Gyda chymhwyso technoleg uwch mewn rhyfela milwrol, mae sefyllfa colledion personél ac eiddo yn dod yn fwy a mwy cymhleth. Felly, dylid cynnal ymchwil manwl a chymhwyso deunyddiau atal bwled hefyd. Mae arfwisgoedd ceramig a deunyddiau cyfansawdd wedi'u hatgyfnerthu â ffibr yn gyfarwyddiadau ymchwil a chymhwyso pwysig. Rhoddir trosolwg o'r plât ceramig bulletproof cyfansawdd newydd a deunyddiau cyfansawdd bulletproof aramid, cynhelir cymhariaeth rhwng y plât ceramig bulletproof cyfansawdd newydd a'r plât bulletproof traddodiadol, a'i nodweddion a rhai problemau sy'n dal i fodoli mewn ymchwil a chymhwysiad cyfredol yw dadansoddi; cynhelir mecanwaith bulletproof y deunydd cyfansawdd bulletproof aramid. Disgrifiwch yn fanwl a nodwch y prif ffactorau sy'n effeithio ar berfformiad defnyddiau cyfansawdd balistig aramid.
01
Plât bulletproof ceramig cyfansawdd newydd
Mae ymchwil ar arfwisg ceramig yn rhan bwysig o ddatblygu a chymhwyso deunyddiau cyfansawdd gwrth-bwled. Mae effaith amddiffyn balistig arfwisg ceramig yn well nag effaith dur arfwisg arferol. Ar hyn o bryd, arfwisg oddefol ac arfwisg adweithiol yw'r rhai yr ymchwiliwyd iddynt a'r defnydd mwyaf ohonynt. O ran mecanwaith bulletproof, bydd y deunydd arfwisg mewn arfwisg adweithiol yn cynhyrchu egni cinetig ar ôl cael ei gyffroi gan y bwled, ac mae'r egni cinetig yn adweithio ar y bwled, tra bod arfwisg goddefol yn gwrthsefyll effaith y bwled trwy ei nodweddion ei hun. Heddiw, mae'r Unol Daleithiau, Rwsia a gwledydd eraill wedi defnyddio cerameg a deunyddiau cyfansawdd i ddatblygu systemau arfwisg gyda gwell effeithlonrwydd pwysau, a datblygwyd arfwisg panel ceramig, a ddefnyddiwyd yn helaeth.
1.1 Mecanwaith gwrth-fwled
Pan fydd bwled yn taro'r plât gwrth-bwled ceramig cyfansawdd ar gyflymder uchel, defnyddir yr egwyddor o rym gweithredu a grym adwaith i achosi iddo fynd i mewn i'r plât gwrth-bwled ar gyflymder uchel ac yna bownsio allan ar gyflymder uchel gyda'r grym arall y tu mewn, gan ffurfio oddeutu twll bwled cylchol ar yr wyneb. Mae'n cyflawni'r pwrpas o ddinistrio arwyneb y plât gwrth-bwled yn unig heb achosi niwed angheuol i'r plât gwrth-bwled cyfansawdd cyffredinol, a thrwy hynny gyflawni ataliad bwled.
1.2 Paramedrau perfformiad platiau gwrth-bwled ceramig cyfansawdd newydd
Dangosir prif nodweddion deunyddiau ceramig yn Nhabl 1.
Mae gan ddeunyddiau ceramig anystwythder penodol uchel, cryfder penodol uchel a segurdod cemegol mewn llawer o amgylcheddau. Ar yr un pryd, mae eu dwysedd isel, eu caledwch uchel a'u cryfder cywasgol uchel o'u cymharu â metelau yn eu gwneud yn cael eu defnyddio'n ehangach. Mae gan alwminiwm purdeb uchel ddwysedd uwch, caledwch is a chaledwch torri asgwrn, felly mae ei wrthwynebiad elastig yn is; mae strwythur serameg carbid silicon yn ei gwneud yn gryfder uchel, caledwch uchel, ymwrthedd gwisgo, ymwrthedd cyrydiad, dargludedd thermol uchel ac eiddo eraill; Mae gan diboride titaniwm modwlws elastig uchel; Mae gan carbid boron bwynt toddi uchel, caledwch rhagorol a phriodweddau mecanyddol, a'i ddwysedd yw'r isaf ymhlith nifer o ddeunyddiau ceramig a ddefnyddir yn gyffredin. Yn ogystal, mae'r modwlws elastig yn uchel, gan ei gwneud yn ddewis delfrydol ar gyfer arfwisg milwrol. a dewis da o ddeunyddiau yn y maes gofod.
