软质防弹材料.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划软质防弹材料　　碳化硅陶瓷防弹陶瓷的理解及应用　　摘要：通过可以作为防弹护甲的材料进行比较，一步步揭示出如今最符合现代化战争需要的高性能防弹护甲——碳化硅陶瓷防弹护甲，一一介绍出它相对于其他防弹护甲材料的优越性能，但由于该护甲也具有自身缺陷，所以通过理论上的知识来人为的改变其生产过程等方法来增强碳化硅防弹陶瓷的性能，使其成为现代化战争中真正的无敌护甲关键词：碳化硅陶瓷；防弹护甲；抗弹性能；应用　　引言：由于国内外软质防弹衣只能防护低速的子弹，对于步枪等发射的高速子弹或者某些钢芯弹头，只能采用以软质防弹衣为基础，在重点部位加插硬质护板的方式来抵御目前硬质护板中只有陶瓷复合板符合现在重量、性能、价格方面符合大家的要求，其中的碳化硅陶瓷抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度高、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，受到了各国军事专家的亲睐，并被广泛应用，但是其韧性低这一致命缺点亟待解决，不过在理论上是可以通过控制烧结过程、通过陶瓷纤维编制来弥补这个弱点。

从而使碳化硅防弹陶瓷成为最理想的防弹护甲1.选用碳化硅陶瓷作为防弹陶瓷的主体的原因　　在这几种材料中，超高分子量聚乙烯板最轻，但价格最高；防弹钢板价格最便宜但是但其重量最重，造成战争个体机动性降低；而防弹陶瓷复合板则显示出其良好的优越性，物美价廉且对于速度更高的穿甲弹，单独采用防弹钢板和超高分子量聚乙烯板均达不到理想防护效果，更多的选用陶瓷复合板　　陶瓷的种类很多，目前可用于个体防护的主要有氧化铝、氮化硅、碳　　化硅、碳化硼等　　目前已确定用M值来衡量陶瓷材料的抗弹性能M=EH/ρ式中，E是杨氏模量，H是硬度，ρ是密度4　　【】　　摘要　　超高分子量聚乙烯纤维由于其优越性被用于防弹材料中，各国也在发展技术克服它的不足高性能纤维得到了不断发展创新，目前已进入了一个高速发展阶段我国企业也应抓住机会发展技术，在此领域上有更长远的发展　　关键词　　超高分子量聚乙烯纤维、防弹材料、应用前景(来自:写论文网:软质防弹材料)　　引言　　传统钢制防弹材料的防护水平能满足使用要求，不过重量和刚性严重降低了此类材料在使用中的舒适性，而且还存在跳弹伤人的危险.随着世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的发展，高性能纤维得到了不断发展创新，目前已进入了一个高速发展阶段，用高性能纤维材料制成的防弹材料质轻、柔韧性好、防护效果佳，近年来，各国用高性能纤维材料开发出了各种软式、软硬复合式防弹衣和防弹头盔。

采用芳纶织物制成的软质防弹背心在穿着舒适性上取得了革命性的突破.而UHMWPE纤维的出现又进一步提高了软质防弹复合材料的防护性能与芳纶相比，UHMWPE纤维具有更高的强度、模量、比强度、比模量及声波传递速度，这几个因素均与纤维的防弹性能密切相关.一般认为，上述几个指标越高，纤维的防弹性能越好　　超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)也称UHMWPE纤维，是继碳纤维、Kevlar纤维之后的第三代高性能纤维1979年由荷兰DSM公司生的Dyneema(迪尼玛)纤维，是世界上第一种超高分子量聚乙烯纤维，此　　后各国相开发了多种超高分子量聚乙烯，如：美国联合信号公司(AlliedSignal)Spectra三井石油化的Tekmilon等国内对UHMWPE纤维的研究开发工作，始于20世纪的80年代初期，经过几十年的研究开发，国内已经形成了多家UHMWPE纤维生产厂家由于UHMWPE纤维具有低密度、高比模量、高比强度、良好的能量吸收性能等优点，UHMWPE纤维出现后打破了芳纶纤维在防弹材料领域的垄断地位，并有逐渐取代芳纶防弹纤维的趋势　　UHMWPE纤维增强复合材料的准静态力学分析　　蔡忠龙和冼杏娟对UHMWPE纤维增强复合材料的力学行为进行了一系列研究。

