主战坦克装甲的当前时尚是什么?

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 02:05:33
不考虑各种步战、轮式装甲车。
材料除了钢板之外,陶瓷还是贫铀?
毛子、英帝都有陶瓷夹心的复合装甲,那么美帝为M1系列发展过陶瓷装甲吗?不考虑各种步战、轮式装甲车。
材料除了钢板之外,陶瓷还是贫铀?
毛子、英帝都有陶瓷夹心的复合装甲,那么美帝为M1系列发展过陶瓷装甲吗?
当前坦克是冷门,无所谓时尚。
除了东亚,其它地方好久没有坦克的消息了。
在伊拉克阿富汗,现在最时尚的是格栅装甲, 国内这么多干阳台防盗网或铁艺的小店如果是在伊拉克阿富汗,那肯定大挣一笔了。
回复 1# jiandingzhe 大兄弟,M1A2到现在也还是用的陶瓷...........贫铀仅仅是骨架而已,主夹层材料还是陶瓷..............目前还是以陶瓷为主,下一代就都开始TIB了
.................
谁现在还花大力气去搞重防护坦克,再弄也挡不住反坦克导弹.成本油耗高的吓死人.主战坦克就是缩小版的路上大炮巨舰.濒临淘汰武器.未来要搞也是轻量化中等防护加主动防御装置的战车.
多层巧克力夹心.
xiaoruoruo1985 发表于 2010-2-25 13:34


    拿什么取代坦克?
xiaoruoruo1985 发表于 2010-2-25 13:34


  历史上坦克从来没有防住所有反坦克武器的打击过,那么这么说坦克应该在一战后就淘汰了,为什么还不淘汰呢?
回复 5# xiaoruoruo1985


   防不住也比完全没有防护好得多

有防护,同样被击穿,防护越好,损伤越小

没防护的,或许一把刀就能破坏之
xiaoruoruo1985 发表于 2010-2-25 13:34


    {:3_77:} 这个观点很多砖家以及MD的粉丝提到过:D
回复 1# jiandingzhe


    现在的时尚是大厚度的约束环陶瓷装甲,而且边越来越多
很多人说,远程呼叫的火力和网络取代坦克,因此装甲平台只需要轻装甲的

这说明提出这个观点的人压根没在基层部队呆过,当你作战时,你与敌人都是争的都是秒以内的时间看谁先开火,远程火力这个时候根本帮不上忙。就像一个女的要是遇到QJ犯,家伙都要到口口那了,这时候才报警希望避免被QJ一样不现实。
xiaoruoruo1985 发表于 2010-2-25 13:34

想当年拉姆斯菲尔德在位时这一说法很流行:D
回复 11# 猎杀m1a2 兄弟,现在的复合装甲讲究反侵彻,用侵彻的办法摧毁侵彻物..............
红外6904 发表于 2010-2-25 15:22


    对,差点忘了这一块
dply 发表于 2010-2-25 15:08


    那是拉氏故意说的:D

按拉氏的逻辑,战斗机再牛也会被导弹击落,军舰再大也扛不住反舰导弹,士兵素质再高被子弹击中一样会死。。。。。。那么就只要导弹、子弹吧

拉氏那些理论本身就经不住推敲,行内人士一眼就可以看出严重脱离实际。
主动防御……
T-34-85 发表于 2010-2-25 20:04

冒似很流行
可没实际的效果
就那我们99所说的东西,几乎没有可以很好检验的标准
猎杀m1a2 发表于 2010-2-25 14:39

那些人,以为打仗,和电脑游戏一样,去排兵布阵,指哪打哪
xiaoruoruo1985 发表于 2010-2-25 13:34
轻到什么程度?
T-34-85 发表于 2010-2-25 20:04

看起来不错。
直接安上格栅装甲吧,来此贴科普格栅装甲吧,大大们!http://bbs.cjdby.net/viewthread. ... ;page=1#pid22607597
T-54坦克 发表于 2010-2-25 22:06


    我觉得一把刀就足以捅穿外壳的恐怕最符合这种所谓“高机动兵器”的设想

乍得的无装甲吉普车打败了白痴利比亚陆军,很多人就以为所谓“高机动”肯定有用;然后前两年苏丹的96(而且苏丹军战术素养也不咋样),狠狠的教训了一下这些乱串的“讨厌鬼”们,则华丽的宣告了这种想象战术的终结:D

当然,提倡所谓“高机动”兵器的人从来都是只看到前一个例子的,对于后一个例子,就算看到了,也从大脑里强制删除。
窃以为电磁装甲不错……
猎杀m1a2 发表于 2010-2-25 22:22

就是成天叫唤轻型化的MD还养这那么多坦克呢。
MD经常忽悠的欢。自己确不动。
M1A2堂而皇之的继续服役呢。
红外6904 发表于 2010-2-25 10:52


   是TiB2复合材料?
TIB2的熔点 密度:高熔点( 2980 ℃)、高硬度( 34GPa )、密度为 4.52g/cm3 、耐磨损、抗酸碱、导电性能优良( 14.4u Ω cm )、导电性能强( 25/m.s.k )、热膨胀系数小( 8.1 ×× 10-6/ ℃) , 具有极好的化学稳定性和抗热性能。
TiB2复合材料的研究
硼化物陶瓷是一类具有特殊物理性能与化学性能的陶瓷。由于它具有极高的熔点、高的化学稳定性、高的硬度和优异的耐磨性而被作为硬质工具材料、磨料、合金添加剂及耐磨部件等,由此得到广泛应用。同时这类材料又具有优良的电性能,可作为惰性电极材料及高温电工材料而引人注目。近几十年来,世界各国都在加紧研究开发硼化物陶瓷及其复合材料,在硼化物陶瓷材料中,TiB2具有许多优良性能,如熔点高、硬度高、化学稳定性好、抗腐蚀性能好,可广泛应用在耐高温件、耐磨件、耐腐蚀件以及其它特殊要求零件上。相对其它陶瓷材料而言,TiB2具有优良的导电性,易于加工,性能特别优异而被作为最有希望得到广泛应用的硼化物陶瓷。
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1,1 TiB2的结构特点

