比氧化鋁陶瓷硬度提高了8-16%;強(qiáng)度提高了47-72%;斷裂韌性提高了100-150%。價(jià)格較低,性能較高,易于規(guī)模化生產(chǎn)。
我公司采用新的發(fā)明專利技術(shù)研制了氧化鋯增韌氧化鋁ZTA陶瓷造粒粉,其成瓷性能指標(biāo)如表1所示。
表1 ZTA陶瓷造粒粉成瓷指標(biāo)
性能 | 燒結(jié)溫度 | 成瓷密度 | 抗彎強(qiáng)度 | 斷裂韌性 | 維氏硬度 |
單位 | ℃ | g/cm3 | MPa | Mpa.m1/2 | Gpa |
指標(biāo) | 1580-1600 | 4.1-4.2 | 515 | 5.00 | 15.60 |
陶瓷防彈性能主要由其抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性、彈性模量、硬度和密度等幾個(gè)指標(biāo)所決定。目前,氧化鋁陶瓷因?yàn)閮r(jià)格低廉而得到了最大量使用。但其性能指標(biāo)較低。而 其他陶瓷材料不是制作困難就是價(jià)格昂貴,難于得到大規(guī)模的應(yīng)用。能不能找到價(jià)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(xué)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(nèi)數(shù)家防彈陶瓷主要生產(chǎn)廠家的首選材料。綜合幾家氧化鋁防彈陶瓷的性能指標(biāo)如表2所示。
表2 AL2O3陶瓷造粒粉成瓷指標(biāo)
性能 | 彈性模量 | 成瓷密度 | 抗彎強(qiáng)度 | 斷裂韌性 | 維氏硬度 | |||
單位 | Gpa | g/cm3 | MPa | Mpa.m1/2 | Gpa | |||
指標(biāo) | 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(duì)比,成瓷密度ZTA比現(xiàn)在用的較多的99瓷略高一點(diǎn);維氏硬度提高了8-16%;抗彎強(qiáng)度提高了47-72%;斷裂韌性提高了100-150%。性能指標(biāo)的提高非常顯著。
就材料價(jià)格而言,ZTA粉料的價(jià)格約為氧化鋁粉料的3倍左右,和其他幾種復(fù)合陶瓷材料相比是價(jià)格最低的。就其性價(jià)比而言是最高的。本公司ZTA陶瓷材料的燒結(jié)同普通氧化鋁陶瓷的燒結(jié)一樣簡(jiǎn)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(shì)下,價(jià)格較低,性能較高,易于規(guī)模化生產(chǎn)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(jìn)一步研究探討驗(yàn)證改進(jìn)ZTA陶瓷的防彈性能,本公司尋求有科研能力、或有生產(chǎn)能力、有需求的單位和個(gè)人作為合作伙伴。有意者請(qǐng)與我們聯(lián)系。
10000倍ZTA陶瓷表面電鏡照片(國家建筑材料檢驗(yàn)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(jié)構(gòu)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(yàn)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(qiáng)度和斷裂韌性。陶瓷的細(xì)晶化,是陶瓷高性能的決定因素。