2025-05-13
อะลูมินา ซึ่งมีสูตรเคมี Al₂O₃ เป็นของแข็งสีขาว รูปแบบผลึกที่พบมากที่สุด ได้แก่ α-Al₂O₃, β-Al₂O₃ และ γ-Al₂O₃ ในบรรดาเหล่านี้ α-Al₂O₃ (คอรันดัม) มีความเสถียรที่สุดและทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักของเซรามิกกันกระสุนอะลูมินา ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1300°C เฟสอื่นๆ ของอะลูมินาจะเปลี่ยนไปเป็น α-Al₂O₃ เกือบทั้งหมด
การเผาผนึกแบบไม่ใช้แรงดัน
เซรามิกอะลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยทั่วไปต้องใช้อุณหภูมิการเผาผนึกสูงกว่า 1600°C เพื่อให้ได้ความหนาแน่นเต็มที่ อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิที่มากเกินไปอาจนำไปสู่การเติบโตของเกรนที่ผิดปกติและการลดลงของการทำให้หนาแน่น ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ กระบวนการทางอุตสาหกรรมจึงลดอุณหภูมิการเผาผนึกโดย:
การใช้ผงอะลูมินาละเอียดพิเศษ
การใส่สารเติมแต่ง (เช่น MgO, Y₂O₃)
การปรับปรุงเทคนิคการขึ้นรูปและการเผาผนึก
การเผาผนึกแบบกดร้อน
วิธีนี้ใช้แรงดัน (10–50 MPa) ในระหว่างการเผาผนึก ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิที่ต้องการได้อย่างมากในขณะที่เพิ่มการทำให้หนาแน่น แรงดันภายนอกจำกัดการเติบโตของเกรน ส่งผลให้เกิด โครงสร้างเกรนละเอียดและสม่ำเสมอ และคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่า
การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว
เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงเพิ่มเติม เซรามิกอะลูมินาจะผ่านการบำบัดพื้นผิว เช่น:
การเคลือบสุญญากาศด้วยลำแสงอิเล็กตรอน
การสะสมแบบสปัตเตอร์
การสะสมไอสารเคมี (CVD) ของฟิล์มซิลิคอน
หลังการเคลือบ เซรามิกจะถูกอบที่อุณหภูมิ 1200–1580°C เพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูงพิเศษ
เซรามิกอะลูมินามีคุณค่าสำหรับ พื้นผิวเรียบ, ความเสถียรของมิติ, และ ความคุ้มค่า พวกมันถูกจัดประเภทตามความบริสุทธิ์ (85%, 90%, 95%, 99% Al₂O₃) โดยเกรดที่สูงกว่าจะให้ความแข็งและความคุ้มค่าที่มากกว่า สำหรับการใช้งานกันกระสุน เซรามิกอะลูมินา 99% เป็นที่ต้องการ ประมวลผลเพื่อลดรูพรุนและความเครียดภายใน
เสื้อเกราะกันกระสุนสมัยใหม่ใช้ แผ่นเซรามิก/คอมโพสิต เป็นส่วนประกอบหลัก แผ่นเหล่านี้รวมกัน:
ผ้ากันสะเก็ด ทำจากอะลูมินา ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) หรือโบรอนคาร์ไบด์ (B₄C)แผงด้านหลัง
ผ้ากันสะเก็ดชั้นกาวเปลี่ยนผ่าน และ
ผ้ากันสะเก็ด เพื่อกักเก็บเศษเซรามิกเมื่อเกิดการกระแทกนวัตกรรมการออกแบบ:แผ่นอะลูมินาโค้ง งอเพื่อให้เข้ากับรูปร่างของร่างกาย ลดน้ำหนักและกำจัดรอยต่อที่เห็นในการออกแบบแบบกระเบื้องแบบดั้งเดิม ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความสม่ำเสมอ2. เกราะยานยนต์
เซรามิกอะลูมินามีความสำคัญอย่างยิ่งในเกราะยานยนต์ทางทหาร เพื่อต่อต้านภัยคุกคามขั้นสูง เช่น:
กระสุนเจาะเกราะ (AP)
กระสุนระเบิดแรงสูงต่อต้านรถถัง (HEAT)
: ใช้ประจุรูปทรงเพื่อสร้างไอพ่นโลหะหลอมเหลวที่สามารถเจาะเหล็กหนาได้ตัวอย่างทางประวัติศาสตร์: รถถังโซเวียต T-64B
รถถัง T-64A รุ่นแรกใช้เกราะแบบหลายชั้นอะลูมิเนียมและเหล็ก แต่ประสบปัญหาในการต่อต้านกระสุน HEATT-64B ได้แนะนำ
เกราะคอมโพสิตเซรามิก-โพลิเมอร์อะลูมินา
: ลูกเซรามิก Al₂O₃ ฝังอยู่ในเรซิน การออกแบบนี้ช่วยปรับปรุงความทนทานต่อความร้อนและการป้องกันการเจาะทะลุอย่างมาก ทำให้เป็นโซลูชันที่ทันสมัยในยุคนั้น
ข้อดีและข้อเสียประสิทธิภาพด้านต้นทุน: เซรามิกอะลูมินามีราคาถูกกว่า SiC หรือ B₄C มาก เหมาะสำหรับการใช้งานทางทหารขนาดใหญ่
: มีความหนาแน่นสูงกว่า SiC/B₄C แต่ยังคง เบากว่าเหล็ก 40%
พร้อมการป้องกันที่เทียบเท่ากัน
