防弹陶瓷的Al2O3防弹陶瓷的组成、性能和显微结构
装甲Al2O3陶瓷基于Al2O3-SiO2-CaO-MgO和Al2O3-MgO系统,含量为96,97,98,98。ZrO2陶瓷中,Al2O3与ZrO2是具有特殊的比例(Y2O3作为稳定剂)。作为主要原料的Al2O3是用已产业化的超细粉体,这些Al2O3具有高纯度(Al2O3≥99取决于Al2O3的级别,α-Al2O3的含量应为95Wt%或更高。
Al2O3粉体的D50和平均晶粒是0.35~01~1.4μm。BET分别是8~11m2/g和2~3㎡/g。而Y2O3的D50和平均晶粒尺寸为8~9m2/g。Al2O3和ZrO2粉体选择合适的比例和粒度分布,最佳的制造能力,最好的液相烧结和致密化。 对于所研究的Al2O3陶瓷(96,97,98,98.5,Wt%)的相组成和显微结构是相似的,主晶相是刚玉,随着Al2O3含量的提高,刚玉含量也相应增加。这些陶瓷中存有少量钙长石,作为杂质在刚玉晶界上也存有微量尖晶石。最终的陶瓷晶粒度取决于原始Al2O3粉体的粒度和分布,由于Al2O3粉体有较小的尺寸,因此,烧结后的陶瓷具有精细的显微结构,2~4μm和1~3μm,ZrO2-Al2O3陶瓷基于有最佳的比例和部分稳定技术,以使陶瓷有高的性能。该陶瓷不含有玻璃相,<1μm的ZrO2晶粒均匀分布于1~2μm的刚玉晶体之间,很可能在烧结时ZrO2相阻止了刚玉晶体的长大,形成一种良好的显微结构。
防弹衣保护人体是有一定的效果的,主要能够挡住流弹,碎片和手枪子弹,如果想要防御步枪子弹甚至更高级别的子弹,单独一件防弹衣是没办法做到的,需要结合防弹插板才能达到效果。现在防弹衣主要是芳纶或者PE制作的。芳纶材料的防弹衣就是大家说的凯夫拉防弹衣,PE是一种聚合物,叫做高分子量聚乙烯,PE的防弹效果比芳纶更好,但PE的缺点是不耐热,在80度以上的温度下防弹性能会下降。
众所周知,子弹的动能是巨大的,子弹在射中防弹衣后,即使防弹衣没有被击穿,但是子弹的冲击力比较大,对人也会有一定的影响。如果是很近的距离被手枪射中的话,那和撞倒桌角一样的感觉,几乎没什么感觉,如果是近距离被步枪子弹射中的话,那防弹衣也就只比普通的衣物好一点,但还是免不了被打穿的命运。如果是很远距离步枪子弹射中的话,虽然防护级别不够,但也可以避免防弹衣被打穿,感觉就像是挨了一记重拳,虽然很痛,但不会危及生命,之前看到网上有外国人穿着防弹衣防弹插板进行测试,测试过后,那人只是后背出现了一块淤青,所以说防弹衣还是有一定的效果的,但被子弹打中后人的感觉还是要看距离和子弹射速口径等等很多因素的。
关于防弹衣能否挡得了匕首?主要看是哪种防弹衣,现在主流的防弹衣一般是凯夫拉材料,传统钢板,新型陶瓷护板,据说液态的也有试验了。凯夫拉就是题主的这种典型的有防弹能力但是不防刺。传统钢板的啥都防,但是过于沉重。陶瓷类的属于一次性用品,总体来说,主要还是用来防弹的,而且板容易刺入。子弹在接触防弹衣时,弹头会迅速被压扁,接触面积增大后就很难穿透防弹衣。尖刀头部不会形变,穿刺力更强。还有就是防弹衣的结构是为了防弹,跟防刺服的结构有一些差异。
