防彈複合材料www.tool-tool.com

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阻擋彈丸彈片和射流等的侵徹等而製造的一類複合材料。而防彈裝甲複合材料具有密度低，破損安全性好，耐腐蝕，抗聲震疲勞性等特點，最重要的是具有良好的動能吸收特性且沒有二次殺傷效應。
防彈陶瓷簡介
當彈體侵襲裝甲時，首先撞擊到陶瓷面板，利用陶瓷來破壞彈體降低彈體的速度、增大彈丸與裝甲的作用面積，同時讓破碎的陶瓷和彈體互相腐蝕，阻止彈體的進一步侵徹，利用複合材料背板來吸收彈體和破碎陶瓷的剩餘能量，使彈體不能穿透背板，達到防護的目的。
隨著科學技術的發展，對材料提出了更高的要求，迫切需要比耐熱合金更能承受高溫、比普通陶瓷更能抵禦化學腐蝕的材料。這些新發展起來的陶瓷材料，無論從原料、工藝或性能上均與傳統陶瓷有很大的差異，被稱為特種陶瓷。而且製作的主要原料在地球上儲量豐富，價格便宜，容易得到。
而陶瓷面板作用的功能主要有：1.破碎彈體、2.阻擋和磨蝕彈體、3.改變彈體運動方向。為了達到以上功能，對製作陶瓷面板的材料特性有： 1.高硬度、2.高壓縮強度、3.低密度。

防彈複合材料裝甲結構
1.單純的纖維織物：
不加樹脂而只透過縫紉方法將纖維編織縫合，稱為軟裝甲(即所謂的防彈衣)
2.複合材料層合板：
由樹脂與纖維或織物複合而成，以陶瓷材料作為面板，纖維複合材料為背板，中間用膠黏劑黏接複合，在陶瓷面板上鋪有一層高強布作為止裂層。
防彈纖維
1. Kevler纖維
1960年後期由美國杜邦公司(Du Pont)研發，開始取代玻璃纖維，密度低(比玻璃纖維降低50%)，比玻璃纖維的防護能力增加一倍，好的柔韌性
2. 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維
荷蘭DSM公司低密度、高斷裂伸長率、強度高、良好的能量吸收特性，適宜吸收低速的破片衝擊能量，防彈性能良好(超過Kevler纖維)
3. PBO纖維(Zylon)
日本TOYOBO公司強度高(芳綸的兩倍)、耐熱性和優良衝擊吸能(芳綸的近兩倍)耐高溫、優異拉伸性能、質輕而柔軟。
製作原料
目前用於抗彈陶瓷的結構陶瓷主要有氧化鋁和碳化硼。
1.氧化鋁
抗彈性能略低，密度較大，燒結性能好，製品尺寸穩定，表面光潔度高，價格便宜
2.碳化硼
硬度在自然界中僅次於金剛石和立方氮化硼，尤其是近於恆定的高溫硬度（＞30GPa）。在碳化硼中，硼與碳主要以共價鍵相結合，具有高熔點（2450℃）、高硬度、密度小(2.52g/㎝3)、耐磨性好、耐酸鹼性強等特點。但是碳化硼本身具有較低的斷裂韌性、過高的燒結溫度、抗氧化能力較差、以及對金屬的穩定性較差等缺點。隨著粉末製備技術的發展和有效燒結助劑的開發，使碳化硼的常規燒結成為可能，碳化硼材料在民用、航和軍事領域都得到了重要應用。
碳化硼陶瓷材料製備
1. 碳管爐、電弧爐碳熱還原法
這是合成碳化硼粉末最常用的方法，將硼單質或含硼的化合物與碳粉或含碳的化合物均勻混合後放入高溫設備，通以保護氣體或N2在一定溫度下合成碳化硼粉末
優點：設備結構簡單、占地面積小、建成速度快、工藝操作成熟、穩定。
缺點：能耗大、生產能力較低、高溫下對爐體的損壞嚴重，尤其是合成的原始粉末平均粒徑大（20～40μｍ），作為燒結碳化硼的原料還需要大量的破碎處理工序，大大增加了生產成本。
2. 自蔓延高溫合成法（SHS）
?利用化合物合成時的反應熱，使反應進行下去的一種工藝方法。傳統的陶瓷制備常常需要制粉、成型、燒結三大步，周期長，中間混入雜質機會多，控制因素多。自蔓延高溫合成法將傳統的陶瓷制備步驟(粉末製備、成型、燒結)合而為一，精簡工藝，縮短過程。
燒結需要添加劑，因為碳化硼的塑性很差，晶界移動阻力很大，固態時表面張力很小，這
一切都是阻礙燒結的因素。無任何添加劑的常壓燒結要想得到較高緻密度的產品，要求的條件很苛刻，例如粉末細微性要盡可能小（小於3μｍ），否則不可能進行無添加劑常壓燒結的；燒結溫度高（2250～2280℃），接近碳化硼的熔點（2400℃）。所以，常壓燒結通常添加各種燒結助劑以促進燒結。以少量碳為燒結添加劑的優點是不引入除碳、硼以外的第三元素，因為碳化硼的結構和性質沒有大的變化，故而受到特別的重視。
優點：反應溫度較低（1273～1473K）、節約能源、反應迅速及容易控制等優點，所以合成的碳化硼粉的純度較高且原始粉末細微性較細（0.1～4μｍ），一般不需要破碎處理，是目前合成碳化硼粉的較佳方法。
缺點：反應物中殘留的助熔劑MgO必須通過附加的工藝洗去，且極難徹底除去。SHS方法生產陶瓷材料，氣孔率
高達50％，這些氣孔的存在，對材料的性能有很大影響。為了使材料具有更優異的性能，就要提高其緻密度，需要加少量添加劑的熱壓燒結始材料緻密。
防彈複合材料裝甲應用
第一次大戰期間，採用鋼板用於人體保護，後來研究使用鋁鈦等金屬，但金屬比較厚重、防彈性能差。到第二次大戰後，防彈衣成為主流。
1. 防彈衣
防護目標：(1)手槍和步槍的子彈防護：使子彈擊中後發生變形，變型過程中消耗一部分自身動能。(2)爆炸的彈片：小但邊緣鋒利，擊中後也不變形，殺傷力大
依材料分類：(1)軟式：高強纖維織物縫編，質地軟、質量輕、柔軟、抗拉抗斷性強、破壞延伸性大。(2)硬式在軟質防彈衣內插入防彈板薄且密度大，抗彈性能好。(3)目前主要材料使用kevlar纖維。
2. 防彈頭盔
依照材料區分：(1)全鋼製(2) 全纖維複合材料(3) 防彈鋼板與纖維/樹脂複合　　　　　　
3. 航空複合裝甲
抗彈效果好，工藝方便，減重，碳化硼是抗彈性能最優的裝甲材料，目前用作飛機裝甲材料和特殊用途防護結構。
4. 戰車複合裝甲
車身防彈並分布減少信號特徵的材料，車底抗地雷氧化鋁雖然綜合防護係數最低，但因其成本最低，所以在護身裝甲和裝甲車輛方面獲得較多的應用。
報告人：莊鈴君、林映汝、徐小穎、駱建成、陳建欽、鄭景木

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