Şeffaf alüminyum zırhlı camın yerini alacak

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Alüminyum oksinitrür (veya AlON) alüminyum, oksijen ve nitrojenden oluşan bir seramiktir. Malzeme, elektromanyetik spektrumun ultraviyole, görünür ve yarım dalga aralıklarında optik olarak şeffaftır (> %80). Yurtdışında Surmet Corporation tarafından ALON markasıyla üretilmektedir. Son zamanlarda Rus bilim adamları, ithal analoglardan biraz farklı olan şeffaf alüminyum üretmek için bir teknoloji geliştirdiler.

Açıklama

Benzersiz bir alaşımın geliştirilmesi, savunma sanayii, bilim ve inşaat alanlarında yeni ufuklar açtı. Resmi rakamlara göre ALON:

• Temperli kuvars camdan 4 kat daha güçlü;
• safirden %85 daha sert;
• Magnezyum alüminat spinelden yaklaşık %15 daha dayanıklıdır.

Bu arada, mineral spinel şeffaf alüminyumun doğrudan rakibidir vebir dizi parametrede oksinitrürden daha düşüktür.

ALON piyasada bulunan en sert polikristal şeffaf seramiktir. Optik ve mekanik özelliklerin kombinasyonu, bu malzemeyi kurşun geçirmez ve patlamaya dayanıklı cam gibi hafif, yüksek performanslı zırhlı ürünler, kızılötesi optik sistemler için elemanlar için lider bir aday yapar. Alüminyum oksinitrür ayrıca, geleneksel seramik tozu işleme teknolojilerini kullanan şeffaf, darbeye dayanıklı pencereler, lombozlar, levhalar, kubbeler, çubuklar, borular ve diğer ürünleri üretmek için kullanılır.

Mekanik özellikler

Alüminyum oksinitrür olağanüstü bir performansa sahiptir:

• Elastikiyet modülü: 334 GPa.
• Kesme modülü: 135 GPa.
• Poisson Oranı: 0, 24.
• Knoop sertliği: 1800kg/mm2 0,2kg yükte.
• Kırılma direnci: 2 MPa m1/2.
• Eğilme gücü: 0,38-0,7 GPa.
• Basınç dayanımı: 2,68 GPa.

Optik ve termal özellikler

Şeffaf alüminyum test edilirken aşağıdaki göstergeler elde edildi:

• Isı kapasitesi: 0.781 J/K.
• Termal iletkenlik: 12,3 W/(m K).
• Termal genleşme katsayısı: 4.7×10-6/°C.
• Şeffaflık aralığı: 200-5000 nm.

ALON ayrıca radyasyona ve çeşitli asitler, alkaliler ve sudan kaynaklanan hasara karşı dayanıklıdır.

Al

Şeffaf alüminyum oksinitrür, diğer seramik malzemeler gibi toz sinterleme ile yapılır. ABD Donanması yapay spinel adı verilen yeni bir kurşun geçirmez malzeme geliştirmekle meşgulken, Surmet Corporation zaten ALON adlı kendi "kurşun geçirmez cam" versiyonunu piyasaya sürüyor.

Raytheon laboratuvarlarında geliştirilen özel bir toz kalıplanır ve çok yüksek sıcaklıklarda tutulur. Karışımın bileşimi biraz değişebilir: alüminyum içeriği yaklaşık %30 ila %36'dır, bu da performansı biraz etkiler (fark sadece %1-2'dir).

Isıtma işlemi tozun hızla sıvılaşmasına ve soğumasına neden olarak molekülleri hala sıvı haldeymiş gibi gevşek bir şekilde düzenler. Şeffaf alüminyuma safir ile karşılaştırılabilir düzeyde bir güç ve çizilme direnci veren bu kristal yapıdır.

Üretilmiş ürünler, yüksek sıcaklıklarda ısıl işleme (sıkıştırma) tabi tutulur, ardından şeffaf olana kadar öğütülür ve parlatılır. Malzeme, inert gazlarda 2100 °C'ye kadar sıcaklıklara dayanabilir. Taşlama ve cilalama, darbe direncini ve diğer mekanik özellikleri önemli ölçüde iyileştirir.

Yurtiçi eşdeğer

Rus bilim adamları 2017'de şeffaf alüminyum yarattı. NRNU MEPhI uzmanlarına göre, üretim teknolojisibüyük ölçüde iyileştirildi. Kompaktların üretiminde kıvılcım-plazma sinterleme tekniği kullanılır.

Yabancı meslektaşların aksine, yerli geliştiriciler elektrik deşarjını harici bir ısıtma elemanından değil, doğrudan bir kalıptan geçirir. Bilim adamları, yerli şeffaf zırhın mukavemet açısından kübik zirkonya ile karşılaştırılabilir olduğunu, ancak aynı zamanda yüksek darbe mukavemetine sahip olduğunu söylüyor.

Alüminyum zırhın kurşun geçirmez camla karşılaştırılması

Geleneksel kurşun geçirmez cam, iki cam tabakası arasına sıkıştırılmış çok sayıda polikarbonat tabakasından oluşur. Benzer şekilde, şeffaf alüminyum zırh üç katmandan oluşur:

• dış katman - alüminyum oksinitrür;
• orta katman - cam;
• arka katman - polimer destek.

Ama benzerlik burada bitiyor. Alüminyum zırh, geleneksel kurşun geçirmez camla aynı küçük kalibreli silahlardan gelen mermileri durdurabilir, ancak karakteristik çatlaklar olmadan ateşlendiğinde bile şeffaf olacaktır. Ayrıca ALON'un gücü çok daha yüksek.

Alüminyum oksinitrür zırh neredeyse her şekilde yapılabilir. Kum, çakıl veya tozdan korkmuyor. Aşındırıcı malzemelere karşı direnci çok yüksektir. Şeffaf alüminyumun mükemmel özelliklerine rağmen, bu malzeme yaygın olarak kullanılmamaktadır. En büyük caydırıcı maliyettir (geleneksel kurşun geçirmez camdan 3-5 kat daha pahalı). ALON şu anda esas olarak gözlem cihazlarının ve sensörlerin lensleri için kullanılmaktadır.füzeler.