  TiB2是具有六方晶系C32型结构的准金属化合物,其完整晶体的结构参数为a=3.028U,c=3.228U。晶体结构中的硼原子面和钛原子面交替出现构成二维网状结构,其中B-外层有四个电子,每个B—与另外三个B—以共价键相结合,多余的一个电子形成离域大丌键。这种类似于石墨的硼原子层状结构和和Ti外层电子构造决定了TiB2具有良好的导电性和金属光泽,因而可以采取电加工的方法对其进行成型;而硼原子面和钛原子面之间的Ti—B离子键决定了这种材料具有较高的熔点、高硬度、优良的化学稳定性。但在TiB2晶体中,这种a、b轴为共价键,c轴为离子键的特性也导致了其性能的各向异性。在TiB2材料的制备过程中,这种各向异性会导致晶体生长出现择优取向,从而随着晶粒的长大,材料中的残余应力加大,导致大量的微裂纹产生,使材料的机械性能下降。同时在离子键与口键的共同作用下,Ti+与B-在烧结过程中均难发生迁移,因此TiB2的原子自扩散系数很低,烧结性很差。

1.2 TiB2的导电性

  TiB2最突出的优点是具有良好的导电性,具有像金属一样的电子导电性以及正的电阻率温度系数,而且优于金属Ti的导电性。常温下,它的电阻几乎可以与Cu相比,这使它能够弥补大部分陶瓷材料的不足,是一种重要的电子陶瓷材料。TiB2优良的导电及机械性能为其在导电材料中的应用开辟了一条新途径。例如,用铜或铜合金作芯,外包镍基TiB2陶瓷涂层形成的复合导电材料性能优越;TiB2覆盖层可用于电导玻璃;TiB2增强铜合金用于电焊;含TiB2涂层的导电棒用于工业生产;TiB2导电橡胶比传统的银导电橡胶更加经济耐用等。利用TiB2的导电及耐磨性可得到性能优良的电接触或电摩擦功能材料。比如,将覆盖铜与TiB2的复合颗粒用于电接触材料的生产;铜与TiB2纤维组成的复合材料用来制造集成电路片,寿命提高10~103倍;Ag—TiB2复合材料作电接触材料比传统的Ag—W复合材料优越等。这方面做的工作很多,表明TiB2有希望成为电接触或电摩擦材料中的优选陶瓷材料。

TiB2是性能优良的金属导电陶瓷材料,因而用它作电阻材料也大有潜力。文献报道了TiB2在透明导电材料中被用作电阻阻挡层,通过掺人不同含量的TiB2来调整材料电阻率的功能导电陶瓷;用TiB2制备高稳定性、高精度电阻器;半导体上沉积TiB2与TiSi膜用作高值绝缘材料等。另外,TiB2沉积层还可以用在集成电路中作隔离层或在液晶显示器件中作隔离层。

1.3 TiB2的抗氧化性

  TiB2具有良好的抗氧化性。据有关研究报道,在120℃时,在TG中测定,TiB2粉无增重现象。在120-450℃范围内,TiB2粉末在TG中测定,有轻微增重现象。在此温度范围内多次循环,再无增重现象发生。说明在较低温度下(120-450℃),TiB2的表面已形成了一层氧化保护膜,避免了材料内部继续氧化,因而具有较好的抗氧化能力;温度超过900-1000℃后,TiB2剧烈氧化。根据DAT—TG和XRD的分析结果,可以推定TiB2在450℃左右开始氧化分解,其反应机理是:

  TiB2+5/2O2→→TiO2/B2O3,

  TiB2+9/4O2→TiBO3十1/2 B2O3

  TiB2+1/4O2→TiO2+1/2 B2O3

氧化分解产物中B2O3熔点较低(450℃),熔融的B2O3可以在表面形成一层保护膜,避免材料内部继续氧化,使TiB2具有较好的抗氧化能力。但在1000℃以上,由于B2O3的蒸发,氧化会加速。对SiC—TiB2复相陶瓷的高温氧化及温度对其影响的研究表明:在1000℃以下,SiC—TiB2的抗氧化性与SiC接近;到1200℃以上,氧化明显加快,并随TiB2含量的增加而增快,强度也迅速降低。

 1.4 TiB2的应用

  在结构材料方面,由于TiB2高的强度和硬度,可制造硬质工具材料和刀具、拉丝模、喷砂嘴等,同时可以作为各种复合材料的添加剂。例如,采用TiB2颗粒强化的Al基复合材料已开始应用于航空、汽车等工业中,其性能与SiC增强的A1合金相比,性能有大幅度提高。

  在功能材料方面,由于TiB2具有与纯铁相似的电阻率,良好的导电性决定了它在功能材料应用上大有可为。在真空和还原气氛中,TiB2基复合材料作为发热材料,使用温度可以达到1800℃以上,其性能超过了传统的硅碳.、硅钼类发热体。利用TiB2的电性能,还可制造PCT材料。将TiB2与有机高分子材料复合,可以制成具有柔性的PCT材料。TiB2的熔点比SiC、Si3N的分解温度还高1000℃,使之可以在比SiC、Si3N4,更高的工作温度下使用,成为超高温(2000-3000℃)耐火材料。

