Թափանցիկ ալյումինը կփոխարինի զրահապատ ապակին

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Ալյումինի օքսինիտրիդը (կամ AlON) կերամիկա է, որը կազմված է ալյումինից, թթվածնից և ազոտից: Նյութը օպտիկապես թափանցիկ է (> 80%) էլեկտրամագնիսական սպեկտրի ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի և կիսաալիքային տիրույթներում: Այն արտադրվում է արտերկրում Surmet Corporation-ի կողմից ALON ապրանքանիշով: Վերջերս ռուս գիտնականները մշակել են թափանցիկ ալյումինի արտադրության տեխնոլոգիա, որը որոշ չափով տարբերվում է ներմուծվող անալոգներից։

Նկարագրություն

Եզակի համաձուլվածքի մշակումը նոր հեռանկարներ է բացել պաշտպանական արդյունաբերության, գիտության և շինարարության ոլորտում: Պաշտոնական թվերի համաձայն՝ ALON:

• 4 անգամ ավելի ամուր, քան կոփված քվարցային ապակին;
• 85% ավելի կոշտ, քան շափյուղա;
• մոտ 15% ավելի դիմացկուն, քան մագնեզիումի ալյումինատ սպինելը:

Ի դեպ, հանքային սպինելը թափանցիկ ալյումինի անմիջական մրցակիցն է ևմի շարք պարամետրերով զիջում է օքսինիտրիդին։

ALON-ը առևտրով հասանելի ամենադժվար պոլիբյուրեղային թափանցիկ կերամիկա է: Օպտիկական և մեխանիկական հատկությունների համադրությունը այս նյութը դարձնում է առաջատար թեկնածու թեթև, բարձր արդյունավետությամբ զրահապատ արտադրանքի համար, ինչպիսիք են փամփուշտները և պայթյունից պաշտպանվող ապակիները, ինֆրակարմիր օպտիկական համակարգերի տարրերը: Ալյումինի օքսինիտրիդը նաև օգտագործվում է թափանցիկ հարվածների դիմացկուն պատուհաններ, անցքեր, թիթեղներ, գմբեթներ, ձողեր, խողովակներ և այլ ապրանքներ արտադրելու համար՝ օգտագործելով ավանդական կերամիկական փոշու մշակման տեխնոլոգիաները:

Մեխանիկական հատկություններ

Ալյումինի օքսինիտրիդն ունի ակնառու կատարում:

• Առաձգականության մոդուլ՝ 334 ԳՊա։
• Կտրման մոդուլ՝ 135 ԳՊա։
• Պուասոնի հարաբերակցությունը՝ 0, 24.
• Knoop կարծրություն՝ 1800 կգ/մմ2 0,2 կգ բեռնվածության դեպքում:
• Կոտրման դիմադրություն՝ 2 ՄՊա մ1/2.
• Ճկման ուժ՝ 0,38-0,7 ԳՊա։
• Սեղմման ուժ՝ 2,68 ԳՊա։

Օպտիկական և ջերմային հատկություններ

Թափանցիկ ալյումինի փորձարկման ժամանակ ստացվել են հետևյալ ցուցանիշները՝

• Ջերմային հզորություն՝ 0,781 J/K.
• Ջերմային հաղորդունակություն՝ 12,3 W/(m K).
• Ջերմային ընդարձակման գործակից՝ 4,7×10-6/°C.
• Թափանցիկության միջակայք՝ 200-5000 նմ։

ALON-ը նաև դիմացկուն է ճառագայթմանը և տարբեր թթուների, ալկալիների և ջրի վնասմանը:

Ստանալ

Թափանցիկ ալյումինի օքսինիտրիդը պատրաստված է փոշու սինթրման միջոցով, ինչպես մյուս կերամիկական նյութերը: Մինչ ԱՄՆ ռազմածովային ուժերը զբաղված են արհեստական սպինել կոչվող նոր զրահակայուն նյութի մշակմամբ, Surmet Corporation-ն արդեն թողարկում է «գնդակայուն ապակու» սեփական տարբերակը՝ ALON::

