魔改後的金剛石和立方相氮化硼,鈦鋼,鎢鋼等材料不適合防彈么?與常見的碳化硼相比有哪些優劣?

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不明白你說的魔改是什麼,

站在材料力學性能的角度略答一番:

想要製造防彈衣或者防彈設備首先要確定設備的工作環境,

比如說防護的對象:是多少距離 多大動能 多大尺寸 什麼外形 什麼材料,

其次工作的環境,例如使用的溫度,外形設計要求,是否需要耐鹽霧腐蝕等等。

為什麼要確定條件,因為很多材料在不同的條件下性能的浮動很大。

接下來談一下力學性能:

子彈的動能即:火藥燃氣在槍管內對彈頭做的功,

子彈在高速運動狀態下擊中目標產生的載荷屬於衝擊載荷,

描述抵抗衝擊載荷能力的參數:衝擊韌性,描述靜載荷的參數:屈服強度。

衝擊載荷不同於靜載荷,其載入速率極高,材料的變形和斷裂機理也不同於靜載荷產生的斷裂,

衝擊韌性的主要影響因素是材料本身在斷裂時吸收能量的能力,因此對於此問題單純討論硬度和強度的貢獻沒有意義。

衝擊斷裂時能量吸收機理有二:裂紋路徑的複雜程度,和裂紋路徑附近的塑性變形程度。(石曉輝博士提出,西北工業大學)

機理中的兩點對溫度都非常敏感。因此不同工作環境要考慮不同的材料。

你所提到的材料都是高硬度材料,但是高硬度不等於高強度,更不等高的衝擊韌性。

防彈對硬度的要求僅僅是高於彈頭即可,但是難點在於如何在極短的時間內吸收大量的能量。

如果用硬度很高強度很大的材料可能能夠擋住子彈,但是由於不能吸收大部分能量,產生的震動足以造成致命的二次傷害。因此防彈衣多用易於變形的鋼板配合凱夫拉縴維,而不用防彈車的玻璃。


本科生強行答一個,防彈衣最主要的是強度和韌性,然後有前兩者之後盡量輕。鋼板確實能防彈,但是你讓戰士穿著幾厘米厚的鈦鋼鎢鋼背心,生存率還不如不穿防彈衣。目前防彈領域主要有兩塊發展方向,一個是高分子材料,例如美國杜邦公司大名鼎鼎的凱夫拉縴維,本質上是一種主鏈型液晶。另外一種是大塊狀非晶,大塊狀非晶的強度和韌性都會明顯比同組元的晶態金屬要好很多,但是生產工藝極難,國內目前走在前沿的是有華南理工,傳聞之前做出了十幾厘米厚的大塊狀非晶,貌似已經跟國家有關部門密切合作了。金剛石其實是個好想法,現在有化學氣相沉積的快速製備金剛石的方法,但是我估摸著即使是金剛石沒有個7、8毫米也稱不上防彈。而所謂的快速也就是幾微米每小時而已,所以……………………另外就是金剛石存在解理面所以……感覺還是非晶和高分子這種各向同性的材料好些。

忘記說了,現在其實國際還有一種主流就是陶瓷板,這個陶瓷板不是傳統的陶瓷,而是主要是無機非金屬或者金屬氧化物構成的,現在來看也算是很promising的一種研究方向。


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