  利用TiB2陶瓷优良的电性能和在过渡金属及轻金属熔体中具有良好的稳定性,使它在金属蒸镀技术领域具有广泛的应用价值,成为电解铝工业中电极、高温坩埚的首选材料TiB2陶瓷作为电解铝槽或电极材料,可提高其使用效率和使用寿命;作为高温坩埚,其使用寿命比传统的坩埚延长几倍甚至几十倍。

2 TiB2单相陶瓷及其制备

2.1 TiB2单相陶瓷的烧结

TiB2是硼、钛唯一稳定的化合物,相互以共价键结合,因此TiB2材料的烧结十分困难。研究表明,在无压烧结条件下,TiB2的烧结温度在2000℃以上。当烧结温度达到2200℃时,TiB2烧结体的相对密度仍很低,基本上不能实现材料的致密化。采用热压烧结是现在实现TiB2密实 材料的主要手段。但是即使在2400-2500℃、1GPa下热压烧结,其密度也只有94.5%~99%,而且热压烧结使材料制备的形状受到限制。常压烧结或无压烧结更加困难。也有报道采用纳米TiB2粉料进行无压烧结,使TiB2在1600℃时实现了密实化。但是这种材料的原料制备很困难,制备成本较高,TiB2差的烧结性限制了该材料的广泛应用。

单相TiB2尽管有很好的性能特征,如很高的硬度、良好的导电性,但其熔点高、扩散系数低和各向异性导致材料脆性大,烧结性较差,晶粒易择优生长,给材料的制备带来了困难。为了改善材料的烧结性能和提高材料的韧性,常添加金属作为烧结助剂,但其硬度和高温性能大幅度下降。同时,TiB2常温脆性和较低的强度亦阻碍了这类材料的实际应用。

  对于单相TiB2陶瓷的研究主要集中在研究烧结致密化工艺,最佳烧结助剂的选择,材料显微结构对材料性能的影响等方面。大量的研究表明,采用无压烧结工艺来获得相对密度大于95%以上的TiB2材料几乎是不可能的。在2400℃温度下烧结60min,TiB2的相对密度仅为91%。从烧结过程的特点来看,在烧结初期,其相对密度随保温时间线性增加。但当烧结温度达到一定温度时,材料密度不再变化,并且材料致密度与初始原料的粒度无关。

  Sunggi和Baik等人研究了氧含量对TiB2陶瓷无压烧结的影响。结果表明,采用亚微米级的TiB2,材料的密度最高也仅达到92.2%(4.15g/cm3),氧含量的高低直接影响到TiB2晶粒的大小。

  热压烧结工艺是获得致密陶瓷材料的有效手段。美国橡树岭国家实验室的研究结果表明,采用热压工艺在1800%条件下保温2h,可以获得相对密度97%以上的TiB2材料。但氧含量对材料的烧结影响很大。通过在TiB2粉末中掺加还原剂碳,可有效地消除氧对烧结的影响并且控制晶粒的异常长大,从而获得致密的晶粒细小的TiB2烧结体。

2.2烧结助剂对TiB2陶瓷烧结的影响

  在热压烧结中,为了降低纯TiB2的烧结温度,可将各种金属添加剂作为助烧剂加入到TiB2粉末中。助烧剂的加入极大地降低了烧结温度,并且可以获得接近理论密度的TiB2陶瓷。

  TiB2的助烧剂主要选择一些过渡金属粉末。研究认为,过渡金属Co、Ni和Cr对TiB2的烧结有较大影响。有研究表明,金属Ni是比较有希望的助烧剂之一:掺1.5wt%Ni的TiB2材料不仅可以在1425℃的温度下热压烧结获得99%以上的密度,而且其机械强度亦明显提高;过渡金属硼化物如W2B5、CoB、NbB2等亦可作为TiB2的烧结助剂。在TiB2陶瓷基体中掺杂少量的过渡金属硼化物,可改善材料的烧结性能、细化晶粒,同时提高了材料的硬度等力学性能和机械性能。

  导电相的配比越接近渗流阀值,烧结助剂的影响越大。烧结助剂的运用对导电网络的构成产生了极大的影响。由于烧结助剂对构建导电网络的辅助作用,使更多的导电相成分参与导电网络的构成,导电通路成倍增加。这种变化势必影响渗流曲线的走向,从而影响渗流阀值,使Vc(导电相的临界含量)变小。

显结构研究表明:TiB2晶粒与所形成的固溶体因晶格常数差异而产生的应力是抑制晶粒生长、提高材料性能的因素。在材料显微结构研究方面:氧含量及各种杂质元素对材料组织与结构的影响、TiB2晶粒大小对材料性能的影响是研究的主要方面。氧含量直接影响烧结体中TiB2晶粒大小,并且限制了材料获得高的致密度。TiB2陶瓷的机械性能对晶粒大小非常敏感,随着TiB2晶粒长大,材料的机械性能明显下降。其主要原因是TiB2是非等轴晶系,热膨胀系数各向异性,在烧结冷却的过程中TiB2产生极大的残余应力,并且随着晶粒的增大,残余应力增加很快,导致大量的微裂纹。研究表明,对纯TiB2陶瓷而言,晶粒尺寸大于15μm时,微裂纹大量出现,机械性能劣化。