Dangosir prif nodweddion deunyddiau cyfansawdd yn Nhabl 2.
Yn ogystal â chael modwlws penodol, rhaid i ddeunyddiau cyfansawdd gwrth-bwled hefyd fod â hiriad da, caledwch torri asgwrn, cryfder penodol uchel a gallu cynnal perfformiad da o dan gyfraddau straen. Mae gan e-wydr gryfder tynnol uchel ond caledwch gwael, tra bod gan ddeunydd Kevlar ddwysedd isel, cryfder uchel, caledwch da, ymwrthedd tymheredd uchel, ac mae'n hawdd ei brosesu a'i ffurfio. Mae gan boron nodweddion dwysedd isel, cryfder penodol uchel a modwlws elastig uchel.
1.3 Nodweddion deunyddiau plât gwrth-bwled ceramig cyfansawdd newydd
Mae gan baneli gwrth-fwled ceramig cyfansawdd newydd fanteision digyffelyb dros baneli gwrth-fwled traddodiadol. Gweler Tabl 3 am gymariaethau penodol.
(1) Yn gallu gwrthsefyll trawiadau bwled lluosog.Gall y deunydd hwn wrthsefyll effaith barhaus bwledi lluosog ar yr un wyneb ar yr un pryd heb dorri'r cyfan. Dim ond tua thyllau bwled crwn y bydd yn ffurfio ar yr wyneb heb effeithio ar effaith atal bwled rhannau eraill o'r deunydd.
(2) Mae ganddo ddyluniad strwythurol da.Gall platiau ceramig cyfansawdd gynhyrchu anffurfiad plygu ar onglau cyfatebol, a gallant ddychwelyd i'w siâp gwreiddiol ar ôl dadffurfiad. Gellir eu dylunio'n ddeunyddiau gwrth-bwled ceramig cyfansawdd mewn gwahanol siapiau megis arwynebau gwastad, crwm ac ar oledd.
(3) Gellir ei atgyweirio a'i ailddefnyddio.Ar ôl cael ei daro gan fwled, gellir llenwi'r tyllau bwled crwn ar yr wyneb â chyrff gwrth-bwled ceramig a'u hailgyfuno â glud gwrth-bwled i adennill perfformiad y deunydd gwreiddiol.
(4) Dibynadwyedd uchel mewn defnydd.Mae'r deunydd hwn yn defnyddio priodweddau balistig platiau cerameg perfformiad uchel, platiau UHWMPE a phlatiau TC4 yn gynhwysfawr, gan wneud y gwrthiant balistig yn well na deunyddiau sengl, a gall rwystro gwahanol fanylebau pistolau a bomiau treiddgar bach a chanolig cysylltiedig yn effeithiol.
(5) Mae gan y dechnoleg aeddfedrwydd uchel a dyluniad cryf.Mae gan y deunydd hwn broses gynhyrchu eithaf aeddfed eisoes a gellir ei ddylunio yn unol ag anghenion unigol yn unol ag anghenion gwirioneddol i ddiwallu gwahanol anghenion atal bwled.
1.4 Problemau gyda deunyddiau cyfansawdd gwrth-bwledi cyfredol
Gan fod deunyddiau cyfansawdd gwrth-bwled yn cynnwys amrywiaeth o ddeunyddiau, yr anhomogenedd, anisotropi, perthnasoedd cyfansoddol cymhleth, mecanweithiau methiant cymhleth, a meini prawf cryfder cymhleth deunyddiau cyfansawdd yw prif fecaneg deunyddiau cyfansawdd a'u strwythurau. nodweddion, a thrwy hynny gynyddu cymhlethdod ac anhawster dadansoddi, cyfrifo, profi a dylunio deunyddiau cyfansawdd, eu strwythurau a'u mecanweithiau amddiffyn. Hyd yn hyn, mae gan ddeunyddiau cyfansawdd bulletproof y problemau canlynol o hyd.
