③સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી બુલેટપ્રૂફ સિરામિક સામગ્રી
21મી સદીથી, બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સનો ઝડપથી વિકાસ થયો છે, અને એલ્યુમિના, સિલિકોન કાર્બાઇડ, બોરોન કાર્બાઇડ, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ, ટાઇટેનિયમ બોરાઇડ વગેરે સહિત ઘણા પ્રકારો છે, જેમાં એલ્યુમિના સિરામિક્સ (Al₂O₃), સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ (SiC), બોરોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ (B4C) સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે.
એલ્યુમિના સિરામિક્સમાં સૌથી વધુ ઘનતા હોય છે, પરંતુ કઠિનતા પ્રમાણમાં ઓછી હોય છે, પ્રોસેસિંગ થ્રેશોલ્ડ ઓછી હોય છે, કિંમત ઓછી હોય છે, શુદ્ધતા અનુસાર 85/90/95/99 એલ્યુમિના સિરામિક્સમાં વિભાજિત થાય છે, અનુરૂપ કઠિનતા અને કિંમત પણ વધે છે. બદલામાં
સામગ્રી | ઘનતા /(kg*m²) | સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ / (GN*m²) | HV | એલ્યુમિનાની કિંમતની સમકક્ષ |
બોરોન કાર્બાઇડ | 2500 | 400 | 30000 | X 10 |
એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ | 3800 | 340 | 15000 | 1 |
ટાઇટેનિયમ ડાયબોરાઇડ | 4500 | 570 | 33000 | X10 |
સિલિકોન કાર્બાઇડ | 3200 છે | 370 | 27000 | X5 |
ઓક્સિડેશન પ્લેટિંગ | 2800 | 415 | 12000 | X10 |
BC/SiC | 2600 | 340 | 27500 છે | X7 |
ગ્લાસ સિરામિક્સ | 2500 | 100 | 6000 | 1 |
સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ | 3200 છે | 310 | 17000 | X5 |
વિવિધ બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સના ગુણધર્મોની સરખામણી
સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિકની ઘનતા પ્રમાણમાં ઓછી છે, ઉચ્ચ કઠિનતા છે, તે ખર્ચ-અસરકારક માળખાકીય સિરામિક્સ છે, તેથી તે ચીનમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સ પણ છે.
બોરોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ આ સિરામિક્સમાં સૌથી ઓછી ઘનતા અને સૌથી વધુ કઠિનતા ધરાવે છે, પરંતુ તે જ સમયે, પ્રોસેસિંગ ટેક્નોલોજી માટે તેમની જરૂરિયાતો પણ ખૂબ ઊંચી છે, ઉચ્ચ તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણવાળા સિન્ટરિંગની જરૂર છે, તેથી કિંમત પણ આ ત્રણ સિરામિક્સમાં સૌથી વધુ છે.
આ ત્રણ વધુ સામાન્ય બુલેટપ્રૂફ સિરામિક સામગ્રીની તુલનામાં, એલ્યુમિના બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સની કિંમત સૌથી ઓછી છે, પરંતુ બુલેટપ્રૂફ કામગીરી સિલિકોન કાર્બાઇડ અને બોરોન કાર્બાઇડ કરતાં ઘણી ઓછી છે, તેથી સિલિકોન કાર્બાઇડ અને બોરોન કાર્બાઇડ બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સના વર્તમાન સ્થાનિક ઉત્પાદન એકમો, જ્યારે એલ્યુમિના સિરામિક્સ દુર્લભ છે.જો કે, સિંગલ ક્રિસ્ટલ એલ્યુમિનાનો ઉપયોગ પારદર્શક સિરામિક્સ તૈયાર કરવા માટે થઈ શકે છે, જેનો વ્યાપકપણે પ્રકાશ કાર્યો સાથે પારદર્શક સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ થાય છે અને વ્યક્તિગત સૈનિક બુલેટપ્રૂફ માસ્ક, મિસાઈલ ડિટેક્શન વિન્ડોઝ, વાહન નિરીક્ષણ વિન્ડોઝ અને સબમરીન પેરિસ્કોપ્સ જેવા લશ્કરી સાધનોમાં લાગુ કરવામાં આવે છે.