UHMWPE纤维增强复合材料的轴向压缩性能较低，即使处理后的sK66／环氧复合材料的轴向压缩强度也只有54．4MPa(sK66是UHMWPE纤维的商品名)试样受压缩达70％极限荷载时开始产生塑性形变，并逐渐增大，出现剪切破坏，直至试样失效，但并不断开这类材料压缩破坏的主要机理是UHMWPE纤维受压失稳弯折界面脱粘此外，UHMWPE纤维增强复合材料的弯曲性能也很低，如处理后的SK66／环氧复合材料的弯曲强度最高只有150MPa，约为拉伸强度的1／7在弯矩作用下，受压部分的承载超过SK66纤维的压缩强度时，纤维失稳，从而导致分层；受拉部分由于纤维与树脂的脱粘产生分层逐层失效，最后韧性弯曲破坏受弯分层是这类材料主要弯曲破坏机理冼杏娟等人进一步研冗了UHMWPE纤维增强复合材料的断裂韧性和裂缝扩展，她们采用三点弯曲加载方式，试样单边缺口，缺口长度(a)和试样宽度(w)之比为03，用长焦显微镜观测拍摄变形和断裂裂缝的　　扩展实验表明：LDPE基体较环氧基体有更高的断裂韧性，因而能吸收更多的能量LDPE基体在弯曲荷载达到临界值时，裂缝顶端钝化，在裂缝附近受剪部位，纤维脱粘而发白若采用单向UHMWPE纤维增强树脂，试样中纤维垂直于缺口方向会出现裂缝增长；采用I胁UHMWPE纤维正交编织布增强树脂，试样的缺口顶端会出现钝化，累积的塑性变形可能引起微观裂纹，成为应力集中点，导致塑性破坏。

　　UHMWPE纤维增强复合材料的防弹性能研究　　UHMWPE纤维增强复合材料的防弹性能研究主要集中在材料的冲击响应和破坏机理方面　　1994年，美国宾西法尼亚大学的LeeBL和军方研究人员songJW与wardJF发现，正交编织布和无纬片复合材料在子弹冲击过程中．都会出现连续的分层、冲塞和剪切、拉伸破坏并存，其中，冲塞主要是由剪切引起的另外，当面密度固定且较低时，上述两种形式的纤维层压板防弹能力没有差异；但随着面密度的提高，无纬片层压板表现出更高的防弹能力这可能是因为正交编织布在编织加工的过程中，纤维的强度会不可避免地损失，而无纬片却能保持纤维的强度；并且元纬片上因为没有结点，可以更有利于传递弹击时产生的冲击波，防止形成剪切冲塞另外，无纬片层叠的角度与分层区的形成有很大的关系，如(O／900)n、(00)n、(o／+45／-45／900)n等考虑到战场上　　的人员经常要面对子弹或碎片的重复冲击破坏，Lee等人还设计了一个实验：在UHMWPE纤维层压板的同一部位，以较低的着弹速度，重复性地施加冲击采用扫描电镜分析uHMwPE纤维增强复合材料的断面发　　现，原分层的区域扩大，直至复合材料整个被破坏。

这种情况下，冲击的累积次数，可视为防弹材料的抗冲击疲劳寿命与聚氨酯胶粘剂相比，乙烯基酯胶粘剂的复合材料具有更高的防弹性能、更长的抗冲击疲劳寿命采用动态热分析仪(DMA)测量还发现，复合材料的阻尼因子对防弹能力的影响不大　　1998年，Walsh和Lee、Song等人选用乙烯基酯树脂和聚氨酯作为基体复合材料进行比较，考察了在准静态、低速冲击和弹击冲击几种情况下，纯层叠织物、多层复合与单层复合材料的力学形变和侵彻破坏他们发现：UHMWPE平纹布上断裂纤维与层压板的数量比，和复合材料的能量吸收比有很好的对应关系这证实UHMwPE纤维的应变对复合材料能量吸收的作用：少量树脂的加入，可以使复合材料受到冲击时，产生均衡的内部应力，故树脂的性质会影响断裂纤维的数目及复合材料的能量吸收在全部应变范围内，“较硬”的乙烯基酯基体比“较软”的聚氨酯基体的能量吸收更强　　国内的孙志杰等人研究了不同成型温度、压力对UHMWPE纤维增强复合材料防弹性能的影响，为其实践应用和优化设计提供了一定的参考依据他们发现：成型温度低于123℃后，纤维的结晶度和强度开始下降，在126℃时下降了10％：成型压力在2．5MPa和125MPa对，UHMWPE纤维增强复合板的弹道吸能出现两个极大峰。

