Pielietojot progresīvās tehnoloģijas militārajā karā, personāla un īpašuma zaudējumu situācija kļūst arvien sarežģītāka. Tāpēc būtu jāveic arī padziļināta ložu necaurlaidīgo materiālu izpēte un pielietošana. Keramikas bruņas un ar šķiedru pastiprināti kompozītmateriāli ir svarīgi pētniecības un pielietojuma virzieni. Tiek sniegts pārskats par jauno kompozītmateriālu ložu necaurlaidīgo keramisko plāksni un aramīda ložu necaurlaidīgo kompozītmateriālu, veikts salīdzinājums starp jauno kompozītmateriālu ložu necaurlaidīgo keramisko plāksni un tradicionālo ložu necaurlaidīgo plāksni, kā arī tās īpašības un dažas problēmas, kas joprojām pastāv pašreizējos pētījumos un pielietojumā. analizēts; tiek veikts aramīda ložu necaurlaidīgā kompozītmateriāla ložu necaurlaidīgais mehānisms. Detalizēti aprakstiet un norādiet galvenos faktorus, kas ietekmē aramīda ballistisko kompozītmateriālu veiktspēju.
01
Jauna kompozīta keramikas ložu necaurlaidīga plāksne
Keramisko bruņu izpēte ir svarīga ložu necaurlaidīgu kompozītmateriālu izstrādes un pielietojuma sastāvdaļa. Keramikas bruņu aizsardzības efekts ir labāks par parasto bruņu tēraudu. Šobrīd visplašāk pētītās un pielietotās ir pasīvās bruņas un reaktīvās bruņas. Runājot par ložu necaurlaidīgo mehānismu, bruņu materiāls reaktīvajās bruņās radīs kinētisko enerģiju pēc lodes satraukuma, un kinētiskā enerģija reaģē uz lodi, savukārt pasīvās bruņas pretojas lodes triecienam, izmantojot savas īpašības. Mūsdienās ASV, Krievija un citas valstis ir izmantojušas keramiku un kompozītmateriālus, lai izstrādātu bruņu sistēmas ar labāku svara efektivitāti, un izstrādājušas keramikas paneļu bruņas, kas ir plaši izmantotas.
1.1 Ložu necaurlaidīgs mehānisms
Kad lode lielā ātrumā ietriecas kompozītmateriālu keramikas ložu necaurlaidīgajā plāksnē, tiek izmantots darbības spēka un reakcijas spēka princips, lai tā lielā ātrumā iekļūtu ložu necaurlaidīgajā plāksnē un pēc tam lielā ātrumā izlec ārā ar pretēju spēku iekšpusē, veidojot aptuveni apļveida lodes caurums uz virsmas. Tas sasniedz mērķi iznīcināt tikai ložu necaurlaidīgās plāksnes virsmu, neradot nāvējošus bojājumus vispārējai kompozīta ložu necaurlaidīgajai plāksnei, tādējādi panākot ložu necaurlaidību.
1.2. Jaunu kompozītmateriālu keramikas ložu necaurlaidīgu plākšņu darbības parametri
Keramikas materiālu galvenie raksturlielumi ir parādīti 1. tabulā.
Keramikas materiāliem ir augsta īpatnējā stingrība, augsta īpatnējā izturība un ķīmiskā inerce daudzās vidēs. Tajā pašā laikā to zemais blīvums, augstā cietība un augstā spiedes izturība salīdzinājumā ar metāliem padara tos plašāk izmantotus. Augstas tīrības pakāpes alumīnijam ir lielāks blīvums, zemāka cietība un izturība pret lūzumiem, tāpēc tā elastīgā pretestība ir zemāka; silīcija karbīda keramikas struktūra padara to ar augstu izturību, augstu cietību, nodilumizturību, izturību pret koroziju, augstu siltumvadītspēju un citām īpašībām; Titāna diborīdam ir augsts elastības modulis; bora karbīdam ir augsts kušanas punkts, lieliska cietība un mehāniskās īpašības, un tā blīvums ir zemākais starp vairākiem plaši izmantotajiem keramikas materiāliem. Turklāt elastības modulis ir augsts, padarot to par ideālu izvēli militārajām bruņām. un laba materiālu izvēle kosmosa jomā.
Kompozītmateriālu galvenie raksturlielumi ir parādīti 2. tabulā.
Ložu necaurlaidīgiem kompozītmateriāliem ir ne tikai noteikts modulis, bet arī labs pagarinājums, izturība pret lūzumiem, augsta īpatnējā izturība un jāspēj uzturēt labu veiktspēju zem deformācijas ātruma. E-stiklam ir augsta stiepes izturība, bet zema stingrība, savukārt Kevlar materiālam ir zems blīvums, augsta izturība, laba stingrība, augsta temperatūras izturība, un to ir viegli apstrādāt un veidot. Boram ir zems blīvums, augsta īpatnējā izturība un augsts elastības modulis.
