Aluminium lutsinar akan menggantikan kaca berperisai

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Aluminium oxynitride (atau AlON) ialah seramik yang terdiri daripada aluminium, oksigen dan nitrogen. Bahan ini adalah telus optik (> 80%) dalam julat ultraungu, kelihatan dan separuh gelombang spektrum elektromagnet. Ia dikeluarkan di luar negara oleh Surmet Corporation di bawah jenama ALON. Baru-baru ini, saintis Rusia telah membangunkan teknologi untuk menghasilkan aluminium lutsinar, yang agak berbeza daripada analog yang diimport.

Penerangan

Pembangunan aloi unik telah membuka prospek baharu dalam industri pertahanan, sains dan pembinaan. Menurut angka rasmi, ALON:

• 4 kali lebih kuat daripada kaca kuarza terbaja;
• 85% lebih keras daripada nilam;
• hampir 15% lebih tahan lama daripada spinel alumina magnesium.

Dengan cara ini, spinel mineral adalah pesaing langsung aluminium lutsinar danlebih rendah daripada oksinitrida dalam beberapa parameter.

ALON ialah seramik jernih polihabluran yang paling sukar didapati secara komersial. Gabungan sifat optik dan mekanikal menjadikan bahan ini calon utama untuk produk perisai ringan dan berprestasi tinggi seperti kaca kalis peluru dan kalis letupan, elemen untuk sistem optik inframerah. Aluminium oxynitride juga digunakan untuk menghasilkan tingkap tahan hentaman lutsinar, lubang depan, plat, kubah, rod, tiub dan produk lain menggunakan teknologi pemprosesan serbuk seramik tradisional.

Sifat mekanikal

Aluminium oxynitride mempunyai prestasi cemerlang:

• Modulus keanjalan: 334 GPa.
• Modulus ricih: 135 GPa.
• Nisbah Poisson: 0, 24.
• Kekerasan knop: 1800kg/mm2 pada beban 0.2kg.
• Rintangan patah: 2 MPa m1/2.
• Kekuatan lentur: 0.38-0.7 GPa.
• Kekuatan mampatan: 2.68 GPa.

Sifat optik dan terma

Apabila menguji aluminium lutsinar, penunjuk berikut diperoleh:

• Kapasiti haba: 0.781 J/K.
• Kekonduksian terma: 12.3 W/(m K).
• Pekali pengembangan terma: 4.7×10-6/°C.
• Julat ketelusan: 200-5000 nm.

ALON juga tahan sinaran dan kerosakan daripada pelbagai asid, alkali dan air.

Terima

Aluminium oxynitride lutsinar dibuat melalui pensinteran serbuk seperti bahan seramik lain. Semasa Tentera Laut AS sedang sibuk membangunkan bahan kalis peluru baharu yang dipanggil spinel tiruan, Surmet Corporation sudah mengeluarkan versi "kaca kalis peluru" sendiri yang dipanggil ALON.

Dibangunkan di makmal Raytheon, serbuk khas diacu dan disimpan pada suhu yang sangat tinggi. Komposisi campuran mungkin sedikit berbeza: kandungan aluminium adalah kira-kira 30% hingga 36%, yang sedikit menjejaskan prestasi (perbezaan hanya 1-2%).

Proses pemanasan menyebabkan serbuk cepat cair dan sejuk, menjadikan molekul tersusun longgar seolah-olah ia masih dalam bentuk cecair. Struktur kristal inilah yang memberikan aluminium lutsinar tahap kekuatan dan rintangan calar yang setanding dengan nilam.

Produk perkilangan tertakluk kepada rawatan haba (pemadatan) pada suhu tinggi, diikuti dengan mengisar dan menggilap sehingga lutsinar. Bahan ini boleh menahan suhu sehingga 2100 °C dalam gas lengai. Mengisar dan menggilap dengan ketara meningkatkan rintangan hentaman dan sifat mekanikal lain.

Setara dalam negeri

Saintis Rusia mencipta aluminium lutsinar pada 2017. Menurut pakar dari NRNU MEPhI, teknologi pengeluaran adalahbertambah baik. Dalam pembuatan padat, teknik pensinteran spark-plasma digunakan.

Berbeza dengan rakan sekerja asing, pemaju domestik tidak menghantar nyahcas elektrik melalui elemen pemanasan luaran, tetapi terus melalui acuan. Para saintis mengatakan bahawa perisai lutsinar domestik mempunyai kekuatan yang setanding dengan zirkonia padu, tetapi pada masa yang sama mempunyai kekuatan impak yang tinggi.

Perbandingan perisai aluminium dengan kaca kalis peluru

Kaca kalis peluru tradisional terdiri daripada berbilang lapisan polikarbonat yang diapit di antara dua lapisan kaca. Begitu juga, perisai aluminium lutsinar terdiri daripada tiga lapisan:

• lapisan luar - aluminium oxynitride;
• lapisan tengah - kaca;
• lapisan belakang - sandaran polimer.

Tetapi persamaan itu berakhir di situ. Perisai aluminium boleh menghentikan peluru yang sama dari senjata berkaliber kecil seperti kaca kalis peluru tradisional, tetapi ia akan tetap telus walaupun ditembak tanpa ciri retakan. Selain itu, kekuatan ALON jauh lebih tinggi.

Perisai aluminium oxynitride boleh dibuat dalam hampir semua bentuk. Dia tidak takut pasir, kerikil atau debu. Rintangan terhadap bahan kasar adalah sangat tinggi. Walaupun sifat aluminium telus yang sangat baik, bahan ini tidak digunakan secara meluas. Penghalang terbesar ialah kos (3-5 kali lebih mahal daripada kaca kalis peluru tradisional). ALON kini digunakan terutamanya untuk kanta instrumen dan penderia pemerhatian.peluru berpandu.