防弹陶瓷的组成性能结构

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【概要描述】高Al2O3和Al2O3-ZrO2陶瓷已成功的应用在个人和战车的装甲材料。高Al2O3瓷作为防弹、保护的结构材料是一种新颖的应用。美国陶瓷装甲较早是在20世纪60年代作为防子弹背心和直升机的底座而发展起来的。其主要要求是阻止子弹、炮弹的穿透和陶瓷本身重量轻(相对于金属而言)。

组成

高Al2O3和Al2O3-ZrO2陶瓷已成功的应用在个人和战车的装甲材料。高Al2O3瓷作为防弹、保护的结构材料是一种新颖的应用。美国陶瓷装甲较早是在20世纪60年代作为防子弹背心和直升机的底座而发展起来的。其主要要求是阻止子弹、炮弹的穿透和陶瓷本身重量轻(相对于金属而言)。

性能

世界各国仍在继续发展，Al2O3防弹陶瓷，其主要应用于作战时个人和战车、飞机和直升机的关键部分以及地雷爆炸等的防护。

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，较好的制造能力，较好的液相烧结和致密化。

显微结构对于防弹陶瓷的应用的意义

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含量的提升，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。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陶瓷基于有较好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。

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