防护装甲中的先进陶瓷材料
自第二次世界大战末期开始先进陶瓷开始作为一种装甲材料引起研究人员的关注。伴随科研人员对应用于装甲材料后防护的陶瓷材料一系列探索，使其成为当今部分复合装甲的重要部件之一，本文简略对装甲防护材料中的陶瓷材料进行概况性介绍。
（一）先进陶瓷材料的防弹原理
装甲防护的基本原理是在受到弹头的冲击下同时消耗其射弹能量，弹速减弱来达到最终的防护效果。先进陶瓷材料的塑性变形量接近为0，尽管无法跟金属材料一般通过自身结构产生塑性变形来吸收弹头带来的能量，但是在收到弹头强有力的冲击时可以通过微破碎过程吸收能量。
先进陶瓷材料吸收能量可分为三个阶段：
①初始撞击阶段：当强有力的弹头撞击陶瓷表面时，因陶瓷硬度高于弹头的飞行速度，所以弹头会产生钝化，从而在陶瓷表面粉碎形成细小且坚硬碎块区的过程中吸收掉大约40%的飞行能力。
②侵蚀阶段：变形的弹头凭借剩余的动能继续侵蚀碎块区，当陶瓷碎片与其产生巨大摩擦力的时候，弹丸会进一步被吸收掉约30%~40%的飞行动能。
③变形、裂缝和断裂阶段：陶瓷产生张力时会促使其破裂，背板也会随之变形，弹丸剩余的飞行动能整体上都会被变形的背板材料吸收，以此达到防护的作用。
陶瓷的吸收能力与其硬度、弹性模量有关，硬度越高，弹丸撞击陶瓷使其弹头就容易发生钝化或破碎，弹丸侵蚀陶瓷过程中所消耗的能力也就越多。
（二）防护装甲用陶瓷材料的性能对比
防弹陶瓷在其性能要求上的要求较为严格，包括但不仅限于：密度、硬度、弹性模量、强度、断裂韧性、断裂模式、微观结构等。例如表1所举例：
表1：材料性能对防弹性能的影响
先进陶瓷材料种类众多，典型的防弹陶瓷材料主要有氧化铝、碳化硼、碳化硅、氮化硅等，具体性能对比见表2：
表2：典型防弹陶瓷材料的性能对比
氧化铝（al2o3）密度最高，化学键力强，高熔点，具有良好的抗氧化性和化学惰性，价格较为平价，多应用于各类装甲车辆、军警防护服等用具。弊端在于高密度、低硬度和断裂韧性使其抗弹性较低。
碳化硼（b4c）密度最低，硬度最高，共价键极强，高熔点、高弹性模量，具有良好的力学性能，多应用于高级军事装甲和空间领域。弊端在于价格昂贵，脆性较大，限制了碳化硼的应用领域的拓展。
碳化硅（sic）共价键极强，高强度，高导热率，耐腐蚀，耐磨损，具有较好的抗热震性，且性价比高，应用领域较广。
（三）纤维增韧陶瓷复合材料
军事人员的装备对轻质结构防护这一块的要求很高，为达到快速移动的目的。纤维复合陶瓷材料在很大程度上为提供能量吸收和减轻质量上提供了好的组合方式。用于增韧陶瓷的纤维主要有玻璃纤维和碳纤维，应用其中可以将材料的断裂应变和弹性模量大幅度提升。而碳纤维与玻璃纤维相比具有更好的优势：因其由原料纤维高温烧成，经历过低温氧化、中温碳化、高温石墨化等工艺，所以强度、模量、热导率更高，密度低，线膨胀系数小，还耐高温的优点，是很好的补强增韧陶瓷材料。碳纤维增韧复合材料能最大限度地抑制陶瓷缺陷的体积效应，发挥纤维的增韧和补强作用，以改善陶瓷复合材料的防弹性能。
来源：ceradir特种陶瓷资讯