防彈陶瓷發(fā)展概述

一、概述

陶瓷材料具有硬度高、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，其對(duì)動(dòng)能彈和彈藥破片的防御能力都很強(qiáng)，如今已成為一種廣泛應(yīng)用于防彈衣、車輛和飛機(jī)等裝備的防護(hù)裝甲。這類陶瓷復(fù)合裝甲能抗御常規(guī)彈藥的攻擊，而且還能承受中子彈和反坦克導(dǎo)彈的攻擊。陶瓷裝甲的早應(yīng)用可追溯至一戰(zhàn)結(jié)束后的1918年。盡管陶瓷材料的發(fā)現(xiàn)很早，但廣泛應(yīng)用于軍事用途是上世紀(jì)七十年代后才開始的。

二、防彈機(jī)理

在彈頭撞擊陶瓷裝甲的瞬間，撞擊產(chǎn)生的超壓沖擊波沿著陶瓷裝甲和彈頭傳播，造成兩者損壞，當(dāng)超壓沖擊波傳播到陶瓷層和襯層的分界面時(shí)具有更大的破壞作用。大多數(shù)陶瓷裝甲與襯層之間采用低硬度、低密度的粘性聚合物粘接而成。當(dāng)超壓沖擊波傳播到陶瓷與聚合物粘合層的分界面時(shí)，超壓沖擊波產(chǎn)生強(qiáng)烈的拉伸作用，破壞陶瓷層，同時(shí)強(qiáng)烈的剪切作用破壞聚合物粘合層。在拉伸和剪切作用下，陶瓷層與襯層分離。與此同時(shí)，彈頭受壓而碎裂。在撞擊點(diǎn)四周會(huì)形成圓錐形的碎裂區(qū)。

正是由于陶瓷具有硬度高的優(yōu)點(diǎn)，才會(huì)阻止彈頭穿透裝甲。高硬度陶瓷可以對(duì)彈頭產(chǎn)生較大的反作用力，降低彈頭速度。

三、嶄露頭角

陶瓷裝甲具有好的性能。各軍事強(qiáng)國(guó)的主戰(zhàn)坦克，大都采用陶瓷復(fù)合裝甲。像英國(guó)的“奇伏坦”式坦克、美國(guó)的XM-1式坦克和德國(guó)的豹-2式坦克，都采用了含有陶瓷材料的復(fù)合裝甲。這類陶瓷復(fù)合裝甲能抗御常規(guī)彈藥的攻擊，而且還能承受中子彈和反坦克導(dǎo)彈的攻擊。在防護(hù)裝備中，用特種陶瓷材料制成的防彈衣和防彈背心，其重量只及鋼的60%～70%，而其強(qiáng)度可達(dá)鋼的3～4倍，能抗御各種輕武器的射擊。

四、防護(hù)應(yīng)用

氧化鋁陶瓷。上世紀(jì)八十年代，開始應(yīng)用氧化鋁陶瓷防護(hù)板生產(chǎn)人體護(hù)甲。隨后各國(guó)用于增強(qiáng)氧化鋁陶瓷性能的投入很大，但其防護(hù)性能的增強(qiáng)卻有限。

碳化硼陶瓷。碳化硼陶瓷具有很高的硬度，同時(shí)也擁有驚人的價(jià)格。因此，這種陶瓷只用于某些對(duì)防護(hù)性能有更高要求的場(chǎng)合。碳化硼陶瓷不足之處是，它對(duì)彈心由高密度材料制成的高速彈頭的防護(hù)能力不盡如人意。這是由于高硬度高速彈頭沖擊碳化硼陶瓷時(shí)會(huì)使它的物理性質(zhì)發(fā)生變化所致。

碳化硅陶瓷。碳化硅陶瓷具有硬度高、抗沖擊力強(qiáng)等優(yōu)良特性。碳化硅陶瓷是在高溫（達(dá)到2000℃）高壓條件下燒制，以獲得很高的強(qiáng)度，其強(qiáng)度遠(yuǎn)大于彈頭，彈頭在撞擊后馬上碎裂使其動(dòng)能釋放。這種陶瓷對(duì)輕武器彈藥和尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈有良好的防護(hù)效果，而且價(jià)格相對(duì)低廉。二十一世紀(jì)初，美國(guó)將其開發(fā)成性能高的防彈材料替代氧化鋁陶瓷裝備部隊(duì)。