1.3. Jaunu kompozītmateriālu keramikas ložu necaurlaidīgu plākšņu materiālu raksturojums
Jaunajiem kompozītmateriālu keramikas ložu necaurlaidīgajiem paneļiem ir nesalīdzināmas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem ložu necaurlaidīgajiem paneļiem. Konkrētus salīdzinājumus skatiet 3. tabulā.
(1) Var izturēt vairākus ložu sitienus.Šis materiāls var izturēt nepārtrauktu vairāku ložu triecienu uz vienu un to pašu virsmu vienlaikus, nesalaužot visu. Tas veidos tikai aptuveni apļveida ložu caurumus uz virsmas, neietekmējot citu materiāla daļu ložu necaurlaidīgo efektu.
(2) Tam ir laba konstrukcijas projektējamība.Kompozītmateriālu keramikas plāksnes var radīt lieces deformāciju atbilstošos leņķos un pēc deformācijas var atgriezties sākotnējā formā. Tos var veidot dažādu formu kompozītmateriālos, piemēram, plakanās, izliektās un slīpās virsmās.
(3) Var salabot un izmantot atkārtoti.Pēc lodes trāpījuma apļveida ložu caurumus uz virsmas var aizpildīt ar keramiskiem ložu necaurlaidīgiem korpusiem un pārkombinēt ar ložu necaurlaidīgu līmi, lai atgūtu oriģinālā materiāla veiktspēju.
(4) Augsta lietošanas uzticamība.Šis materiāls vispusīgi izmanto augstas veiktspējas keramisko plākšņu, UHWMPE plākšņu un TC4 plākšņu ballistisko īpašību, padarot ballistisko pretestību labāku nekā atsevišķiem materiāliem, un var efektīvi bloķēt dažādas specifikācijas pistolēm un saistītām maza un vidēja kalibra bumbām.
(5) Tehnoloģijai ir augsts briedums un spēcīga projektējamība.Šim materiālam jau ir diezgan nobriedis ražošanas process, un to var izstrādāt atbilstoši individuālajām vajadzībām atbilstoši faktiskajām vajadzībām, lai apmierinātu dažādas ložu necaurlaidīgas vajadzības.
1.4. Problēmas ar pašreizējiem ložu necaurlaidīgajiem kompozītmateriāliem
Tā kā ložu necaurlaidīgie kompozītmateriāli sastāv no dažādiem materiāliem, kompozītmateriālu neviendabīgums, anizotropija, sarežģītas konstitutīvās attiecības, sarežģīti atteices mehānismi un sarežģīti stiprības kritēriji ir kompozītmateriālu un to struktūru galvenā mehānika. īpašības, tādējādi palielinot kompozītmateriālu, to konstrukciju un aizsardzības mehānismu analīzes, aprēķinu, testēšanas un projektēšanas sarežģītību un grūtības. Līdz šim ložu necaurlaidīgiem kompozītmateriāliem joprojām ir šādas problēmas.
(1) Nepietiekama enerģijas absorbcija.Ložu necaurlaidīgo materiālu neuzsūktā enerģija lietošanas laikā radīs zaudējumus personālam un īpašumam, un līdz ar ieroču modernizāciju palielināsies arī ieroču iznīcinošais spēks. Tāpēc turpmākajos pētījumos un pielietojumos būtu jākoncentrējas uz materiālu ložu necaurlaidības un drošības uzlabošanu šajā aspektā. .
(2) Svars nav pietiekami viegls.Ložu necaurlaidīgo kompozītmateriālu svars ir svarīgs faktors, lai tos varētu reklamēt un izmantot. Tāpēc pēc iespējas jāsamazina ložu necaurlaidīgo kompozītmateriālu svars, vienlaikus nodrošinot labu ložu necaurlaidību.
(3) Pretrunu pastiprināšana un nostiprināšana.Īpaši ložu necaurlaidīgiem keramikas kompozītmateriāliem šo pretrunu bieži ir grūti pārvarēt. Atsevišķu rūdīšanas materiālu pievienošana lodizturīgiem kompozītmateriāliem var samazināt materiāla izturību. Tomēr, ja materiāla izturība tiek palielināta, materiāla stingrība var samazināties. Tāpēc ir jāveic daudzi testi, lai atrastu vispiemērotāko lodizturīgā materiāla stiprību un stingrību. .
(4) Attiecībā uz kompozītmateriālu savietojamību, tostarp fizikālajām, ķīmiskajām, mehāniskajām un citām materiālu īpašībām, kompozītmateriālos var integrēt dažādas īpašības, lai nodrošinātu labāku aizsardzību.
