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陶瓷装甲的发展(下)(一)
2010-05-25 14:22:32 来源: 作者:孙耀峰 【 】 浏览:10187次 评论:0


 

□孙耀峰

【上期回顾】
   本 文 上 篇 主 要 介 绍 了陶瓷装甲的基本特点, 几 种 常 见 的 非 透 明 陶 瓷 作 为 防 护 装 甲 材 料 的 应 用等,下篇将介绍 3 种透
明 陶 瓷 作 为 防 弹 玻 璃 的 应用,并呈现如何如何扬 长 避 短 地 发 挥 陶 瓷 装 甲 的优势等内容 

透明陶瓷取代
防弹玻璃的应用

近年来,应用于诸如“悍马”等 车辆的防弹玻璃的发展很受重视。但防弹玻璃要达到一定的防护级别,其厚度就要有一定的保证,而厚度的增大又会导致质量相应增大,尤其是提供大面积防护的透明防弹玻璃更是如此。如要达到STANAG 3级防护标准(防护7.62mm枪弹),普通防弹玻璃的厚度需100mm。如果将达到STANAG 3级防护标准的普通防弹玻璃安装在日本丰田公司的“陆地巡游舰”越野车上,仅防弹玻璃的质量就达到250kg,再加上安装防弹玻璃所需的钢框等附件,其总质量就会更大。
 
而透明陶瓷的硬度比普通防弹玻璃高得多,因此,达到相同防护级别的透明陶瓷的质量和厚度均小于普通防弹玻璃。目前,有3种透明陶瓷可应用于车辆装甲:单晶氧化铝(蓝宝石)、单晶氮氧化铝(AI ON)及铝酸镁(尖晶石)。
 
其 中 , 单晶氮氧化铝陶瓷由粉末在氮气保护环境中成型、烧结而成。单晶氮氧化铝没有晶界,光线透过时不会发生折射,可以替代防弹玻璃,它的维氏硬度达到2 500~3 000(普通玻璃的维氏硬度仅为400~500)。但单晶氮氧化铝加工起来费时费力。
 
铝酸镁陶瓷由粉末通过热压或无压力烧结而成。在加工过程中,还需要对烧结物进行恒压热处理,以提高机械性能和增加透明度。与普通热处理相比,恒压热处理的优点是使铝酸镁陶瓷的晶体取向保持一致,以保持稳定的结构,提高强度和透明度。
 
除上述3种透明陶瓷外,德国一家公司正在进行另外一种透明陶瓷技术的开发,他们开发的先进模块化防护装甲(AMAP:Advanced Modular
Armored Protection)包括多种型号,其中AMAP-T型产品(T代表透明)可以达到STANAG 4级防护标准。4级 防护水平意味着可以防御大多数7.62×54Rmm钢心穿甲弹的近距离打击,或者是防御初速为9 1 1 m / s的1 4 . 5×114mm B32穿甲燃烧弹在200m距离上的打击。
 
透明陶瓷的价格非常昂贵,目前应用范围还很有限。


乔治亚技术学院正在开发新的碳化硼成型工艺,可以将碳化硼陶瓷加工成复杂的形状,图中所示为头盔形状


目前有3种透明陶瓷可应用于车辆防弹玻璃,图为透明铝酸镁(尖晶石)陶瓷

提高陶瓷装甲性能新方法
相对而言,车辆对陶瓷装甲的质量要求不似人体护甲那么严格,另外,车辆装甲需要具备抗多次打击的能力和较高的可维修性。最早,前苏联对陶瓷装甲的应用是将其嵌入主战坦克半圆形炮塔的正面,用来对抗穿甲弹。T-72和T-80主战坦克上也采用了类似的方式。后来,大多数陶瓷装甲以贴片的形式安装在装甲车辆上。例如,美国海军陆战队的LAV 8×8轮式装甲车辆就采用了贴片式陶瓷装甲。这种贴片式陶瓷装甲为六边形结构,通过压敏粘合剂粘在车体上,可以根据需要增加陶瓷装甲片的层数,以提高防护级别。除了粘合的方法,还可以利用维可牢(Velcro)搭链将陶瓷装甲片安装在装甲车上,这种方式的优点是安装迅速,在作战时将陶瓷装甲片与车体扣牢即可。

粘接陶瓷装甲的方式对粘合剂的性能有很高的要求,否则可能会出现陶瓷装甲片滑动甚至脱落的现 象 。 除了粘合剂的性能,陶瓷装甲片的形状也很 讲 究 , 通常采用六边形,这样可以将边缘破坏效应降至最小。最近,英国国防部国防科技试验室发明了一种获得专利的可采用镶嵌方式安装的六边形陶瓷装甲片,当一片陶瓷装甲片因打击受损后,其能够与相邻的陶瓷装甲片分开,防止破坏作用的蔓延。

其他使装甲具备抗多次打击能力的新方法还包括采用功能分级材料(FGM:Functionally Graded Material)。这种材料最早见于1960年代后期,最近再次受到军方青睐。功能分级材料是一种可以最大限度地利用陶瓷优点的单一结构材料,其抗打击层非常坚硬,通常由金属含量从
前往后依次增加的多个烧结层构成。这种材料的作用机理与前文讲过的分解层/吸收层的防弹原理相同。例如,美国陆军试验室正在试验一种硼化钛(titanium monoboride)材料,其由7层构成,从前表层往后,钛的含量逐渐提高,最后一层是金属钛。据称,该种材料能达到较为理想的防护级别。

在面对单一打击时,陶瓷装甲的确能够发挥优良的防护作用,不过,与钢、钛和铝相比,单一结构陶瓷材料的抗多重打击能力仍然较差。弹头穿过金属材料时形成的弹孔直径不超过弹径的2倍,而对于陶瓷装甲,不管它面积有多大,穿甲效应将波及整个陶瓷装甲。

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Tags:陶瓷 装甲 发展 责任编辑:qbq_admin
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