④ બે સૌથી લોકપ્રિય બુલેટપ્રૂફ સિરામિક સામગ્રી
સિલિકોન કાર્બાઇડ બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સ
સિલિકોન કાર્બાઇડ સહસંયોજક બોન્ડ ખૂબ જ મજબૂત છે અને હજુ પણ ઊંચા તાપમાને ઉચ્ચ તાકાત બંધન ધરાવે છે.આ માળખાકીય વિશેષતા સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સને ઉત્તમ તાકાત, ઉચ્ચ કઠિનતા, વસ્ત્રો પ્રતિકાર, કાટ પ્રતિકાર, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા, સારી થર્મલ આંચકો પ્રતિકાર અને અન્ય ગુણધર્મો આપે છે.તે જ સમયે, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિકની કિંમત મધ્યમ, ખર્ચ-અસરકારક છે, તે સૌથી આશાસ્પદ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન બખ્તર સંરક્ષણ સામગ્રીમાંની એક છે.
સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ બખ્તર સંરક્ષણના ક્ષેત્રમાં વ્યાપક વિકાસ સ્થાન ધરાવે છે, અને વ્યક્તિગત સાધનો અને વિશેષ વાહનોના ક્ષેત્રમાં તેમની એપ્લિકેશનો વૈવિધ્યસભર હોય છે.જ્યારે રક્ષણાત્મક બખ્તર સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે કિંમત અને ખાસ એપ્લિકેશનના પ્રસંગો અને અન્ય પરિબળોને ધ્યાનમાં લેતા, તે સામાન્ય રીતે સિરામિક પેનલ્સ અને સંયુક્ત બેકપ્લેનની એક નાની વ્યવસ્થા છે જે સિરામિક સંયુક્ત લક્ષ્ય પ્લેટમાં બંધાયેલ છે, તાણ તણાવને કારણે સિરામિક્સની નિષ્ફળતાને દૂર કરવા માટે, અને તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે કે અસ્ત્ર ઘૂંસપેંઠ સમગ્ર બખ્તરને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના માત્ર એક જ ટુકડાને તોડી નાખે છે.
બોરોન કાર્બાઇડ બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સ
બોરોન કાર્બાઈડ એ હીરા અને ક્યુબિક બોરોન નાઈટ્રાઈડ સુપરહાર્ડ સામગ્રી પછી જાણીતી સામગ્રીની કઠિનતા છે, 3000kg/mm² સુધીની કઠિનતા;ઘનતા ઓછી છે, માત્ર 2.52g/cm³, જે સ્ટીલનો 1/3 છે;ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ, 450GPa;ઉચ્ચ ગલનબિંદુ, લગભગ 2447℃;થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક ઓછો છે અને થર્મલ વાહકતા વધારે છે.વધુમાં, બોરોન કાર્બાઈડ સારી રાસાયણિક સ્થિરતા, એસિડ અને આલ્કલી કાટ પ્રતિકાર ધરાવે છે, ઓરડાના તાપમાને એસિડ અને આધાર અને મોટાભાગના અકાર્બનિક સંયોજન પ્રવાહી સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી, માત્ર હાઈડ્રોફ્લોરિક એસિડ-સલ્ફ્યુરિક એસિડ, હાઈડ્રોફ્લોરિક એસિડ-નાઈટ્રિક એસિડ મિશ્રિત પ્રવાહીમાં ધીમી કાટ હોય છે. ;અને મોટાભાગની પીગળેલી ધાતુઓ ભેજવાળી થતી નથી, કાર્ય કરતી નથી.બોરોન કાર્બાઇડમાં ન્યુટ્રોનને શોષવાની સારી ક્ષમતા પણ હોય છે, જે અન્ય સિરામિક સામગ્રીમાં ઉપલબ્ધ નથી.B4C સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા બખ્તર સિરામિક્સની સૌથી ઓછી ઘનતા ધરાવે છે, જે સ્થિતિસ્થાપકતાના ઉચ્ચ મોડ્યુલસ સાથે જોડાયેલું છે, જે તેને લશ્કરી બખ્તર અને અવકાશ ક્ષેત્રોમાં સામગ્રી માટે સારી પસંદગી બનાવે છે.B4C ની મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે તે ખર્ચાળ છે (એલ્યુમિના કરતા લગભગ 10 ગણું) અને બરડ છે, જે સિંગલ-ફેઝ રક્ષણાત્મક બખ્તર તરીકે તેના વ્યાપક ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે.