约束式的是按陶瓷板-爆炸药-膨胀材料-陶瓷板-……的顺序排列,外面加上约束材料,装入装盒,最后嵌入装甲。遇到穿甲弹攻击时,陶瓷破裂,在膨胀材料和爆炸药作用下,碎成小块,但各小块碎片切割穿甲弹弹芯,造成断裂或偏转。而且由于分别装在装甲盒里面,不会影响其他未被集中的部位
半约束式和约束式的类似,但没有独立装甲盒,采用类似捆扎带的方式
无约束式则和防弹衣,只是将陶瓷板放在装甲之间,效用最差
在弹头撞击陶瓷装甲的瞬间,撞击产生的超压冲击波沿着陶瓷装甲和弹头传播,造成两者损坏,尤其是当超压冲击波传播到陶瓷层和衬层的分界面时具有更大的破坏作用。大多数陶瓷装甲与衬层之间采用低硬度、低密度的粘性聚合物粘接而成。当超压冲击波传播到陶瓷与聚合物粘合层的分界面时,超压冲击波产生强烈的拉伸作用,破坏陶瓷层,同时强烈的剪切作用破坏聚合物粘合层。在拉伸和剪切作用下,陶瓷层与衬层分离。与此同时,弹头受压而碎裂。在撞击点四周会形成圆锥形的碎裂区。
正是由于陶瓷具有硬度高的优点,才会阻止弹头穿透装甲。高硬度陶瓷可以对弹头产生较大的反作用力,降低弹头速度。
而对于诸如RPG-7火箭弹配用的成型装药战斗部,陶瓷材料的易碎特性使其具有更好的防护作用。当成型装药战斗部爆炸产生的金属射流穿过陶瓷装甲时,受金属射流侵彻的陶瓷立刻碎裂成很小的碎块,造成金属射流侵彻形成的空腔相对不稳定,因此对金属射流有较大的干扰,从而使其穿甲性能大大降低。
现代防弹插板有几种不同的材料构成。目前最常见也是防护效果最好的一种就是陶瓷。虽然称之为陶瓷板,但并非整块板板都由陶瓷构成,通常是一整块处理成硬板的防弹纤维作为背面衬层,正面敷设排列紧密的多块陶瓷片构成。
另外即使陶瓷片碎裂后,剩下的陶瓷碎未仍然能抵御一、两发弹的射击,再加上并非所有的子弹都能刚好打到一个洞上面,所以一块陶瓷插板能抵御多发子弹的射击。
目前美军列装的SAPI板就是陶瓷板,在伊拉克和阿富汗,这些陶瓷插板已经救过许多美军士兵的性命了,包括SVD和PKM发射的7.62x54r弹也无法穿透,最多只是在中弹的部位有点痛和积了点瘀血而矣。
而我国的防弹衣生产商也能生产这种陶瓷板,其重量、防护面积和美军的SAPI差不多。在试验中,国产的陶瓷板能在20米以内的距离上抵御5.56 NATO口径的M16步枪、7.62 NATO口径的M14步枪、7.62x54r口径的85式狙击步枪、5.8口径的95式步枪。
国产的陶瓷板抵御QBZ95式步枪射击的试验,这种国产陶瓷板的大小和重量都和美军的接近,而效果也是一样的好。在试验中,5.8mm钢芯弹无法在近距离洞穿国产陶瓷板,而且背面的衬层没有产生大的变形,也就是说,不会对人体构成严重的二次伤害。
陶瓷插板的内部结构,包括一块纤维背衬和紧密排列的多块陶瓷
防弹衣是采用陶瓷玻璃钢复合材料制作的,这些防弹材料做成每块15平方厘米大小,分别安插在衣服前胸和后背特别缝制的许多紧密相连的小口袋里。当子弹击中防弹衣的一瞬间,玻璃钢片可以有效地将撞击力传遍防弹衣,从而使集中在一点的巨大冲击力得以分散,所以避弹效果很好。
如果遭到连续射击,陶瓷片虽有可能破碎,然而由于陶瓷片和玻璃钢片紧紧地黏合在一起,即使破裂也不会掉下来,仍有一定避弹作用。这样,防弹衣就保证了穿着者的安全。