Прозрачният алуминий ще замени бронираните стъкла

Алуминиевият оксид (или АЛОН) е керамика, състояща се от алуминий, кислород и азот. Материалът е оптически прозрачен (> 80%) в ултравиолетовите, видимите и полувълновите диапазони на електромагнитния спектър. В чужбина се произвежда от Surmet Corporation под марката ALON. Напоследък руските учени са разработили технология за производство на прозрачен алуминий, донякъде различен от внесените аналози.

описание

Разработването на уникална сплав откри нови перспективи в отбранителната промишленост, науката и строителството. Според официални данни, ALON:

• 4 пъти по-силен от втвърдения кварцово стъкло;
• 85% по-твърдо от сапфир;
• почти 15% по-надеждни от спинела, направени от магнезиев алуминат.

Между другото, минералният шпинел е директен конкурент на прозрачен алуминий и по-нисък от оксинитрид в редица параметри.

ALON е най-трудният търговски представител на поликристална прозрачна керамика. Комбинацията от оптични и механични свойства прави този материал водещ кандидат за леки високотехнологични бронирани продукти, като огнестрелни и взривобезопасни стъкла, елементи за инфрачервени оптични системи. Също така, от алуминиев оксинитрид се произвеждат прозрачни устойчиви на удар прозорци, прозорци, плочи, куполи, пръчки, тръби и други продукти, използващи традиционни технологии за обработка на керамични прахове.

Механични свойства

Оксинитридът от алуминий има изключителни характеристики:

• Модул на еластичност: 334 GPa.
• Модул на срязване: 135 GPa.
• Отношението на Poisson: 0.24.
• Твърдост на Knoop: 1800 кг / мм² при товар от 0,2 kg.
• Устойчивост на неизправност: 2 MPadm-m^1/2.
• Якост на огъване: 0.38-0.7 GPa.
• Якост на натиск: 2.68 GPa.

Оптични и термични свойства

При тестването на прозрачен алуминий са получени следните показатели:

• Специфична топлина: 0.781 J / K
• Топлопроводимост: 12,3 W / (mmdot-K).
• Коефициент на топлинно разширение: 4,7 × 10^-6/ ° С
• Диапазон на прозрачност: 200-5000 nm.

ALON също е устойчива на радиация и увреждане от различни киселини, алкали и вода.

приемане

Прозрачният алуминиев алуминиев алуминий се получава чрез синтероване на прах, подобно на други керамични материали. Докато американският военноморски флот е зает с разработването на нов материал, наречен изкуствен шпинел, Surmet Corporation вече пуска своя собствена версия на "бронирано стъкло", наречено ALON.

Специалният прах, разработен в лабораториите на Raytheon, се полага в калъпи и се съхранява при много високи температури. Съставът на сместа може да варира леко: съдържанието на алуминий е около 30% до 36%, което леко засяга характеристиките (несъответствието е само 1-2%).

Процесът на загряване води до бързо изтъняване и охлаждане на праха, оставяйки молекулите свободно разположени, сякаш те са все още в течна форма. Тя е тази кристална структура, която осигурява прозрачен алуминий с ниво на якост и устойчивост на надраскване, сравними със сапфир.

Произведените продукти се подлагат на топлинна обработка (уплътняване) при повишени температури, последвани от смилане и полиране, докато се постигне прозрачност. Материалът може да издържа на температури до 2100 ° C в инертни газове. Шлифоването и полирането значително подобряват устойчивостта на удар и други механични свойства.

Вътрешен аналог

Руските учени създадоха прозрачен алуминий през 2017 г. Според експерти от NIIU "MEPI", технологията на производство е значително подобрена. При производството на композиции се използва техниката на искрово-плазмено синтероване.

За разлика от чуждестранните колеги, местните разработчици преминават електрическото разреждане не през външен нагревателен елемент, а директно през мухъл. Учените казват, че вътрешната прозрачна броня за характеристики на якост е сравнима с цирковия цирконий, но има висока якост на удара.

Сравнение на алуминиева броня с бронирано стъкло

Традиционното бронирано стъкло се състои от няколко слоя поликарбонат, поставени между два слоя стъкло. По същия начин прозрачната алуминиева броня се състои от три слоя:

• външен слой - алуминиев оксинитрид;
• среден слой - стъкло;
• заден слой - полимерен субстрат.

Обаче сходството свършва тук. Алуминиевата броня може да спре същите куршуми от оръжия с малък калибър като традиционно стъкло, но все пак ще бъде прозрачно дори след изстрел без характерни пукнатини. В допълнение, силата на ALON е много по-висока.

Armor от алуминиев оксинитрид може да се произвежда в почти всяка форма. Тя не се страхува от пясък, чакъл или прах. Устойчивостта на абразивни материали е много висока. Въпреки отличните свойства на прозрачния алуминий този материал не се използва широко. Най-големият възпиращ елемент е цената (3-5 пъти по-скъпа от обикновеното стъкло). Понастоящем ALON се използва главно за лещи на наблюдателни инструменти и ракетни сензори.