鎧グレードの炭化ホウ素 (B₄C) 世界で最も困難で軽い高度なセラミックの1つです, 個人のボディアーマーから車両や航空機のメッキまでの弾道保護アプリケーションに最適です. ダイヤモンドにのみ秒のみ - 密度が低いという非常に高い硬度は、並外れた強度と重量の比率を得ることができます. 主にホットプレスまたはアーク融合プロセスを介して生成されます, B₄Cセラミックは、衝撃耐性を最適化するために、カスタマイズされた微細構造を備えたタイルとモノリシックプレートに設計されています. サービス中, ホウ素炭化物タイルは、エネルギーを急速に消散させる微粒子に破壊することにより発射体を逮捕します, 極端な速度でパフォーマンスが低下する可能性がありますが. 市場のダイナミクスは、防衛予算の上昇と軽量鎧の需要によって推進されています, 世界の炭化ホウ素市場は、2030年から2035年までに3〜5％のCAGRで成長すると予測されています. 進行中の研究では、弾道の限界をさらに押し上げるために、複合材料と機能的に段階的な材料を介してタフネスを改善することに焦点を当てています.
鎧グレードの炭化ホウ素とは何ですか?
装甲グレードの炭化ホウ素は、軍事および法執行アプリケーションの弾道保護のために明示的に定式化された炭化ホウ素セラミックの特殊な形式です。. 炭化ホウ素自体は、共有結合されたセラミックです (B₄C) 並外れた硬度で知られています 9.5 Mohsスケールで - ダイヤモンド後の2番目に硬い素材を作ります.
その化学構造は、炭素原子でリンクされた象徴的な象徴的なホウ素クラスターで構成されています, 高強度と熱安定性を与えます.
硬度と密度
- 硬度: B₄Cは、ビッカーズの硬度値を達成します 30 GPa, アウトパフォーマンスのアルミナ (Al₂O₃) 炭化シリコン (SiC).
- 密度: 約2.52 g/cm³で, スチールよりもかなり軽いです (〜7.85 g/cm³) またはタングステンカーバイド (〜15.6 g/cm³), 軽量装甲システムに非常に強力な強度と重量の比率が重要である.
機械的靭性
非常に難しいですが, 炭化ホウ素 can exhibit brittle fracture under high-velocity impacts. その骨折の靭性は、通常、2.5〜3 MPa・m⁰。の範囲です。, 急速な亀裂伝播を緩和するために複合アーキテクチャまたは段階的構造を必要とする.
熱的および化学的安定性
B₄cは不活性雰囲気で最大2,300°Cまで安定したままで、ほとんどの酸とアルカリからの化学攻撃に抵抗します, 過酷な環境での使用を可能にします.
製造業 & 処理
粉末合成
市販の炭化ホウ素粉末は介して生産されます:
- アークフュージョン (炭水化物の減少): b₂o₃は、電動炉で〜2,400°Cの炭素で還元され、粗いb₄c "卵を生成します,」砕いて粉に粉砕されました.
- マグネシオホーターの減少: b₂o₃はマグネシウムとカーボンブラックと反応します, その後、多孔質のしこりを生成し、押しつぶされて製粉します.
整形 & 高密度化
- ホットプレス: 支配的な産業経路には、1,900〜2,000°Cで30〜40 MPa未満のグラファイトダイを押すことが含まれます。, 達成 >98% 理論密度. ゆっくりと費用がかかりますが, 高性能タイルを生成します.
- 無加圧焼結: 鎧にはあまり使用されません, 多くの場合、焼結エイズが必要です (例えば, tib₂, SiC) 圧力をかけずに温度を下げ、濃縮する.
- 機能的に段階的なコンポーネント: 厚さによるセラミック - 金属の含有量の変化は、硬さを維持しながら、ストライクの顔の靭性を高めることができます.
弾道性パフォーマンス
エネルギー散逸メカニズム
インパクトについて, エネルギーを吸収する微小粒子へのB₄Cタイルの前面骨折, バッキング層にはフラグメント分散が含まれています. この「セラミックメタルアーマー」コンセプトは、延性金属の裏地に結合したセラミックストライクの顔を使用しています (例えば, アルミニウム, 鋼) 最適なパフォーマンス用.
速度依存の動作
テストは、最大900 m/秒の発射体に対してa鎧が優れていることを示しています, ほとんどの拳銃といくつかのライフルラウンドを効果的に停止します. この重要な速度を超えて, 壊滅的な骨折とスポレーションは、その保護能力を低下させます.
比較パフォーマンス
- に対して 7.62 MM AP (アーマーピアス) ラウンド, 標準的なホットプレスB₄Cタイルは、浸透深度を実現します (ドップ) シリコン炭化物に匹敵するまたはそれ以上.
- 機能的に段階的に等級付けされたB₄C複合材料の最近の研究が現れます 15% モノリシックタイルと比較して、より高い弾道限界速度.
- RBB4Cなどの代替製剤 (反応結合) SICと同様に、鉄鋼層の脅威に対してより高いコストで実行する, 広範囲にわたる使用を制限します.
アプリケーション
パーソナルボディアーマー
炭化ホウ素セラミックは、ハイエンドの小規模腕の保護インサートに最適な材料です (牛) SAPIの強化 (エサピ) 軽量と優れた保護のために歩兵と特殊部隊によって着用されるプレート.
車両と航空機の鎧
b₄cを組み込んだセラミックアーマーモジュールは、ヘリコプターに展開されます (例えば, ローターリーディングエッジとキャビンパネル) 鉱山耐性と弾道保護のための陸上車両.
海軍と海洋の鎧
中型および小さな海軍船は、海洋級の炭化ホウ素炭化物パネルを利用して、散水や海の腐敗から重要な領域を保護する.
産業および命を救う製品
防衛を超えて, B₄Cは、サンドブラスト装置の研磨ノズルでの使用と、原子炉での中性子シールドでの使用を見つけます, その多機能性を強調します.
市場の見通し & サプライヤー
市場規模 & 成長
- グローバルなボロン炭化物市場はUSDで評価されました 169.9 百万 2024 そして、USDに達すると予測されています 366.2 百万 2034 約3.8％のCAGRで.
- 代替の予測では、成長をUSDに推定しています 298.4 百万 2035 で 5.3% CAGR, 上昇する防衛支出と民間人の需要を反映しています.
主要メーカー
- ノートン (サンゴバン) 1960年代後半にコマーシャルホットプレスB₄Cアーマー記事を開拓し、主要なサプライヤーであり続けています.
- 河南優れた研磨剤 (HSA)‘s annual production capacity of boron carbide materials is 3,000 トン. HSA provide abrasive grade, 耐火グレード and nuclear grade boron carbide materials. HSA’s boron carbide complies with FEPA standards, JIS standards and China GB/T2481-1998 standards.
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鎧グレードの炭化ホウ素は、セラミックアーマーテクノロジーの最前線に立っています, 比類のない硬度と軽量を提供します. 防衛とセキュリティのニーズが進化するにつれて, 処理の継続的な進歩, 複合デザイン, 製造は弾道の限界をさらに押し上げます. 兵士を装備するかどうか, 車両の保護, または船の保護, B₄Cは、現代の鎧システムにとって重要な材料のままです.
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