Մշակված Raytheon լաբորատորիաներում հատուկ փոշի է կաղապարվում և պահվում շատ բարձր ջերմաստիճանում: Խառնուրդի բաղադրությունը կարող է փոքր-ինչ տարբերվել. ալյումինի պարունակությունը կազմում է մոտավորապես 30% -ից 36%, ինչը մի փոքր ազդում է աշխատանքի վրա (տարբերությունը կազմում է ընդամենը 1-2%):

Տաքացման գործընթացը հանգեցնում է նրան, որ փոշին արագորեն հեղուկանում և սառչում է, թողնելով մոլեկուլները թույլ դասավորված, կարծես դրանք դեռ հեղուկ վիճակում են: Հենց այս բյուրեղային կառուցվածքն է թափանցիկ ալյումինին տալիս շափյուղայի հետ համեմատելի ուժ և քերծվածքների դիմադրություն:

Արտադրված արտադրանքը ենթարկվում է ջերմային մշակման (կծկման) բարձր ջերմաստիճանում, որին հաջորդում է մանրացնել և փայլեցնել մինչև թափանցիկությունը: Նյութը կարող է դիմակայել մինչև 2100 °C ջերմաստիճանի իներտ գազերում: Հղկելը և փայլեցումը զգալիորեն բարելավում են հարվածների դիմադրությունը և այլ մեխանիկական հատկությունները:

Ներքին համարժեք

Ռուս գիտնականները թափանցիկ ալյումին են ստեղծել 2017թ. Ըստ NRNU MEPhI-ի մասնագետների՝ արտադրության տեխնոլոգիան եղել էմեծապես բարելավվել է: Կոմպակտների արտադրության մեջ օգտագործվում է կայծային-պլազմային սինթրման տեխնիկան։

Ի տարբերություն արտասահմանյան գործընկերների, հայրենական մշակողները էլեկտրական լիցքաթափումը չեն փոխանցում արտաքին ջեռուցման տարրով, այլ անմիջապես կաղապարով: Գիտնականներն ասում են, որ կենցաղային թափանցիկ զրահն իր ուժով համեմատելի է խորանարդ ցիրկոնիայի հետ, բայց միևնույն ժամանակ ունի հարվածի բարձր ուժ։

Ալյումինե զրահի համեմատությունը փամփուշտ ապակու հետ

Ավանդական փամփուշտ ապակին բաղկացած է պոլիկարբոնատի բազմաթիվ շերտերից, որոնք տեղադրված են ապակու երկու շերտերի միջև: Նմանապես, թափանցիկ ալյումինե զրահը բաղկացած է երեք շերտից.

• արտաքին շերտ - ալյումինի օքսինիտրիդ;
• միջին շերտ - ապակի;
• հետեւի շերտ - պոլիմերային թաղանթ:

Բայց նմանությունն ավարտվում է դրանով։ Ալյումինե զրահը կարող է կանգնեցնել փոքր տրամաչափի զենքերից նույն փամփուշտները, ինչ ավանդական զրահակայուն ապակին, բայց այն դեռևս թափանցիկ կլինի նույնիսկ առանց բնորոշ ճաքերի կրակելու: Բացի այդ, ALON-ի ուժը շատ ավելի բարձր է։

Ալյումինե օքսինիտրիդի զրահը կարելի է պատրաստել գրեթե ցանկացած ձևով: Նա չի վախենում ավազից, մանրախիճից կամ փոշուց: Հղկող նյութերի դիմադրությունը շատ բարձր է: Չնայած թափանցիկ ալյումինի գերազանց հատկություններին, այս նյութը լայնորեն չի օգտագործվում: Ամենամեծ կանխարգելիչն ինքնարժեքն է (3-5 անգամ ավելի թանկ, քան ավանդական փամփուշտ ապակին): ALON-ը ներկայումս օգտագործվում է հիմնականում դիտորդական գործիքների և սենսորների ոսպնյակների համար:հրթիռներ.