比氧化鋁陶瓷硬度提高了8-16%;強度提高了47-72%;斷裂韌性提高了100-150%。價格較低,性能較高,易于規模化生產。
我公司采用新的發明專利技術研制了氧化鋯增韌氧化鋁ZTA陶瓷造粒粉,其成瓷性能指標如表1所示。
表1 ZTA陶瓷造粒粉成瓷指標
性能 | 燒結溫度 | 成瓷密度 | 抗彎強度 | 斷裂韌性 | 維氏硬度 |
單位 | ℃ | g/cm3 | MPa | Mpa.m1/2 | Gpa |
指標 | 1580-1600 | 4.1-4.2 | 515 | 5.00 | 15.60 |
陶瓷防彈性能主要由其抗彎強度、斷裂韌性、彈性模量、硬度和密度等幾個指標所決定。目前,氧化鋁陶瓷因為價格低廉而得到了最大量使用。但其性能指標較低。而 其他陶瓷材料不是制作困難就是價格昂貴,難于得到大規模的應用。能不能找到價格不太高,性能有較大程度提高的材料,以滿足新的性能提高的需求呢?
我公司2002年和清華大學合作研制了低溫成瓷95氧化鋁陶瓷防彈造粒粉材料,多年來一直供清華紫光方大作防彈陶瓷。后我公司99氧化鋁陶瓷造粒粉又成為國內數家防彈陶瓷主要生產廠家的首選材料。綜合幾家氧化鋁防彈陶瓷的性能指標如表2所示。
表2 AL2O3陶瓷造粒粉成瓷指標
性能 | 彈性模量 | 成瓷密度 | 抗彎強度 | 斷裂韌性 | 維氏硬度 | |||
單位 | Gpa | g/cm3 | MPa | Mpa.m1/2 | Gpa | |||
指標 | 95瓷 | 300-310 | 3.73-3.76 | 300-350 | 2-2.5 | 13.50 | ||
99瓷 | 300-310 | 3.80-3.90 | 320-340 | 2-2.5 | 14.50 | |||
表1、表2對比,成瓷密度ZTA比現在用的較多的99瓷略高一點;維氏硬度提高了8-16%;抗彎強度提高了47-72%;斷裂韌性提高了100-150%。性能指標的提高非常顯著。
就材料價格而言,ZTA粉料的價格約為氧化鋁粉料的3倍左右,和其他幾種復合陶瓷材料相比是價格最低的。就其性價比而言是最高的。本公司ZTA陶瓷材料的燒結同普通氧化鋁陶瓷的燒結一樣簡單,只要溫度合適,可以與氧化鋁陶瓷同爐燒成。
鑒于以上分析,在防彈陶瓷極需提高性能的大趨勢下,價格較低,性能較高,易于規模化生產的ZTA陶瓷有可能成為繼氧化鋁陶瓷之后的又一主流材料。
為進一步研究探討驗證改進ZTA陶瓷的防彈性能,本公司尋求有科研能力、或有生產能力、有需求的單位和個人作為合作伙伴。有意者請與我們聯系。
10000倍ZTA陶瓷表面電鏡照片(國家建筑材料檢驗中心),可見瓷晶平均在3μm左右,最大不大于5μm;并且第二相氧化鋯顆粒均勻分布鑲嵌于主晶相氧化鋁晶粒之間。陶瓷結構的均勻性,保證了陶瓷的高性能。
5000倍ZTA陶瓷斷面電鏡照片(國家建筑材料檢驗中心),可見瓷晶平均在3μm左右,最大不大于5μm;斷面呈蜂窩狀,斷裂路徑曲折,提高了陶瓷抗彎強度和斷裂韌性。陶瓷的細晶化,是陶瓷高性能的決定因素。