(1) Dim digon o amsugno ynni.Bydd ynni heb ei amsugno o ddeunyddiau gwrth-bwled yn ystod y defnydd yn achosi colledion i bersonél ac eiddo, a bydd pŵer dinistriol arfau hefyd yn cynyddu wrth uwchraddio arfau. Felly, dylai ymchwil a chymhwyso yn y dyfodol ganolbwyntio ar wella perfformiad gwrth-bwled a diogelwch deunyddiau yn yr agwedd hon. .
(2) Nid yw'r pwysau yn ddigon ysgafn.Mae pwysau deunyddiau cyfansawdd gwrth-bwledi yn ffactor pwysig o ran a ellir eu hyrwyddo a'u defnyddio. Felly, dylid lleihau pwysau deunyddiau cyfansawdd bulletproof cymaint â phosibl tra'n sicrhau ymwrthedd bulletproof da.
(3) Cryfhau a chaledu gwrthddywediadau.Yn enwedig ar gyfer deunyddiau cyfansawdd ceramig bulletproof, mae'r gwrth-ddweud hwn yn aml yn anodd ei oresgyn. Gall ychwanegu rhai deunyddiau caledu at ddeunyddiau cyfansawdd atal balistig leihau cryfder y deunydd. Fodd bynnag, os cynyddir cryfder y deunydd, gellir lleihau caledwch y deunydd. Felly, mae angen llawer o brofion i ddod o hyd i gryfder a chaledwch mwyaf addas y deunydd gwrth-balistig. .
(4) O ran cydweddoldeb deunyddiau cyfansawdd, gan gynnwys nodweddion ffisegol, cemegol, mecanyddol a deunyddiau eraill, gall deunyddiau cyfansawdd integreiddio nodweddion amrywiol i ddarparu gwell amddiffyniad.
Yn ogystal, mae yna hefyd faterion megis rhyngwyneb a phris, nad ydynt wedi'u datrys yn llwyr.
02
Aramid bulletproof deunydd cyfansawdd
2.1 Mecanwaith gwrth-fwled
Pan fydd y deunydd gwrth-bwled ffibr yn destun egni effaith, bydd yn ymestyn ac yn anffurfio. Bydd yr egni sy'n cael ei amsugno gan y ffibr yn dod yn waith sydd ei angen ar gyfer ei ddadffurfiad. Y gwaith sydd ei angen ar gyfer ei ddadffurfiad tynnol a'i hollt yw'r egni torri asgwrn, a elwir hefyd yn waith torri asgwrn. , mae egni torri asgwrn y ffibr yn gysylltiedig â nifer y ffibrau sy'n cymryd rhan mewn toriad anffurfiad tynnol. Y paramedr sy'n mesur priodweddau gwrth-balistig ffibrau yw cyfradd amsugno ynni'r ffibr (ynni torri fesul uned màs o ffibr).
Pan fydd deunyddiau gwrth-bwled ffibr yn cael eu heffeithio gan effaith allanol, bydd y straen hydredol a gynhyrchir gan yr effaith yn ymledu'n gyflym i bob cyfeiriad yn y deunydd ffibr, gan ffurfio "ton sioc" (hy, ton sain). Bydd cyflymder sain mewn deunyddiau gwrth-bwled ffibr yn effeithio ar y trylediad egni ar unwaith, sy'n pennu faint o ffibrau sy'n ymwneud ag amsugno ynni, a thrwy hynny effeithio ar effaith atal bwled y deunydd. Felly, mae cyflymder sain yn y ffibr yn baramedr pwysig arall sy'n effeithio ar berfformiad balistig y ffibr.
