Transparent aluminium vil erstatte panserglass

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Aluminiumoksynitrid (eller AlON) er en keramikk som består av aluminium, oksygen og nitrogen. Materialet er optisk gjennomsiktig (> 80%) i de ultrafiolette, synlige og halvbølgeområdene i det elektromagnetiske spekteret. Den er produsert i utlandet av Surmet Corporation under ALON-merket. Nylig har russiske forskere utviklet en teknologi for å produsere gjennomsiktig aluminium, som er noe forskjellig fra importerte analoger.

Description

Utviklingen av en unik legering har åpnet nye muligheter innen forsvarsindustri, vitenskap og bygg. I følge offisielle tall, ALON:

• 4 ganger sterkere enn herdet kvartsglass;
• 85 % hardere enn safir;
• nesten 15 % mer holdbar enn magnesiumaluminatspinell.

Forresten, mineralspinellen er en direkte konkurrent til gjennomsiktig aluminium ogdårligere enn oksynitrid i en rekke parametere.

ALON er den hardeste kommersielt tilgjengelige polykrystallinske klare keramikken. Kombinasjonen av optiske og mekaniske egenskaper gjør dette materialet til en ledende kandidat for lette, høyytelses pansrede produkter som skuddsikkert og eksplosjonssikkert glass, elementer for infrarøde optiske systemer. Aluminiumoksynitrid brukes også til å produsere gjennomsiktige støtbestandige vinduer, koøyer, plater, kupler, stenger, rør og andre produkter ved bruk av tradisjonell keramisk pulverbehandlingsteknologi.

Mekaniske egenskaper

Aluminiumoksynitrid har enestående ytelse:

• Elastisitetsmodul: 334 GPa.
• Skjærmodul: 135 GPa.
• Poissons forhold: 0, 24.
• Knoop hardhet: 1800kg/mm2 ved 0,2kg belastning.
• Brukkmotstand: 2 MPa m1/2.
• Bøyestyrke: 0,38-0,7 GPa.
• Kompresjonsstyrke: 2,68 GPa.

Optiske og termiske egenskaper

Ved testing av gjennomsiktig aluminium ble følgende indikatorer oppnådd:

• Varmekapasitet: 0,781 J/K.
• Vermeledningsevne: 12,3 W/(m K).
• Termisk utvidelseskoeffisient: 4,7×10-6/°C.
• Åpenhetsområde: 200–5000 nm.

ALON er også motstandsdyktig mot stråling og skader fra forskjellige syrer, alkalier og vann.

Motta

Transparent aluminiumoksynitrid er laget ved pulversintring som andre keramiske materialer. Mens den amerikanske marinen er opptatt med å utvikle et nytt skuddsikkert materiale k alt kunstig spinell, gir Surmet Corporation allerede ut sin egen versjon av "skuddsikkert glass" k alt ALON.

Utviklet i Raytheon-laboratorier, et spesielt pulver støpes og holdes ved svært høye temperaturer. Sammensetningen av blandingen kan variere litt: aluminiuminnholdet er ca. 30% til 36%, noe som påvirker ytelsen litt (forskjellen er bare 1-2%).

Oppvarmingsprosessen gjør at pulveret raskt blir flytende og avkjøles, og etterlater molekylene løst som om de fortsatt var i flytende form. Det er denne krystallstrukturen som gir gjennomsiktig aluminium et nivå av styrke og ripebestandighet som kan sammenlignes med safir.

Produserte produkter utsettes for varmebehandling (komprimering) ved høye temperaturer, etterfulgt av sliping og polering til de er gjennomsiktige. Materialet tåler temperaturer opp til 2100 °C i inerte gasser. Sliping og polering forbedrer slagfastheten og andre mekaniske egenskaper betydelig.

ekvivalent innenlands

Russiske forskere skapte gjennomsiktig aluminium i 2017. Ifølge spesialister fra NRNU MEPhI var produksjonsteknologiensterkt forbedret. Ved fremstilling av kompakte kropper brukes teknikken med gnist-plasmasintring.

I motsetning til utenlandske kolleger, sender ikke innenlandske utviklere en elektrisk utladning gjennom et eksternt varmeelement, men direkte gjennom en form. Forskere sier at gjennomsiktig husholdningsrustning er sammenlignbar i styrke med cubic zirconia, men har samtidig høy slagstyrke.

Sammenligning av aluminiumsrustning med skuddsikkert glass

Tradisjonelt skuddsikkert glass består av flere lag polykarbonat mellom to lag med glass. På samme måte består gjennomsiktig aluminiumsrustning av tre lag:

• ytre lag - aluminiumoksynitrid;
• mellomlag - glass;
• baksidelag - polymerunderlag.

Men likheten slutter der. Aluminiumsrustning kan stoppe de samme kulene fra våpen i liten kaliber som tradisjonelt skuddsikkert glass, men det vil fortsatt være gjennomsiktig selv når det avfyres uten de karakteristiske sprekkene. I tillegg er styrken til ALON mye høyere.

Aluminum oxynitrid panser kan lages i nesten hvilken som helst form. Hun er ikke redd for sand, grus eller støv. Motstanden mot slipende materialer er meget høy. Til tross for de utmerkede egenskapene til gjennomsiktig aluminium, er dette materialet ikke mye brukt. Den største avskrekkende faktoren er kostnadene (3-5 ganger dyrere enn tradisjonelt skuddsikkert glass). ALON brukes i dag hovedsakelig til linser til observasjonsinstrumenter og sensorer.missiler.