Body Armor, 29. März 2010 Ausgabe - Vol
eingesetzten Soldaten jeden Tag Gesicht Gefahr im Irak und in Afghanistan, aber dank High-Tech-Keramik seit den späten 1960er Jahren entwickelt, haben sie einen Schutz gegen eine Vielzahl von ballistischen Bedrohungen. In Best-Case-Szenarien können diese Keramiken zerbrechen tatsächlich eine Kugel beim Aufprall, nichts anderes als möglicherweise einen blauen Fleck auf dem Krieger zu verlassen.
„Als Bedrohungen ändern, Rüstung muss sich ändern“, sagt James W. McCauley, Materialwissenschaftler an der Army Research Laboratory, der studiert hat und half heute viele der Rüstung Keramik im Einsatz zu entwickeln.
Im Gegensatz zu Stahl, der lange als Körperpanzer verwendet wurde, für das Militär, hat Keramik den Vorteil, leicht ist. Sie haben auch einen sehr hohen Grad an Härte in der Tat, Keramik sind nur einige der härtesten bekannten Materialien-sowie andere wünschenswerte Eigenschaften für den ballistischen Schutz.
Die drei Haupttypen von Keramik verwendet Körperpanzerung herzustellen sind Borcarbid, Siliziumcarbid und Aluminiumoxid. Eine vierte Art von Keramik ist Aluminiumoxynitrid bekannt als ALON-, die verwendet werden können transparent Panzerung für Anwendungen wie Schutzbrillen und Windschutzscheiben zu machen.
Herstellung von keramischen Pulvern erfordert hohe Temperaturen. In dem gemeinsamen Acheson-Verfahren, Siliziumdioxid und Graphit oder Kohle-Koks destillierten Ausgangsmaterialien werden in Siliciumcarbid elektrochemisch bei sehr hohen Temperaturen umgesetzt. Der Prozess eine große Menge an Strom verbraucht und produziert auch eine riesige Menge an Kohlendioxid, sagt Haber.
Borcarbid Herstellung erfordert Temperaturen von 3000 ° C, und produziert auch CO2. aber die Keramik wird in einem Schmelzverfahren anstelle von auf elektrochemischem Wege hergestellt. „Die Schmelze abkühlt, kristallisiert und wird zerquetscht“, sagt Haber. Aluminiumoxid und ALON Pulver werden über ähnliche Hochtemperaturverfahren verarbeitet.
Mit den Pulvern in der Hand, sind drei Herstellungsverfahren Routen zu den endgültigen keramischen Panzerplatten, erläutert Haber. Alle drei Prozesse hohe Temperatur beinhalten und „analog zu dem, was man in der Kunst-Klasse zu tun“ Keramik zu machen, sagt Ronald Hoffman, ein Forschungs-Physiker an der University of Dayton Research Institute.
Heißpress Herstellung beinhaltet die Materialien in einer Form, Formen und Erhitzen bis 2.200 ° C unter Druck. Bei der direkten Sinter werden die Materialien geformt und zu hohen Wärme ausgesetzt wird, aber ohne Druck. Und in Reaktion Bonden werden die Materialien gebildet zu formen, chemisch umgesetzt wird, und auf etwa 1.400 ° C. Diese verschiedenen Prozesse bestimmte Leistungsmerkmale der Keramik verbessern und Kostendifferenzen kommen.
Bei Alon Hersteller Surmet. „Wir unser eigenes Aluminiumoxidpulver zu synthetisieren, bilden sie in eine Form, die wir wollen, dann setzen das Material durch eine Reihe von Wärmebehandlungen“, sagt Lee Goldman, der Vizepräsident von R-D der Firma. Das Material wird dann geschnitten, geschliffen und poliert ihm Transparenz zu geben. Die Fähigkeit der Rüstung zum Schutz gegen Kugeln auf dem Gesamtlaminat Design basiert, sagt er, und panzerbrechenden Runden und improvisierte explosive-Gerät Blasten standhalten. „Wir haben eine Reihe von Bedrohungen getestet“, sagt Goldman.
„Viele chemische und physikalische Verbesserungen in Keramik gemacht worden“, sagt Hoffman. „Improvements in Pulverchemie und Reinheit, zusammen mit Korngrößensteuerung gekoppelt mit einer effizienten Verdichtung Steuerung, müssen überlegene keramischen Gegenständen führte.“
Obwohl es nicht so etwas wie „kugelsicher“ ist heute die Rüstung Keramik für Truppen auf dem Boden einen noch nie da gewesenen Grad an Schutz und Mobilität.