Mae siapiau ffibrau mewn deunyddiau gwrth-bwled yn cynnwys syth a chrwm. Os yw siâp ffibr y deunydd yn syth, bydd yr egni'n ymledu ar hyd cyfeiriad echelinol y ffibr heb adlewyrchiad, a bydd yr egni felly'n lledaenu'n bell ac yn gyflym; os yw'r siâp ffibr yn grwm, neu'r ffibr Os oes toriadau yn y ffibr, bydd y pwyntiau plygu neu'r toriadau yn y ffibr yn adlewyrchu rhan o'r egni, gan leihau'r ystod trylediad ar unwaith, a bydd effaith atal bwled y deunydd hefyd yn cael ei leihau . Gellir gweld y bydd effaith bulletproof brethyn dau ddimensiwn ffibr dau ddimensiwn yn well na brethyn gwehyddu plaen.
Mae trosglwyddo egni yn aml yn cyd-fynd â chyswllt rhwng ffibrau o fewn yr un haen neu rhwng haenau. Wrth drosglwyddo egni effaith, mae adlewyrchiad ynni yn digwydd o fewn rhyngwynebau'r holl ddeunyddiau, ac mae'r sefyllfaoedd yn amrywiol ac yn gymhleth. Felly, y llwybr lluosogi mwyaf effeithiol o ynni effaith yw trylediad ar hyd yr echelin ffibr.
2.2 Prif ffactorau sy'n effeithio ar berfformiad deunyddiau cyfansawdd bulletproof aramid
Mae perfformiad deunyddiau cyfansawdd bulletproof yn cael ei effeithio'n bennaf gan fodwlws a chynnwys y deunydd matrics, priodweddau'r deunydd ffibr, dull gwehyddu a phroses y ffibr.
2.2.1 Effaith modwlws resin matrics ar briodweddau balistig defnyddiau cyfansawdd
Oherwydd bod gan resin matrics modwlws isel briodweddau dampio da a'i fod yn ffafriol i amsugno ynni, mae laminiadau wedi'u gwneud o resin matrics modwlws isel yn cael effeithiau gwrth-bwledi gwell na resin matrics modwlws uchel.
2.2.2 Effaith cynnwys resin matrics ar briodweddau balistig defnyddiau cyfansawdd
Mae cynnwys resin matrics yn cael effaith bwysig iawn ar briodweddau balistig deunyddiau cyfansawdd. Bydd cynyddu'r cynnwys cyfaint ffibr mewn deunyddiau cyfansawdd yn gwella'r priodweddau balistig, ond os yw'r cynnwys cyfaint ffibr yn rhy uchel, bydd yr eiddo balistig yn lleihau. Oherwydd bod y resin matrics yn y deunydd cyfansawdd yn gallu trosglwyddo straen yn yr uned strwythurol, ond os yw'r cynnwys cyfaint ffibr yn rhy uchel, bydd y cynnwys matrics yn y deunydd cyfansawdd yn rhy fach, gan arwain at ostyngiad yn y perfformiad bondio rhwng y resin a y ffibr a rhwng y ffibr a'r ffibr, a thrwy hynny Yn effeithio ar gyfanrwydd y laminiad, bydd priodweddau elastig y deunydd cyfansawdd hefyd yn lleihau. Mae cynnwys cyfaint ffibr yn cyfeirio at ganran y cyfaint ffibr yn y ffabrig i gyfaint cyfan y ffabrig, y gellir ei drawsnewid yn ddwysedd ardal. Mae dwysedd arwynebedd yn ffactor pwysig wrth fesur gwir gymhwysedd paneli gwrth-bwled. Os gall fodloni'r gofynion amddiffyn, dylai dwysedd yr ardal fod mor fach â phosibl yn ystod y dyluniad a'r cais, fel y gellir lleihau'r gost a'r pwysau yn fawr.
2.2.3 Effaith dwysedd ardal laminedig ar berfformiad balistig laminedig
Bydd tueddiad i ffibrau lithro pan fydd taflegrau'n treiddio i'r laminiad, ac ni fydd rhai ffibrau'n gallu lleihau treiddiad taflegrau. Os bydd y dwysedd areal yn cynyddu, bydd egni amsugnol y laminiad yn cynyddu, gan ddangos bod ei wrthwynebiad balistig yn cynyddu gyda'r cynnydd mewn dwysedd areal. Mae perfformiad balistig y laminiad di-weft yn well na pherfformiad y laminiad gwehyddu plaen.
