1.選用碳化硅陶瓷作為防彈陶瓷的主體的原因
 

1.1 目前，硬質(zhì)防護板包括有防彈鋼板、防彈陶瓷復合板、超高分子量聚乙烯板三大類
 

在這幾種材料中，超高分子量聚乙烯板最輕，但價格高;防彈鋼板價格便宜但是但其重量重，造成戰(zhàn)爭個體機動性降低;而防彈陶瓷復合板則顯示出其良好的優(yōu)越性，物美價廉。且對于速度更高的穿甲彈，單獨采用防彈鋼板和超高分子量聚乙烯板均達不到理想防護效果，更多的選用陶瓷復合板。
 

1.2、陶瓷的種類很多，目前可用于個體防護的主要有氧化鋁(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)等。
 

目前已確定用M值(彈道質(zhì)量因素)來衡量陶瓷材料的抗彈性能
 

M=EH/ρ
 

式中，E是楊氏模量，H是硬度，ρ是密度。
 

2.SiC陶瓷的主要性能
 

2.1碳化硅的硬度和韌性
 

SiC的硬度相當高，莫氏刻痕硬度為9.2，克氏顯微硬度為2200~2800kg/mm2(負荷100g)。所給范圍之所以如此大，這是因為SiC晶體的硬度與其晶軸方向有關。SiC的熱態(tài)硬度雖然隨著溫度的升高而下降， SiC的抗壓強度為224MPa，SiC的抗彎強度為15.5MPa。SiC顆粒的韌性，通常是用—定數(shù)量某種粒度SiC顆粒在定型模子中，施加規(guī)定壓力之后未被壓碎的顆粒所占百分率來反映的，它受顆粒形狀等許多因素的影響。
 

2.2 SiC的熱學性質(zhì)
 

SiC是在高溫下合成的，其制品也多是在高溫下制備或者在高溫下使用。如果只作較粗略計算時，碳化硅的平均熱膨脹系數(shù)在25~1400℃范圍內(nèi)可以取4.4×10-6/℃。SiC的熱膨脹系數(shù)測定結(jié)果表明：其量值與其他磨料及高溫材料相比要小得多，如剛玉的熱膨脹系數(shù)可高達(7~8)×10-6/℃。SiC的導熱系數(shù)很高，這是SiC物理性能方面的另一個重要特點。它的導熱系數(shù)比其他耐火材料及磨料要大的多，約為剛玉導熱系數(shù)的4倍。所以，SiC所具有的低熱膨脹系數(shù)和高導熱系數(shù)，使其制品在加熱及冷卻過程中受到的熱應力較小，這就是SiC陶瓷抗熱震性特別好的原因。
 

3. 改變碳化硅防彈陶瓷的理論方法
 

3.1增強其抗彎強度，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)方面，如今的燒結(jié)方法有熱壓碳化硅、常壓燒結(jié)碳化硅、反應燒結(jié)碳化硅。我們應該采用熱壓燒結(jié)碳化硅方法，因為其燒結(jié)出來的碳化硅陶瓷抗彎強度是三種方法最高的，而且斷裂韌性也是最高的，彈性模量最低。并且在熱壓燒結(jié)時在SiC中添加AIN，因為通過這種方法材料的抗彎強度會達到1100MPa。
 

3.2增強陶瓷的韌性，通過晶須增加陶瓷復合材料的韌性，該方法的機理一般有4種形式：裂紋偏轉(zhuǎn)效應、微裂紋效應、晶須拔出效應、裂紋橋聯(lián)效應和晶須的加入引起基體相變增韌。裂紋偏轉(zhuǎn)增韌是裂紋非平面斷裂效應的一種增韌方式。裂紋擴展到達晶須時，被迫沿晶須偏轉(zhuǎn)，這意味著裂紋的前行路徑更長，裂紋尖端的應力強度減少，裂紋偏轉(zhuǎn)的角度越大，能量釋放率就越低，斷裂韌性就提高。微裂紋增韌就是在微裂紋尖端的應力場和殘余應力作用下，晶須形成微裂紋源，而在裂紋前方形成散步的(不聯(lián)通的)微裂紋區(qū)。拔出效應是指當裂紋擴展遇到高強度晶須時，在裂紋尖端附近晶須與晶面上存在較大的剪切應力，該應力極易造成晶須與晶界的分裂，晶須可以從基體中拔出，因界面摩擦而消耗外界載荷的能量而達到增韌的目的。同時晶須從基體中拔出會產(chǎn)生微裂紋來吸收更多的能量。
 

3.3根據(jù)現(xiàn)在的研究，彈丸以高速撞擊陶瓷復合裝甲時，在撞擊面形成一個斷裂錐體，并向陶瓷和背板之間的界面擴展(圖1)。在撞擊剛過之后，在與陶瓷撞擊面相對的背面軸線上形成裂紋，我們可以利用Griffith微裂紋理論，微裂紋化源于增強體與基體的熱膨脹系數(shù)或模量不匹配。溫度變化時就會產(chǎn)生局部應力，同時引起體積變化，所以可以將護板置于溫度突變的環(huán)境中通過溫度變化來增加材料的微小裂紋的數(shù)量，并通過子彈與護板相撞導致微裂紋的擴展來消耗子彈與護板相撞擊產(chǎn)生的能量以及子彈的動能。
 

由于碳化硅纖維的抗張強度達到3GPa抗張模量達到220GPa,所以我們可以根據(jù)纖維自身細長的物理性質(zhì)將纖維進行編織，編織呈致密的碳化硅陶瓷纖維板，然后將多層纖維板進行層層重疊成多層護板，利用編織空隙充當微裂紋，從而減少對護板的破壞程度更好地提高護甲性能。
 

結(jié)論：如今為在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中取得勝利各國對于作戰(zhàn)武器的殺傷性能做了很高程度的提升，防御方面必須也要突破常規(guī)進行改革來進行防護，矛變強了盾必須要跟得上。經(jīng)過實踐的檢驗普通的金屬裝甲既笨重且性能也滿足不了防護要求，所以必須依靠新型非金屬材料，作為無機材料中能符合要求的碳化硅陶瓷材料理應發(fā)揮其自身高強度，高耐磨，抗熱震并且防輻射等優(yōu)勢在現(xiàn)代化護甲中大顯身手。通過微觀增加其韌性、強度，宏觀改變其組合方式制成制品等方式將其自身優(yōu)勢發(fā)揮到極致，然后裝配到大到坦克、飛機的裝甲，小到士兵、警察的個體防彈衣的插板，并且這樣的護甲相對于如今的裝甲重量輕，更好地提高了作戰(zhàn)單位的機動性能。俗話說兵貴神速，裝備上這樣的護甲定會成為戰(zhàn)場上的一大亮點。通過陶瓷代替現(xiàn)在通用的鋼板護甲，可以減少很多能源損耗，而且生產(chǎn)陶瓷所造成的生產(chǎn)廢氣廢料量比生產(chǎn)鋼板的少的多，在節(jié)能減排方面定會得到各國的親睞。