③Gehien erabiltzen denabala-kontrakozeramikazko materiala
XXI. mendeaz geroztik, balen aurkako zeramikak azkar garatu dira, eta mota asko daude, besteak beste, alumina, silizio karburoa, boro karburoa, silizio nitruroa, titanio boruroa, etab., eta horien artean alumina zeramika (Al₂O₃), silizio karburo zeramika (SiC) eta boro karburo zeramika (B4C) dira gehien erabiltzen direnak.
Alumina zeramikoek dute dentsitate handiena, baina gogortasuna nahiko baxua da, prozesatzeko atalasea baxua da, prezioa baxua da, purutasunaren arabera 85/90/95/99 alumina zeramikan banatzen da, dagokion gogortasuna eta prezioa ere handitzen dira aldi berean.
| Materialak | Dentsitatea /(kg*m²) | Elastikotasun modulua /(GN*m²) | HV | Aluminaren prezioaren baliokidea |
| Boro karburoa | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
| Aluminio oxidoa | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
| Titanio diboruroa | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
| Silizio karburoa | 3200 | 370 | 27000 | X5 |
| Oxidazio-plakak | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
| BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 | X7 |
| Beira-zeramika | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
| Silizio nitruroa | 3200 | 310 | 17000 | X5 |
Zeramika ezberdinen propietateen konparaketa
Silizio karburo zeramikoen dentsitatea nahiko baxua da, gogortasun handia du, kostu-eraginkorra den egitura-zeramika da, beraz, Txinan gehien erabiltzen den bala-kontrako zeramika ere bada.
Boro karburo zeramikoek dute dentsitate txikiena eta gogortasun handiena zeramika hauen artean, baina, aldi berean, prozesatzeko teknologiaren eskakizunak ere oso altuak dira, tenperatura altuko eta presio altuko sinterizazioa behar baitute, beraz, kostua ere altuena da hiru zeramika hauen artean.
Hiru zeramikazko material ohikoago hauekin alderatuta, alumina zeramikako bala-babesak dira kostu baxuenak, baina bala-babesaren errendimendua silizio karburoaren eta boro karburoarena baino askoz txikiagoa da, beraz, egungo etxeko bala-babes zeramikako ekoizpen unitateak silizio karburoan eta boro karburoan bala-babesak dira, alumina zeramikak, berriz, arraroak dira. Hala ere, kristal bakarreko alumina zeramika gardenak prestatzeko erabil daiteke, eta hauek funtzio argidun material garden gisa asko erabiltzen dira, eta ekipamendu militarrean aplikatzen dira, hala nola soldadu indibidualen bala-babes maskaretan, misilen detekzio leihoetan, ibilgailuen behaketa leihoetan eta itsaspeko periskopioetan.
④Bi zeramikazko material ezagunenak, bala-babesgarrienak
Silizio karburozko zeramika balen aurkakoak
Silizio karburozko lotura kobalentea oso sendoa da eta oraindik ere lotura-indarra du tenperatura altuetan. Egitura-ezaugarri honek silizio karburozko zeramikiei erresistentzia bikaina, gogortasun handia, higadura-erresistentzia, korrosio-erresistentzia, eroankortasun termiko handia, kolpe termikoarekiko erresistentzia ona eta beste propietate batzuk ematen dizkie. Aldi berean, silizio karburozko zeramikari buruzko prezioa moderatua eta kostu-eraginkorra da, eta errendimendu handiko babes-armadura material itxaropentsuenetako bat da.
Silizio karburozko zeramikei garapen-eremu zabala dago blindajearen babesaren arloan, eta haien aplikazioak ekipamendu indibidualen eta ibilgailu berezien arloan dibertsifikatzen dira. Babes-blindaje material gisa erabiltzen denean, kostua eta aplikazio berezien uneak eta beste faktore batzuk kontuan hartuta, normalean zeramikazko panelen eta konpositezko atzeko planoaren multzo txiki bat izaten da, zeramikazko konpositezko helburu-plaka bati lotuta, zeramikaren trakzio-tentsioaren ondoriozko haustura gainditzeko eta jaurtigaiaren sartzeak pieza bakarra apurtzea bermatzeko, blindaje osoa kaltetu gabe.
