碳化硅防彈陶瓷
 

        常見(jiàn)的防彈衣防彈層通常采用聚乙烯板和陶瓷插板復(fù)合，其中陶瓷插板主要有小塊陶瓷防彈片拼接和整塊防彈板兩種。目前，已應(yīng)用的防彈陶瓷有氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、碳化硼、氮化鋁、氮化硅、硼化鈦等。其中，碳化硅陶瓷是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究較多的防彈材料。
 

        碳化硅由Si-C四面體堆積而成，有α和β兩種晶型，在燒結(jié)溫度低于1600℃時(shí)，SiC以β-SiC形式存在，當(dāng)燒結(jié)溫度高于1600℃時(shí)，β-SiC緩慢轉(zhuǎn)變成α-SiC。α碳化硅共價(jià)鍵極強(qiáng)，在高溫下仍具有高強(qiáng)度的鍵合，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予了碳化硅陶瓷優(yōu)異的強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、高熱導(dǎo)率、良好的抗熱震性等性能，同時(shí)碳化硅陶瓷價(jià)格適中，性價(jià)比高，被認(rèn)為是有發(fā)展?jié)摿Φ母咝阅芊缽棽牧稀?br />  

 

        常見(jiàn)的碳化硅陶瓷成型方法有模壓成型、注漿成型、冷等靜壓成型、凝膠注模成型等。

        1. 模壓成型：模壓成型是目前碳化硅防彈片常用的成型方法，其工藝簡(jiǎn)單、操作方便、生產(chǎn)效率高，有利于連續(xù)生產(chǎn)；

        2. 注漿成型：注漿成型適應(yīng)性強(qiáng)，能夠得到各種形狀、結(jié)構(gòu)的壞體，在制備碳化硅陶瓷異形件時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯；

        3. 冷等靜壓成型：冷等靜壓成型得到的坯體受力均勻、密度分布均一，產(chǎn)品性能有很大提高，適用于高性能碳化硅陶瓷生產(chǎn)；

        4. 凝膠注模成型：凝膠注模成型技術(shù)是一種新型近凈尺寸成型方法。坯體結(jié)構(gòu)均勻，強(qiáng)度較高，可對(duì)壞體進(jìn)行各種機(jī)械加工，減少燒結(jié)后加工費(fèi)用，適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的碳化硅陶瓷；
 

 

        除了成型，燒結(jié)也是碳化硅陶瓷生產(chǎn)的核心工藝。目前，碳化硅陶瓷的燒結(jié)工藝包括反應(yīng)燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)及無(wú)壓燒結(jié)等。

        1. 反應(yīng)燒結(jié)：反應(yīng)燒結(jié)是一種近凈尺寸制造技術(shù)，其工藝簡(jiǎn)單，成本較低，可以在1450~1600℃的較低溫度與較短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)滲硅反應(yīng)實(shí)現(xiàn)碳化硅的燒結(jié)，可以制備大尺寸、形狀復(fù)雜的部件。但是，由于滲硅反應(yīng)燒結(jié)固有的缺陷，使得碳化硅中不可避免存在8%~12%的游離硅從而降低材料的高溫力學(xué)性能、耐腐蝕性及抗氧化性能，使用溫度也受到限制，通常不能超過(guò)1350℃。

        2. 熱壓燒結(jié)：熱壓燒結(jié)是將干燥的碳化硅粉料充填入模型內(nèi)，從單軸方向邊加壓邊加熱，使成型和燒結(jié)同時(shí)完成的一種燒結(jié)方法。由于加熱加壓同時(shí)進(jìn)行，有助于顆粒的接觸擴(kuò)散、流動(dòng)傳質(zhì)過(guò)程的進(jìn)行，能降低燒結(jié)溫度，縮短燒結(jié)時(shí)間，得到晶粒細(xì)小、相對(duì)密度高和力學(xué)性能良好的碳化硅陶瓷產(chǎn)品。熱壓燒結(jié)的缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，對(duì)模具材料和設(shè)備要求高，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本高，而且只能制備形狀較為簡(jiǎn)單的產(chǎn)品。

        3. 熱等靜壓燒結(jié)：熱等靜壓燒結(jié)是指通過(guò)高溫和各向均衡的高壓氣體的共同作用，使碳化硅陶瓷粉末、坯體或預(yù)燒體達(dá)到燒結(jié)致密化的工藝方法。熱等靜壓燒結(jié)能夠提升碳化硅陶瓷性能提升，但因工藝復(fù)雜成本較高，并未大規(guī)模投產(chǎn)。

        4. 無(wú)壓燒結(jié)：無(wú)壓燒結(jié)碳化硅陶瓷高溫性能優(yōu)異、燒結(jié)工藝簡(jiǎn)單成本較低，適用的成形方法較多，可用于形狀復(fù)雜和厚大零件，也適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，已成為制備碳化硅陶瓷的重要方法。
 

多曲面碳化硅防彈板
 

        精城特瓷擁有完備的成型燒結(jié)設(shè)備以及成熟的碳化硅陶瓷無(wú)壓燒結(jié)技術(shù)，生產(chǎn)出碳化硅陶瓷防彈片性能優(yōu)異，品質(zhì)穩(wěn)定，投入市場(chǎng)以來(lái)反響良好。