3     TiB2—陶瓷复合材料

现代工业及高技术的发展,对新材料的要求越来越高,高强、高韧、超硬、耐高温、耐磨、耐腐蚀等特性是现代工业应用领域对材料的新要求,单一组分的材料已经难以满足严酷的应用条件。大量基础研究和材料设计科学的发展使材料复合新技术和新思想层出不穷,多相材料的复合亦使材料的综合性能得到极大的提高。

单相TiB2材料尽管有高的硬度、良好的电性能,但其低的强度和韧性是这种材料的一大弱点。虽然TiB2—金属复合材料可以极大地提高材料的强度和韧性,但其硬度和高温性能亦会大幅度下降。材料设计的观点认为,通过掺加陶瓷第二相,制备TiB2—陶瓷复合材料,可以在保持材料硬度及耐高温特性的前提下,减少或消除因晶界、孔洞等缺陷带来的不良影响,不但可以改善陶瓷的烧结性能,也能有效地提高材料的强度和韧性。国内外对复相

TiB2—陶瓷的研究还不够系统,大多数工作属于探索性的。

在TiB2基体中加入第二相增强粒子构成二相复合材料是最常用的复合方法,其工艺简单,材料的显微结构易于控制。目前对TiB2基复合材料研究中,研究较多的体系有TiB2—TiC、TiB2-SiC、TiB2—MoSi2、TiB2—A12O3、TiB2-BN等。Kyuichi等人采用燃烧合成工艺,以Ti、B、BN为原料制备了TiB2—TiN复合材料,耐腐蚀研究表明,在盐酸和硝酸

中,其耐腐蚀的能力大为提高。

寻找合适的第二相掺加体是TiB2—陶瓷复合材料的主要研究方向。I sao.k认为,既然A12O3—TiC复合材料具有较优的综合机械性能,而TiB2比TiC具有更优的力学性能,因此A12O3—TiB2复合材料应当具有更好的性能。初步的研究证明,其硬度和强度优于TiC—A 2O3,有希望成为新一代的切削刀具材料。TiC—TiB2复合材料被认为是另一类有希望的复合材料。研究表明:TiC—TiB2在2500℃左右,可以形成低共熔物;在1600-1700℃左右烧结,可得到完全致密的复合材料。同时,这类材料的界面组合亦十分理想,可形成关联或半关联相界,对材料韧性提高十分有利。SiC颗粒均匀弥散增强的TiB2复合材料可以很大地提高TiB2材料的断裂韧性,但材料强度不高,这种材料的另一特点是耐氧化能力大大提高:为了提高TiB2材料的耐热冲击能力,BN被作为第二相材料加入到TiB2中,这种复合材料不仅具有极优的抗热震性,而且耐熔融金属腐蚀,已成为一种新型的蒸发源坩埚材料。

  材料的多相复合有可能产生性能更优的复合材料。法国国立矿业学院的Mesteral等人采用数学模拟的方法建立了陶瓷材料的性能图,用于预测材料的最佳组分与性能的关系。对TiB2—TiC—SiC三元系统的预测表明,其理论弯曲强度可达1080MPa,断裂韧性可达6.7MPa.m1/2,这与实验研究结果有较好的一致性。BC和WB加入到TiB2基体中,形成的TiB—B4C—W2B5复合材料,维氏硬度、材料强度及断裂韧性均优于TiB2基本材料,是最有希望代替金刚石和C—BN的超硬复合材料。C.T.HO等人研究了TiB2—TiC—莫来石复合材料,结果发现,这种材料可在较低的温度下烧结,l500℃左右热压可得致密的复合材料,但其机械性能与TiB2基体相比,提高幅度不大。

  对TiB2—陶瓷复合材料的研究还没有形成系统的研究体系,大多数工作是探索性的,总的来看研究工作集中在以下几个方面:(1)合适的增强相的选择;(2)各种新型的制备工艺的研究;有代表性的制备工艺包括:原位反应烧结、自蔓延高温合成热压,热等静压烧结等;(3)复合材料设计,显微结构控制及增强、增韧机理研究。对于TiB2陶瓷复合材料的研究,寻找合适的增强相材料和最佳制备工艺的选择仍然是这类材料研究的主要方向。

4 结论及展望

  TiB2具有优良的综合性能,应用范围十分广泛。目前限制TiB2陶瓷快速发展的主要问题在于:原材料成本高、难以烧结致密化,在热冲击环境下的抗热震性差,同时材料的其它性能有待进一步提高。为了解决这些问题,下列几种方法是值得重视的:从原料制备来看,采用特殊的制备方法可望获得低成本高性能的TiB2原材料,如自蔓延高温合成方法;采用活化烧结技术可以获得高致密度的TiB2材料,如添加各种金属或非金属添加剂;通过材料设计来制备高性能的TiB2基复合材料。随着材料制备新技术和材料设计思想和方法的发展,TiB2材料性能将会进一步提高,其实际应用将越来越广泛。
公开资料
硼化物陶瓷是一类具有特殊物理性能与化学性能的陶瓷。由于它具有极高的熔点、高的化学稳定性、高的硬度和优异的耐磨性而被作为硬质工具材料、磨料、合金添加剂及耐磨部件等,由此得到广泛应用。同时这类材料又具有优良的电性能,可作为惰性电极材料及高温电工材料而引人注目。近几十年来,世界各国都在加紧研究开发硼化物陶瓷及其复合材料,在硼化物陶瓷材料中,TiB2具有许多优良性能,如熔点高、硬度高、化学稳定性好、抗腐蚀性能好,可广泛应用在耐高温件、耐磨件、耐腐蚀件以及其它特殊要求零件上。相对其它陶瓷材料而言,TiB2具有优良的导电性,易于加工,性能特别优异而被作为最有希望得到广泛应用的硼化物陶瓷。

