Transparent aluminium kommer att ersätta pansarglas

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Aluminiumoxynitrid (eller AlON) är en keramik som består av aluminium, syre och kväve. Materialet är optiskt transparent (> 80%) i det elektromagnetiska spektrumets ultravioletta, synliga och halvvågsområden. Den tillverkas utomlands av Surmet Corporation under varumärket ALON. Nyligen har ryska forskare utvecklat en teknik för att producera transparent aluminium, som skiljer sig något från importerade analoger.

Description

Utvecklingen av en unik legering har öppnat nya möjligheter inom försvarsindustrin, vetenskap och konstruktion. Enligt officiella siffror, ALON:

• 4 gånger starkare än härdat kvartsglas;
• 85 % hårdare än safir;
• nästan 15 % hållbarare än magnesiumaluminatspinell.

Förresten, är mineralspinellen en direkt konkurrent till transparent aluminium ochsämre än oxynitrid i ett antal parametrar.

ALON är den hårdaste kommersiellt tillgängliga polykristallina klara keramen. Kombinationen av optiska och mekaniska egenskaper gör detta material till en ledande kandidat för lätta, högpresterande pansarprodukter som skottsäkert och explosionssäkert glas, element för infraröda optiska system. Aluminiumoxinitrid används också för att producera genomskinliga slagtåliga fönster, hyttventiler, plattor, kupoler, stavar, rör och andra produkter med hjälp av traditionell keramisk pulverbearbetningsteknik.

Mekaniska egenskaper

Aluminiumoxynitrid har enastående prestanda:

• Elasticitetsmodul: 334 GPa.
• Skärningsmodul: 135 GPa.
• Poissons förhållande: 0, 24.
• Knoop hårdhet: 1800 kg/mm2 vid 0,2 kg belastning.
• Brottmotstånd: 2 MPa m1/2.
• Böjstyrka: 0,38-0,7 GPa.
• Kompressionsstyrka: 2,68 GPa.

Optiska och termiska egenskaper

Vid testning av transparent aluminium erhölls följande indikatorer:

• Värmekapacitet: 0,781 J/K.
• Värmeledningsförmåga: 12,3 W/(m K).
• Termisk expansionskoefficient: 4,7×10-6/°C.
• Transparensintervall: 200-5000 nm.

ALON är också resistent mot strålning och skador från olika syror, alkalier och vatten.

Receive

Transparent aluminiumoxynitrid tillverkas genom pulversintring som andra keramiska material. Medan den amerikanska flottan är upptagen med att utveckla ett nytt skottsäkert material som kallas artificiell spinell, släpper Surmet Corporation redan sin egen version av "skottsäkert glas" som heter ALON.

Utvecklat i Raytheons laboratorier, ett speciellt pulver formas och hålls vid mycket höga temperaturer. Blandningens sammansättning kan variera något: aluminiumh alten är cirka 30 % till 36 %, vilket påverkar prestandan något (skillnaden är endast 1-2 %).

Uppvärmningsprocessen gör att pulvret snabbt blir flytande och svalnar, vilket lämnar molekylerna löst arrangerade som om de fortfarande var i flytande form. Det är denna kristallstruktur som ger transparent aluminium en styrka och reptålighet som är jämförbar med safir.

Tillverkade produkter utsätts för värmebehandling (komprimering) vid förhöjda temperaturer, följt av slipning och polering tills de är genomskinliga. Materialet tål temperaturer upp till 2100 °C i inerta gaser. Slipning och polering förbättrar avsevärt slaghållfastheten och andra mekaniska egenskaper.

Inrikes motsvarighet

Ryska forskare skapade genomskinligt aluminium 2017. Enligt specialister från NRNU MEPhI var produktionsteknikenmycket förbättrad. Vid tillverkning av presskroppar används tekniken med gnist-plasmasintring.

Till skillnad från utländska kollegor, för inhemska utvecklare inte en elektrisk urladdning genom ett externt värmeelement, utan direkt genom en form. Forskare säger att inhemskt transparent pansar är jämförbart i styrka med cubic zirconia, men har samtidigt hög slaghållfasthet.

Jämförelse av aluminiumpansar med skottsäkert glas

Traditionellt skottsäkert glas består av flera lager polykarbonat mellan två lager glas. På samma sätt består transparent aluminiumpansar av tre lager:

• yttre lager - aluminiumoxynitrid;
• mellanlager - glas;
• baksida - polymerbaksida.

Men likheten slutar där. Aluminiumpansar kan stoppa samma kulor från vapen i liten kaliber som traditionellt skottsäkert glas, men det kommer fortfarande att vara genomskinligt även när det avfyras utan de karakteristiska sprickorna. Dessutom är styrkan hos ALON mycket högre.

Aluminiumoxynitridpansar kan göras till nästan vilken form som helst. Hon är inte rädd för sand, grus eller damm. Beständigheten mot abrasiva material är mycket hög. Trots de utmärkta egenskaperna hos transparent aluminium används detta material inte i stor utsträckning. Den största avskräckningen är kostnaden (3-5 gånger dyrare än traditionellt skottsäkert glas). ALON används för närvarande främst för linser till observationsinstrument och sensorer.missiler.