탄화 규소와 탄화 붕소의 차이점

올해 초부터 러시아 우크라이나 분쟁, 이스라엘 팔레스타인 분쟁 등 글로벌 분쟁이 전 세계적으로 큰 관심을 끌고 있다. 이러한 글로벌 환경 속에서 각국의 국방이 점차 긴장되고 있으며, 이로 인해 최근 일부 군수물자 시장이 매우 뜨거워지고 있습니다. 그 중에서도 방탄 세라믹 업계의 양대 거물인 만큼 탄화규소와 탄화붕소는 절대 빠질 수 없을 것입니다. 세라믹이 방탄인 이유를 아시나요? 재료용 방탄 세라믹의 성능 요구 사항은 무엇입니까? 함께 탐구해 봅시다.

세라믹 소재의 방탄 원리는 무엇인가요?

갑옷 보호의 기본 원리는 발사체 에너지를 소비하고 발사체 속도를 늦추며 무해함을 달성하는 것입니다. 금속 재료와 같은 대부분의 전통적인 엔지니어링 재료는 구조적 소성 변형을 통해 에너지를 흡수하는 반면, 세라믹 재료는 미세 분쇄 공정을 통해 에너지를 흡수합니다. 방탄 세라믹의 에너지 흡수 과정은 크게 3단계로 나눌 수 있습니다.
초기 영향 단계:
발사체는 세라믹 표면에 충돌하여 세라믹 표면에 작고 단단한 파편을 분쇄하고 형성하는 과정에서 탄두가 무뎌지고 에너지를 흡수하게 됩니다.
침식 단계:
둔한 발사체는 조각난 부분을 계속 침식하여 세라믹 조각의 연속적인 층을 형성합니다.
변형, 균열 및 파손 단계:
마지막으로 세라믹에 인장 응력이 발생하여 세라믹이 파손됩니다. 그 후 후면 패널이 변형되고 후면 패널 소재의 변형으로 인해 남은 에너지가 모두 흡수됩니다. 발사체가 세라믹에 충격을 가하는 과정에서 발사체와 세라믹이 모두 손상됩니다.

방탄 세라믹의 재료 특성 요구 사항은 무엇입니까?

세라믹 자체의 취성으로 인해 발사체 충격을 받을 때 소성 변형이 아닌 파손이 발생합니다. 인장 하중을 받는 경우 기공 및 결정립 경계와 같은 이질적인 영역에서 파괴가 먼저 발생합니다. 따라서 미세 응력 집중을 최소화하기 위해 갑옷 세라믹은 다공성이 낮고(이론 밀도 값의 최대 99%) 미세한 입자 구조를 갖춘 고품질 세라믹이어야 합니다.
방탄 세라믹 재료에는 알루미나, 탄화규소, 탄화붕소, 질화규소, 붕화티타늄 등 다양한 종류가 있습니다. 그 중 알루미나 세라믹(Al2O3), 탄화규소 세라믹(SiC), 탄화붕소 세라믹(B4C)이 있습니다. 가장 널리 사용됩니다. 산화알루미늄 세라믹은 밀도가 가장 높지만 경도가 상대적으로 낮고 가공 임계값이 낮으며 가격이 저렴합니다. 순도에 따라 85/90/95/99 산화 알루미늄 세라믹으로 나뉘며 해당 경도와 가격도 순차적으로 증가합니다.

방탄재료 원료는 탄화규소와 탄화붕소?

탄화 규소는 매우 강한 공유 결합을 가지며 고온에서도 여전히 고강도 결합을 유지합니다. 이러한 구조적 특징은 탄화규소 세라믹에 강도, 높은 경도, 내마모성, 내식성, 높은 열 전도성 및 우수한 열충격 저항성과 같은 우수한 특성을 부여합니다. 동시에 탄화 규소 세라믹은 가격이 적당하고 비용 효율적이며 중국에서 가장 널리 사용되는 방탄 세라믹이자 가장 유망한 고성능 갑옷 보호 재료 중 하나입니다. SiC 세라믹은 장갑 보호 분야에서 폭넓은 개발 공간을 갖고 있으며, 개별 장비 및 특수 차량 분야에서의 응용이 다양해지는 경향이 있습니다. 보호용 갑옷 재료로서 비용 및 특수 용도 등의 요소를 고려하여 일반적으로 소형 세라믹 패널과 복합 백보드를 접착하여 세라믹 복합 타겟을 형성하여 인장 응력으로 인한 세라믹 파손을 극복하고 단일 조각만 보장합니다. 발사체가 관통할 때 갑옷 전체를 파괴하지 않고 분쇄됩니다.

탄화붕소는 다이아몬드와 질화붕소에 이어 경도가 두 번째인 초경질 재료입니다. 이들 세라믹 중 경도는 가장 높고 밀도는 가장 낮은 2.52g/cm3으로 강철의 1/3 수준이다. 높은 탄성률, 낮은 열팽창 계수 및 높은 열전도율. 또한 탄화붕소는 우수한 화학적 안정성, 산 및 알칼리 내식성을 가지며 실온에서 산, 알칼리 및 대부분의 무기 화합물 액체와 반응하지 않습니다. 그리고 대부분의 용융 금속에 젖지 않고 반응하지 않습니다. 탄화붕소는 또한 다른 세라믹 재료에는 없는 우수한 중성자 흡수 능력을 가지고 있습니다. B4C는 일반적으로 사용되는 여러 갑옷 세라믹 중에서 밀도가 가장 낮으며 탄성 계수가 높아 군용 갑옷 및 우주 재료에 적합합니다. 그러나 동시에 고온, 고압의 소결이 요구되는 고도의 가공 기술도 필요하므로 3종 세라믹 중 가격이 가장 높아(알루미나의 약 10배) 단일 세라믹으로서 폭넓은 적용이 제한됩니다. 위상 보호 갑옷. 이 세 가지 일반적인 방탄 세라믹 재료를 비교하면 알루미나 방탄 세라믹이 가장 저렴하지만 방탄 성능은 탄화 규소 및 탄화 붕소보다 훨씬 나쁩니다. 따라서 탄화 규소와 탄화 붕소는 가장 인기있는 두 가지 방탄 세라믹 재료가되었으며 대부분 국내 방탄 세라믹 생산 장치에 있지만 알루미나 세라믹은 드뭅니다. 그러나 단결정 알루미나는 투명 세라믹을 제조하는데 사용될 수 있으며, 이는 광학적 기능을 갖는 투명재료로 널리 사용되며, 개인 방탄마스크, 미사일 탐지창, 차량 관측창, 잠수함 잠망경 등 군용 장비에 적용된다. .

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