1,1 TiB2的结构特点

  TiB2是具有六方晶系C32型结构的准金属化合物,其完整晶体的结构参数为a=3.028U,c=3.228U。晶体结构中的硼原子面和钛原子面交替出现构成二维网状结构,其中B-外层有四个电子,每个B—与另外三个B—以共价键相结合,多余的一个电子形成离域大丌键。这种类似于石墨的硼原子层状结构和和Ti外层电子构造决定了TiB2具有良好的导电性和金属光泽,因而可以采取电加工的方法对其进行成型;而硼原子面和钛原子面之间的Ti—B离子键决定了这种材料具有较高的熔点、高硬度、优良的化学稳定性。但在TiB2晶体中,这种a、b轴为共价键,c轴为离子键的特性也导致了其性能的各向异性。在TiB2材料的制备过程中,这种各向异性会导致晶体生长出现择优取向,从而随着晶粒的长大,材料中的残余应力加大,导致大量的微裂纹产生,使材料的机械性能下降。同时在离子键与口键的共同作用下,Ti+与B-在烧结过程中均难发生迁移,因此TiB2的原子自扩散系数很低,烧结性很差。

1.2 TiB2的导电性

  TiB2最突出的优点是具有良好的导电性,具有像金属一样的电子导电性以及正的电阻率温度系数,而且优于金属Ti的导电性。常温下,它的电阻几乎可以与Cu相比,这使它能够弥补大部分陶瓷材料的不足,是一种重要的电子陶瓷材料。TiB2优良的导电及机械性能为其在导电材料中的应用开辟了一条新途径。例如,用铜或铜合金作芯,外包镍基TiB2陶瓷涂层形成的复合导电材料性能优越;TiB2覆盖层可用于电导玻璃;TiB2增强铜合金用于电焊;含TiB2涂层的导电棒用于工业生产;TiB2导电橡胶比传统的银导电橡胶更加经济耐用等。利用TiB2的导电及耐磨性可得到性能优良的电接触或电摩擦功能材料。比如,将覆盖铜与TiB2的复合颗粒用于电接触材料的生产;铜与TiB2纤维组成的复合材料用来制造集成电路片,寿命提高10~103倍;Ag—TiB2复合材料作电接触材料比传统的Ag—W复合材料优越等。这方面做的工作很多,表明TiB2有希望成为电接触或电摩擦材料中的优选陶瓷材料。

TiB2是性能优良的金属导电陶瓷材料,因而用它作电阻材料也大有潜力。文献报道了TiB2在透明导电材料中被用作电阻阻挡层,通过掺人不同含量的TiB2来调整材料电阻率的功能导电陶瓷;用TiB2制备高稳定性、高精度电阻器;半导体上沉积TiB2与TiSi膜用作高值绝缘材料等。另外,TiB2沉积层还可以用在集成电路中作隔离层或在液晶显示器件中作隔离层。

1.3 TiB2的抗氧化性

  TiB2具有良好的抗氧化性。据有关研究报道,在120℃时,在TG中测定,TiB2粉无增重现象。在120-450℃范围内,TiB2粉末在TG中测定,有轻微增重现象。在此温度范围内多次循环,再无增重现象发生。说明在较低温度下(120-450℃),TiB2的表面已形成了一层氧化保护膜,避免了材料内部继续氧化,因而具有较好的抗氧化能力;温度超过900-1000℃后,TiB2剧烈氧化。根据DAT—TG和XRD的分析结果,可以推定TiB2在450℃左右开始氧化分解,其反应机理是:

  TiB2+5/2O2→→TiO2/B2O3,

  TiB2+9/4O2→TiBO3十1/2 B2O3

  TiB2+1/4O2→TiO2+1/2 B2O3

氧化分解产物中B2O3熔点较低(450℃),熔融的B2O3可以在表面形成一层保护膜,避免材料内部继续氧化,使TiB2具有较好的抗氧化能力。但在1000℃以上,由于B2O3的蒸发,氧化会加速。对SiC—TiB2复相陶瓷的高温氧化及温度对其影响的研究表明:在1000℃以下,SiC—TiB2的抗氧化性与SiC接近;到1200℃以上,氧化明显加快,并随TiB2含量的增加而增快,强度也迅速降低。

 1.4 TiB2的应用

  在结构材料方面,由于TiB2高的强度和硬度,可制造硬质工具材料和刀具、拉丝模、喷砂嘴等,同时可以作为各种复合材料的添加剂。例如,采用TiB2颗粒强化的Al基复合材料已开始应用于航空、汽车等工业中,其性能与SiC增强的A1合金相比,性能有大幅度提高。

  在功能材料方面,由于TiB2具有与纯铁相似的电阻率,良好的导电性决定了它在功能材料应用上大有可为。在真空和还原气氛中,TiB2基复合材料作为发热材料,使用温度可以达到1800℃以上,其性能超过了传统的硅碳.、硅钼类发热体。利用TiB2的电性能,还可制造PCT材料。将TiB2与有机高分子材料复合,可以制成具有柔性的PCT材料。TiB2的熔点比SiC、Si3N的分解温度还高1000℃,使之可以在比SiC、Si3N4,更高的工作温度下使用,成为超高温(2000-3000℃)耐火材料。

  利用TiB2陶瓷优良的电性能和在过渡金属及轻金属熔体中具有良好的稳定性,使它在金属蒸镀技术领域具有广泛的应用价值,成为电解铝工业中电极、高温坩埚的首选材料TiB2陶瓷作为电解铝槽或电极材料,可提高其使用效率和使用寿命;作为高温坩埚,其使用寿命比传统的坩埚延长几倍甚至几十倍。

