Prosojni aluminij bo nadomestil oklepno steklo

Aluminijev oksid (ali AlON) je keramika iz aluminija, kisika in dušika. Material je optično prozoren (> 80%) v ultravijoličnih, vidnih in polvalninskih območjih elektromagnetnega spektra. V tujini izdeluje podjetje Surmet Corporation pod blagovno znamko ALON. V zadnjem času so ruski znanstveniki razvili tehnologijo za proizvodnjo prosojnega aluminija, ki se nekoliko razlikuje od uvoženih analogov.

Opis

Razvoj edinstvene zlitine je odprl nove možnosti v obrambni industriji, znanosti in gradbeništvu. Po uradnih podatkih, ALON:

• 4-krat močnejša od utrjene kremenčevo steklo;
• 85% težje od safirja;
• skoraj 15% bolj zanesljiv kot spinel, izdelan iz magnezijevega aluminata.

Mimogrede, mineralni spinel je neposreden tekmec prozornega aluminija in manj kot oksinitrid v številnih parametrih.

ALON je najtežji komercialno dostopen predstavnik polikristalne prozorne keramike. Kombinacija optičnih in mehanskih lastnosti omogoča, da je ta material vodilni kandidat za lahke izdelke z visoko zmogljivostjo, kot so na primer predmeti za zaščito proti udarcem in eksploziji, elementi za infrardeče optične sisteme. Prav tako so iz aluminijevega oksinitrida izdelane tradicionalne tehnologije za obdelavo keramičnih praškov, ki so odporna proti udarcem, okroglice, plošče, kupole, palice, cevi in ​​drugi izdelki.

Mehanske lastnosti

Oksinitrid iz aluminija ima izjemne lastnosti:

• Modul elastičnosti: 334 GPa.
• Modul smuči: 135 GPa.
• Poissonovo razmerje: 0,24.
• Knoop trdota: 1800 kg / mm² pri obremenitvi 0,2 kg.
• Odpornost proti motnjam: 2 MPadm-m^1/2.
• Trdnost upogibanja: 0,38-0,7 GPa.
• Tlačna trdnost: 2,68 GPa.

Optične in termične lastnosti

Pri testiranju aluminija so bili pridobljeni naslednji kazalniki:

• Specifična toplota: 0,781 J / K.
• Toplotna prevodnost: 12,3 W / (mmdot-K).
• Koeficient toplotne razteznosti: 4,7 × 10^-6/ ° C.
• Območje preglednosti: 200-5000 nm.

ALON je odporen tudi na sevanje in poškodbe različnih kislin, alkalij in vode.

Prejemanje

Transparentni aluminijev oksinitrid se proizvaja s praškastim sintranjem, podobnim drugim keramičnim materialom. Medtem ko je ameriška mornarica zaposlena z razvojem novega materiala, ki se imenuje umetni spinel, je Surmet Corporation že izdal svojo različico oklepnega stekla ALON.

Poseben prašek, ki je bil razvit v laboratorijih Raytheon, je postavljen v kalupe in se drži pri zelo visokih temperaturah. Sestava zmesi se lahko nekoliko razlikuje: vsebnost aluminija je približno 30% do 36%, kar nekoliko vpliva na značilnosti (odstopanje je le 1-2%).

Postopek segrevanja povzroči hitro tanjšanje in hlajenje prahu, pri čemer molekule ostanejo ohlapne, kot da so še v tekoči obliki. Ta kristalna struktura zagotavlja prozoren aluminij s stopnjo trdnosti in odpornosti proti praskam, ki je primerljiva s safirjem.

Proizvedeni izdelki se podvržejo toplotni obdelavi (zbijanju) pri povišanih temperaturah, nato pa se brušijo in polijejo, dokler se ne doseže preglednost. Material lahko prenese temperaturo do 2100 ° C v inertnih plinih. Brušenje in poliranje bistveno izboljšata odpornost proti udarcem in druge mehanske lastnosti.

Domači analogni

Ruski znanstveniki so leta 2017 ustvarili transparentni aluminij. Po mnenju strokovnjakov iz NIIU "MEPI" je bila tehnologija proizvodnje znatno izboljšana. Pri izdelavi kompaktov se uporablja tehnika sintranja iskre in plazme.

V nasprotju s tujimi kolegi domači razvijalci mimo električnega praznjenja prenesejo ne preko zunanjega grelnega elementa, ampak neposredno skozi kalup. Znanstveniki pravijo, da je notranja prozorna oklepnica za močne lastnosti primerljiva s kubičnim cirkonijem, vendar ima močno udarno moč.

Primerjava aluminijastih oklepov z neprebojnim steklom

Tradicionalno steklo neprepustno steklo sestavlja več plasti polikarbonata, posutih med dvema plastema stekla. Podobno je prozorni aluminijasti oklep sestavljen iz treh plasti:

• zunanja plast - aluminijev oksinitrid;
• srednji sloj - steklo;
• zadnji sloj - polimerni substrat.

Vendar se podobnost konča tukaj. Aluminijski oklep lahko iste krogle ustavi iz orožja malega kalibra kot tradicionalno stekleno steklo, vendar bo še vedno pregleden tudi po posnetku brez značilnih razpok. Poleg tega je moč ALON veliko višja.

Oklep iz aluminijevega oksinitrida se lahko proizvede v skoraj vseh oblikah. Ne boji se peska, proda ali prahu. Odpornost proti abrazivnim materialom je zelo visoka. Kljub odličnim lastnostim prozornega aluminija ta material ni bil široko uporabljen. Največji odvračilni učinek je strošek (3-5 krat dražji od tradicionalnega steklenega stekla). ALON se trenutno uporablja predvsem za leče opazovalnih instrumentov in raketnih senzorjev.