Boro karburozko bala-erresistente zeramikak
Boro karburoak diamantearen eta boro nitruro kubikoaren ondoren ezagutzen diren materialen gogortasun bera du, 3000 kg/mm²-rainoko gogortasuna duena; dentsitatea baxua da, 2,52 g/cm³ baino ez, hau da, altzairuaren 1/3; elastikotasun modulua altua da, 450 GPa; urtze-puntu altua, 2447 ℃ inguru; hedapen termikoaren koefizientea baxua da eta eroankortasun termikoa altua. Gainera, boro karburoak egonkortasun kimiko ona du, azido eta alkali korrosioarekiko erresistentzia, giro-tenperaturan ez du erreakzionatzen azido eta baseekin eta konposatu ez-organiko gehienekin, azido fluorhidriko-azido sulfuriko, azido fluorhidriko-azido nitriko nahasketako likidoetan bakarrik korrosio motela du; eta urtutako metal gehienek ez dute hezetzen, ez dute erreakzionatzen. Boro karburoak neutroiak xurgatzeko gaitasun ona ere badu, beste zeramikazko materialetan ez dagoena. B4C-k hainbat blindaje zeramikoren artean dentsitate baxuena du, elastikotasun modulu handiarekin konbinatuta, armadura militarrean eta espazio arloetan materialetarako aukera ona bihurtuz. B4C-ren arazo nagusia da garestia dela (alumina baino 10 aldiz gehiago) eta hauskorra dela, eta horrek mugatzen du fase bakarreko babes-armadura gisa duen aplikazio zabala.
⑤Balen aurkako zeramika prestatzeko metodoa.
| Prestaketa teknologia | Prozesuaren ezaugarriak | |
| Abantaila | ||
| Prentsa beroaren sinterizazioa | Sinterizazio-tenperatura baxuarekin eta sinterizazio-denbora laburrarekin, ale fineko eta dentsitate erlatibo handiko zeramikak eta propietate mekaniko onak lor daitezke. | |
| Presio handiko sinterizazioa | Sinterizazio azkarra eta tenperatura baxua lortu, dentsifikazio-tasa handituz. | |
| Sinterizazio isostatiko beroa | Sinterizazio-tenperatura baxua, kolpekatze-denbora laburra eta gorputz txarraren uzkurdura uniformea erabiliz, errendimendu handiko eta forma konplexuko zeramikak prestatu daitezke. | |
| Mikrouhin-sinterizazioa | Dentsifikazio azkarra, zero gradienteko berokuntza uniformea, materialaren egitura hobetzea, materialaren errendimendua hobetzea, eraginkortasun handia eta energia aurreztea. | |
| Deskarga-plasma sinterizazioa | Sinterizazio-denbora laburra da, sinterizazio-tenperatura baxua, zeramikaren errendimendua ona da eta energia handiko sinterizazio-gradiente materialaren dentsitatea handia da. | |
| Plasma izpien urtze metodoa | Hauts lehengaia guztiz urtuta dago, ez dago hautsaren partikula tamainagatik mugatuta, ez du urtze-puntu baxuko fluxurik behar, eta produktuak egitura trinkoa du. | |
| Erreakziozko sinterizazioa | Ia tamaina garbiko fabrikazio teknologia, prozesu sinplea, kostu baxua, tamaina handiko eta forma konplexuko piezak prestatu ditzake. | |
| Presio gabeko sinterizazioa | Produktuak tenperatura altuko errendimendu bikaina, sinterizazio prozesu erraza eta kostu baxua ditu. Hainbat eraketa metodo egoki daude, pieza handi konplexu eta lodietarako erabil daitezkeenak, eta eskala handiko industria ekoizpenerako ere egokiak. | |
| Fase likidoko sinterizazioa | Sinterizazio-tenperatura baxua, porositate baxua, ale fina, dentsitate handia, erresistentzia handia | |
| Prestaketa teknologia | Prozesuaren ezaugarriak | |
| Desabantaila | ||
| Prentsa beroaren sinterizazioa | Prozesua konplexuagoa da, moldearen materialen eta ekipamenduen eskakizunak handiak dira, ekoizpen-eraginkortasuna baxua da, ekoizpen-kostua handia da eta forma produktu sinpleekin bakarrik prestatu daiteke. | |
| Presio handiko sinterizazioa | Forma sinpleak, ekoizpen txikia, ekipamendu inbertsio handia, sinterizazio baldintza handiak eta energia kontsumo handia duten produktuak bakarrik prestatu ditzake. Gaur egun, ikerketa fasean baino ez dago. | |