Turklāt ir arī tādas problēmas kā saskarne un cena, kas nav pilnībā atrisinātas.
02
Aramīda ložu necaurlaidīgs kompozītmateriāls
2.1 Ložu necaurlaidīgs mehānisms
Kad šķiedras ložu necaurlaidīgais materiāls tiek pakļauts trieciena enerģijai, tas izstiepsies un deformēsies. Šķiedras absorbētā enerģija kļūs par darbu, kas nepieciešams tās deformācijai. Darbs, kas nepieciešams tā stiepes deformācijai un lūzumam, ir lūzuma enerģija, ko sauc arī par lūzuma darbu. , šķiedras lūzuma enerģija ir saistīta ar šķiedru skaitu, kas piedalās stiepes deformācijas lūzumā. Parametrs, kas mēra šķiedru pretbalistiskās īpašības, ir šķiedras enerģijas absorbcijas ātrums (pārraušanas enerģija uz šķiedras masas vienību).
Ja šķiedru ložu necaurlaidīgos materiālus ietekmē ārējs trieciens, trieciena radītais gareniskais spriegums strauji izplatīsies visos virzienos šķiedras materiālā, veidojot "trieciena vilni" (ti, skaņas vilni). Skaņas ātrums šķiedru ložu necaurlaidīgos materiālos ietekmēs momentāno enerģijas difūziju, kas nosaka enerģijas absorbēšanā iesaistīto šķiedru daudzumu, tādējādi ietekmējot materiāla ložu necaurlaidīgo efektu. Tāpēc skaņas ātrums šķiedrā ir vēl viens svarīgs parametrs, kas ietekmē šķiedras ballistisko veiktspēju.
Šķiedru formas ložu necaurlaidīgajos materiālos ietver taisnas un izliektas. Ja materiāla šķiedras forma ir taisna, enerģija izplatīsies pa šķiedras aksiālo virzienu bez atstarošanas, un tāpēc enerģija izplatīsies tālu un ātri; ja šķiedras forma ir izliekta vai šķiedra Ja šķiedra ir pārrāvusies, šķiedras lieces punkti vai pārrāvumi atspoguļos daļu enerģijas, samazinot momentānās difūzijas diapazonu, kā arī tiks samazināts materiāla ložu necaurlaidīgais efekts. . Var redzēt, ka divdimensiju divdimensiju auduma bruņu necaurlaidīgais efekts būs labāks nekā vienkārša auduma audumam.
Enerģijas pārnesi bieži pavada kontakts starp šķiedrām tajā pašā slānī vai starp slāņiem. Trieciena enerģijas pārraides laikā enerģijas atstarošana notiek visu materiālu saskarnēs, un situācijas ir dažādas un sarežģītas. Tāpēc visefektīvākais trieciena enerģijas izplatīšanās ceļš ir difūzija pa šķiedras asi.
2.2. Galvenie faktori, kas ietekmē aramīda ložu necaurlaidīgu kompozītmateriālu veiktspēju
Ložu necaurlaidīgo kompozītmateriālu veiktspēju galvenokārt ietekmē matricas materiāla modulis un saturs, šķiedras materiāla īpašības, šķiedras aušanas metode un process.
2.2.1. Matricas sveķu moduļa ietekme uz kompozītmateriālu ballistiskajām īpašībām
Tā kā zema moduļa matricas sveķiem ir labas slāpēšanas īpašības un tie veicina enerģijas absorbciju, laminātiem, kas izgatavoti no zema moduļa matricas sveķiem, ir labāki ložu necaurlaidības efekti nekā augsta moduļa matricas sveķiem.
2.2.2. Matricas sveķu satura ietekme uz kompozītmateriālu ballistiskajām īpašībām
Matricas sveķu saturam ir ļoti liela ietekme uz kompozītmateriālu ballistiskajām īpašībām. Palielinot šķiedru tilpuma saturu kompozītmateriālos, ballistiskās īpašības uzlabosies, bet, ja šķiedras tilpuma saturs ir pārāk augsts, ballistiskās īpašības samazināsies. Tā kā matricas sveķi kompozītmateriālā var pārnest spriegumu strukturālajā vienībā, bet, ja šķiedras tilpuma saturs ir pārāk augsts, matricas saturs kompozītmateriālā būs pārāk mazs, kā rezultātā samazināsies savienojuma veiktspēja starp sveķiem un šķiedru un starp šķiedru un šķiedru, tādējādi ietekmējot lamināta integritāti, samazināsies arī kompozītmateriāla elastības īpašības. Šķiedru tilpuma saturs attiecas uz šķiedru tilpuma procentuālo daudzumu audumā pret visu auduma tilpumu, ko var pārvērst laukuma blīvumā. Laukuma blīvums ir svarīgs faktors, lai novērtētu ložu necaurlaidīgo paneļu faktisko pielietojamību. Ja tas atbilst aizsardzības prasībām, platības blīvumam projektēšanas un pielietošanas laikā jābūt pēc iespējas mazākam, lai varētu ievērojami samazināt izmaksas un svaru.