12．5MPa时为最大值这是由复合板的分层、UHMwPE纤维拉伸断裂和剪切断裂三种吸能形式的协同作用造成的成型压力为125MPa时，弹击后，这三种作用的协同效应最大，靶板的凸起高度和面积最大，弹道吸能最大　　UHMWPE纤维优点　　1、相对密度小　　目前已商品化的几种UHMWPE纤维，相对密度为0．979／cm3，是所有高性能纤维中密度最小的，是铝的l，3和钢的1／8，是芳纶的2／3，碳纤维的1／2；UHMWPE纤维复合材料要比芳纶复合材料轻20％，比碳纤维复合材料CERP轻30％　　2、比模量、比强度高　　UHMWPE纤维具有很高的主链结合强度再加上其高度结晶取向，使纤维具有很高的强度和模量UHMWPE纤维是目前高性能纤维中比强度最高的纤维，比芳纶高35％，比碳纤维高50％；其比模量也很高(仅低于碳纤维，高于其他纤维)的纤维，是芳纶的2．5倍，而且由于该纤维有常规准静态条件下较高的模量，能造成高的声速传播，从而使得它在防护子弹冲击时的能量吸收和应力波传递优于其它纤维　　3、其它物理化学优异性能　　UHMWPE纤维的表面呈化学惰性，耐化学试剂强于芳纶，具有较强的耐酸、耐碱及多种化学试剂，水对它的强度几乎没有影响。

耐光性也很好，在紫外线照射1500h后强度保持率为90％，耐磨性、耐弯曲性在各类高性能纤维中也是最高的　　UHMWPE纤维在防弹材料上的应用　　1、防弹衣　　自从上世纪60年代以来，防弹衣的发展非常迅速，重量逐步减轻而性能逐渐增强，其发展经历了硬体防弹衣和软体防弹衣2个阶段，前　　碳化硅陶瓷防弹陶瓷的理解及应用　　摘要：通过可以作为防弹护甲的材料进行比较，一步步揭示出如今最符合现代化战争需要的高性能防弹护甲——碳化硅陶瓷防弹护甲，一一介绍出它相对于其他防弹护甲材料的优越性能，但由于该护甲也具有自身缺陷，所以通过理论上的知识来人为的改变其生产过程等方法来增强碳化硅防弹陶瓷的性能，使其成为现代化战争中真正的无敌护甲　　关键词：碳化硅陶瓷；防弹护甲；抗弹性能；应用　　引言：由于国内外软质防弹衣只能防护低速的子弹，对于步枪等发射的高速子弹或者某些钢芯弹头，只能采用以软质防弹衣为基础，在重点部位加插硬质护板的方式来抵御目前硬质护板中只有陶瓷复合板符合现在重量、性能、价格方面符合大家的要求，其中的碳化硅陶瓷抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度高、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，受到了各国军事专家的亲睐，并被广泛应用，但是其韧性低这一致命缺点亟待解决，不过在理论上是可以通过控制烧结过程、通过陶瓷纤维编制来弥补这个弱点。

从而使碳化硅防弹陶瓷成为最理想的防弹护甲　　1.选用碳化硅陶瓷作为防弹陶瓷的主体的原因　　目前，硬质防护板包括有防弹钢板、防弹陶瓷复合板、超高分子量聚乙烯板三大类　　在这几种材料中，超高分子量聚乙烯板最轻，但价格最高；防弹钢板价格最便宜但是但其重量最重，造成战争个体机动性降低；而防弹陶瓷复合板则显示出其良好的优越性，物美价廉且对于速度更高的穿甲弹，单独采用防弹钢板和超高分子量聚乙烯板均达不到理想防护效果，更多的选用陶瓷复合板　　陶瓷的种类很多，目前可用于个体防护的主要有氧化铝、氮化硅　　、碳化硅、碳化硼等　　目前已确定用M值来衡量陶瓷材料的抗弹性能　　M=EH/ρ　　【4】式中，E是杨氏模量，H是硬度，ρ是密度　　2.SiC陶瓷的主要性能　　碳化硅的硬度和韧性　　SiC的硬度相当高，莫氏刻痕硬度为，克氏显微硬度为2200~2800kg/mm2(负荷100g)所给范围之所以如此大，这是因为SiC晶体的硬度与其晶轴方向有关SiC的热态硬度虽然随着温度的升高而下降，SiC的抗压强度为224MPa，SiC的抗弯强度为SiC颗粒的韧性，通常是用—定数量某种。