniem, vadošie pētījumi koncentrējas uz rūdīšanas tehnoloģijām, piemēram, silīcija karbīda šķipsnu vai cirkonija oksīda ieviešanu, lai izveidotu alumīnija oksīda matricas kompozītkeramiku. Šie kompozītmateriāli var efektīvi kavēt plaisu izplatīšanos mikrostruktūras līmenī, ievērojami uzlabojot izturību, triecienizturību un kopējo ballistisko veiktspēju.

Praktiskos pielietojumos 99% alumīnija oksīda keramiku bieži izgatavo regulāras formas flīzēs (kvadrātos, taisnstūros, sešstūros) vai izliektās īpašas formas daļās, lai saliktu ergonomiskas ballistiskas ieliktņu plāksnes. No šī materiāla izgatavotās cietās bruņu plāksnes ir izturējušas profesionālus ballistiskos testus, piemēram, NIJ standarta-0101.06 III un IV līmeni. Eksperimentāli pētījumi ir parādījuši, ka keramikas plāksnēm pievienojot ierobežojumus, var efektīvi uzlabot to izturību pret iekļūšanu. Pateicoties izcilajām ložu necaurlaidīgajām īpašībām, relatīvi zemajam svaram un konkurētspējīgajām izmaksām, 99% alumīnija oksīda ložu necaurlaidīgā keramika ir kļuvusi par dominējošo materiālu keramikas ložu necaurlaidīgo plākšņu tirgū.