装甲陶瓷预应力加载装置设计与有限元分析(3)

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二十世纪初陶瓷作为军用防护材料使用。在第一次世界大战末期，材料学家发现一些

金属表面附着的瓷釉面能够大大的提高材料整体的抗侵彻性能。在一战中的欧洲西线战场，这种坦克发挥了极其巨大的作用，一定程度上打破了堑壕战场的平衡。目前，陶瓷材料广泛应用于坦克、舰艇、航母、直升飞机、军用车辆和警用车辆以及防爆装备的设计中，表 1.1 列出了国外某些主战坦克使用的陶瓷装甲[3]。

表 1.1 国外某些主战坦克使用陶瓷的装甲

国别主战坦克名称陶瓷夹芯装甲

英国挑战者乔巴姆装甲(钢-Al2O3.SiC.B4C 或 BeO 陶瓷-铝)

英国勇士乔巴姆装甲(夹芯陶瓷片尺寸 110mm×110mm 和 110mm×56mm 搭接成)

美国 M60MBT 高硬度特种钢和复合陶瓷

美国 Super M60 MBT 高硬度特种钢和复合陶瓷

美国 M1 钢-陶瓷、尼龙-钛

俄罗斯 T80 钢-陶瓷-铝

俄罗斯 FST-1 由陶瓷复合层嵌入钢基体中构成

德国豹 2 陶瓷夹层复合装甲，面包为钢，背板为橡胶

法国 EPC 超硬度钢-硬化钢-陶瓷-玻璃状物，内层有玻纤，碳纤和 Kevlar

日本 TK-X 陶瓷夹层复合装甲

法国 AMX Leclerc 由 2 到 3 层不同硬度钢板夹有陶瓷的复合结构

韩国 XK-1 坦克改良型的乔巴姆装甲(陶瓷夹芯)

印度新型主战坦克两层合金钢中间夹轻质陶瓷

伴随着陶瓷制造技术的进步，其制造花费金额大规模减少，从二十世纪冷战中期开始，陶瓷材料开始广泛应用于军事领域，如今陶瓷已经成为了一种无法替代的复合装甲防护材料。目前为止，装甲防护中陶瓷类材料广泛应用，其主要类型如下：碳化硼(B4C)、碳化硅 (SiC)、氧化铝(Al2O3)、二硼化钛(TiB2)、氮化硅(Si3N4)以及赛龙(Sialon)等。对以减重为首要前提的防护系统方面而言，碳化硼陶瓷硬度最高，是最理想的轻型装甲陶瓷材料。美国及其北约和东亚盟友有一种广泛服役的黑鹰直升机，该直升机性能优越，是世界服役数量最多的军用直升机，这种直升机的乘员座椅采用了碳化硼复合材料。另外，美国和以色列联合研制出一种防弹衣具有很高的科技含量，通过在 Kevlar 织物中嵌入碳化硼陶瓷芯片，使防弹衣的性能得到大幅度的改善，但其造价昂贵，工艺复杂。二硼化钛因硬度和弹性模量较高，密度也较高，是比较理想的重型装甲材料之一。碳化硅陶瓷的弹性模量和硬度较高，防弹能力能达到碳化硼陶瓷的 80%。同时其材料成本较碳化硼陶瓷要低得多，密度却比氧化铝轻了 20%，但是碳化硅陶瓷在同一位置点遭遇弹体二次撞击时抗侵彻性能最多会下降 70%，抗多次撞击能力极差[4]。虽然氧化铝陶瓷与其它陶瓷材料相比，防护性能稍差，但同