⑤બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સની તૈયારી પદ્ધતિ.
તૈયારી ટેકનોલોજી | પ્રક્રિયા લાક્ષણિકતાઓ | |
ફાયદો | ||
હોટ પ્રેસ સિન્ટરિંગ | નીચા સિન્ટરિંગ તાપમાન અને ટૂંકા સિન્ટરિંગ સમય સાથે, સૂક્ષ્મ અનાજ અને ઉચ્ચ સંબંધિત ઘનતા અને સારા યાંત્રિક ગુણધર્મો સાથે સિરામિક્સ મેળવી શકાય છે. | |
સુપરહાઇ પ્રેશર સિન્ટરિંગ | ઝડપી હાંસલ કરો, નીચા તાપમાને સિન્ટરિંગ, ઘનતા દરમાં વધારો થયો. | |
હોટ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ | ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને જટિલ આકાર ધરાવતા સિરામિક્સ ઓછા સિન્ટરિંગ તાપમાન, ટૂંકા રેપિંગ સમય અને ખરાબ શરીરના સમાન સંકોચન દ્વારા તૈયાર કરી શકાય છે. | |
માઇક્રોવેવ સિન્ટરિંગ | ઝડપી ઘનતા, શૂન્ય ઢાળ સમાન ગરમી, સામગ્રીનું માળખું સુધારવું, સામગ્રીની કામગીરીમાં સુધારો, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને ઊર્જા બચત. | |
ડિસ્ચાર્જ પ્લાઝ્મા સિન્ટરિંગ | સિન્ટરિંગનો સમય ઓછો છે, સિન્ટરિંગનું તાપમાન ઓછું છે, સિરામિકનું પ્રદર્શન સારું છે, અને ઉચ્ચ ઊર્જા સિન્ટરિંગ ગ્રેડિયન્ટ સામગ્રીની ઘનતા વધારે છે. | |
પ્લાઝ્મા બીમ ગલન પદ્ધતિ | પાવડર કાચો માલ સંપૂર્ણપણે ઓગળે છે, પાવડરના કણોના કદ દ્વારા પ્રતિબંધિત નથી, ઓછા ગલનબિંદુ પ્રવાહની જરૂર નથી, અને ઉત્પાદનમાં ગાઢ માળખું છે. | |
પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ | નેટ સાઈઝની મેન્યુફેક્ચરિંગ ટેકનોલોજી, સરળ પ્રક્રિયા, ઓછી કિંમત, મોટા કદના, જટિલ આકારના ભાગો તૈયાર કરી શકે છે. | |
દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ | ઉત્પાદનમાં ઉત્તમ ઉચ્ચ તાપમાન પ્રદર્શન, સરળ સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા અને ઓછી કિંમત છે.ત્યાં ઘણી યોગ્ય રચના પદ્ધતિઓ છે, જેનો ઉપયોગ જટિલ અને જાડા મોટા ભાગો માટે થઈ શકે છે અને મોટા પાયે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે પણ યોગ્ય છે. | |
પ્રવાહી તબક્કો સિન્ટરિંગ | નીચા સિન્ટરિંગ તાપમાન, ઓછી છિદ્રાળુતા, દંડ અનાજ, ઉચ્ચ ઘનતા, ઉચ્ચ શક્તિ |
તૈયારી ટેકનોલોજી | પ્રક્રિયા લાક્ષણિકતાઓ | |
ગેરલાભ | ||
હોટ પ્રેસ સિન્ટરિંગ | પ્રક્રિયા વધુ જટિલ છે, ઘાટની સામગ્રી અને સાધનોની આવશ્યકતાઓ ઊંચી છે, ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા ઓછી છે, ઉત્પાદન ખર્ચ વધારે છે અને આકાર ફક્ત સરળ ઉત્પાદનો સાથે જ તૈયાર કરી શકાય છે. | |
