Aplicaciones de materiales cerámicos avanzados
Aplicaciones en aeronaves de alta velocidad
Las aeronaves de alta velocidad son equipos estratégicos que las principales potencias militares se esfuerzan por desarrollar. Su vuelo supersónico y sus estructuras aerodinámicas provocan graves problemas de calentamiento aerodinámico. El entorno térmico típico de las aeronaves de alta velocidad implica altas temperaturas y cargas termomecánicas complejas y extremas. Las aleaciones de alta temperatura existentes ya no cumplen con los requisitos, lo que ha dado lugar al desarrollo de compuestos de matriz cerámica. En particular, los materiales cerámicos compuestos de SiCf/SiC se han utilizado ampliamente en componentes estructurales sometidos a altas temperaturas, como álabes de turbina, álabes guía de tobera y anillos exteriores de turbina de motores aeronáuticos. La densidad de estos materiales compuestos es aproximadamente una cuarta parte de la de las aleaciones de alta temperatura, lo que se traduce en una reducción significativa del peso. Además, pueden operar a temperaturas de hasta 1400 °C, lo que simplifica enormemente el diseño del sistema de refrigeración y aumenta el empuje.
Aplicaciones en blindaje ligero
El blindaje compuesto ligero es crucial para mantener la capacidad de supervivencia del equipo moderno. El desarrollo de fibras cerámicas y compuestos de matriz cerámica reforzados con fibras es fundamental para la aplicación de blindaje compuesto ligero. Actualmente, los principales materiales cerámicos de protección utilizados incluyen B4C, Al2O3, SiC y Si3N4. Las cerámicas de carburo de silicio, con sus excelentes propiedades mecánicas y su rentabilidad, se han convertido en uno de los materiales cerámicos antibalas más prometedores. Sus diversas aplicaciones en diferentes campos de protección de blindaje, incluyendo equipos para soldados, vehículos blindados del ejército, helicópteros armados, vehículos especiales policiales y civiles, les otorgan amplias perspectivas de aplicación. En comparación con las cerámicas de Al2O3, las cerámicas de SiC tienen una menor densidad, lo que resulta beneficioso para mejorar la movilidad del equipo.
Aplicaciones en armas ligeras
Las armas ligeras, como componente importante del armamento, generalmente incluyen pistolas, rifles, ametralladoras, lanzagranadas y equipos individuales especiales (lanzacohetes individuales, misiles individuales, etc.). Su función principal es lanzar proyectiles al área objetivo para neutralizar o destruir objetivos enemigos. Las condiciones de funcionamiento de las armas ligeras incluyen altas temperaturas, bajas temperaturas, gran altitud, calor húmedo, polvo, lluvia, polvo y lluvia, niebla salina e inmersión en agua de río. La resistencia a la corrosión es crucial. Actualmente, los principales procesos anticorrosión para armas ligeras incluyen pavonado, anodizado duro, tecnología de penetración controlada por iones, recubrimientos de carbono tipo diamante y nitruración por plasma. Especialmente en el caso de armas y equipos utilizados en entornos marinos, el requisito de resistencia a la corrosión en ambientes de niebla salina durante más de 500 horas representa un desafío considerable para los tratamientos de recubrimiento tradicionales.
Aplicaciones en cañones de armas
El cañón es un componente fundamental de las armas de proyectiles. Su estructura interna incluye la recámara, el cono de forzamiento y el estriado, conectados entre sí por el cono de forzamiento. Los cañones tradicionales suelen estar fabricados de acero aleado de alta resistencia. Durante el disparo, el interior del cañón está sometido a los efectos combinados de los gases propulsores y los proyectiles, lo que provoca grietas y desprendimiento del recubrimiento en la pared interna. El daño en el ánima del cañón es consecuencia de la acción repetida de los gases propulsores y los proyectiles a alta temperatura, alta presión y alta velocidad sobre la pared del cañón. El cono de forzamiento y la boca del cañón suelen ser las primeras partes en fallar.
Para prolongar la vida útil del cañón, el cromado del ánima es el método más común, pero la temperatura de resistencia a la oxidación de la capa de cromo no supera los 500 °C. Con el aumento continuo de la presión en la recámara durante el disparo y el incremento exponencial de los requisitos de vida útil del cañón, la presión y la temperatura que soporta el cañón también aumentan. El uso de la alta dureza, la alta resistencia y la inercia química a altas temperaturas de los materiales cerámicos puede reducir eficazmente la erosión del cañón y prolongar su vida útil.
Aplicaciones en municiones
Los componentes principales de la munición son la ojiva y la espoleta. Como componente más directo para causar daño, la ojiva consta principalmente de la carcasa, los elementos de fragmentación, la carga explosiva y la espoleta. Mejorar continuamente la letalidad de la ojiva siempre ha sido un objetivo en el desarrollo de armas. Especialmente en el caso de las granadas de efecto de área, los fragmentos producidos por la explosión de la ojiva son los elementos letales, y la tecnología de fragmentación eficiente siempre ha sido un desafío de investigación en este campo.