2.2.4 Effaith strwythur ffabrig ffibr ar briodweddau balistig laminiadau
O'i gymharu â ffabrigau satin a gwehyddu plaen, mae gan ffabrigau dau ddimensiwn dau ddimensiwn y radd isaf o brosesu a'r golled leiaf o gryfder ffibr. Bydd ffibrau'r ffabrig yn cael eu trefnu yn gyfochrog mewn llinellau syth, gyda'r gwerth cadw cryfder mwyaf. Gan nad oes unrhyw bwyntiau gorgyffwrdd uniongyrchol rhwng ffibrau, mae'r gyfradd crebachu yn y bôn yn sero, sy'n lleihau adlewyrchiad tonnau straen yn effeithiol ac yn osgoi canolbwyntio straen ar bwyntiau lleol pan fydd tafluniau'n effeithio. Felly, mae egni amsugno rupture y brethyn dau ddimensiwn dau ddimensiwn yn uchel. Oherwydd bod strwythur ffabrig y ffabrig dau ddimensiwn dau ddimensiwn yn rhydd, mae'n ffafriol i amsugno ynni, gan ei wneud yn berfformiad gwrth-bwled gorau.
2.2.5 Effaith nifer yr haenau ffabrig ar briodweddau balistig laminiadau
Mae gan ffabrigau dwysedd arwyneb isel well priodweddau balistig. Mae ymwrthedd balistig deunyddiau cyfansawdd yn cael ei bennu gan yr edafedd plethedig a ddefnyddir ar gyfer y ffibrau yn y deunydd, y gwehyddu ffabrig, nifer yr haenau ym mhob haen, a threfniant y ffibrau. O dan bwysau penodol, po deneuaf a thynnach yw'r braid a'r mwyaf o haenau sydd gan y deunydd, y gorau fydd priodweddau balistig y deunydd. Pan fo dwysedd wyneb y deunydd balistig yn gyson, dylid ystyried ffabrigau â mwy o haenau a dwysedd un arwyneb llai. Ar yr un pryd, bydd gwella perfformiad y ffibr ei hun hefyd yn gwella ymwrthedd balistig y deunydd.
03
Ceisiadau a Thueddiadau Datblygu
Mae gan ddeunyddiau cyfansawdd uwch sy'n gwrthsefyll balistig gryfder penodol uchel, modwlws penodol, dyluniad ac amlbwrpasedd, ac maent yn anhepgor mewn llawer o gymwysiadau milwrol. Maent yn ffactorau sylfaenol mewn dylunio a thechnolegau allweddol ar gyfer amddiffyniad personol ac arfau ac arfau uwch. Felly, i sefydliad, os gall fynd i'r maes ymchwil a chymhwyso hwn a dod yn gyflenwr cymwys o fath penodol o gynnyrch, bydd o arwyddocâd strategol mawr o ran buddion cymdeithasol ac economaidd.
Mae gan ddeunyddiau cyfansawdd berfformiad da oherwydd eu bod yn cyfuno manteision priodol deunyddiau atgyfnerthu a matricsau. Nhw hefyd yw'r deunyddiau atal bwled sy'n tyfu gyflymaf a mwyaf addawol. Mae deunyddiau gwrth-bwledi yn datblygu'n raddol i arallgyfeirio a chyfuno, ac mae amrywiol ddeunyddiau gwrth-bwled newydd gyda chaledwch uchel a chaledwch uchel wedi dod i'r amlwg i ddelio â phroblemau amddiffyn mwy cymhleth. Gyda datblygiad systemau arfwisg ysgafn ac effeithlon, mae manteision cerameg gwrth-bwled a deunyddiau cyfansawdd bulletproof wedi'u hatgyfnerthu â ffibr wedi dod yn fwyfwy amlwg. Mae gan baneli gwrth-bwled ceramig cyfansawdd newydd fanteision digymar â phaneli gwrth-bwled traddodiadol, ond ni ellir anwybyddu'r problemau presennol, felly rydym yn canolbwyntio ar Er mwyn datrys y problemau sy'n bodoli mewn deunyddiau cyfansawdd bulletproof, optimeiddio parhaus o eiddo materol yw'r ffocws ymchwil cyfredol.
