Prozirni aluminij zamijenit će oklopno staklo

Aluminij oksid (ili AlON) je keramika koja se sastoji od aluminija, kisika i dušika. Materijal je optički transparentan (> 80%) u ultraljubičastim, vidljivim i polusvalnim rasponima elektromagnetnog spektra. U inozemstvu proizvodi Surmet Corporation pod markom ALON. Nedavno su ruski znanstvenici razvili tehnologiju koja proizvodi prozirni aluminij, nešto drugačiji od uvezenih analoga.

opis

Razvoj jedinstvene legure otvara nove perspektive u obrambenoj industriji, znanosti i graditeljstvu. Prema službenim podacima, ALON:

• 4 puta jači od otvrdnjavanja kvarcno staklo;
• 85% tvrđe od safir;
• gotovo 15% pouzdaniji od spinela, od magnezij aluminata.

Usput, mineralni spinel je izravan konkurent natrijevog aluminija i inferiorni od oksinitrida u brojnim parametrima.

ALON je najteži komercijalno dostupni predstavnik polikristalinične keramike. Kombinacija optičkih i mehaničkih svojstava čini ovaj materijal vodeći kandidat za lagani visokih performansi, ojačana članke poput neprobojnog i protueksplozijskoj stakla, infracrveni elemenata za optičke sustave. Isto tako aluminijske oksinitrida proizveden transparentne otporne na udarce prozori, prozori, ploče, kupole, šipke, cijevi i druge članke pomoću uobičajenih tehnika obrade prahu keramičke.

Mehanička svojstva

Oksinitrid aluminija ima izvrsne karakteristike:

• Modul elastičnosti: 334 GPa.
• Modul presjeka: 135 GPa.
• Poissonov omjer: 0,24.
• Knoop tvrdoća: 1800 kg / mm² pri opterećenju od 0,2 kg.
• Otpornost na neuspjeh: 2 MPadm-m^1/2.
• Snaga savijanja: 0,38-0,7 GPa.
• Tlačna čvrstoća: 2,68 GPa.

Optička i toplinska svojstva

Pri ispitivanju transparentnog aluminija dobiveni su sljedeći pokazatelji:

• Specifična toplina: 0,781 J / K.
• Toplinska vodljivost: 12,3 W / (mmdot-K).
• Koeficijent toplinske ekspanzije: 4,7 × 10^-6/ ° C.
• Raspon prozirnosti: 200-5000 nm.

ALON je također otporan na zračenje i oštećenje raznim kiselinama, alkalijama i vodom.

recepcija

Prozirni aluminijev oksinitrid nastaje sinteriranjem praha slično ostalim keramičkim materijalima. Dok američka mornarica angažirana u razvoju novog metka materijala otpornog zove sintetička spinel, Surmet Corporation tvrtka već proizvodi vlastitu verziju „neprobojan” pod imenom Alon.

Poseban prah razvijen u Raytheon laboratorijima položen je u kalupe i čuvao se na vrlo visokim temperaturama. Sastav smjese može lagano varirati: sadržaj aluminija je oko 30% do 36%, što malo utječe na karakteristike (razlika je samo 1-2%).

Postupak zagrijavanja uzrokuje brzo usitnjavanje i hlađenje praha, ostavljajući molekule labavo odlagane, kao da su još u tekućem obliku. To je ova kristalna struktura koja osigurava prozirni aluminij s razinom otpornosti na snagu i ogrebotine usporedivu sa safirom.

Proizvedeni proizvodi podvrgavaju se toplinskoj obradi (zbijanju) pri povišenim temperaturama, nakon čega slijedi brušenje i poliranje sve dok se ne postigne transparentnost. Materijal može izdržati temperature do 2100 ° C u inertnim plinovima. Brijač i poliranje značajno poboljšavaju otpornost na udarce i druga mehanička svojstva.

Domaći analog

Ruski znanstvenici stvorili su transparentni aluminij 2017. godine. Prema riječima stručnjaka iz NIIU "MEPI", proizvodna tehnologija je znatno poboljšana. Kada se izrađuju kompleti, koristi se tehnika sinteriranja iskre-plazme.

Za razliku od inozemnih kolega, domaći programeri prolaze kroz električno pražnjenje ne kroz vanjski element za grijanje, već izravno kroz kalup. Znanstvenici kažu da je domaći transparentni oklop za karakteristike čvrstoće sličan kubičnom cirkoniku, ali ima veliku snagu udarca.

Usporedba aluminijskog oklopa sa staklom protiv bullet-a

Tradicionalno staklo bez metaka sastoji se od nekoliko slojeva polikarbonata koji se nalaze između dva sloja stakla. Slično tome, transparentni aluminijski oklop sastoji se od tri sloja:

• vanjski sloj - aluminij oksinitrid;
• srednji sloj - staklo;
• natrag sloj - polimerni supstrat.

Međutim, sličnost ovdje završava. Aluminij oklop može zaustaviti iste metke od malokalibarskog oružja i tradicionalnog neprobojnog stakla, ali je još uvijek jasno čak i nakon što je pucao bez karakterističnog pukotine. Osim toga, snaga ALON-a je znatno veća.

Oklop od aluminijevog oksinitrida može se proizvesti u gotovo bilo kojem obliku. Ne boji se pijeska, šljunka ili prašine. Otpornost na abrazivne materijale je vrlo visoka. Unatoč izvrsnim svojstvima prozirnog aluminija, ovaj materijal nije bio široko korišten. Najveći zastrašivač je trošak (3-5 puta skuplji od tradicionalnog stakla nepropusnog metka). Alon se trenutno koristi uglavnom za leće promatranih instrumenata i raketnih senzora.