| Sinterizazio isostatiko beroa | Ekipamenduaren kostua altua da, eta prozesatu beharreko piezaren tamaina mugatua da | |
| Mikrouhin-sinterizazioa | Teknologia teorikoa hobetu behar da, ekipamendua falta da eta ez da asko aplikatu | |
| Deskarga-plasma sinterizazioa | Oinarrizko teoria hobetu behar da, prozesua konplexua da eta kostua altua da, eta hori ez da industrializatu. | |
| Plasma izpien urtze metodoa | Aplikazio zabalerako ekipamendu-eskakizun handiak ez dira lortu. | |
| Erreakziozko sinterizazioa | Silizio hondarrak materialaren tenperatura altuko propietate mekanikoak, korrosioarekiko erresistentzia eta oxidazioarekiko erresistentzia murrizten ditu. | |
| Presio gabeko sinterizazioa | Sinterizazio-tenperatura altua da, porositate jakin bat dago, erresistentzia nahiko baxua da eta bolumenaren % 15eko uzkurdura dago gutxi gorabehera. | |
| Fase likidoko sinterizazioa | Deformaziorako, uzkurdura handirako eta dimentsio-zehaztasuna kontrolatzeko zaila den joera du | |
| Zeramika |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| AL2O3 |
| B4 C .SiC |
| AL2O3.B4 C .SiC |
| .SiC |
Balen aurkako zeramikaren hobekuntza
Silizio karburoaren eta boro karburoaren balen aurkako potentziala oso handia den arren, fase bakarreko zeramiken haustura-gogortasunaren eta hauskortasun eskasaren arazoa ezin da alde batera utzi. Zientzia eta teknologia modernoaren garapenak balen aurkako zeramiken funtzionaltasun eta ekonomiarako eskakizunak proposatu ditu: funtzio anitzekoa, errendimendu handia, pisu arina, kostu baxua eta segurtasuna. Hori dela eta, azken urteotan, adituek eta ikertzaileek zeramikaren indartzea, arina eta ekonomikoa lortzea espero dute mikrodoikuntzaren bidez, osagai anitzeko zeramika-sistema konposatua, gradiente funtzionaleko zeramika, geruza-egitura diseinua, etab. barne, eta armadura hori gaur egungo armadurarekin alderatuta arina da, eta borroka-unitateen mugikorreko errendimendua hobeto hobetzen du.
Funtzionalki graduatutako zeramikei esker, materialaren propietateetan aldaketa erregularrak agertzen dira diseinu mikrokosmikoaren bidez. Adibidez, titanio boruroa eta titanio metala eta aluminio oxidoa, silizio karburoa, boro karburoa, silizio nitruroa eta aluminio metala eta beste metal/zeramika konposatu sistema batzuk, gradientearen aldaketaren errendimendua lodiera posizioan zehar, hau da, gogortasun handiko zeramiken trantsizioa prestatzen da gogortasun handiko balen aurkakoetarako.
Zeramika nanometriko multifaseak matrize-zeramikari gehitzen zaizkion submikroi edo nanometroko dispertsio-partikulaz osatuta daude. SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, etab. bezalako zeramiken gogortasunak, gogortasunak eta erresistentziak hobekuntza nabarmena izan dute. Mendebaldeko herrialdeek nanoeskalako hautsaren sinterizazioa aztertzen ari direla jakinarazi da, hamarnaka nanometroko ale-tamaina duten zeramikak prestatzeko, materialaren erresistentzia eta gogortasuna lortzeko, eta balen aurkako zeramikek aurrerapen handia lortuko dutela espero da alderdi honetan.
Laburbildu
Zeramika monofasikoa edo multifasikoa izan, zeramikazko material onenak dira bala-erresistenteak edo silizio karburotik bereizezinak, boro karburoa bi material hauek dira. Bereziki boro karburo materialen kasuan, sinterizazio teknologiaren garapenarekin, boro karburo zeramikek dituzten propietate bikainak gero eta nabarmenagoak dira, eta bala-erresistenteen arloan dituzten aplikazioak gehiago garatuko dira.
Argitaratze data: 2023ko abenduaren 14a