Nell'immaginario collettivo, la ceramica è fragile. Tuttavia, dopo la lavorazione con le moderne tecnologie, la ceramica si è "trasformata", diventando un nuovo materiale duro e ad alta resistenza, soprattutto nel campo dellaantiproiettileTra i materiali con particolari proprietà fisiche, la ceramica si distingue, diventando un materiale antiproiettile molto popolare.
①Ilantiproiettileprincipio dei materiali ceramici
Il principio fondamentale della protezione balistica è quello di assorbire l'energia del proiettile, rallentarlo e renderlo innocuo. La maggior parte dei materiali ingegneristici tradizionali, come i materiali metallici, assorbono energia attraverso la deformazione plastica della struttura, mentre i materiali ceramici assorbono energia attraverso un processo di micro-frantumazione.
Il processo di assorbimento di energia delle ceramiche antiproiettile può essere suddiviso approssimativamente in tre fasi:
(1) Fase di impatto iniziale: il proiettile impatta sulla superficie ceramica, smussando la testata e assorbendo energia durante il processo di frantumazione e formazione di piccoli e duri frammenti sulla superficie ceramica;
(2) Fase di erosione: il proiettile smussato continua a erodere l'area frammentata, formando uno strato continuo di frammenti ceramici;
(3) Fasi di deformazione, fessurazione e frattura: Infine, nella ceramica si genera una sollecitazione di trazione che ne provoca la frantumazione. Successivamente, la piastra posteriore si deforma e tutta l'energia rimanente viene assorbita dalla deformazione del materiale della piastra posteriore. Durante il processo di impatto del proiettile sulla ceramica, sia il proiettile che la ceramica subiscono danni.
② Requisiti relativi alle proprietà dei materiali ceramici antiproiettile
A causa della fragilità intrinseca del materiale ceramico, la frattura si verifica in seguito all'impatto con un proiettile, anziché per deformazione plastica. Sotto l'azione di un carico di trazione, la frattura si manifesta inizialmente nelle zone eterogenee, come pori e bordi dei grani. Pertanto, al fine di minimizzare la concentrazione di stress a livello microscopico, le ceramiche per armature devono essere di alta qualità, con bassa porosità (fino al 99% del valore di densità teorica) e struttura a grana fine.
| Proprietà | Impatto sulle prestazioni antiproiettile |
| Densità | La qualità del sistema di armatura |
| Durezza | Il grado di danno al proiettile |
| Modulo di elasticità | trasmissione dell'onda di stress |
| Intensità | Resistenza a colpi multipli |
| tenacità alla frattura | Resistenza a colpi multipli |
| Schema di frattura | La capacità di assorbire energia |
| Microstruttura (dimensione dei grani, seconda fase, transizione di fase o fase amorfa (indotta da stress), porosità) | Influisce su tutte le prestazioni descritte nella colonna di sinistra. |
Proprietà dei materiali e loro effetti sulle proprietà antiproiettile
La ceramica al carburo di silicio ha una densità relativamente bassa, un'elevata durezza, è una ceramica strutturale economicamente vantaggiosa ed è quindi la ceramica antiproiettile più utilizzata in Cina.
Tra queste ceramiche, quelle al carburo di boro presentano la densità più bassa e la durezza più elevata, ma allo stesso tempo richiedono tecnologie di lavorazione molto complesse, come la sinterizzazione ad alta temperatura e alta pressione, risultando quindi le più costose.
Data di pubblicazione: 22 novembre 2023