Transparent aluminum ang papalitan ng armored glass

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang Aluminum oxynitride (o AlON) ay isang ceramic na binubuo ng aluminum, oxygen at nitrogen. Ang materyal ay optically transparent (> 80%) sa ultraviolet, visible at half-wave range ng electromagnetic spectrum. Ito ay ginawa sa ibang bansa ng Surmet Corporation sa ilalim ng tatak na ALON. Kamakailan, ang mga siyentipikong Ruso ay nakabuo ng teknolohiya para sa paggawa ng transparent na aluminyo, na medyo naiiba sa mga na-import na analogue.

Paglalarawan

Ang pagbuo ng isang natatanging haluang metal ay nagbukas ng mga bagong prospect sa industriya ng depensa, agham at konstruksiyon. Ayon sa mga opisyal na numero, ALON:

• 4 na beses na mas malakas kaysa sa tempered quartz glass;
• 85% mas mahirap kaysa sa sapiro;
• halos 15% na mas matibay kaysa sa magnesium aluminate spinel.

Nga pala, ang mineral spinel ay direktang katunggali ng transparent na aluminyo atmas mababa sa oxynitride sa ilang parameter.

Ang ALON ang pinakamahirap na available sa komersyo na polycrystalline clear ceramic. Ang kumbinasyon ng mga optical at mekanikal na katangian ay gumagawa ng materyal na ito na isang nangungunang kandidato para sa magaan, mataas na pagganap ng mga nakabaluti na produkto tulad ng bulletproof at explosion-proof na salamin, mga elemento para sa infrared optical system. Ginagamit din ang aluminyo oxynitride upang makagawa ng mga transparent na bintanang lumalaban sa epekto, portholes, plates, dome, rod, tubo at iba pang produkto gamit ang tradisyonal na mga teknolohiyang pagproseso ng ceramic powder.

Mga katangiang mekanikal

Ang aluminyo oxynitride ay may mahusay na pagganap:

• Modulus of elasticity: 334 GPa.
• Shear modulus: 135 GPa.
• Poisson's Ratio: 0, 24.
• Knoop hardness: 1800kg/mm2 sa 0.2kg load.
• Fracture resistance: 2 MPa m1/2.
• Lakas ng bending: 0.38-0.7 GPa.
• Lakas ng compressive: 2.68 GPa.

Optical at thermal properties

Kapag sinubukan ang transparent na aluminum, nakuha ang mga sumusunod na indicator:

• Heat capacity: 0.781 J/K.
• Thermal conductivity: 12.3 W/(m K).
• Coefficient ng thermal expansion: 4.7×10-6/°C.
• Transparency range: 200-5000 nm.

Ang ALON ay lumalaban din sa radiation at pinsala mula sa iba't ibang acids, alkalis at tubig.

Matanggap

Transparent aluminum oxynitride ay ginawa sa pamamagitan ng powder sintering tulad ng iba pang ceramic na materyales. Habang abala ang US Navy sa pagbuo ng bagong bulletproof na materyal na tinatawag na artificial spinel, ang Surmet Corporation ay naglalabas na ng sarili nitong bersyon ng "bulletproof glass" na tinatawag na ALON.

Binuo sa mga laboratoryo ng Raytheon, ang isang espesyal na pulbos ay hinuhubog at hinahawakan sa napakataas na temperatura. Ang komposisyon ng halo ay maaaring bahagyang mag-iba: ang nilalaman ng aluminyo ay humigit-kumulang 30% hanggang 36%, na bahagyang nakakaapekto sa pagganap (ang pagkakaiba ay 1-2%) lamang.

Ang proseso ng pag-init ay nagiging sanhi ng mabilis na pagtunaw at paglamig ng pulbos, na iniiwan ang mga molekula na maluwag na nakaayos na parang nasa likido pa rin ang mga ito. Ang kristal na istrakturang ito ang nagbibigay sa transparent na aluminyo ng antas ng lakas at scratch resistance na maihahambing sa sapiro.

Ang mga ginawang produkto ay sumasailalim sa heat treatment (compaction) sa matataas na temperatura, na sinusundan ng paggiling at pagpapakintab hanggang sa transparent. Ang materyal ay maaaring makatiis ng mga temperatura hanggang sa 2100 °C sa mga inert na gas. Ang paggiling at pag-polish ay makabuluhang nagpapabuti sa impact resistance at iba pang mekanikal na katangian.

Domestic na katumbas

Russian scientists ay lumikha ng transparent aluminum noong 2017. Ayon sa mga espesyalista mula sa NRNU MEPhI, ang teknolohiya ng produksyon aylubos na napabuti. Sa paggawa ng mga compact, ginagamit ang pamamaraan ng spark-plasma sintering.

Hindi tulad ng mga dayuhang kasamahan, ang mga domestic developer ay hindi nagpapasa ng electric discharge sa pamamagitan ng panlabas na heating element, ngunit direkta sa pamamagitan ng molde. Sinasabi ng mga siyentipiko na ang domestic transparent armor ay maihahambing sa lakas sa cubic zirconia, ngunit sa parehong oras ay may mataas na lakas ng epekto.

Paghahambing ng aluminum armor na may bulletproof na salamin

Ang tradisyunal na bulletproof na salamin ay binubuo ng maraming layer ng polycarbonate na nasa pagitan ng dalawang layer ng salamin. Katulad nito, ang transparent na aluminum armor ay binubuo ng tatlong layer:

• panlabas na layer - aluminum oxynitride;
• gitnang layer - salamin;
• back layer - polymer backing.

Ngunit nagtatapos ang pagkakatulad. Maaaring ihinto ng aluminyo na baluti ang parehong mga bala mula sa maliliit na kalibre ng armas gaya ng tradisyonal na bulletproof na salamin, ngunit magiging transparent pa rin ito kahit na pinaputok nang walang mga katangiang bitak. Bilang karagdagan, ang lakas ng ALON ay mas mataas.

Aluminum oxynitride armor ay maaaring gawin sa halos anumang hugis. Hindi siya natatakot sa buhangin, graba o alikabok. Ang paglaban sa mga nakasasakit na materyales ay napakataas. Sa kabila ng mahusay na mga katangian ng transparent na aluminyo, ang materyal na ito ay hindi malawakang ginagamit. Ang pinakamalaking deterrent ay ang gastos (3-5 beses na mas mahal kaysa sa tradisyonal na bulletproof na salamin). Ang ALON ay kasalukuyang ginagamit pangunahin para sa mga lente ng mga instrumento sa pagmamasid at sensor.missiles.