Ceramiche a prova di proiettile in allumina
L'allumina, con la formula chimica Al2O3, è un solido bianco. Le sue forme cristalline più comuni includono α-Al2O3, β-Al2O3 e γ-Al2O3.α-Al2O3(corindone) è il più stabile e funge da componente primario delle ceramiche antiproiettile in allumina.
Metodi di produzione
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Sinterizzazione senza pressione
Le ceramiche di allumina di alta purezza richiedono in genere temperature di sinterizzazione superiori a 1600 ° C per raggiungere la piena densità.,Per affrontare questo problema, i processi industriali riducono le temperature di sinterizzazione:
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Utilizzando polveri di allumina ultrafine.
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b. contenenti additivi (ad esempio MgO, Y2O3).
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Ottimizzazione delle tecniche di formazione e sinterizzazione.
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Pressione a caldo Sinterizzazione
Questo metodo applica una pressione (10-50 MPa) durante la sinterizzazione, abbassando significativamente la temperatura richiesta, migliorando al contempo la densificazione.struttura dei grani fine e uniformee proprietà meccaniche superiori.
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Rafforzamento superficiale
Per migliorare ulteriormente la resistenza, le ceramiche di allumina sono sottoposte a trattamenti superficiali come:
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Rivestimento a vuoto a fascio di elettroni.
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Deposito di sputter.
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Deposito chimico a vapore (CVD) di pellicole a base di silicio.
Dopo il rivestimento, le ceramiche vengono temperate a 1200 ̊1580°C per ottenere una resistenza ultra elevata.
Applicazioni della ceramica antiproiettile in allumina
Le ceramiche di alluminio sono apprezzate per la lorosuperfici lisce,stabilità dimensionale, ecosto-efficaciaEssi sono classificati per purezza (85%, 90%, 95%, 99% Al2O3), con gradi più elevati che offrono maggiore durezza e costo.Ceramiche di alluminio al 99%sono preferiti, trattati per ridurre al minimo la porosità e lo stress interno.
1. giubbotti antiproiettile
Vesti antiproiettile modernipiastre di ceramica/compositiQueste piastre combinano:
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Apannello anterioredi allumina, carburo di silicio (SiC) o carburo di boro (B4C).
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Apannello posterioredi fibre di aramide o di polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE).
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Astrato adesivo di transizionee untessuto anti-spallcontenere frammenti di ceramica in caso di impatto.
Innovazioni nel design:
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Le piastre di alluminio curve, modellate per adattarsi ai contorni del corpo, riducono il peso ed eliminano le cuciture presenti nei disegni tradizionali di piastrelle, migliorando la sicurezza e l'uniformità.
2. Armatura del veicolo
La ceramica di alluminio è fondamentale nelle armature dei veicoli militari, per contrastare minacce avanzate come:
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Proiettili per perforare l'armatura: di acciaio ad alta densità, carburo di tungsteno o uranio impoverito, con velocità fino a 1,8 km/s.
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Proiettili antitanco ad alto potenziale esplosivo (HEAT): utilizzare cariche a forma per generare getti di metallo fuso in grado di penetrare acciaio spesso.
Esempio storico: carro armato T-64B sovietico
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I primi carri armati T-64A usavano armature in alluminio e acciaio, ma lottava contro i proiettili HEAT.
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Il T-64B introdottoarmatura composita di alluminio ceramico-polimeroQuesta progettazione ha migliorato significativamente la resistenza al calore e la difesa da penetrazione, rendendola una soluzione all'avanguardia del suo tempo.
Vantaggi e compromessi
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Efficienza dei costi: Le ceramiche di allumina sono molto più economiche del SiC o del B4C, ideali per l'uso militare su larga scala.
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Limiti di peso: densità superiore a SiC/B4C, ma comunque40% più leggero dell'acciaiocon una protezione paragonabile.
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