Aluminiul transparent va înlocui sticla blindată

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Oxinitrura de aluminiu (sau AlON) este o ceramică compusă din aluminiu, oxigen și azot. Materialul este transparent optic (> 80%) în intervalele ultraviolete, vizibile și semi-unde ale spectrului electromagnetic. Este fabricat în străinătate de Surmet Corporation sub marca ALON. Recent, oamenii de știință ruși au dezvoltat o tehnologie de producere a aluminiului transparent, care este oarecum diferită de analogii importați.

Descriere

Dezvoltarea unui aliaj unic a deschis noi perspective în industria de apărare, știință și construcții. Conform cifrelor oficiale, ALON:

• 4 ori mai puternic decât sticla de cuarț călită;
• 85% mai dur decât safirul;
• aproape 15% mai durabil decât spinelul de aluminat de magneziu.

Apropo, spinelul mineral este un concurent direct al aluminiului transparent șiinferior oxinitrurei într-un număr de parametri.

ALON este cea mai dura ceramică transparentă policristalină disponibilă comercial. Combinația de proprietăți optice și mecanice face din acest material un candidat de top pentru produse blindate ușoare, de în altă performanță, cum ar fi sticla antiglonț și antiexplozie, elemente pentru sisteme optice cu infraroșu. Oxinitrura de aluminiu este, de asemenea, utilizată pentru a produce ferestre, hublouri, plăci, cupole, tije, tuburi și alte produse transparente rezistente la impact, folosind tehnologii tradiționale de prelucrare a pulberii ceramice.

Proprietăți mecanice

Oxinitrura de aluminiu are performanțe remarcabile:

• Modul de elasticitate: 334 GPa.
• Modul de forfecare: 135 GPa.
• Raportul lui Poisson: 0, 24.
• Duritate Knoop: 1800kg/mm2 la o sarcină de 0,2 kg.
• Rezistență la rupere: 2 MPa m1/2.
• Rezistența la îndoire: 0,38-0,7 GPa.
• Rezistența la compresiune: 2,68 GPa.

Proprietăți optice și termice

La testarea aluminiului transparent, s-au obținut următorii indicatori:

• Capacitate termică: 0,781 J/K.
• Conductivitate termică: 12,3 W/(m K).
• Coeficient de dilatare termică: 4,7×10-6/°C.
• Interval de transparență: 200-5000 nm.

ALON este, de asemenea, rezistent la radiații și daune cauzate de diverși acizi, alcalii și apă.

Primire

Oxinitrura de aluminiu transparentă este realizată prin sinterizarea pulberilor, ca și alte materiale ceramice. În timp ce Marina SUA este ocupată cu dezvoltarea unui nou material antiglonț numit spinel artificial, Surmet Corporation lansează deja propria sa versiune de „sticlă antiglonț”, numită ALON.

Dezvoltată în laboratoarele Raytheon, o pulbere specială este turnată și menținută la temperaturi foarte ridicate. Compoziția amestecului poate varia ușor: conținutul de aluminiu este de aproximativ 30% până la 36%, ceea ce afectează ușor performanța (diferența este de doar 1-2%).

Procesul de încălzire face ca pulberea să se lichefieze și să se răcească rapid, lăsând moleculele aranjate liber, ca și cum ar fi încă în formă lichidă. Această structură de cristal conferă aluminiului transparent un nivel de rezistență și rezistență la zgârieturi comparabil cu safirul.

Produsele fabricate sunt supuse unui tratament termic (compactare) la temperaturi ridicate, urmat de șlefuire și lustruire până la transparență. Materialul poate rezista la temperaturi de până la 2100 °C în gaze inerte. Slefuirea și lustruirea îmbunătățesc semnificativ rezistența la impact și alte proprietăți mecanice.

Echivalent intern

Oamenii de știință ruși au creat aluminiu transparent în 2017. Potrivit specialiștilor de la NRNU MEPhI, tehnologia de producție a fostimbunatatit foarte mult. La fabricarea compactelor se folosește tehnica sinterizării cu plasmă scânteie.

Spre deosebire de colegii străini, dezvoltatorii autohtoni nu trec o descărcare electrică printr-un element de încălzire extern, ci direct printr-o matriță. Oamenii de știință spun că armura internă transparentă este comparabilă ca rezistență cu zirconia cubică, dar, în același timp, are o rezistență ridicată la impact.

Comparația armurii de aluminiu cu sticlă antiglonț

Sticlă tradițională antiglonț constă din mai multe straturi de policarbonat, plasate între două straturi de sticlă. În mod similar, armura transparentă din aluminiu constă din trei straturi:

• strat exterior - oxinitrură de aluminiu;
• strat mijlociu - sticlă;
• strat din spate - suport polimeric.

Dar asemănarea se termină aici. Armura din aluminiu poate opri aceleași gloanțe de la armele de calibru mic ca și sticla tradițională antiglonț, dar va fi în continuare transparentă chiar și atunci când este trasă fără fisurile caracteristice. În plus, puterea lui ALON este mult mai mare.

Armura de oxinitrură de aluminiu poate fi realizată în aproape orice formă. Nu se teme de nisip, pietriș sau praf. Rezistenta la materiale abrazive este foarte mare. În ciuda proprietăților excelente ale aluminiului transparent, acest material nu este utilizat pe scară largă. Cel mai mare factor de descurajare este costul (de 3-5 ori mai scump decât sticla tradițională antiglonț). ALON este utilizat în prezent în principal pentru lentilele instrumentelor și senzorilor de observare.rachete.