સુપરહાઇ પ્રેશર સિન્ટરિંગ | માત્ર સાદા આકારો, નીચા ઉત્પાદન, ઉચ્ચ સાધનસામગ્રી રોકાણ, ઉચ્ચ સિન્ટરિંગ પરિસ્થિતિઓ અને ઉચ્ચ ઉર્જા વપરાશ સાથે ઉત્પાદનો તૈયાર કરી શકે છે.હાલમાં, તે માત્ર સંશોધન તબક્કામાં છે | |
હોટ આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ | સાધનસામગ્રીની કિંમત ઊંચી છે, અને પ્રક્રિયા કરવા માટેની વર્કપીસનું કદ મર્યાદિત છે | |
માઇક્રોવેવ સિન્ટરિંગ | સૈદ્ધાંતિક તકનીકમાં સુધારાની જરૂર છે, સાધનોનો અભાવ છે, અને તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો નથી | |
ડિસ્ચાર્જ પ્લાઝ્મા સિન્ટરિંગ | મૂળભૂત સિદ્ધાંતને સુધારવાની જરૂર છે, પ્રક્રિયા જટિલ છે, અને ખર્ચ વધુ છે, જેનું ઔદ્યોગિકીકરણ થયું નથી. | |
પ્લાઝ્મા બીમ ગલન પદ્ધતિ | વ્યાપક એપ્લિકેશન માટે ઉચ્ચ સાધનોની આવશ્યકતાઓ પ્રાપ્ત થઈ નથી. | |
પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ | શેષ સિલિકોન ઉચ્ચ-તાપમાનના યાંત્રિક ગુણધર્મો, કાટ પ્રતિકાર અને સામગ્રીના ઓક્સિડેશન પ્રતિકારને ઘટાડે છે. | |
દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ | સિન્ટરિંગનું તાપમાન ઊંચું છે, ચોક્કસ છિદ્રાળુતા છે, તાકાત પ્રમાણમાં ઓછી છે, અને લગભગ 15% વોલ્યુમ સંકોચન છે. | |
પ્રવાહી તબક્કો સિન્ટરિંગ | તે વિરૂપતા, મોટા સંકોચન અને પરિમાણીય ચોકસાઈને નિયંત્રિત કરવા માટે મુશ્કેલ છે |
સિરામિક |
AL2O3B4 C .SiC |
AL2O3 |
AL2O3B4 C .SiC |
AL2O3 |
AL2O3B4 C .SiC |
AL2O3 |
B4 C .SiC |
AL2O3B4 C .SiC |
.SiC |
બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સ અપગ્રેડ
સિલિકોન કાર્બાઈડ અને બોરોન કાર્બાઈડની બુલેટપ્રૂફ સંભવિતતા ઘણી મોટી હોવા છતાં, ફ્રેક્ચર ટફનેસ અને સિંગલ-ફેઝ સિરામિક્સની નબળી બરડતાની સમસ્યાને અવગણી શકાય નહીં.આધુનિક વિજ્ઞાન અને ટેક્નોલોજીના વિકાસે બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સની કાર્યક્ષમતા અને અર્થતંત્ર માટે આવશ્યકતાઓને આગળ ધપાવી છે: મલ્ટિ-ફંક્શન, ઉચ્ચ પ્રદર્શન, હલકો વજન, ઓછી કિંમત અને સલામતી.તેથી, તાજેતરના વર્ષોમાં, નિષ્ણાતો અને વિદ્વાનો મલ્ટિ-કમ્પોનન્ટ સિરામિક સિસ્ટમ કમ્પોઝિટ, ફંક્શનલ ગ્રેડિયન્ટ સિરામિક્સ, લેયર્ડ સ્ટ્રક્ચર ડિઝાઇન વગેરે સહિત માઇક્રો-એડજસ્ટમેન્ટ દ્વારા સિરામિક્સને મજબૂત, હલકો અને આર્થિક હાંસલ કરવાની આશા રાખે છે, અને આવા બખ્તર હળવા હોય છે. આજના બખ્તરની તુલનામાં વજન, અને લડાઇ એકમોના મોબાઇલ પ્રદર્શનને વધુ સારી રીતે સુધારે છે.