2 TiB2单相陶瓷及其制备

2.1 TiB2单相陶瓷的烧结

TiB2是硼、钛唯一稳定的化合物,相互以共价键结合,因此TiB2材料的烧结十分困难。研究表明,在无压烧结条件下,TiB2的烧结温度在2000℃以上。当烧结温度达到2200℃时,TiB2烧结体的相对密度仍很低,基本上不能实现材料的致密化。采用热压烧结是现在实现TiB2密实 材料的主要手段。但是即使在2400-2500℃、1GPa下热压烧结,其密度也只有94.5%~99%,而且热压烧结使材料制备的形状受到限制。常压烧结或无压烧结更加困难。也有报道采用纳米TiB2粉料进行无压烧结,使TiB2在1600℃时实现了密实化。但是这种材料的原料制备很困难,制备成本较高,TiB2差的烧结性限制了该材料的广泛应用。

单相TiB2尽管有很好的性能特征,如很高的硬度、良好的导电性,但其熔点高、扩散系数低和各向异性导致材料脆性大,烧结性较差,晶粒易择优生长,给材料的制备带来了困难。为了改善材料的烧结性能和提高材料的韧性,常添加金属作为烧结助剂,但其硬度和高温性能大幅度下降。同时,TiB2常温脆性和较低的强度亦阻碍了这类材料的实际应用。

  对于单相TiB2陶瓷的研究主要集中在研究烧结致密化工艺,最佳烧结助剂的选择,材料显微结构对材料性能的影响等方面。大量的研究表明,采用无压烧结工艺来获得相对密度大于95%以上的TiB2材料几乎是不可能的。在2400℃温度下烧结60min,TiB2的相对密度仅为91%。从烧结过程的特点来看,在烧结初期,其相对密度随保温时间线性增加。但当烧结温度达到一定温度时,材料密度不再变化,并且材料致密度与初始原料的粒度无关。

  Sunggi和Baik等人研究了氧含量对TiB2陶瓷无压烧结的影响。结果表明,采用亚微米级的TiB2,材料的密度最高也仅达到92.2%(4.15g/cm3),氧含量的高低直接影响到TiB2晶粒的大小。

  热压烧结工艺是获得致密陶瓷材料的有效手段。美国橡树岭国家实验室的研究结果表明,采用热压工艺在1800%条件下保温2h,可以获得相对密度97%以上的TiB2材料。但氧含量对材料的烧结影响很大。通过在TiB2粉末中掺加还原剂碳,可有效地消除氧对烧结的影响并且控制晶粒的异常长大,从而获得致密的晶粒细小的TiB2烧结体。

2.2烧结助剂对TiB2陶瓷烧结的影响

  在热压烧结中,为了降低纯TiB2的烧结温度,可将各种金属添加剂作为助烧剂加入到TiB2粉末中。助烧剂的加入极大地降低了烧结温度,并且可以获得接近理论密度的TiB2陶瓷。

  TiB2的助烧剂主要选择一些过渡金属粉末。研究认为,过渡金属Co、Ni和Cr对TiB2的烧结有较大影响。有研究表明,金属Ni是比较有希望的助烧剂之一:掺1.5wt%Ni的TiB2材料不仅可以在1425℃的温度下热压烧结获得99%以上的密度,而且其机械强度亦明显提高;过渡金属硼化物如W2B5、CoB、NbB2等亦可作为TiB2的烧结助剂。在TiB2陶瓷基体中掺杂少量的过渡金属硼化物,可改善材料的烧结性能、细化晶粒,同时提高了材料的硬度等力学性能和机械性能。

  导电相的配比越接近渗流阀值,烧结助剂的影响越大。烧结助剂的运用对导电网络的构成产生了极大的影响。由于烧结助剂对构建导电网络的辅助作用,使更多的导电相成分参与导电网络的构成,导电通路成倍增加。这种变化势必影响渗流曲线的走向,从而影响渗流阀值,使Vc(导电相的临界含量)变小。

显结构研究表明:TiB2晶粒与所形成的固溶体因晶格常数差异而产生的应力是抑制晶粒生长、提高材料性能的因素。在材料显微结构研究方面:氧含量及各种杂质元素对材料组织与结构的影响、TiB2晶粒大小对材料性能的影响是研究的主要方面。氧含量直接影响烧结体中TiB2晶粒大小,并且限制了材料获得高的致密度。TiB2陶瓷的机械性能对晶粒大小非常敏感,随着TiB2晶粒长大,材料的机械性能明显下降。其主要原因是TiB2是非等轴晶系,热膨胀系数各向异性,在烧结冷却的过程中TiB2产生极大的残余应力,并且随着晶粒的增大,残余应力增加很快,导致大量的微裂纹。研究表明,对纯TiB2陶瓷而言,晶粒尺寸大于15μm时,微裂纹大量出现,机械性能劣化。

3     TiB2—陶瓷复合材料

现代工业及高技术的发展,对新材料的要求越来越高,高强、高韧、超硬、耐高温、耐磨、耐腐蚀等特性是现代工业应用领域对材料的新要求,单一组分的材料已经难以满足严酷的应用条件。大量基础研究和材料设计科学的发展使材料复合新技术和新思想层出不穷,多相材料的复合亦使材料的综合性能得到极大的提高。