2.2.3. Lamināta laukuma blīvuma ietekme uz lamināta ballistisko veiktspēju
Šķiedrām būs tendence slīdēt, kad šāviņi iekļūst laminātā, un dažas šķiedras nespēs samazināt šāviņu iespiešanos. Ja platības blīvums palielinās, lamināta absorbētā enerģija palielināsies, norādot, ka tā ballistiskā pretestība palielinās, palielinoties platības blīvumam. Lamināta, kas nesatur audus, ballistiskā veiktspēja ir labāka nekā vienkārša auduma laminātam.
2.2.4. Šķiedru auduma struktūras ietekme uz laminātu ballistiskajām īpašībām
Salīdzinot ar satīna un vienkrāsainiem audumiem, divdimensiju divdimensiju audumiem ir viszemākā apstrādes pakāpe un mazākais šķiedras stiprības zudums. Auduma šķiedras tiks izvietotas paralēli taisnās līnijās, ar lielāko stiprības saglabāšanas vērtību. Tā kā starp šķiedrām nav tiešu pārklāšanās punktu, saraušanās ātrums būtībā ir nulle, kas efektīvi samazina deformācijas viļņu atstarošanu un novērš sprieguma koncentrēšanos lokālos punktos, kad šāviņi ietriecas. Tāpēc divdimensiju divdimensiju auduma plīsuma absorbcijas enerģija ir augsta. Tā kā divdimensiju divdimensiju auduma auduma struktūra ir vaļīga, tas veicina enerģijas absorbciju, padarot to par labāko ložu necaurlaidīgo veiktspēju.
2.2.5. Auduma slāņu skaita ietekme uz laminātu ballistiskajām īpašībām
Zema virsmas blīvuma audumiem ir labākas ballistiskās īpašības. Kompozītmateriālu ballistisko pretestību nosaka materiālā esošajām šķiedrām izmantotie pītie pavedieni, auduma pinums, slāņu skaits katrā slānī un šķiedru izvietojums. Pie noteikta svara, jo plānāks un stingrāks ir pinums un jo vairāk materiālam ir slāņu, jo labākas būs materiāla ballistiskās īpašības. Ja ballistiskā materiāla virsmas blīvums ir nemainīgs, jāņem vērā audumi ar vairāk slāņu un mazāku vienas virsmas blīvumu. Tajā pašā laikā pašas šķiedras veiktspējas uzlabošana uzlabos arī materiāla ballistisko pretestību.
03
Lietojumprogrammas un attīstības tendences
Uzlabotiem ballistikas izturīgiem kompozītmateriāliem ir augsta īpatnējā izturība, īpašs modulis, dizains un daudzpusība, un tie ir neaizstājami daudzos militāros lietojumos. Tie ir pamatfaktori dizainā un galvenajās tehnoloģijās personīgajai aizsardzībai un progresīviem ieročiem un bruņojumam. Tāpēc organizācijai, ja tā var ienākt šajā pētniecības un pielietojuma jomā un kļūt par noteikta veida produkta kvalificētu piegādātāju, tam būs liela stratēģiska nozīme gan sociālo, gan ekonomisko ieguvumu ziņā.
Kompozītmateriāliem ir laba veiktspēja, jo tie apvieno attiecīgās stiegrojuma materiālu un matricu priekšrocības. Tie ir arī visstraujāk augošie un daudzsološākie ložu necaurlaidīgie materiāli. Ložu necaurlaidīgie materiāli pakāpeniski kļūst par dažādošanu un salikšanu, un ir parādījušies dažādi jauni ložu necaurlaidīgi materiāli ar augstu cietību un augstu stingrību, lai risinātu sarežģītākas aizsardzības problēmas. Izstrādājot vieglas un efektīvas bruņu sistēmas, ložu necaurlaidīgas keramikas un ar šķiedru pastiprinātu ložu necaurlaidīgu kompozītmateriālu priekšrocības ir kļuvušas arvien pamanāmākas. Jaunajiem kompozītmateriāla keramikas ložu necaurlaidīgajiem paneļiem ir nesalīdzināmas priekšrocības ar tradicionālajiem ložu necaurlaidīgajiem paneļiem, taču esošās problēmas nevar ignorēt, tāpēc mēs koncentrējamies uz Lai atrisinātu problēmas, kas pastāv ložu necaurlaidīgajiem kompozītmateriāliem, nepārtraukta materiāla īpašību optimizācija ir pašreizējā pētījuma uzmanības centrā.