કાર્યાત્મક રીતે વર્ગીકૃત થયેલ સિરામિક્સ માઇક્રોકોસ્મિક ડિઝાઇન દ્વારા ભૌતિક ગુણધર્મોમાં નિયમિત ફેરફારો દર્શાવે છે.ઉદાહરણ તરીકે, ટાઇટેનિયમ બોરાઇડ અને ટાઇટેનિયમ મેટલ અને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ, સિલિકોન કાર્બાઇડ, બોરોન કાર્બાઇડ, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ અને મેટલ એલ્યુમિનિયમ અને અન્ય મેટલ/સિરામિક કમ્પોઝિટ સિસ્ટમ્સ, જાડાઈની સ્થિતિ સાથે ગ્રેડિયન્ટ ફેરફારનું પ્રદર્શન, એટલે કે, ઉચ્ચ કઠિનતાની તૈયારી. ઉચ્ચ કઠિનતા બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સમાં સંક્રમણ.
નેનોમીટર મલ્ટિફેઝ સિરામિક્સ મેટ્રિક્સ સિરામિક્સમાં ઉમેરવામાં આવેલા સબમાઇક્રોન અથવા નેનોમીટર ડિસ્પર્ઝન કણોથી બનેલા છે.જેમ કે SiC-Si3N4-Al2O3, B4C-SiC, વગેરે, સિરામિક્સની કઠિનતા, કઠિનતા અને મજબૂતાઈમાં ચોક્કસ સુધારો થાય છે.એવું નોંધવામાં આવે છે કે પશ્ચિમી દેશો સામગ્રીની મજબૂતાઈ અને કઠિનતા પ્રાપ્ત કરવા માટે દસ નેનોમીટરના દાણાના કદ સાથે સિરામિક્સ તૈયાર કરવા નેનો-સ્કેલ પાવડરના સિન્ટરિંગનો અભ્યાસ કરી રહ્યા છે અને બુલેટપ્રૂફ સિરામિક્સ આ સંદર્ભમાં મોટી સફળતા હાંસલ કરશે તેવી અપેક્ષા છે.
સરવાળે
સિંગલ-ફેઝ સિરામિક્સ હોય કે મલ્ટિ-ફેઝ સિરામિક્સ, શ્રેષ્ઠ બુલેટપ્રૂફ સિરામિક મટિરિયલ હોય કે સિલિકોન કાર્બાઇડ, બોરોન કાર્બાઇડ આ બે મટિરિયલ્સથી અવિભાજ્ય હોય.ખાસ કરીને બોરોન કાર્બાઇડ સામગ્રી માટે, સિન્ટરિંગ ટેક્નોલોજીના વિકાસ સાથે, બોરોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સના ઉત્કૃષ્ટ ગુણધર્મો વધુને વધુ અગ્રણી બની રહ્યા છે, અને બુલેટપ્રૂફ ક્ષેત્રે તેમની એપ્લિકેશન વધુ વિકસિત થશે.
પોસ્ટનો સમય: ડિસેમ્બર-14-2023