单相TiB2材料尽管有高的硬度、良好的电性能,但其低的强度和韧性是这种材料的一大弱点。虽然TiB2—金属复合材料可以极大地提高材料的强度和韧性,但其硬度和高温性能亦会大幅度下降。材料设计的观点认为,通过掺加陶瓷第二相,制备TiB2—陶瓷复合材料,可以在保持材料硬度及耐高温特性的前提下,减少或消除因晶界、孔洞等缺陷带来的不良影响,不但可以改善陶瓷的烧结性能,也能有效地提高材料的强度和韧性。国内外对复相

TiB2—陶瓷的研究还不够系统,大多数工作属于探索性的。

在TiB2基体中加入第二相增强粒子构成二相复合材料是最常用的复合方法,其工艺简单,材料的显微结构易于控制。目前对TiB2基复合材料研究中,研究较多的体系有TiB2—TiC、TiB2-SiC、TiB2—MoSi2、TiB2—A12O3、TiB2-BN等。Kyuichi等人采用燃烧合成工艺,以Ti、B、BN为原料制备了TiB2—TiN复合材料,耐腐蚀研究表明,在盐酸和硝酸

中,其耐腐蚀的能力大为提高。

寻找合适的第二相掺加体是TiB2—陶瓷复合材料的主要研究方向。I sao.k认为,既然A12O3—TiC复合材料具有较优的综合机械性能,而TiB2比TiC具有更优的力学性能,因此A12O3—TiB2复合材料应当具有更好的性能。初步的研究证明,其硬度和强度优于TiC—A 2O3,有希望成为新一代的切削刀具材料。TiC—TiB2复合材料被认为是另一类有希望的复合材料。研究表明:TiC—TiB2在2500℃左右,可以形成低共熔物;在1600-1700℃左右烧结,可得到完全致密的复合材料。同时,这类材料的界面组合亦十分理想,可形成关联或半关联相界,对材料韧性提高十分有利。SiC颗粒均匀弥散增强的TiB2复合材料可以很大地提高TiB2材料的断裂韧性,但材料强度不高,这种材料的另一特点是耐氧化能力大大提高:为了提高TiB2材料的耐热冲击能力,BN被作为第二相材料加入到TiB2中,这种复合材料不仅具有极优的抗热震性,而且耐熔融金属腐蚀,已成为一种新型的蒸发源坩埚材料。

  材料的多相复合有可能产生性能更优的复合材料。法国国立矿业学院的Mesteral等人采用数学模拟的方法建立了陶瓷材料的性能图,用于预测材料的最佳组分与性能的关系。对TiB2—TiC—SiC三元系统的预测表明,其理论弯曲强度可达1080MPa,断裂韧性可达6.7MPa.m1/2,这与实验研究结果有较好的一致性。BC和WB加入到TiB2基体中,形成的TiB—B4C—W2B5复合材料,维氏硬度、材料强度及断裂韧性均优于TiB2基本材料,是最有希望代替金刚石和C—BN的超硬复合材料。C.T.HO等人研究了TiB2—TiC—莫来石复合材料,结果发现,这种材料可在较低的温度下烧结,l500℃左右热压可得致密的复合材料,但其机械性能与TiB2基体相比,提高幅度不大。

  对TiB2—陶瓷复合材料的研究还没有形成系统的研究体系,大多数工作是探索性的,总的来看研究工作集中在以下几个方面:(1)合适的增强相的选择;(2)各种新型的制备工艺的研究;有代表性的制备工艺包括:原位反应烧结、自蔓延高温合成热压,热等静压烧结等;(3)复合材料设计,显微结构控制及增强、增韧机理研究。对于TiB2陶瓷复合材料的研究,寻找合适的增强相材料和最佳制备工艺的选择仍然是这类材料研究的主要方向。

4 结论及展望

  TiB2具有优良的综合性能,应用范围十分广泛。目前限制TiB2陶瓷快速发展的主要问题在于:原材料成本高、难以烧结致密化,在热冲击环境下的抗热震性差,同时材料的其它性能有待进一步提高。为了解决这些问题,下列几种方法是值得重视的:从原料制备来看,采用特殊的制备方法可望获得低成本高性能的TiB2原材料,如自蔓延高温合成方法;采用活化烧结技术可以获得高致密度的TiB2材料,如添加各种金属或非金属添加剂;通过材料设计来制备高性能的TiB2基复合材料。随着材料制备新技术和材料设计思想和方法的发展,TiB2材料性能将会进一步提高,其实际应用将越来越广泛。
T-54坦克 发表于 2010-2-25 22:57


    MD叫唤那么多年海军转型,航母战斗群如何如何不适应局部战争的快速部署什么的,要大力发展濒海战斗舰,却还养着12个航母战斗群呢
猎杀m1a2 发表于 2010-2-26 00:17
濒海战斗舰就是一大忽悠
sopc_dsp 发表于 2010-2-25 23:34


    复合材料鲜有用来做防护材料的,倒是非常适合工程材料

这是因为防护的目的是抗弹,因此考虑的是在弹药的打击、侵彻和爆破的作用下材料内部的力学性能,以及对于来袭弹药的防护能力,这个时候,原本设计用于承受不具有上述特点的载荷的复合材料就失去了原先设想的条件,自然也达不到抗弹的效果。
主战坦克复合甲仅就目前而言在理念上的时尚就是红外兄说的那个,用装甲材料侵彻毁伤来袭弹药。
未来电磁装甲也许能露脸
回复 33# 猎杀m1a2

