Na percepção geral, a cerâmica é frágil. No entanto, após o processamento com tecnologia moderna, a cerâmica se "transformou", tornando-se um novo material duro e de alta resistência, especialmente na área de...à prova de balasDentre os materiais com propriedades físicas especiais, a cerâmica se destaca, tornando-se um material à prova de balas muito popular.
①Oà prova de balasprincípio dos materiais cerâmicos
O princípio básico da blindagem é absorver a energia do projétil, desacelerá-lo e torná-lo inofensivo. A maioria dos materiais de engenharia tradicionais, como os metais, absorve energia por meio da deformação plástica da estrutura, enquanto os materiais cerâmicos absorvem energia por meio do processo de microfragmentação.
O processo de absorção de energia da cerâmica à prova de balas pode ser dividido em três etapas principais:
(1) Estágio de impacto inicial: O projétil impacta a superfície cerâmica, tornando a ogiva romba e absorvendo energia durante o processo de esmagamento e formação de pequenos fragmentos duros na superfície cerâmica;
(2) Estágio de erosão: O projétil rombudo continua a erodir a área fragmentada, formando uma camada contínua de fragmentos cerâmicos;
(3) Estágios de deformação, fissuração e fratura: Finalmente, a tensão de tração é gerada na cerâmica, causando sua quebra. Subsequentemente, a placa de suporte se deforma e toda a energia restante é absorvida pela deformação do material da placa de suporte. Durante o processo de impacto do projétil na cerâmica, tanto o projétil quanto a cerâmica são danificados.
②Requisitos para as propriedades dos materiais de cerâmica à prova de balas
Devido à fragilidade inerente à cerâmica, ela se fratura ao ser impactada pelo projétil, em vez de sofrer deformação plástica. Sob a ação de carga de tração, a fratura ocorre inicialmente em áreas heterogêneas, como poros e contornos de grão. Portanto, para minimizar a concentração de tensão microscópica, as cerâmicas de blindagem devem ser de alta qualidade, com baixa porosidade (até 99% do valor teórico da densidade) e estrutura de grãos finos.
| Propriedade | Impacto no desempenho de blindagem |
| Densidade | A qualidade do sistema de blindagem |
| Dureza | O grau de dano ao projétil |
| Módulo de elasticidade | Transmissão de ondas de tensão |
| Intensidade | Resistência a múltiplos golpes |
| tenacidade à fratura | Resistência a múltiplos golpes |
| Padrão de fratura | A capacidade de absorver energia |
| Microestrutura (tamanho do grão, segunda fase, transição de fase ou amorfa (induzida por tensão), porosidade) | Afeta todo o desempenho descrito na coluna da esquerda. |
Propriedades dos materiais e seus efeitos nas propriedades à prova de balas
A cerâmica de carboneto de silício possui densidade relativamente baixa e alta dureza, sendo uma cerâmica estrutural de baixo custo, o que a torna a cerâmica à prova de balas mais utilizada na China.
Dentre essas cerâmicas, as de carboneto de boro apresentam a menor densidade e a maior dureza, porém, ao mesmo tempo, suas exigências em termos de tecnologia de processamento também são muito elevadas, requerendo sinterização em alta temperatura e alta pressão, o que resulta no custo mais alto entre as três cerâmicas.
Data da publicação: 22/11/2023