1.選用碳化硅陶瓷作為防彈陶瓷的主體的原因
 

1.1 目前，硬質(zhì)防護(hù)板包括有防彈鋼板、防彈陶瓷復(fù)合板、超高分子量聚乙烯板三大類
 

在這幾種材料中，超高分子量聚乙烯板最輕，但價格高;防彈鋼板價格便宜但是但其重量重，造成戰(zhàn)爭個體機(jī)動性降低;而防彈陶瓷復(fù)合板則顯示出其良好的優(yōu)越性，物美價廉。且對于速度更高的穿甲彈，單獨(dú)采用防彈鋼板和超高分子量聚乙烯板均達(dá)不到理想防護(hù)效果，更多的選用陶瓷復(fù)合板。
 

1.2、陶瓷的種類很多，目前可用于個體防護(hù)的主要有氧化鋁(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)等。
 

目前已確定用M值(彈道質(zhì)量因素)來衡量陶瓷材料的抗彈性能
 

M=EH/ρ
 

式中，E是楊氏模量，H是硬度，ρ是密度。
 

2.SiC陶瓷的主要性能
 

2.1碳化硅的硬度和韌性
 

SiC的硬度相當(dāng)高，莫氏刻痕硬度為9.2，克氏顯微硬度為2200~2800kg/mm2(負(fù)荷100g)。所給范圍之所以如此大，這是因?yàn)镾iC晶體的硬度與其晶軸方向有關(guān)。SiC的熱態(tài)硬度雖然隨著溫度的升高而下降， SiC的抗壓強(qiáng)度為224MPa，SiC的抗彎強(qiáng)度為15.5MPa。SiC顆粒的韌性，通常是用—定數(shù)量某種粒度SiC顆粒在定型模子中，施加規(guī)定壓力之后未被壓碎的顆粒所占百分率來反映的，它受顆粒形狀等許多因素的影響。
 

2.2 SiC的熱學(xué)性質(zhì)
 

SiC是在高溫下合成的，其制品也多是在高溫下制備或者在高溫下使用。如果只作較粗略計算時，碳化硅的平均熱膨脹系數(shù)在25~1400℃范圍內(nèi)可以取4.4×10-6/℃。SiC的熱膨脹系數(shù)測定結(jié)果表明：其量值與其他磨料及高溫材料相比要小得多，如剛玉的熱膨脹系數(shù)可高達(dá)(7~8)×10-6/℃。SiC的導(dǎo)熱系數(shù)很高，這是SiC物理性能方面的另一個重要特點(diǎn)。它的導(dǎo)熱系數(shù)比其他耐火材料及磨料要大的多，約為剛玉導(dǎo)熱系數(shù)的4倍。所以，SiC所具有的低熱膨脹系數(shù)和高導(dǎo)熱系數(shù)，使其制品在加熱及冷卻過程中受到的熱應(yīng)力較小，這就是SiC陶瓷抗熱震性特別好的原因。
 

3. 改變碳化硅防彈陶瓷的理論方法
 

3.1增強(qiáng)其抗彎強(qiáng)度，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)方面，如今的燒結(jié)方法有熱壓碳化硅、常壓燒結(jié)碳化硅、反應(yīng)燒結(jié)碳化硅。我們應(yīng)該采用熱壓燒結(jié)碳化硅方法，因?yàn)槠錈Y(jié)出來的碳化硅陶瓷抗彎強(qiáng)度是三種方法最高的，而且斷裂韌性也是最高的，彈性模量最低。并且在熱壓燒結(jié)時在SiC中添加AIN，因?yàn)橥ㄟ^這種方法材料的抗彎強(qiáng)度會達(dá)到1100MPa。
 