哈哈,传统大陆军,重装甲同志.虽然我的观点和你不同,不讨论还是很有意思的.
现代主战坦克主要用途是设么? 可以说不管m1 豹2 99,都是以对方坦克为主要作战对象而设计的,主要设计理念就是防护比对方好,穿透能力比对方强,在坦克战中获得优势.
而近20年来的大小战争,坦克大战有多少?美/俄/中发展主战坦克,无非是2战坦克战延续下来的思路,现代坦克比2战有哪些提高?装甲更厚,口径更大,马力更强,加上观瞄设备打得更准.
本质上就和战列舰不断加大口径,加大排水量(装甲厚度),加大动力是一样的. 战列舰应为少,面对优势空中力量,很快便推出了舞台. 坦克数量多,苏联/欧洲,中国/苏联等主要冲突热点区又都是陆地接壤,自然是延续了2战这种地面站以坦克为中坚力量的体系.
但是现在坦克装甲厚度,重量,火炮口径都快到极限了,这样的高性能坦克,成本高,数量必然也少,反而空中力量打击能力,战区停留时间,打击精确程度,发展速度很快,远远超过坦克防护的发展.

一发红旗9也许不能杀死m1内的所有成员,但是有很大可能性瘫痪着两m1,并导致成员受伤.
海湾伊拉克准备了大量坦克决战,结果还不是被空中打击消灭大半.如果你要说伊拉克空中完全不行.那现代单兵.两人可以携带的反坦克导弹就可重创主战坦克,并且射程还超过坦克主炮,你怎么办?轮式车辆,轻装甲车,都可以装备各型反坦克导弹.
假设一方以坦克部队做先锋,主力,推进或防守,另一方有制空权,坦克那方的悲剧结果我想就算是你也不得不承认吧.
当然制空权不是说有就有的.如果双方空中不相上下,一方大量坦克部队推进,或防守,另一方大量轮式/轻装甲,配备5公里射程的反坦克导弹,协同步兵在知道你以坦克为主力的情况下,每班配1-2个3公里射程的反坦克导弹,你坦克部队不是又要悲剧?你能击毁他,他也能击毁你,但是你成本高,后勤需求大,射程还没他远.

你打打 武装分子,主战坦克当然也可以上,但是合理吗?主战坦克的设计目的为何?说美国还在用m1的,m1除了各种小改,美国还发展被动防护更好,口径更大的下一代战车吗?
重型坦克在对地形,路桥设施,后勤要求很大,运输又不方便的情况下,碰上对手全轻型装甲车装备远程反坦克导弹的情况下,如何应对?碰上对手空中优势又该如何应对?再加十吨二十吨装甲以求抗住对手弹药的攻击?

拉姆斯菲尔德理论错了? 现在把m1坦克撤走,难道武装分子能翻盘?m1坦克在伊战阿富汗起了多少作用?不过是既有地面部队装备训练体系一时难以全面变革罢了。
美军难道没有朝着轻量化发展?难道美军还在搞下一代主战坦克做地面部队核心力量?
回复 16# 猎杀m1a2
战机再牛也会被导弹击落,所以美战机三代追求机动,4代超隐身化发,无人化发展,士兵素质在高被子弹击中也会死,所以美军尽量避免枪战,使用攻击机,武职做支援。
如果你能看youtube,去搜以下海豹突击队在阿富汗,枪法好,枪械性,小队战术好的海豹碰上几个ak抢手,队长第一句话就说,大家避免被伏击,如果需要交火,让阿帕奇来。
军舰在大也抗不住反舰导弹,所以重装甲的军舰淘汰了,转而发展防空系统。

拉什理论完全是更具现实和近未来技术发展得出的结论。你说那点脱离实际了?照你怎么说,飞机,军舰应该也以装甲防护为主,舰载防空,战机机动,隐身能力,电子对抗,都不可靠,装甲厚最实在,心里踏实。
拉什理论不过是触动一些军工,科研机构利益,并且对现有装备体系冲击较大。美国现在不就是朝着这个方向在发展。
坦克火力远程化,炮射导弹称为主力,用小型的无人机来做指引,要么就是导弹车化,履带式或者轮式的导弹发射系统,上述的两种系统最近也可以由10公里的攻击距离,多则数十公里乃至100公里。
还有就是无人机,特别是廉价的无人攻击机和攻击直升机的大量使用。这些小型的飞行器一般可以携带1-2枚反坦克导弹和小直径炸弹。多则可以带4枚。
另外就是电子干扰什么的,要是连制电磁权都丢了,说明制空权也丢了,制天权也丢了,战争也就结束了。
所以什么势均力敌的情况下无人机无用的可笑理论,是站不住脚的,要论述这个问题,改天再说,太长了。
最多的可能就是,敌我双方都可以用无人机,用无人机侦查,用无人机攻击,用无人机/无人直升机伴随掩护步兵。坦克说来说去不就是那门炮在发挥火力作用么,本身就是个移动的炮台,以后是导弹发射台代替炮台的时代,要么导弹车化,要么被无人机取代。
现在各种无人机,有人机(无人机最近10年的研制型号太多了,从MQ-1,MQ-9到高级的X-47,有人机是F-35),最近10年都有不少研制的新型号,坦克除了中国,主要大国可没什么全新的型号。
对美军来说,m1坦克既没有对方坦克,装甲车可以攻击,自己还被rpg偷袭,损失了一些。而正式应为重量太大,拖运不便,在伊拉克很多情况,正如你说装甲厚,造成损伤不大,但是瘫痪了,只能自己放弃坦克。如果碰上撞大量轻装甲车装备反坦克导弹,那后果完全是可以预料的。m1在阿富汗基本没有,应为道路不便加山地。伊拉克老萨还算建造了完善公路体系加平原,才能勉强当机枪平台用,或者发发120高爆弹。 拉氏很明显是看到这些事实的。