3.2增強(qiáng)陶瓷的韌性，通過晶須增加陶瓷復(fù)合材料的韌性，該方法的機(jī)理一般有4種形式：裂紋偏轉(zhuǎn)效應(yīng)、微裂紋效應(yīng)、晶須拔出效應(yīng)、裂紋橋聯(lián)效應(yīng)和晶須的加入引起基體相變增韌。裂紋偏轉(zhuǎn)增韌是裂紋非平面斷裂效應(yīng)的一種增韌方式。裂紋擴(kuò)展到達(dá)晶須時，被迫沿晶須偏轉(zhuǎn)，這意味著裂紋的前行路徑更長，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度減少，裂紋偏轉(zhuǎn)的角度越大，能量釋放率就越低，斷裂韌性就提高。微裂紋增韌就是在微裂紋尖端的應(yīng)力場和殘余應(yīng)力作用下，晶須形成微裂紋源，而在裂紋前方形成散步的(不聯(lián)通的)微裂紋區(qū)。拔出效應(yīng)是指當(dāng)裂紋擴(kuò)展遇到高強(qiáng)度晶須時，在裂紋尖端附近晶須與晶面上存在較大的剪切應(yīng)力，該應(yīng)力極易造成晶須與晶界的分裂，晶須可以從基體中拔出，因界面摩擦而消耗外界載荷的能量而達(dá)到增韌的目的。同時晶須從基體中拔出會產(chǎn)生微裂紋來吸收更多的能量。
 

3.3根據(jù)現(xiàn)在的研究，彈丸以高速撞擊陶瓷復(fù)合裝甲時，在撞擊面形成一個斷裂錐體，并向陶瓷和背板之間的界面擴(kuò)展(圖1)。在撞擊剛過之后，在與陶瓷撞擊面相對的背面軸線上形成裂紋，我們可以利用Griffith微裂紋理論，微裂紋化源于增強(qiáng)體與基體的熱膨脹系數(shù)或模量不匹配。溫度變化時就會產(chǎn)生局部應(yīng)力，同時引起體積變化，所以可以將護(hù)板置于溫度突變的環(huán)境中通過溫度變化來增加材料的微小裂紋的數(shù)量，并通過子彈與護(hù)板相撞導(dǎo)致微裂紋的擴(kuò)展來消耗子彈與護(hù)板相撞擊產(chǎn)生的能量以及子彈的動能。
 

由于碳化硅纖維的抗張強(qiáng)度達(dá)到3GPa抗張模量達(dá)到220GPa,所以我們可以根據(jù)纖維自身細(xì)長的物理性質(zhì)將纖維進(jìn)行編織，編織呈致密的碳化硅陶瓷纖維板，然后將多層纖維板進(jìn)行層層重疊成多層護(hù)板，利用編織空隙充當(dāng)微裂紋，從而減少對護(hù)板的破壞程度更好地提高護(hù)甲性能。
 

結(jié)論：如今為在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中取得勝利各國對于作戰(zhàn)武器的殺傷性能做了很高程度的提升，防御方面必須也要突破常規(guī)進(jìn)行改革來進(jìn)行防護(hù)，矛變強(qiáng)了盾必須要跟得上。經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)普通的金屬裝甲既笨重且性能也滿足不了防護(hù)要求，所以必須依靠新型非金屬材料，作為無機(jī)材料中能符合要求的碳化硅陶瓷材料理應(yīng)發(fā)揮其自身高強(qiáng)度，高耐磨，抗熱震并且防輻射等優(yōu)勢在現(xiàn)代化護(hù)甲中大顯身手。通過微觀增加其韌性、強(qiáng)度，宏觀改變其組合方式制成制品等方式將其自身優(yōu)勢發(fā)揮到極致，然后裝配到大到坦克、飛機(jī)的裝甲，小到士兵、警察的個體防彈衣的插板，并且這樣的護(hù)甲相對于如今的裝甲重量輕，更好地提高了作戰(zhàn)單位的機(jī)動性能。俗話說兵貴神速，裝備上這樣的護(hù)甲定會成為戰(zhàn)場上的一大亮點(diǎn)。通過陶瓷代替現(xiàn)在通用的鋼板護(hù)甲，可以減少很多能源損耗，而且生產(chǎn)陶瓷所造成的生產(chǎn)廢氣廢料量比生產(chǎn)鋼板的少的多，在節(jié)能減排方面定會得到各國的親睞。